北京房山典型泥石流物源特征及防治建议

申 健，刘晓晓，李巧刚，郭 英

（北京市地质研究所，北京 100120）

北京房山典型泥石流物源特征及防治建议

申 健，刘晓晓，李巧刚，郭 英

（北京市地质研究所，北京 100120）

本文针对房山区典型泥石流沟主要物源类型进行分析讨论，崩滑堆积物源、坡面物源以及沟床堆积物源是本区泥石流物源的主要类型。崩滑堆积物源及坡面物源参与泥石流活动的量占其总量相对较少，沟床堆积物源相对较大，并且多为泥石流沟的主要物源。区内佛子庄乡北窖沟泥石流沟床堆积物分析显示，沟道冲淤特征表现出以冲为主的特点，沟床物质是参与泥石流活动的重要物源。并依据北窖沟泥石流物源特点，提出针对性的泥石流防治建议。

泥石流；物源；特征；防治

0 前言

房山区泥石流沟松散固体物源，主要包括崩滑堆积物源、坡面物源和沟床堆积物源3种类型（北京市地质研究所，2012）。依据房山区泥石流调查，房山区共发育有139条泥石流沟，存在崩滑堆积物源约占50%，存在坡面物源占约80%，存在沟床堆积物源占约90%。房山区多数泥石流沟人类工程活动剧烈，历史矿山开采形成的矿渣多堆积于沟道内（刘文清，2014），为泥石流形成提供了大量的物源物质。沟床堆积物是泥石流主要物源，占区内泥石流总数的70%，2012年“7·21”期间爆发的泥石流多与沟床物质启动形成泥石流有关。其中房山区佛子庄乡北窖沟泥石流是区内较为典型的泥石流沟，该泥石流沟不仅具有上述3种类型物源，并且沟道堆积物是其主要物源。这类泥石流的防治重点主要是物源处理及沟道疏导，本文以北窖沟泥石流为例提出了具体工程防治建议，为下一步开展治理工作提供参考。

1 物源类型

1.1 崩滑堆积物源

崩滑堆积物源主要为点状分布的集中性堆积物源，一般可划分为两种基本类型。

一种为岩质崩滑物源，主要发育于基岩出露区域，多为石灰岩、砂岩、花岗岩、千枚岩等岩系中，这类崩滑堆积物源主要分布于主沟及支沟两侧斜坡陡壁，其特点为表层岩性风化破碎。沉积岩地区崩滑堆积物块度相对较小，且规模也往往较小。岩浆岩地区崩滑塌体块度一般较大，规模也较大。

另一种为土质崩滑物源，主要发育于潜山坡地等区域，由于第四纪厚度较大，多阶地分布。崩滑区多具有良好的临空条件，如果遭受暴雨冲刷及洪水掏蚀坡脚时，则可能引发其变形破坏，形成物源。

据调查，北窖沟泥石流沟存在物源型崩塌15处，滑坡（不稳定斜坡）3处；这些崩塌和滑坡为泥石流提供物源量约1.0×104m3，其中可参与泥石流活动的动储量约为0.2×104m3。泥石流流域内分布于斜坡表层的松散堆积体及中下部崩坡积物，且未进入沟床的松散物质；其参与泥石流活动的方式主要是在暴雨冲刷下，整体或部分物源进入沟道，再被泥石流裹挟带走。由于其运动路径和过程相对较长，运动中部分物质仍可能被斜坡上的树木阻挡或缓坡地带缓冲而停积，因此其可能参与泥石流活动的比例相对较小，且主要以细粒物质为主，视堆积坡度及堆积物颗粒大小的不同，其可能参与泥石流活动的物源量一般占其20%左右（乔建平等，2012；郭剑等，2015；徐友宁等，2015）。

1.2 坡面物源

坡面物源主要可划分为两种类型，一类发育于人工堆积台地部位，另一类主要发育于强风化岩石及表层残坡积土内，是区域主要坡面侵蚀物源区。

坡面侵蚀物源区参与泥石流活动的方式主要为水土流失，包括面蚀和沟蚀的情况均有，侵蚀强烈的可能形成坡面泥石流或坡面冲沟泥石流，可能参与泥石流活动的物源量主要受侵蚀强度控制，而侵蚀强度主要受降雨、斜坡特征、植被特征等因素控制，总体上这些坡面侵蚀物源区坡度一般较大。

