泥石流防治对策与新方法

骆银辉，蒋学广，孙珲，郑吉云，赵刚，陈允建

(1.云南地质工程第二勘察院有限公司，云南 昆明 650218；2.云南省地质科学研究所，云南 昆明 650051)

在我国新的发展阶段(“五位一体”的发展)，环境保护、资源保护与开发利用被提到了新的高度。树立资源与环境理念，就是要认识资源与环境的同等重要性，在资源与环境保护中实现资源充分利用。泥石流活动除了产生地质灾害外，还会引起土壤流失、江河堵塞、河湖淤积等资源与环境问题，因此泥石流防治应兼顾资源保护与开发利用、环境保护的要求，实现综合治理。本文以资源开发与环境保护的角度，梳理总结了云南三十多年来泥石流防治存在的不足和面临的问题，从地貌演化规律、泥石流形成、活动的基本原理与危害特征出发，提出基于资源与环境理念的泥石流防治对策和新方法。

1 云南地质灾害防治历程及泥石流防治面临的问题

云南高原地貌形成于新生代，正处于地貌演化的活跃时期，重力地质作用、剥蚀作用强烈，地质灾害非常发育[1-2]。云南省地质灾害治理始于1954年，自1987年至1989年原地矿部实施的云南省地质灾害调查(1/75万)起，开展了云南省地质灾害系统调查、研究与防治等工作。2013-2020年启动了云南省地质灾害综合防治体系建设[3]，实施了云南史上最大规模的地质灾害防治工程，总计投入防治经费96.31亿元[4]，基本上对危险性大的地质灾害点进行了治理，完成了全省1：5万县市地质灾害详查工作，同时编写了十余部关于云南高原地质灾害防治的理论技术专著。2020年起开始建设全省地质灾害监测预警体系，全省地质灾害防治工作迈上了新台阶。在新的时代背景下，地质灾害防治工作也表现出一些不足和面临新的问题。为进一步探索、改进泥石流防治方法，本文主要对泥石流防治面临的问题和存在不足进行简要分析梳理。总体上存在两方面的不足和问题。

图1 淤满的苍山白泥沟泥石流拦渣坝

(1)泥石流防治缺乏综合治理理念，对土壤资源保护与综合开发利用、河湖环境保护意识不足。水土资源流失与河湖淤积问题是国家的重大资源与环境问题之一[5-8]，是我国水土保持法主要针对的核心问题。以往泥石流防治目标单一，主要以减灾防灾为主，未能兼顾土壤、砂石料资源保护与开发利用、河湖淤积等问题进行综合防治。①泥石流固体物粒径大的砂砾石和块石可作为建筑材料，颗粒细小的泥沙本质就是流域内流失的土壤资源。国家实施小流域治理的主要目的就是保护水资源和土壤资源，实施生态环境保护与建设的重要任务之一，也是防治水土流失，解决黄河、长江等几大水系流域的河湖淤积问题[9-13]。泥石流固体物一方面对人类造成危害，同时又是人类珍贵的资源。过去泥石流防治工作主要以“固床、护岸，拦挡、疏排”为主，生态工程、其它水土保持工程运用不足，土壤流失未得到很好控制。“能排即排”的原则将大量泥沙向下游河流疏排，造成土壤资源严重流失；②泥石流防治缺乏全流域系统防治理念和环境保护理念，导致防治目标的局限性，忽视泥石流活动对下游河湖环境的影响和危害。过去泥石流防治项目基本只是针对涉及危害对象的沟段立项治理，哪里受灾治哪里，通常是局部防治或分段防治，难免出现“各扫门前雪”的情况。防治工程基本上坚持“能排即排”的原则，容易导致下游堆积区泥石流治理难度加大，甚至出现泥石流沟对主干河流堵塞形成堰塞湖的风险[14-18]。如六库镇上游云南境内怒江平均20km就有一个泥石流古堰塞湖遗迹[17]，说明历史上怒江堵江事件频繁发生。另外，我国大量的江河都已经修建了梯级水电站，大量泥沙排入主河道或湖泊，即便不能形成堰塞湖灾害，也会造成对电站库区淤积或湖泊淤积等新的环境问题[5-8]。

