泥石流防治對(duì)策與新方法

駱銀輝，蔣學(xué)廣，孫琿，鄭吉云，趙剛，陳允建

(1.云南地質(zhì)工程第二勘察院有限公司，云南 昆明 650218；2.云南省地質(zhì)科學(xué)研究所，云南 昆明 650051)

在我國(guó)新的發(fā)展階段(“五位一體”的發(fā)展)，環(huán)境保護(hù)、資源保護(hù)與開發(fā)利用被提到了新的高度。樹立資源與環(huán)境理念，就是要認(rèn)識(shí)資源與環(huán)境的同等重要性，在資源與環(huán)境保護(hù)中實(shí)現(xiàn)資源充分利用。泥石流活動(dòng)除了產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害外，還會(huì)引起土壤流失、江河堵塞、河湖淤積等資源與環(huán)境問題，因此泥石流防治應(yīng)兼顧資源保護(hù)與開發(fā)利用、環(huán)境保護(hù)的要求，實(shí)現(xiàn)綜合治理。本文以資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)的角度，梳理總結(jié)了云南三十多年來泥石流防治存在的不足和面臨的問題，從地貌演化規(guī)律、泥石流形成、活動(dòng)的基本原理與危害特征出發(fā)，提出基于資源與環(huán)境理念的泥石流防治對(duì)策和新方法。

1 云南地質(zhì)災(zāi)害防治歷程及泥石流防治面臨的問題

云南高原地貌形成于新生代，正處于地貌演化的活躍時(shí)期，重力地質(zhì)作用、剝蝕作用強(qiáng)烈，地質(zhì)災(zāi)害非常發(fā)育[1-2]。云南省地質(zhì)災(zāi)害治理始于1954年，自1987年至1989年原地礦部實(shí)施的云南省地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查(1/75萬)起，開展了云南省地質(zhì)災(zāi)害系統(tǒng)調(diào)查、研究與防治等工作。2013-2020年啟動(dòng)了云南省地質(zhì)災(zāi)害綜合防治體系建設(shè)[3]，實(shí)施了云南史上最大規(guī)模的地質(zhì)災(zāi)害防治工程，總計(jì)投入防治經(jīng)費(fèi)96.31億元[4]，基本上對(duì)危險(xiǎn)性大的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行了治理，完成了全省1：5萬縣市地質(zhì)災(zāi)害詳查工作，同時(shí)編寫了十余部關(guān)于云南高原地質(zhì)災(zāi)害防治的理論技術(shù)專著。2020年起開始建設(shè)全省地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，全省地質(zhì)災(zāi)害防治工作邁上了新臺(tái)階。在新的時(shí)代背景下，地質(zhì)災(zāi)害防治工作也表現(xiàn)出一些不足和面臨新的問題。為進(jìn)一步探索、改進(jìn)泥石流防治方法，本文主要對(duì)泥石流防治面臨的問題和存在不足進(jìn)行簡(jiǎn)要分析梳理?？傮w上存在兩方面的不足和問題。

圖1 淤滿的蒼山白泥溝泥石流攔渣壩

(1)泥石流防治缺乏綜合治理理念，對(duì)土壤資源保護(hù)與綜合開發(fā)利用、河湖環(huán)境保護(hù)意識(shí)不足。水土資源流失與河湖淤積問題是國(guó)家的重大資源與環(huán)境問題之一[5-8]，是我國(guó)水土保持法主要針對(duì)的核心問題。以往泥石流防治目標(biāo)單一，主要以減災(zāi)防災(zāi)為主，未能兼顧土壤、砂石料資源保護(hù)與開發(fā)利用、河湖淤積等問題進(jìn)行綜合防治。①泥石流固體物粒徑大的砂礫石和塊石可作為建筑材料，顆粒細(xì)小的泥沙本質(zhì)就是流域內(nèi)流失的土壤資源。國(guó)家實(shí)施小流域治理的主要目的就是保護(hù)水資源和土壤資源，實(shí)施生態(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè)的重要任務(wù)之一，也是防治水土流失，解決黃河、長(zhǎng)江等幾大水系流域的河湖淤積問題[9-13]。泥石流固體物一方面對(duì)人類造成危害，同時(shí)又是人類珍貴的資源。過去泥石流防治工作主要以“固床、護(hù)岸，攔擋、疏排”為主，生態(tài)工程、其它水土保持工程運(yùn)用不足，土壤流失未得到很好控制。“能排即排”的原則將大量泥沙向下游河流疏排，造成土壤資源嚴(yán)重流失；②泥石流防治缺乏全流域系統(tǒng)防治理念和環(huán)境保護(hù)理念，導(dǎo)致防治目標(biāo)的局限性，忽視泥石流活動(dòng)對(duì)下游河湖環(huán)境的影響和危害。過去泥石流防治項(xiàng)目基本只是針對(duì)涉及危害對(duì)象的溝段立項(xiàng)治理，哪里受災(zāi)治哪里，通常是局部防治或分段防治，難免出現(xiàn)“各掃門前雪”的情況。防治工程基本上堅(jiān)持“能排即排”的原則，容易導(dǎo)致下游堆積區(qū)泥石流治理難度加大，甚至出現(xiàn)泥石流溝對(duì)主干河流堵塞形成堰塞湖的風(fēng)險(xiǎn)[14-18]。如六庫鎮(zhèn)上游云南境內(nèi)怒江平均20km就有一個(gè)泥石流古堰塞湖遺跡[17]，說明歷史上怒江堵江事件頻繁發(fā)生。另外，我國(guó)大量的江河都已經(jīng)修建了梯級(jí)水電站，大量泥沙排入主河道或湖泊，即便不能形成堰塞湖災(zāi)害，也會(huì)造成對(duì)電站庫區(qū)淤積或湖泊淤積等新的環(huán)境問題[5-8]。