北窖沟坡面物源点4处，物源总量约2.4×104m3，其中可参与泥石流活动的物源量约为2000m3。由于区内矿山已经全部关停，泥石流沟总体上森林植被较发育，生态环境较好，水土流失较轻微。局部地段存在坡面滑塌现象，植被遭到一定程度的破坏，这些地段水土流失可能加剧，为泥石流的形成提供一定的松散物源。但随时间推移植被的恢复，坡面侵蚀物源有限，其可能参与泥石流活动的物源量一般少于10%。

1.3 沟床堆积物源

沟床堆积物源主要为沟道的堆积物，人为作用采矿废渣、部分支沟崩滑物源与坡面物源在暴雨作用下产生活动，经不同距离的搬运转移而成为新生的沟床堆积物源；区内泥石流沟沟床物源分布广泛，尤其是泥石流主沟老沟床堆积物源异常丰富，成为泥石流主要物源类型。

沟床堆积物源参与泥石流活动的方式主要为沟床的揭底冲刷，其可参与泥石流活动的物源量主要为沟底下切掏蚀的部分与两侧岸坡可能失稳进而参与泥石流活动的物源部分组成，其可能参与泥石流活动的物源量一般占其40%以上。

北窖沟沟床松散堆积物源十分丰富，沟床纵坡较大，沟道侵蚀相对较强烈，其可能的冲刷深度一般为1.5m左右，沟床堆积物参与泥石流活动的可能性较大。沟床堆积物源点有30处，物源总量约9.5×104m3，其中可参与泥石流活动的物源量约为4.0×104m3，为泥石流的重要物源。

2 典型沟床堆积特征

北窖沟沟道内堆积物的成分主要以块石、漂石为主，粒径一般20～30cm，最大粒径可达1.5m，分选性差，少量砂及粉粘土充填。块石成分以砂岩为主，多呈次棱角状，结构松散—稍密。通过对沟道中游及沟口堆积物进行颗粒级配试验分析，掌握了泥石流沟床堆积物的基本特点。试验方法是将探坑表层0～50cm的土样采集进行现场筛分试验，得出不同粒级的颗粒重量及所占百分比，计算求得不同粒级颗粒所占百分比，其结果如表1。

表1 北窖沟沟床堆积物颗粒分析结果统计表Tab.1 Statistical Analysis of the results of sediment accumulation in Beijao

由表1可见，中游及沟口颗粒级配分析的成果土石比值均小于10:90，且中游土石比小于沟口，试验成果反应出北窖沟总体冲淤特征表现出以冲为主的特点。汛期中上游堆积物质中较细小颗粒逐步被水流带走，而将较大颗粒物质留于沟道内所致。北窖沟揭底冲刷作用使大量的沟床物质参与活动，如遇强降雨爆发泥石流，沟床堆积物将是参与泥石流活动的重要物源。

3 防治建议

3.1 工程措施

（1）清理整形工程

首先建议针对北窖沟坡地上存在的崩滑堆积物源及坡面物源，采取因地制宜的措施，使用机械与人工等方法进行部分清理；然后对于裸露坡地采取整形工程，根据不同坡度依势设计坡改梯，以备采取泥石流生物防治措施。本工程主要是针对稳定性较差的堆积坡体进行削坡清方整形，并对较为松散的可能参与泥石流活动的物质进行清运。既提高了坡体稳定性，又减少了泥石流物源，从而降低泥石流灾害发生的可能。此外，对于沟道内堵塞严重区段，同样需要采取清渣治理，以减少沟床物源，疏导沟道提高行洪能力。

（2）固坡工程

对于沟内存在的不稳定斜坡及沟道边坡建议采取工程固坡措施，以稳固坡体防止垮塌形成物源。配合清理整形工程，在梯形台地边缘、斜坡坡脚等潜在不稳定区域，设置挡土墙、护坎等工程防护措施，从而进一步稳固。对于风化严重易垮塌坡体及堆积坡体，根据其特点建议设置坡面防护工程，采用护坡工程进行处理；既可以提高坡体稳定性，又可以减少水土流失作用。