(2)未能从地貌演化、泥石流形成活动的基本原理和危害特征找到泥石流系统防治、综合治理的根本出路，导致泥石流防治效果局限性和短期性。“固床、护岸，拦挡、疏排”常规手段(八字法)面临新问题。①“八字法”缺乏坡面治理措施(尤其坡面泥流、碎屑流地区非常重要)，固床、护岸工程仅针对沟谷治理，对物源区发挥的固土作用有限；②云南高原大部分沟谷还处于青壮年发育演化期，重力地质作用、剥蚀作用强烈[19]，固床、护岸工程阻挡不了地貌演化趋势。理论上，拦挡工程拦不完源源不断的剥蚀、侵蚀碎屑物。基于环境保护要求又不能大量向下游江湖疏排(并且还不一定具备疏排条件)，对泥石流固体物的处理面临既拦不完，又不能向下游江河、湖泊疏排的处境。如云南大理苍山十八溪(十八条溪沟)泥石流防治工作，上世纪九十年代起就在每条沟内修建了大量的固床、护岸、拦挡、疏排工程，十余年后许多泥石流沟的拦渣坝已经淤满。2015年新增加的部分泥石流拦渣坝到2020年也都淤满，并且已经没有继续加设拦渣坝的空间位置(图1)。云南类似大理苍山十八溪泥石流防治非常普遍，属于阶段性防治，解决短期问题，还未找到根本出路。

实践证明过度增加拦挡工程会造成泥石流的势能积蓄，增加潜在系统灾害风险。甘肃舟曲泥石流堰塞湖和汶川文家沟泥石流堰塞湖的形成都与拦挡工程形成的势能积蓄和拦挡工程毁坏、失效有关[14，20]。拦挡工程一旦遇到强烈地震与强降雨叠加，将产生溃坝、放大灾害风险。

2 地貌演化、资源与环境视角下泥石流的活动与危害特征

崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖地质灾害链[21-23]是重力地质作用下高山向平原演化过程的自然现象，泥石流是上述地貌演化过程物质搬运的重要途径[1]，是连接流域内崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖地质灾害的重要链条[21]。从理论角度讲，泥石流是地表水流冲刷地表泥沙、碎(块)石等固体物质，形成的高容重混合流体，流动动能大，容易对沿岸环境和村镇、公共设施等造成毁坏[23]。泥石流活动过程就是泥石流的势能向动能转换过程[1]。泥石流形成一般经历蓄势(松散物累积)、降雨激发、启动、扩流、加速、快速流通、减速堆积等几个阶段，沿泥石流流动方向，相应地将泥石流沟大致分为物源区、流通区和堆积区[23-25]。物源区主要是沟谷侵蚀、坡面侵蚀作用，造成土壤流失和岸坡坍塌、耕地毁坏等；流通区泥石流流动速度快，动能大，泥石流冲击力大，对沿岸公路、建筑物、环境等容易造成毁坏；堆积区泥石流流动速度相对减慢，泥石流危害主要表现为掩埋、冲毁危害，以及对下游地区江河堵塞或河湖淤积等。

泥石流活动的危害可总结为：加剧土壤资源流失；产生沿程地质灾害；造成下游河湖淤积、堵塞等环境问题。

3 基于地貌演化、资源与环境理念的泥石流防治对策与新方法

3.1 泥石流防治对策与要求

根据地貌演化趋势、泥石流形成活动规律与危害特征，以及国家对资源开发与环境保护的要求，泥石流防治的对策就是要树立基于资源开发与环境保护的泥石流全域系统防治理念，实施泥石流全域地质灾害链的系统防治。总体要求就是除了应急抢险工程外，要将常态化的泥石流防治纳入资源保护与开发、环境保护与治理的统筹范围，遵循国家《地质灾害防治条例》、《水土保持法》和《环境保护法》要求[26-28]，结合生态环境建设，土壤资源保护、沙石资源开发、耕地资源开发，以流域为防治单元实施综合防治。

