云南东川深沟泥石流治理效益分析

温钦舒，王道杰，王 军，颜春达，王海帆，贺 勇，陈晓艳，陈 舜

(1.昆明市东川区国土资源局，云南东川 654100;2.中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所，四川成都 610041;3.云南林业职业技术学院，云南昆明 650224)

0 引言

我国是一个多山的国家，幅员辽阔，山脉纵横，地质构造复杂，地四纪松散堆积物丰富，泥石流不仅分布广泛，而且类型多样，活动频繁，造成的灾害十分严重，直接危害着我国广大山区工农业生产和人民的生活［1］。云南省是一个以山地和高原为主的省份，山地和高原占了全省土地面积的94%，平地仅占6%，全省地势西北高东南低由北向南呈阶梯状降低，省内山峦起伏，地形复杂，以元江河谷、大理-剑川-丽江一线为界，该线以东为云南高原，以西为横断山区。高原的北部、东北部和西南部边缘则由一些延伸大活动断裂带发育的深切河谷组成，如金沙江及其支流小江、龙川江、元江及其支流绿汁江、南涧河等，这些高原边缘深切河谷区，是云南省泥石流的主要发育带和集中分布区。延伸大断裂的断裂碎带，岩层破碎，糜棱岩、破碎岩、角砾岩等广泛分布，为泥石流的形成提供源源不断的、大量的松散固体物质［2］。

东川位于云南省东北部金沙江右岸，东经102°47'50″～103°18'35″，北纬25°47'05″～26°32'52″，面积1858.79km2，金沙江的一级支流小江由南向北贯穿调查东川境内。小江是一条典型的深切割构造性河谷，山高谷深，沟壑纵横，山体岩层古老，岩石以泥质岩类、碳酸盐类和基性岩为主，岩石软弱易风化崩解成碎屑物，为该区泥石流提供了丰富的固体松散物质［3］。加之东川具有2000多年的矿产资源开采、冶炼历史，大量的森林被毁，生态环境遭到严重破坏。地质活动与历史上人类不合理的经济活动共同造就了东川严重的水土流失现状，在1858.79km2的东川国土面积上，水土流失面积为1309.56 km2，占总国土总面积的70%，被列为国家级泥石流Ⅰ级危险区(极端危险)。

因为泥石流规模巨大、爆发频繁、类型齐全而闻名于世，东川被称为“世界泥石流天然博物馆”。小江全长138km，东川境内的有86km，小江流域是我国泥石流灾害爆发最为频繁、造成灾害损失最为严重的地区之一［1］，东川境内小江两岸就有灾害性泥石流沟道107条，数量之多、分布之密、发育之全、破坏力之强、防治之困难乃世界罕见。1950年以来东川因泥石流灾害造成的直接间接经济损失超过20×108元，仅六次大的泥石流灾害就使200余人遇难。1984年5月27日，因民沟发生泥石流，造成117人死亡，数十人受伤，239间房屋被毁，1000多人受灾，0.33km2耕地被埋，直接经济损失1100多万元;1997年城市后山芦柴塘滑坡，6人死亡，24户居民被迫搬迁;2001年7月9日，因民选场滑坡，19人死亡，21人受伤，选场办公楼、食堂和职工宿舍被埋。

东川是全国开展泥石流治理工作较早的地区之一。1976年对大桥河泥石流进行综合治理，拉开了小流域综合治理的序幕，并取得了重大的突破［4］。1988年提出了“一保城市、二保交通、三保矿山和村庄、四保农田水利”的治理原则，以小流域为单元，先后对分布于小江流域的19条重点泥石流沟道进行了综合治理，取得了很好的治理成效，形成了“稳-拦-排”的泥石流治理模式［4］。30多年来，东川累计投入泥石流治理经费上亿元，封山育林、植树造林345km2，新建拦挡坝59座，固床坝95座，谷坊坝890座，截流沟 13.1km，护坡岸堤 3.4km，排导槽25.8km，拦蓄泥沙3.3km2，沙滩造田1.4km2，保护农田9.3km2，控制水土流失面积150km2。滑坡、泥石流活动在一些地段已得到局部控制和缓解。深沟是东川泥石流治理的成功典范，历史上频繁爆发泥石流，通过治理，如今已经成为东川人民名副其实的“树林公园”。本文以东川城市后山深沟泥石流“稳-拦-排”治理模式为研究对象，分析深沟泥石流治理效益，为山区泥石流沟道治理提供参考。