(2)未能從地貌演化、泥石流形成活動(dòng)的基本原理和危害特征找到泥石流系統(tǒng)防治、綜合治理的根本出路，導(dǎo)致泥石流防治效果局限性和短期性?！肮檀病⒆o(hù)岸，攔擋、疏排”常規(guī)手段(八字法)面臨新問題。①“八字法”缺乏坡面治理措施(尤其坡面泥流、碎屑流地區(qū)非常重要)，固床、護(hù)岸工程僅針對(duì)溝谷治理，對(duì)物源區(qū)發(fā)揮的固土作用有限；②云南高原大部分溝谷還處于青壯年發(fā)育演化期，重力地質(zhì)作用、剝蝕作用強(qiáng)烈[19]，固床、護(hù)岸工程阻擋不了地貌演化趨勢(shì)。理論上，攔擋工程攔不完源源不斷的剝蝕、侵蝕碎屑物?；诃h(huán)境保護(hù)要求又不能大量向下游江湖疏排(并且還不一定具備疏排條件)，對(duì)泥石流固體物的處理面臨既攔不完，又不能向下游江河、湖泊疏排的處境。如云南大理蒼山十八溪(十八條溪溝)泥石流防治工作，上世紀(jì)九十年代起就在每條溝內(nèi)修建了大量的固床、護(hù)岸、攔擋、疏排工程，十余年后許多泥石流溝的攔渣壩已經(jīng)淤滿。2015年新增加的部分泥石流攔渣壩到2020年也都淤滿，并且已經(jīng)沒有繼續(xù)加設(shè)攔渣壩的空間位置(圖1)。云南類似大理蒼山十八溪泥石流防治非常普遍，屬于階段性防治，解決短期問題，還未找到根本出路。

實(shí)踐證明過度增加攔擋工程會(huì)造成泥石流的勢(shì)能積蓄，增加潛在系統(tǒng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。甘肅舟曲泥石流堰塞湖和汶川文家溝泥石流堰塞湖的形成都與攔擋工程形成的勢(shì)能積蓄和攔擋工程毀壞、失效有關(guān)[14，20]。攔擋工程一旦遇到強(qiáng)烈地震與強(qiáng)降雨疊加，將產(chǎn)生潰壩、放大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。

