基于三江-水磨8·20泥石流灾害成因分析及防治＊

杨 陈，李 眉，陈竞越，徐 蕊，刘 悦

（阿坝师范学院资源与环境学院，四川 汶川 623002）

泥石流作为山区常见自然地质灾害，对山区人们的生产、生活造成了巨大的威胁。国内外有关泥石流研究主要包含泥石流爆发模型预测、地震与火山等地质作用与泥石流爆发的关系，地形与泥石流爆发关系及短时强降水与泥石流爆发的关系。文章以2019 年8 月20 日三江水磨泥石流为研究背景，除了研究地形、植被、物源及地震等方面，还运用熵权法具体分析了短期气象的各个要素对泥石流爆发的影响程度，这在泥石流诱因的研究当中是有创新性的，在短期内，为监测泥石流爆发提供参考。

1 研究区概况与数据来源

1.1 地区概况

三江－水磨位于四川省汶川县南部低山寿溪河谷区，属于邛崃山脉与岷山雪岭交汇地区，平均海拔1000m，两侧山体坡度大于25°。三江－水磨北届卧龙、耿达与映秀；东部与漩口、都江堰接壤，南与崇州市相接。水磨镇距汶川地震震源地映秀约15余km，如图1 所示。

图1 三江-水磨区位图（分乡、镇、市）

1.2 数据来源

中国天气网都江堰站点（56188）（2019 年7 月15 日－8 月25d 数据，共计42d）；三江水磨－地区地形复杂，以高山河谷为主，区域气候变化差异大。受地形与地区影响，汶川气象站点距水磨三江距离较远，而都江堰气象站点距离水磨－三江近，为保证研究结果的准确性，这里选择都江堰气象站点数据，见表1。

表1 7 月15 日-8 月25 日气象数据值

续表1

2 研究方法与结果

2.1 研究方法

熵权法、调查法、资料查询法

熵权法介绍；

确定影响泥石流发生的气候评价因子；

表2 权值综合评分

根据上表4 个等级从低到高，将其划分4 个标准，分别是弱、较强、强、很强。

2.2 研究结果

通过熵权法研究短期内各气象要素所占权重比例及等级划分见表3、表4。

表3 气候因子影响泥石流爆发的等级划分表

表4 气候因子综合评价权重

3 研究分析

3.1 气象条件分析

气象因子作为泥石流爆发重要因子，其中包括降水、地表温度、日照时数、气压、空气相对湿度、日均蒸发量及气温7 个因子。从各气象要素权重条形图中可以分析出降水与日照时数所占权重明显高于气温、地温、蒸发、相对湿度及气压等要素，如图2所示。

图2 各气象要素权重条形图

根据气象因子影响泥石流爆发等级划分表得出结论气候因子中降水与日照时数对三江-水磨泥石流爆发表现出很强的促进作用，且降水表现出最强的促进作用。气温、地温、蒸发、相对湿度及气压这5 个因子对泥石流爆发的促进作用差异不大，却都表现出强的促进作用。

3.2 植被条件

植被本身就有调洪与滞洪的能力，雨水通过树干向地表下渗透，减弱了地表径流。同时植被的根系还可以改善土壤内部的结构，使得土壤的孔隙度变大，增大了土体容重，并且植被对土壤就有一定的锚固作用，对泥石流具有抑制作用[1]。三江-水磨处于生态环境保护区，前20 年进行大规模退耕还林时期，当地为争取快速效益，退耕树种多为高大的乔木。乔木在湿润地区生长快，且枝繁叶茂，但乔木的根系只分布在土体表层，当降水使得土体含水量达到饱和后，表层土体就会变得松动[2]。加之下暴雨时会夹杂着狂风，斜坡上的树木受水平强风的拉拽作用，就会使得树木被拔出土表。表层土壤发生松动，随着坡面向下滑动，形成泥石流物源[4]。

在泥石流爆发时，破坏力最大的是河中的漂木，不仅使得泥石流方量变大，更容易对河流两岸的建筑物及河上桥体造成破坏，而且容易造成河道堵塞，使得泥石流单位时间内流量加大，对两岸造成更大的破坏。根据调查河流中的漂木大多是人们在山林中取皮类草药后被滞留在山中的砍剥树木，这些树木为泥石流爆发提供了硬类的物源。

三江-水磨的山间坡地土壤层较薄。农民为增加经济收入，在山间坡地大规模的种植猕猴桃。猕猴桃树的根系生长受温度影响：土温8℃左右，猕猴桃根系开始活动；土温20℃左右时，根系生长出现高峰；随着土温增高，根系活动速度减缓；果实发育后期，根系开始第二次迅速生长至果实成熟，后期随着气温降低根系生长也逐渐减缓[5]。