1 深沟自然环境特点及泥石流活动

深沟位于东川城区东北部，发源于小江右岸最高峰——大牯牛寨山，是乌蒙山西侧山区通向大白河的主要行洪通道，自东向西穿城而过，是直接危及东川城区安全的大型泥石流沟道之一，地貌上属于中切割的高、中山峡谷类型，地形上以乌蒙山脉的主峰大牯牛岭向西的小江河床倾斜，流域面积31.77km2，主沟长13.55km，源头高程4017.3m，沟口高程1160m，高差2857m，沟道平均纵坡19.6%。沿主沟两侧有两条NE向大断裂层，平行主沟发育，有三条NW向的次生断层［5］。深沟泥石流属于间歇性爆发的稀性泥石流，固体物质主要由碎石、块石、沙和少量粘土组成，其含水量一般为15% ～40%，容重一般为1.5～1.8t/m3［4］。深沟流域范围内2.6万余人，固定资产2.7×108元。

历史上深沟曾多次发生灾害性泥石流，造成大量人员伤亡、财产损失，1961年和1964年的两次大规模泥石流，冲进村庄和城区街道，对居民及区人民医院、武装部、区委、防疫站等单位产生极大危害，造成7人死亡、淤埋农田375km2、直接经济损失一千多万元。

深沟复杂的地质环境条件孕育了泥石流灾害的发育条件，多年的人为工程活动使地质环境条件更加脆弱，使深沟沟谷固体松散物质储量达到53.02km2，年最大可移动量0.61km2，为泥石流的发生提供了丰富的物源基础，加剧了灾害发生的可能性，对东川城区2.6万人口的生命财产、道路、城市公共基础设施、水利设施以及城市饮用水源地、农田、工矿企业构成严重威胁，威胁总资产达3×108元。深沟泥石流特征详见表1。

表1 东川深沟泥石流特征Table 1 Debris flow characteristics of the Shen valley，Dongchuan District

2 东川深沟泥石流治理现状

东川城市后山泥石流治理始于20世纪60年代中期，是滇东北城镇泥石流治理的先驱，并取得了较好的防治效益［2］。深沟泥石流治理始于20世纪80年代，采取了“稳-拦-排”的治理模式，所谓“稳”是主要针对上游清水区泥石流沟道治理而言，以“稳”稳住上两岸边坡，防治沟岸松散固体物质进入沟道，控制泥石流形成的固体物源;所谓“拦”是主要针对中游流通区泥石流沟道治理而言，“拦”挡上游来渣，抬高河床基准面;所谓“排”是主要针对下游堆积区泥石流沟道治理而言，使泥石流顺利排出沟道，减少对堆积区的危害;1987年根据中国科学院成都山地灾害与环境研究所作的《云南东川城区后山泥石流综合治理规划》进行实施开始至2000年，共完成排导槽5590m，修建拦挡坝6座，截流沟420m，完成砼路面4.2km，封山育林植树5.98km2，完成总投资400多万元。经过十多年的治理已具备一定防御能力，泥石流灾害发生的可能性及危害性有所降低，使深沟沿岸6424户居民、20044名城市人口，1331农户、5902名农业人口的生命和财产的安全得到一定的保障。

21世纪以来，随着社会经济的不断发展，国家对地质环境治理工作投入不断加大，2009年3月，东川因为成为全国矿业城市中最困难的矿产资源衰退型城市之一，被国务院批准为“第二批资源枯竭型城市”，财政部和国土资源部计划下达中央补助资金3×108元，从2010～2012年分三年治理东川地质灾害，2010年下达了中央补助资金1×108元，对东川城市后山矿山环境进行治理，重点治理城市后山以深沟为主的5条泥石流沟道。投入了4702.18×104元对深沟泥石流沟道进行重点治理，共修建拦沙坝7座、谷坊37座、排导槽2898.2m、肋坎92道、护坡挡墙长2031m、蓄水池5个、排水沟790.8m、敷设引水管道36918m、植树乔木约20820株、灌木18638株，深沟的支沟尼拉姑沟道修建排导槽945.7m，提高了深沟泥石流沟道的防洪减灾能力。

