植被覆蓋對(duì)泥石流發(fā)育的影響分析

邵振臣

摘要： 本文就植被對(duì)泥石流形成的影響，綜合目前的研究成果，進(jìn)行分析總結(jié)，認(rèn)為植被對(duì)泥石流的影響應(yīng)該辯證地看待。通過植被在泥石流形成前后的作用分析可知，在泥石流形成初期，植被覆蓋區(qū)對(duì)泥石流的形成具有抑制作用，土體中水分達(dá)到飽和后對(duì)泥石流的形成就有促進(jìn)作用。

Abstract： This paper summarizes the research results at present to analyze the impact of the vegetation on the formation of debris flow， and thinks that the impact of vegetation on the debris flow should be treated dialectically. Through the analysis of the effect of the vegetation on the debris flow formation， it showed that at the beginning of the formation of debris flow， the vegetation area can inhibit the formation of debris flow， and after the soil moisture reaches saturation， debris flow is promoted.

關(guān)鍵詞： 泥石流；植被覆蓋；植被

Key words： debris flow；vegetation cover；vegetation

中圖分類號(hào)：P642.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）10-0151-02

0 引言

泥石流、滑坡等是山區(qū)非常嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，每年給社會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)和人身安全影響，嚴(yán)重制約著致災(zāi)區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，各國(guó)家及政府均高度重視。每年國(guó)內(nèi)外近百篇文章和學(xué)術(shù)專著在各大學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表，并定期舉辦泥石流、滑坡等的學(xué)術(shù)探討，該學(xué)科的學(xué)術(shù)研究發(fā)展勢(shì)頭較為旺盛。在形成泥石流的各種因素中，植被在其中的作用一直存在爭(zhēng)議，李樹德學(xué)者認(rèn)為森林植被在泥石流形成過程起到抑制作用[1、2]。本文通過分析泥石流的形成因素，探討植被在泥石流發(fā)育過程的作用，研究植被在其中發(fā)揮的作用。

1 泥石流形成的條件

1.1 復(fù)雜的地形條件

泥石流發(fā)生的地形地貌條件一般分為陡峭的地形，具有一定坡度的地形有利于碎屑物質(zhì)在一定條件下具有下降趨勢(shì)，給予碎屑物質(zhì)充足的動(dòng)力來(lái)源，同時(shí)陡峭的地形比較容易產(chǎn)生下滑力，對(duì)周邊巖性也有破壞，促進(jìn)泥石流物源的進(jìn)一步發(fā)展[3，4]。

1.2 松散物質(zhì)來(lái)源

泥石流物源區(qū)一般地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，新構(gòu)造活動(dòng)劇烈，地震烈度較高的區(qū)域，斷裂褶皺發(fā)育，這些區(qū)域巖性裸露，經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化，地表巖性松散易崩塌、錯(cuò)落，常出現(xiàn)不良地質(zhì)現(xiàn)象，為泥石流提供豐富的物源；同時(shí)人類活動(dòng)，如濫伐森林造成了嚴(yán)重的水土流失等也為泥石流提供了大量的物質(zhì)來(lái)源。[5、6]

1.3 集中降水量大

泥石流中水是必不缺少的組成部分，泥石流發(fā)生必須有充足的水源，來(lái)自降雨或者來(lái)自冰雪融化，在泥石流形成運(yùn)移過程中，水是激發(fā)因素和搬運(yùn)介質(zhì)。例如舟曲泥石流發(fā)生的主要原因是長(zhǎng)時(shí)間的暴雨，造成該地區(qū)形成了巨大的山洪，沖刷能力很強(qiáng)，為泥石流的發(fā)生提供了充足的動(dòng)力支持。

2 植被對(duì)泥石流發(fā)育影響作用分析

2.1 削減形成泥石流的土體補(bǔ)給量

植被在地下部分根系深入土層，相互交錯(cuò)呈現(xiàn)網(wǎng)狀，一般草本根系較淺，2-10cm；灌木的根系延伸較長(zhǎng)，一般在0.5-4cm；喬木根系則為最深，維持在2-10cm，部分根系可深入基巖裂隙。植被延伸的根系一般分為三類，由深到淺是喬木根系、灌木根系、草本植物根系。植被根系深入土體后，錯(cuò)亂延伸，在土體中類似錨桿作用，錨固土體，增加了土體的整體性和對(duì)抗侵蝕沖刷的能力。根系越深延伸越錯(cuò)亂，表現(xiàn)出來(lái)的錨固作用越強(qiáng)烈，對(duì)土體的錨固量越大。對(duì)土體最佳的錨固作用應(yīng)該是三種類型的根系相互組合，根系可以從表層到深層較好地錨固土體，相互滲透，較少地表碎屑物的形成即較少泥石流松散物質(zhì)來(lái)源[8、9]。