（3）拦挡工程

沟道拦挡工程布置的主要目的在于消峰减流，减小泥石流峰值流量；并阻挡泥石流沟内的大石块，减少泥石流活动的物源量，降低泥石流流体容重；保证排导工程正常使用和经拦挡后泥石流剩余物质的顺利下泻，同时通过泥石流物质回淤压脚起到稳固沟床和减轻沟岸崩滑的作用。由于北窖沟内可参与泥石流活动的物源量较大，另外考虑旅游开发的需要，高坝不利于观光道路的建设以及沟道的整理，对景观影响也更大。因此，建议在北窖沟泥石流主沟修建多级拦渣坝分级拦挡，对于大面积堆渣区疏通河道后也可修建多级谷坊坝。并根据沟道形状、沟域开发及景观协调需要，宜采用格宾石笼与浆砌块石结构两种结构修筑（鲍文，2008；张亚光等，2013）。

（4）护堤工程

房山泥石流沟多为自然沟谷，泄洪条件相对较差，缺少排导设施。北窖沟内分布有农田、道路及房屋等，存在排导防护严重不足等问题。汛期为了更好的对洪水排导，并对岸坡及道路进行防护；需在沟道中修建浆砌石护堤加固导流，建议采用重力式结构堤型。防止雨洪及泥石流冲蚀岸坡，并保证沟道内汇水能够顺利排出。

3.2 生物措施

（1）堆积物源区

在工程治理的基础上开展泥石流生物防治工程，通过对已采取清方整形的崩滑堆积物源区裸露坡体进行植被绿化，从而达到沟道上游稳固物源的目的。此外，由于北窖沟中下游沟道较开阔，在修建多级拦渣坝、谷坊坝及护堤的同时，对沟道内泄洪沟一侧存在的堆积物源区同样可采取生物固源防治工程。结合北窖沟沟道及所在区域特点，采取种植适宜本地区生长的火炬树、黄栌、山杏等进行绿化修复；这些植被不仅有一定固土作用，同时有利于沟域景观的修复改造。

（2）坡面物源区

坡面物源区生物防治工程主要是针对水土流失严重区开展，通过实施治理工程不仅可以减少物源，还可以涵养水源、保持水土。针对沟域内存在的大量台地采取退耕还林措施，加强植树造林力度，减少水土流失与坡面流的发生几率。对于坡面物源区宜采取乔木、灌木、草相结合实施，植物根系在地表以下生长交错深入，有利于提高当地土层的稳定性，从而减少泥石流的土体补给量。

4 结论

房山区典型泥石流物源主要包括崩滑堆积物源、坡面物源和沟床堆积物源三大类，并且沟床堆积物源是本区泥石流的主要物源物质。崩滑堆积物源与坡面物源参与泥石流活动的量一般较沟床物源小，可能参与泥石流活动的物源量中崩滑堆积物源一般占其总量20%左右，坡面物源在10%以内，而沟床堆积物源达到50%以上。通过北窖沟沟道内堆积物颗粒级配试验分析，结果显示总体上沟道冲淤特征表现为以冲为主的特点，沟床堆积物是参与泥石流活动的重要物源。结合北窖沟泥石流物源特征及村镇旅游发展规划，建议采取堆积物源清理、拦渣坝及护堤等工程进行防治。

北京市地质研究所，2012. 北京市门房山区“7·21 ”地质灾害调查报告[R].

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Source Characteristics of Fangshan Typical Debris Flow and Prevention Suggestions

SHEN Jian, LIU Xiaoxiao, LI Qiaogang, GUO Ying

(Beijing Institute of Geology, Beijing 100120)

The main source types of typical debris fl ow gully in Fangshan are analyzed and discussed in this paper.The main types of debris fl ow source in this area are the source of landslide debris, the source of slope and the source of bed sediment. Landslide and slope source provenance in debris fl ow activities accounted for the total amount is relatively lower. The most of them are the main source of debris fl ow gully which the source of the bed sediments is relatively higher. The channel siltation characteristic is mainly erosion on analysis of Fozizhuang Town Beijao debris fl ow bed sediment. The bed material is an important source of debris fl ow activity participation.It proposed debris fl ow prevention recommendations on the basis of Beijao debris fl ow source characteristics.

Debris fl ow; Source; Feature; Preventive measurement

A

1007-1903（2017）03-0046-04

10.3969/j.issn.1007-1903.2017.03.009

北京房山地区典型泥石流沟沟床物源及其动储量研究（京地[2015]148号）

申健（1981- ），男，硕士，高工，主要从事生态地质环境与地质灾害方面研究。E-mail:309859587@qq.com