3 深沟泥石流治理模式

3.1 清水区以“稳”为主的治理模式

深沟上游清水区海拔1800m以上，面积为29.01km2，沟长 2.62km，纵坡降 54.2%，相对高差1420m，山峰矗立，地势陡峭，基岩出露，植被稀少［5］，地质构造与修路、放牧、采矿等人为不合理经济活动的共同作用，造成深沟上游地表植被遭到严重破坏、两岸边坡、岩体、土体严重失稳，大量松散固体物质堆积在两岸，为泥石流的发生提供了充足的固体松散物质来源，为防治边坡失稳、岩体和土体下滑，清水区泥石流治理过程中主要采用了稳定沟床及边坡的拦挡坝、谷坊坝、护坡挡墙等工程措施和植树造林、封山育林、退耕还林措施。拦挡坝、谷坊坝稳定支沟沟岸、防治沟床下切，防治支沟边坡失稳，护坡挡墙防治滑坡、崩塌和滑塌等块体运动、增大坡体的抗滑阻力［6-11］，封禁治理有利于保护植被，增强植被自然恢复能力，增强土壤的水份涵养能力，稳定固体松散物质［12-13］。

深沟清水区的治理目的以稳定沟岸边坡，防治沟岸扩张、防治沟底下切为主，治理措施以护坡挡墙、谷坊坝为主，兼顾其他治理措施。坡挡墙188m、谷坊坝30座、拦挡坝4座、植树造林0.81km2、封山育林29km2，大于25°的坡耕地全部退耕还林。清水区布置的护坡挡墙、谷坊坝、拦挡坝增加了边坡松散固体物质下滑的阻力，能有效稳定沟岸崩塌体，稳定沟床，保护支沟沟岸边坡，阻止沟岸边坡固体松散物质流入沟道;植树造林、封山育林、退耕还林有利于生态环境的保护与恢复治理、防风固土，保护山体失稳。这样，深沟清水区形成明显的以稳定边坡、稳定沟床为主的泥石流治理模式(图1)。

3.2 流通区以“拦”为主的治理模式

图1 深沟清水区以”稳”为主的治理模式图Fig.1 The governance pattern based on“steady”of head waters Shen valley

深沟中游流通区，海拔1300～1800m，面积为0.84km2，沟长 8.81km，纵坡降 13.1%，相对高差1150m，沟道两岸边坡较陡，左岸坡度49°，右岸边坡45°，沟道侵蚀发育［5］。中游流通区的治理始于20世纪80年代，对深沟流通区的治理以拦挡上游来渣为主要目的，实施的治理措施以拦挡工程为主，兼顾其他固床、护岸工程。治理措施有10座拦挡坝、34座谷坊、20座固床坝、92道固床肋、1211m截留排水沟、3748m排导槽、护岸堤2743m、植树造林588hm2等。10座拦挡坝的总库容为19×104m3，能有效拦挡上游来渣，抬高沟底侵蚀面，形成了明显的以拦挡渣石为主的泥石流治理模式(图2)。

图2 深沟流通区以“拦”为主的治理模式图Fig.2 The governance pattern based on“block”of middle reaches Shen valley

4.3 深沟堆积区治理模式

深沟下游，1300m以下是泥石流堆积区，面积为1.92km2，沟长2.12km，纵坡降4.3%，相对高差90m，堆积扇面积0.37km2，到小江汇合口堆积长度为1.5km左右，堆积宽度为100～150m［5］。深沟堆积区是东川城市建设的重要部分，深沟冲积扇上有6424户居民，20044名城市人口，1331农户，5902名农业人口，同时东川区人民医院、东川区电力公司、东川区第一小学、第三小学及东川邮电、移动、电信等重要单位也建设在此冲积扇上。对深沟堆积区的治理目的主要是使山洪、泥石流顺利排泄，减少对城镇、村庄、学校、交通的危害，主要措施有排导槽 5280m，760道肋坎，行道树、景观树共19700株。5280m的排导槽能有效的将上游山洪、泥石流顺利排泄，防治山洪、泥石流对下游村庄、建筑公共设施、企事业单位、学校、医院等生命财产造成威胁和损失。这样，堆积区形成了明显的以排导泥石流为主的治理模式(图3)。