由于水磨三江属亚热带季风山地气候，8 月份气温较外界偏低，在猕猴桃根系还未完全发育好且此时猕猴桃的根系比较细小，就遇到强降雨或者连绵不断的雨水侵蚀，猕猴桃树木的根系对土壤的抓力薄弱主要分布在土壤的表层。有的根系向下延伸，接触到土壤的岩石层，受植物根系的根劈作用，岩石层会更加松动。当强降雨时，土壤中含水量高，岩体对土壤的抓力就会变弱，在受到风力对猕猴桃植株的拉拽作用，使得土壤层就会向下滑动。

3.3 其他条件

受地形条件作用，三江-水磨位于寿溪河谷畔，两侧都是海拔高于1000m，坡度大于25°的山体。特别是三江镇更是位于西河、中河、黑石江三江交汇处，处于山前冲积扇的位置，大坡度为山体崩塌提供泥石流物源条件。受2008 年汶川大地震的震后影响；水磨镇距2008 年汶川大地震震源地映秀镇仅15km，受强震影响，山体已经遭到严重破坏，近10 年的岩体风化作用，岩体表面已经十分松动，加之坡面土壤较薄，土壤的稳定性弱，土壤十分容易在岩体表面滑动这也为泥石流爆发提供松散物源的先决条件。

4 结论与讨论

从气象条件研究，瞬时强降水作为三江－水磨泥石流爆发的直接原因，根据各气象要素权重条形图显示，短期的降水也是作为促进水磨泥石流爆发的最大间接因素，同时条形图显示日照时数也是作为影响程度很强的间接因素。气温、地温、蒸发及相对湿度这几个要素在影响程度强中排在前面，而气压排最后，表现出气象要素中水热条件是促使泥石流爆发的重要间接因素。三江－水磨地区受亚热带季风山地气候影响，气候湿润，夏季降水丰富，空气中水汽含量高，相对湿度较大，且处于高海拔山区－河谷地区，夏季两侧的山地日照时间短，但短时日照强度大，地表的蒸发量短时增加，使空气水汽进一步增多，空气中的水汽对裸露岩体侵蚀，再受风力作用的风化，就容易从岩体表面剥落。裸露岩体表面短时间快速升温，因为白天接受太阳辐射少，随着热量的散失，夜晚水磨－三江的气温较低，使得裸露岩体表面昼夜温差较大，这十分容易造成岩体的破碎，使岩体表现得十分松动。受短时间强降水，破碎岩体容易在岩石表面滑动，形成泥石流物源。

从植被条件来看，主要是以下根系浅的乔木与人类在坡地种植猕猴桃，对土壤的锚固作用弱，当土壤含水量饱和，加上风力的拉拽，容易使土体在岩层上滑动。而在一些土壤层较浅的坡地，植物的根劈作用就会使岩体破碎，降雨时就会发生滑动，形成泥石流物源。

从地震、地形、漂木这些条件来看，地震影响与地形影响为泥石流爆发提供了地形与松散物源的先决条件，表现的物源多为泥沙。而漂木多是一些被砍剥的中药树木或被强风拉拽的乔木，其对两岸建筑设施和桥体的破坏是泥石流危害的重要组成部分。树干、淤泥也容易造成河道堵塞，使得短时间内河流的流量骤变，增大泥石流对两岸的破坏力。

以上结果表明降水因素是促进泥石流爆发的最大间接气象要素，表现为很强的影响程度。在影响程度强一级中，气温与地温对泥石流爆发的间接影响程度最大，研究表明：植树造林可降低地表温度0.4～0.5℃。南方降水充足的地方，植被覆盖区降低白天地表温度，对夜间温度影响较小；植被可以削弱夜晚的地表辐射冷却,从而提高了这些区域夜晚的气温。夜间增温幅度可以抵消甚至大于白天的降温幅度，故缩小地表温度的昼夜温差，从而缓解温度差造成的岩体破碎。但在当地植树造林时应该因地制宜，结合当地实际情况，选择适合当地山地且对土壤锚固作用强的树种，从而减弱降水对土体的冲刷作用。同时在一些山前冲积扇或沟谷地区可以修建一些防护工程。发展经济作物的同时要考虑土壤条件，对土层薄的地带多选择沙棘、刺槐、油松、柞树等树种,对土层厚、湿润的地带多选择经济价值较高的落叶松、核桃等树种，土层太薄且土地松散的坡地就不应考虑种植经济作物[6]。对于山间的废弃树木，应组织护林员对山间废木及时处理，同时定期对山间树木的生长情况进行实时监控，清除已失去生命特征的树木[7]。

泥石流作为山区自然灾害，人类是无法防止它发生，但人类可以通过提高自然生态环境质量对泥石流进行一定程度的防治，削弱泥石流对人类的危害。同时人们应避免在泥石流易发区进行生产生活；加强对林地的管理，严禁在山间坡地乱砍滥伐以及过渡开荒。短期内做好对气象要素的监测，以便对泥石流爆发做出及时预测。