土壤的抗侵蝕沖刷能力可以用土壤的微團(tuán)聚體含量與分析計(jì)算所得的分散系數(shù)來(lái)表示，即土壤分散系數(shù)=微團(tuán)聚體含量（<0.001mm）、機(jī)械組成（<0.001mm），一般而言，分散系數(shù)越小，土體的抗侵蝕沖刷能力越強(qiáng)。

2.2 減少參與泥石流活動(dòng)的水量

國(guó)內(nèi)研究資料表明，泥石流成因中暴雨型泥石流占比較多，約為95%。暴雨形成的泥石流，關(guān)鍵因素為泥石流形成時(shí)段內(nèi)洪峰流量值，值越大泥石流形成的概率越大。而植被具有調(diào)洪和滯洪的作用，在泥石流前期的啟動(dòng)過程中具有減少水流量的增加、延長(zhǎng)匯流時(shí)間等作用。植被的調(diào)洪、滯洪方式主要通過植被在地表枝葉對(duì)降雨入滲的間接阻擋和根系對(duì)地表產(chǎn)流的抑制作用，二者共同阻礙了水源對(duì)碎屑形成泥石流的過程，延緩了徑流匯流的時(shí)間。例如，西昌黑沙河流域研究，在同次暴雨中，對(duì)比流域內(nèi)的草地、林地和裸地的產(chǎn)流時(shí)間，得出林地的產(chǎn)流時(shí)間比裸地延遲55min，草地的產(chǎn)流時(shí)間比裸地延遲了67min。同時(shí)植被可以改善土體團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增大土體的空隙度，改造土體性質(zhì)的作用，增強(qiáng)土體的保水能力和透水性，從而降低了參與泥石流活動(dòng)的水量，抑制泥石流的形成[10]。

由于植被生長(zhǎng)環(huán)境差別很大，分布區(qū)域亦不同，因此不同植被類型對(duì)泥石流的抑制作用差別很大，因此不同草本、灌木、喬木的組合對(duì)泥石流抑制作用的影響有待進(jìn)一步研究。

而植被對(duì)泥石流的抑制作用不是在所有條件下都能驗(yàn)證的，土體飽水量是有限的，當(dāng)雨量和雨強(qiáng)超過一定的臨界值時(shí)，植被對(duì)土體的抑制作用將會(huì)減弱，有可能演化對(duì)泥石流的促進(jìn)作用。

2.3 增大松散固體物質(zhì)來(lái)源

植被對(duì)土體具有錨固作用，土力學(xué)原理可知，土體的性質(zhì)對(duì)植被根系錨固能力影響很大，其中含水率是關(guān)鍵因素。土體含量增多時(shí)，強(qiáng)度會(huì)有所降低。土體水量飽和后，其強(qiáng)度接近最低臨界點(diǎn)，斜坡上的土體穩(wěn)定性將逐漸降低，產(chǎn)生下滑力，因?yàn)楦蹬c土體相互交錯(cuò)的接觸關(guān)系，下滑力則將傳遞給植被，連同植被一起下滑運(yùn)動(dòng)。這類現(xiàn)象在濕潤(rùn)地區(qū)非常明顯，主要原因是，濕潤(rùn)地區(qū)具有較好的水土條件，喬木根系較為淺，且枝葉生長(zhǎng)茂盛，根系主要集中在表層土，在長(zhǎng)時(shí)間降雨過程中，表層土充分飽和，土體強(qiáng)度降低，喬木自重作用較大，容易失穩(wěn)破壞。降雨同時(shí)伴有大風(fēng)，風(fēng)對(duì)大型喬木的擺動(dòng)帶來(lái)了很強(qiáng)的水平推力，方向不固定，往復(fù)出現(xiàn)，植被會(huì)把這種拖拽力傳遞到土層根系中，增加了根系土體破壞的程度，加大了坡面土體的破壞，為泥石流提供更多的物質(zhì)來(lái)源。