图3 深沟堆积区以“排”为主的治理模式图Fig.3 The governance pattern based on“row”of lower reaches Shen valley

4 深沟泥石流治理效益分析

4.1 清水区生态及防洪减灾效益明显

20世纪70、80年代，深沟清水区土壤瘠薄，水土流失严重，生态环境处于严重的恶性循环状态，植被覆盖率只有16%。深沟泥石流的治理从20世纪80年代开始，从清水区保护自然生态环境入手，特别是1987年中国科学院成都山地灾害与环境研究所编制完成的《云南东川城区后山泥石流综合治理规划》中指出深沟清水区封山育林的治理措施后，对深沟上游清水区实施了封山育林措施，20世纪从90年代初开始，逐渐扩大面积、加大治理力度、如今，深沟清水区的所有的退耕还林面积为0.8km2，封山育林范围已经全面覆盖整个区域，并做到封禁区插标亮界、四至清楚、有人管、有制度、有牌子，限制樵采、放牧，禁止刀耕火种和滥垦、滥砍、滥牧，促使清水区荒山荒坡林草植被恢复。经过三十多年的治理，深沟清水区灌草植被恢复良好，土层加厚，林草植被种类数量明显增加，治理生态效益明显，林草覆盖率提高到40%左右。挡土墙、谷坊坝、拦挡坝等工程措施的实施有效地稳定边坡，抬高沟床基准面、防治沟床下切、沟岸扩张，拦挡大量的固体松散物质，使多年来从未发生过大型的灾害性山洪、泥石流，减少对中下游人民生命财产安全的威胁程度，防洪救灾效益明显。通过现场调查及查阅相关资料，分析发现深沟清水区以“稳”为主的治理模式，具有良好的生态效益和防洪减灾效益。深沟清水区泥石流治理效益详情见表2。

表2 深沟清水区治理效益分析表Table 2 Analysis of the debris flow cntrol benefit of head waters Shen valley

从表2可以看出，深沟清水区泥石流治理具有很好的生态效益、防洪减灾效益。

4.2 流通区治理景观效益、社会效益明显

近年来，随着社会经济的不断发展，对深沟泥石流治理力度不断加大，深沟流通区泥石流治理已从单纯的因害设防，被动防治走上了治理与开发相结的路子。工程的治理方面更注重工程设施布局的合理性，结构造型的可观赏性，生物治理方面有选择的栽植了多种风景树、观赏树，不仅仅只是为了保持水土涵养水源，而且也为居民提供休息的良好场所。目前，一个绿树成荫的森林公园的雏形已经形成。深沟流通区泥石流治理效益详见表3。

表3 深沟流通区治理效益分析表Table 3 Analysis of the debris flow cntrol benefit of middle reaches Shen valley

从表3中可以看出，治理后深沟流通区注重治理与景观开发利用相结合，治理后景观效益明显，打造成了东川人民休闲娱乐的“森林公园”，具有很好的景观效益和社会效益。

4.3 堆积区治理社会、经济效益明显

堆积区治理主要目的是把上游山洪、泥石流顺利排出沟道，防治山洪泥石流冲毁冲积扇上的建筑设施、村庄、农田、交通、水利设施等，通过以排导为主的措施治理，深沟泥石流冲积扇上开发出上百亩的高产稳产农田，下游沟道两岸种植的行道树提升了东川城市景观效果、保护了周边人民生命财产安全，为了东川社会、经济可持续发展奠定了良好的基础。

5 结论

深沟是东川泥石流治理的成功典范，治理过程中充分利用了“稳-拦-排”的东川泥石流治理模式，通过对深沟流域分区调查、研究发现:

(1)深沟上游清水区通过退耕还林、封山育林、管护等措施保护地表草本植物，从而保护地表土壤、提高土壤肥力，形成良好的生态循环系统;对于上游边坡地表松散物质，采用拦渣墙、排水沟、谷坊坝、植树种草等措施加以稳定，使泥石流暴发频率大大降低。深沟清水区泥石流治理具有很好的生态效益、防洪减灾效益。