3.2 泥石流防治目标与技术方法

(1)除应急抢险工程项目外，常态化泥石流全域综合防治目标要从泥石流活动危害范围全面防治，实现三大目标：①防治泥石流灾害；②实现土壤资源保护，沙石资源和土壤资源充分开发利用；③控制泥石流入沟入江入湖泥沙量，避免形成江河堵塞、湖泊淤积等环境问题。

(2)泥石流防治方法：一是通过水土保持工程和专项工程措施减缓泥石流松散物质的积蓄速度[29-31]，二是科学分离和处理泥石流固体物质，变“拦挡、疏排”为“拦淤、清淤”，结合泥石流泥沙、砂石料的开发利用，实现泥石流防治常态化。即“保土、稳坡，固床、护岸，拦淤、清淤”十二字方法。

①物源区治理——保土、固床、稳坡。a)坡面治理(保土)：一是通过生态工程实现水土保持效果[29-30]，保护土壤资源，发挥植被调节和消减地表洪峰作用[32]；二是通过流域内“坡改梯”工程，降低坡面侵蚀强度，减缓土壤流失速度[33]。坡面治理是实现生态环境改善和保护土壤资源的重要手段，应在未来泥石流治理中大量运用。b)沟谷治理(固床、稳坡)：一是在活动性冲沟内修建谷坊坝群，巩固和提高沟谷侵蚀基准面，阻止沟谷侵蚀下切；二是通过护岸和专项工程治理沟谷岸坡坍塌、滑坡、崩塌体。这是过去泥石流防治常用的技术手段之一。

②流通区治理——固床、护岸。a)在坡降较大的沟段通过谷坊坝或拦渣坝等工程，固定和抬高侵蚀基准面，同时发挥阶梯消能作用，消减泥石流动能[34]。也是过去泥石流防治常用的技术手段之一。b)在沟谷侧蚀地段设置护岸工程或排导工程，保护沟岸坡体，避免泥石流危害。这也是过去泥石流防治常用的技术手段之一

③堆积区治理——拦淤、清淤。a)选择适宜沟段修建分级格栅(或梳指)拦淤坝，按照粗、中、细的原则分级拦淤泥石流固体物质(临时停淤)，实现泥石流沿程石水分离、泥水分离，发挥拦淤坝调洪作用和阶梯消能作用，削减泥石流动能[34]，降低泥石流对下游危害对象的冲击和淹埋风险。b)建立拦淤坝定期清淤机制。为保障拦淤坝调节消能功能的正常发挥，减少流域内土壤流失，控制泥石流沟入江入湖泥沙量，预防下游河湖淤积，必须对拦淤坝定期清淤。可以将清淤与资源开发相结合，如将不同粒径的拦淤坝作为采石、采沙、采泥场设置采矿权，实施资源开发管理，在此基础上建立清淤机制。已修建水电站的沟谷，也可将拦水坝作为泥石流拦淤坝，或在拦水坝入水口设置拦淤坝，对库区实施定期清淤。c)在沟谷宽缓区或堆积区设置淤地坝，通过人为排导利用泥石流泥沙造田，将泥沙作为土壤资源开发利用。借鉴黄土高原地区通过淤地坝造田保护水土资源和减轻黄河淤积的经验[10-11]，以及云南东川在泥石流滩涂地、堆积扇土地开发经验[35-36]，实现土壤资源开发与泥石流防治相结合的综合治理。

3.3 政府层面的泥石流防治管理要求

(1)要从大流域的视角全面开展全流域泥石流灾害链综合调查评价、防治规划与设计工作，建立多部门联合的泥石流全域规划、设计项目评审机制，从资源综合利用和环境保护的角度科学规划、设计泥石流防治工程，协同环境治理、生态建设、资源开发、开展泥石流综合防治。另外，可将泥石流防治规划作为区域水土保持工程规划和国土生态保护建设规划的依据之一，将水土保持工程和生态工程与泥石流防治有机结合，在区域宏观层面发挥水土保持工程和生态工程对泥石流的防治作用。