2.4 增大泥石流流量

隨著長(zhǎng)時(shí)間的降雨，土體呈現(xiàn)飽和狀態(tài)，植被調(diào)節(jié)降雨產(chǎn)流的作用隨著土體水量飽和而逐漸降低，主要原因是土體截留和保持水分的作用有限，植被對(duì)降雨的削減作用在降低[11]。植被及土體組合體對(duì)雨水的蓄水達(dá)到飽和狀態(tài)后，對(duì)后續(xù)降雨無(wú)法再攔蓄，直至土體連同植被一起發(fā)生滑坡，連同前期攔蓄的水量一同組成泥石流的物源，從而增大泥石流量。

2.5 漂木增大災(zāi)害

泥石流物源中摻雜了大量的喬木植被，一方面增加了泥石流整體方量，增加了泥石流預(yù)警和防治難度，另一方面大量的喬木進(jìn)入溝道后容易產(chǎn)生堵塞，形成泥石流龍頭壩，再次潰決后容易形成更大規(guī)模的陣型泥石流，這種現(xiàn)象在2004.7云南盈江和龍川的暴雨性泥石流災(zāi)害中非常普遍。

總之，當(dāng)降雨量增大到一定臨界值時(shí)，植被對(duì)泥石流具有促進(jìn)作用，這種作用主要表現(xiàn)為促進(jìn)滑坡的產(chǎn)生，增大泥石流流量和擴(kuò)大下游致災(zāi)范圍等。

3 總結(jié)和建議

一般觀點(diǎn)認(rèn)為植被是泥石流暴發(fā)的重要抑制因素之一，本文通過對(duì)泥石流形成因素的分析，可以發(fā)現(xiàn)，植被在泥石流形成過程中既有抑制作用也有促進(jìn)作用，二者對(duì)泥石流的作用隨著時(shí)間和空間的變化而變化。第一，植被在對(duì)泥石流的作用上面主要表現(xiàn)在對(duì)降雨的影響，在降雨初期，植被對(duì)強(qiáng)降雨可以起到減少參與泥石流活動(dòng)的水量和減少參與泥石流土體量，對(duì)泥石流的產(chǎn)生具有明顯的抑制作用。第二，當(dāng)土體含水量飽和后，植被不再具有對(duì)雨水的吸收緩解地表徑流的作用，反而對(duì)泥石流的水量起到逐漸增加的作用，隨著飽水土體的出現(xiàn)，局部滑坡產(chǎn)生，增加泥石流的物質(zhì)來(lái)源，促進(jìn)泥石流的產(chǎn)生。另外，植被區(qū)域的滑坡，增加泥石流中大型漂木量，改變泥石流的動(dòng)力從而增加泥石流破壞性。所以，植被對(duì)泥石流發(fā)育的作用不是單一的抑制或是促進(jìn)，植被對(duì)泥石流的作用應(yīng)從辯證法的角度考慮，在泥石流孕育初期，植被對(duì)泥石流的產(chǎn)生是具有抑制作用的，在一定量水體聚集后，土體呈現(xiàn)飽和狀態(tài)，植被對(duì)泥石流的產(chǎn)生從抑制作用逐漸改變?yōu)榇龠M(jìn)作用。

因此，辯證地看待植被對(duì)泥石流的抑制作用和促進(jìn)作用，在后期泥石流預(yù)警防治的過程中提出以下建議：①在泥石流防治工程建設(shè)中，適當(dāng)增加植被覆蓋率及注意區(qū)分覆蓋區(qū)植被的種類特征，以便在泥石流前期植被根系能疏導(dǎo)更多的水分，降低泥石流發(fā)生的頻率。②加強(qiáng)對(duì)植被覆蓋區(qū)域泥石流預(yù)警預(yù)報(bào)的工作，不能因植被覆蓋率較高就降低對(duì)泥石流防治工程的懈怠，對(duì)于泥石流易發(fā)區(qū)域應(yīng)定期定點(diǎn)預(yù)警記錄，時(shí)刻保持警惕。③在一定程度上植被會(huì)參與到泥石流物源中，因此對(duì)泥石流的研究工作，不應(yīng)局限在沙石碎屑物質(zhì)中，大型喬木及木屑等在泥石流中的作用應(yīng)當(dāng)給予考慮研究。

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