(2)对于深沟中游流通区沟道中的砂石土固体物质，采用拦挡坝、固床坝等措施加以拦挡，使固体和水分离，拦挡砂石，防治其冲。

［1］罗元华，陈崇希，武强.云南省东川市深沟泥石流堆积动态模拟及减灾效益评估［J］.中国地质学报，2001，75(1):139-140.LUO Yuanhua，CHEN Chongxi，WU Qiang.Dynamisc simulation of the process of debris-flow deposition and effectiveness evaluation of disasters reduction in Dongchuan city，Yunnna province［J］.Acta Geologica sinica，2001，75(1):139-140

［2］唐晓春.中国西南山区的泥石流防治及展望［J］.海洋地质与第四纪地质，1995，15(3):105-109.TANG Xiaochun.Debris flow control and its future in mountain of southwest china［J］.Marine Geology ＆Quaternary Geology，1995，15(3):105-109.

［3］陈崇明.云南东川市泥石流防治［J］.中国地质灾害与防治学报，1998，9(4):70.CHEN Chongming.Debris flow prevention in Dongchuan Yunnan［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，1998，9(4):70.

［4］莫美仙，张世涛.昆明市东川城区后山泥石流灾害修复措施［J］.云南地质，2006，25(2):243.MO Meixian，ZHANG Shitao.The restorarion of debris flow disaster of houshan in Dongchuan town，Kunming［J］.Geology of Yunnan，2006，25(2):243.

［5］杜榕桓，康志成，陈循谦，等.云南小江泥石流综合考察与防治规划研究［M］.重庆:科学技术文献出版社重庆分社，1987:242-246.DU Ronghuan，KANG Zhicheng，CHEN Xunqian，et al.A comorehensive investigation and control planning for debris flow in the Xiaojiang river basin of Yunnan province［M］.Chongqing:Science and Technology Literature Press Chongqing Branch，1987:242-246.

［6］王礼先.面向21世纪教材水土保持工程学［M］.中国林业出版社.2000:68.WANG Lixian.For the twenty-first Century textbook soil and water conservation engineering［M］.China Forestry Publishing House，2000:68.

［7］铁永波，唐川，周春花.昆明市东川城区泥石流危险度评价［J］.中国地质灾害与防治学报，2006，17(1):80.TIE Yongbo，TANG Chuan，ZHOU Chunhua.Information entropy-based hazard assessment of debris flow gully in Dongchuan urban area of Kunming city［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，2006，17(1):80.

［8］梁明川.小江泥石流的地质环境因素及其他［J］.云南地质，1987，6(3):264-265.LIANG Mingchuan.On the geologicalenvironmental factors and others of Xiaojiang river debris flow［J］.Geology of Yunnan，1987，6(3):264-265.

［9］张业成，郑学信.云南省东川市泥石流灾害灾情评估［J］.中国地质灾害与防治学报，1995，6(2):67.ZHANG Yecheng，ZHENG Xuexin.Evaluation of hazard and disaster condition of debris flow in Dongchuan city，Yunnan province［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，1995，6(2):67.

［10］杜榕桓，康志成，吴积善.东川泥石流形成发展、云动规律与综合治理示范研究［J］.地质灾害与防治，1990，1(3):70-71.DU Ronghuan， KANG Zhicheng， WU Jishan.Demonstration study to the law of formation，development，movement and the comprehensive treatment of mud-rock flow in Dongchuan，Yunnan province［J］.Geological hazard and Control，1990，1(3):70-71.

［11］莫美仙，张世涛，李杏茹.昆明市东川城区后山泥石流泥石流特征及成因分析［J］.中国地质灾害学报，2006，17(4):85-86.MO Meixian，ZHANG Shitao，LI Xingru.Characterisitics and formation of debris flows in Dongchuan town，Kunming city［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，2006，17(4):85-86.

［12］陈洪凯，唐红梅，叶四桥.中国公路泥石流研究［J］.中国地质灾害与防治学报，2008，19(1):1-2.CHEN Hongkai，TANG Hongmei，YE Siqiao.Study on debris flows along higways in china［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，2008，19(1):1-2.

［13］刘光旭，吴文祥，张绪教.昆明市东川区泥石流风险性评价研究［J］.中国地质灾害与防治学报，2008，19(3):29-30.LIU Guangxu， WU Wenxiang， ZHANG Xujiao.Assessment of debris flow risk in Dongchuan District，Kun ming city，［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，2008，19(3):29-30.