2 地貌演化、資源與環(huán)境視角下泥石流的活動(dòng)與危害特征

崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖地質(zhì)災(zāi)害鏈[21-23]是重力地質(zhì)作用下高山向平原演化過程的自然現(xiàn)象，泥石流是上述地貌演化過程物質(zhì)搬運(yùn)的重要途徑[1]，是連接流域內(nèi)崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖地質(zhì)災(zāi)害的重要鏈條[21]。從理論角度講，泥石流是地表水流沖刷地表泥沙、碎(塊)石等固體物質(zhì)，形成的高容重混合流體，流動(dòng)動(dòng)能大，容易對(duì)沿岸環(huán)境和村鎮(zhèn)、公共設(shè)施等造成毀壞[23]。泥石流活動(dòng)過程就是泥石流的勢(shì)能向動(dòng)能轉(zhuǎn)換過程[1]。泥石流形成一般經(jīng)歷蓄勢(shì)(松散物累積)、降雨激發(fā)、啟動(dòng)、擴(kuò)流、加速、快速流通、減速堆積等幾個(gè)階段，沿泥石流流動(dòng)方向，相應(yīng)地將泥石流溝大致分為物源區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)[23-25]。物源區(qū)主要是溝谷侵蝕、坡面侵蝕作用，造成土壤流失和岸坡坍塌、耕地毀壞等；流通區(qū)泥石流流動(dòng)速度快，動(dòng)能大，泥石流沖擊力大，對(duì)沿岸公路、建筑物、環(huán)境等容易造成毀壞；堆積區(qū)泥石流流動(dòng)速度相對(duì)減慢，泥石流危害主要表現(xiàn)為掩埋、沖毀危害，以及對(duì)下游地區(qū)江河堵塞或河湖淤積等。

泥石流活動(dòng)的危害可總結(jié)為：加劇土壤資源流失；產(chǎn)生沿程地質(zhì)災(zāi)害；造成下游河湖淤積、堵塞等環(huán)境問題。

3 基于地貌演化、資源與環(huán)境理念的泥石流防治對(duì)策與新方法

3.1 泥石流防治對(duì)策與要求

根據(jù)地貌演化趨勢(shì)、泥石流形成活動(dòng)規(guī)律與危害特征，以及國(guó)家對(duì)資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)的要求，泥石流防治的對(duì)策就是要樹立基于資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)的泥石流全域系統(tǒng)防治理念，實(shí)施泥石流全域地質(zhì)災(zāi)害鏈的系統(tǒng)防治?？傮w要求就是除了應(yīng)急搶險(xiǎn)工程外，要將常態(tài)化的泥石流防治納入資源保護(hù)與開發(fā)、環(huán)境保護(hù)與治理的統(tǒng)籌范圍，遵循國(guó)家《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》、《水土保持法》和《環(huán)境保護(hù)法》要求[26-28]，結(jié)合生態(tài)環(huán)境建設(shè)，土壤資源保護(hù)、沙石資源開發(fā)、耕地資源開發(fā)，以流域?yàn)榉乐螁卧獙?shí)施綜合防治。

3.2 泥石流防治目標(biāo)與技術(shù)方法

(1)除應(yīng)急搶險(xiǎn)工程項(xiàng)目外，常態(tài)化泥石流全域綜合防治目標(biāo)要從泥石流活動(dòng)危害范圍全面防治，實(shí)現(xiàn)三大目標(biāo)：①防治泥石流災(zāi)害；②實(shí)現(xiàn)土壤資源保護(hù)，沙石資源和土壤資源充分開發(fā)利用；③控制泥石流入溝入江入湖泥沙量，避免形成江河堵塞、湖泊淤積等環(huán)境問題。

(2)泥石流防治方法：一是通過水土保持工程和專項(xiàng)工程措施減緩泥石流松散物質(zhì)的積蓄速度[29-31]，二是科學(xué)分離和處理泥石流固體物質(zhì)，變“攔擋、疏排”為“攔淤、清淤”，結(jié)合泥石流泥沙、砂石料的開發(fā)利用，實(shí)現(xiàn)泥石流防治常態(tài)化。即“保土、穩(wěn)坡，固床、護(hù)岸，攔淤、清淤”十二字方法。

①物源區(qū)治理——保土、固床、穩(wěn)坡。a)坡面治理(保土)：一是通過生態(tài)工程實(shí)現(xiàn)水土保持效果[29-30]，保護(hù)土壤資源，發(fā)揮植被調(diào)節(jié)和消減地表洪峰作用[32]；二是通過流域內(nèi)“坡改梯”工程，降低坡面侵蝕強(qiáng)度，減緩?fù)寥懒魇俣萚33]。坡面治理是實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境改善和保護(hù)土壤資源的重要手段，應(yīng)在未來泥石流治理中大量運(yùn)用。b)溝谷治理(固床、穩(wěn)坡)：一是在活動(dòng)性沖溝內(nèi)修建谷坊壩群，鞏固和提高溝谷侵蝕基準(zhǔn)面，阻止溝谷侵蝕下切；二是通過護(hù)岸和專項(xiàng)工程治理溝谷岸坡坍塌、滑坡、崩塌體。這是過去泥石流防治常用的技術(shù)手段之一。