(2)建立多部门协同监管机制，健全泥石流活动监测预警机制，将泥石流防治纳入“河(沟)长制”职责范围，将泥石流防治工作常态化、制度化。

3.4 泥石流防治新方法实践案例

工程实例1：云南东川市是全国开展泥石流治理工作较早的地区之一。1988年提出“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，取得了较好的治理成效，形成了“稳-拦-排”、生态工程-土木工程-土地开发相结合的小流域泥石流治理模式—东川模式[37-38]。2006年在东川市举办了第四届国际泥石流大会，东川泥石流防治模式为全世界泥石流防治提供了宝贵的经验。但东川泥石流防治模式仍然是基于流域内的减灾防灾为目标，对下游江湖淤积等重大环境问题，欠统筹考虑；另外对流域内地貌演化源源不断形成的碎屑物质的处理还未找到根本出路，呈现的治理成果仍然只是阶段性和局限性。还需进一步提高和拓宽防治目标。

工程实例2：云南维西县二道河泥石流从上世纪九十年代至今，多家勘察设计单位先后对其进行过三次治理，累计修建的13道拦渣坝2010年全部淤满，泥石流仍然得不到根治，2012年起被迫选择多个拦渣坝结合采沙开展清淤工作[39]。2018年由于泥石流沟采沙涉及矿产资源管理问题，暂停采沙活动(图2)。其实采沙清淤正是二道河泥石流防治的长久出路。

图2 二道河拦渣坝-采沙场

4 泥石流防治新方法与传统方法的比较优势

(1)泥石流防治新方法是基于资源开发与环境保护要求的综合治理，防治目标更宽、更高。是环境保护与治理的一部分，更符合时代发展的新要求。

(2)泥石流防治新方法是根据地貌演化趋势、泥石流形成与活动原理，针对泥石流危害范围的全流域地质灾害链系统防治，更符合客观规律，解决了传统泥石流防治短期性和局限性的问题，是泥石流防治的长效方法。

(3)泥石流防治新方法将“拦挡、疏排”改为“拦淤、清淤”，不但能降低系统灾害风险，还能降低防治费用，同时实现资源综合开发利用。对多次加设拦渣坝的大理苍山多条泥石流沟做评估计算，每次加设的拦挡工程造价远比对原有拦渣坝定期清淤的费用高出许多倍。

5 结 论

(1)在全面整治国土，治理环境，推进生态文明建设新时代，资源与环境问题已摆在重要地位，泥石流防治也应树立资源与环境理念，结合资源开发与环境保护要求进行综合防治。

(2)全面防治泥石流的基本对策是实施全流域地质灾害链系统防治，拓宽和提高防治目标，既要减灾防灾，同时要保护土壤资源，兼顾土壤资源及沙石料资源的开发利用，还要控制入江入湖泥沙量，避免形成堰塞湖和河湖淤积等新的环境问题。

(3)泥石流防治新方法总体上要从两方面入手，一是通过水土保持工程和专项工程技术改善生态环境，保护土壤资源，稳固岸坡，减缓松散物质的积蓄速度；二是科学分离和处理泥石流固体物质，变“拦挡、疏排”为“拦淤、清淤”，将泥石流固体物作为资源开发利用，建立对拦淤坝的定期清淤机制，用常态化的手段防治泥石流。将过去常用的“固床、护岸，拦挡、疏排”八字法，改进为“保土、稳坡，固床、护岸，拦淤、清淤”十二字方法。

(4)政府要从大流域的视角全面开展全域泥石流灾害链综合调查评价、防治规划与设计工作。可以将泥石流防治规划作为区域水土保持工程规划和国土生态保护建设规划的依据之一，在区域宏观层面发挥水土保持工程和生态工程对泥石流的防治作用。