②流通區(qū)治理——固床、護(hù)岸。a)在坡降較大的溝段通過谷坊壩或攔渣壩等工程，固定和抬高侵蝕基準(zhǔn)面，同時(shí)發(fā)揮階梯消能作用，消減泥石流動(dòng)能[34]。也是過去泥石流防治常用的技術(shù)手段之一。b)在溝谷側(cè)蝕地段設(shè)置護(hù)岸工程或排導(dǎo)工程，保護(hù)溝岸坡體，避免泥石流危害。這也是過去泥石流防治常用的技術(shù)手段之一

③堆積區(qū)治理——攔淤、清淤。a)選擇適宜溝段修建分級(jí)格柵(或梳指)攔淤壩，按照粗、中、細(xì)的原則分級(jí)攔淤泥石流固體物質(zhì)(臨時(shí)停淤)，實(shí)現(xiàn)泥石流沿程石水分離、泥水分離，發(fā)揮攔淤壩調(diào)洪作用和階梯消能作用，削減泥石流動(dòng)能[34]，降低泥石流對(duì)下游危害對(duì)象的沖擊和淹埋風(fēng)險(xiǎn)。b)建立攔淤壩定期清淤機(jī)制。為保障攔淤壩調(diào)節(jié)消能功能的正常發(fā)揮，減少流域內(nèi)土壤流失，控制泥石流溝入江入湖泥沙量，預(yù)防下游河湖淤積，必須對(duì)攔淤壩定期清淤?？梢詫⑶逵倥c資源開發(fā)相結(jié)合，如將不同粒徑的攔淤壩作為采石、采沙、采泥場(chǎng)設(shè)置采礦權(quán)，實(shí)施資源開發(fā)管理，在此基礎(chǔ)上建立清淤機(jī)制。已修建水電站的溝谷，也可將攔水壩作為泥石流攔淤壩，或在攔水壩入水口設(shè)置攔淤壩，對(duì)庫區(qū)實(shí)施定期清淤。c)在溝谷寬緩區(qū)或堆積區(qū)設(shè)置淤地壩，通過人為排導(dǎo)利用泥石流泥沙造田，將泥沙作為土壤資源開發(fā)利用。借鑒黃土高原地區(qū)通過淤地壩造田保護(hù)水土資源和減輕黃河淤積的經(jīng)驗(yàn)[10-11]，以及云南東川在泥石流灘涂地、堆積扇土地開發(fā)經(jīng)驗(yàn)[35-36]，實(shí)現(xiàn)土壤資源開發(fā)與泥石流防治相結(jié)合的綜合治理。

3.3 政府層面的泥石流防治管理要求

(1)要從大流域的視角全面開展全流域泥石流災(zāi)害鏈綜合調(diào)查評(píng)價(jià)、防治規(guī)劃與設(shè)計(jì)工作，建立多部門聯(lián)合的泥石流全域規(guī)劃、設(shè)計(jì)項(xiàng)目評(píng)審機(jī)制，從資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)的角度科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)泥石流防治工程，協(xié)同環(huán)境治理、生態(tài)建設(shè)、資源開發(fā)、開展泥石流綜合防治。另外，可將泥石流防治規(guī)劃作為區(qū)域水土保持工程規(guī)劃和國(guó)土生態(tài)保護(hù)建設(shè)規(guī)劃的依據(jù)之一，將水土保持工程和生態(tài)工程與泥石流防治有機(jī)結(jié)合，在區(qū)域宏觀層面發(fā)揮水土保持工程和生態(tài)工程對(duì)泥石流的防治作用。

(2)建立多部門協(xié)同監(jiān)管機(jī)制，健全泥石流活動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制，將泥石流防治納入“河(溝)長(zhǎng)制”職責(zé)范圍，將泥石流防治工作常態(tài)化、制度化。

3.4 泥石流防治新方法實(shí)踐案例

工程實(shí)例1：云南東川市是全國(guó)開展泥石流治理工作較早的地區(qū)之一。1988年提出“一保城市、二保交通、三保礦山和村莊、四保農(nóng)田水利”的治理原則，以小流域?yàn)閱卧群髮?duì)分布于小江流域的19條重點(diǎn)泥石流溝道進(jìn)行了綜合治理，取得了較好的治理成效，形成了“穩(wěn)-攔-排”、生態(tài)工程-土木工程-土地開發(fā)相結(jié)合的小流域泥石流治理模式—東川模式[37-38]。2006年在東川市舉辦了第四屆國(guó)際泥石流大會(huì)，東川泥石流防治模式為全世界泥石流防治提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。但東川泥石流防治模式仍然是基于流域內(nèi)的減災(zāi)防災(zāi)為目標(biāo)，對(duì)下游江湖淤積等重大環(huán)境問題，欠統(tǒng)籌考慮；另外對(duì)流域內(nèi)地貌演化源源不斷形成的碎屑物質(zhì)的處理還未找到根本出路，呈現(xiàn)的治理成果仍然只是階段性和局限性。還需進(jìn)一步提高和拓寬防治目標(biāo)。

工程實(shí)例2：云南維西縣二道河泥石流從上世紀(jì)九十年代至今，多家勘察設(shè)計(jì)單位先后對(duì)其進(jìn)行過三次治理，累計(jì)修建的13道攔渣壩2010年全部淤滿，泥石流仍然得不到根治，2012年起被迫選擇多個(gè)攔渣壩結(jié)合采沙開展清淤工作[39]。2018年由于泥石流溝采沙涉及礦產(chǎn)資源管理問題，暫停采沙活動(dòng)(圖2)。其實(shí)采沙清淤正是二道河泥石流防治的長(zhǎng)久出路。

圖2 二道河攔渣壩-采沙場(chǎng)

4 泥石流防治新方法與傳統(tǒng)方法的比較優(yōu)勢(shì)

(1)泥石流防治新方法是基于資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)要求的綜合治理，防治目標(biāo)更寬、更高。是環(huán)境保護(hù)與治理的一部分，更符合時(shí)代發(fā)展的新要求。

(2)泥石流防治新方法是根據(jù)地貌演化趨勢(shì)、泥石流形成與活動(dòng)原理，針對(duì)泥石流危害范圍的全流域地質(zhì)災(zāi)害鏈系統(tǒng)防治，更符合客觀規(guī)律，解決了傳統(tǒng)泥石流防治短期性和局限性的問題，是泥石流防治的長(zhǎng)效方法。

(3)泥石流防治新方法將“攔擋、疏排”改為“攔淤、清淤”，不但能降低系統(tǒng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，還能降低防治費(fèi)用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)資源綜合開發(fā)利用。對(duì)多次加設(shè)攔渣壩的大理蒼山多條泥石流溝做評(píng)估計(jì)算，每次加設(shè)的攔擋工程造價(jià)遠(yuǎn)比對(duì)原有攔渣壩定期清淤的費(fèi)用高出許多倍。

5 結(jié) 論

(1)在全面整治國(guó)土，治理環(huán)境，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)新時(shí)代，資源與環(huán)境問題已擺在重要地位，泥石流防治也應(yīng)樹立資源與環(huán)境理念，結(jié)合資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)要求進(jìn)行綜合防治。

(2)全面防治泥石流的基本對(duì)策是實(shí)施全流域地質(zhì)災(zāi)害鏈系統(tǒng)防治，拓寬和提高防治目標(biāo)，既要減災(zāi)防災(zāi)，同時(shí)要保護(hù)土壤資源，兼顧土壤資源及沙石料資源的開發(fā)利用，還要控制入江入湖泥沙量，避免形成堰塞湖和河湖淤積等新的環(huán)境問題。

(3)泥石流防治新方法總體上要從兩方面入手，一是通過水土保持工程和專項(xiàng)工程技術(shù)改善生態(tài)環(huán)境，保護(hù)土壤資源，穩(wěn)固岸坡，減緩松散物質(zhì)的積蓄速度；二是科學(xué)分離和處理泥石流固體物質(zhì)，變“攔擋、疏排”為“攔淤、清淤”，將泥石流固體物作為資源開發(fā)利用，建立對(duì)攔淤壩的定期清淤機(jī)制，用常態(tài)化的手段防治泥石流。將過去常用的“固床、護(hù)岸，攔擋、疏排”八字法，改進(jìn)為“保土、穩(wěn)坡，固床、護(hù)岸，攔淤、清淤”十二字方法。

(4)政府要從大流域的視角全面開展全域泥石流災(zāi)害鏈綜合調(diào)查評(píng)價(jià)、防治規(guī)劃與設(shè)計(jì)工作?？梢詫⒛嗍鞣乐我?guī)劃作為區(qū)域水土保持工程規(guī)劃和國(guó)土生態(tài)保護(hù)建設(shè)規(guī)劃的依據(jù)之一，在區(qū)域宏觀層面發(fā)揮水土保持工程和生態(tài)工程對(duì)泥石流的防治作用。