李建偉，樊尚新，沈麗娜

(1.西北大學城市與環(huán)境學院，陜西西安710127;2.陜西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院，陜西西安710032)

賀蘭山巖畫保護區(qū)地處寧夏回族自治區(qū)賀蘭山賀蘭溝口，銀川平原西側賀蘭山東麓中段，距寧夏自治區(qū)首府所在地銀川市58 km，是寧夏賀蘭山西夏文化旅游的重要組成部分。賀蘭山巖畫保護區(qū)是全國重點文物保護單位，1997年被聯(lián)合國教科文組織國際巖畫委員會列為非正式世界文化遺產名錄[1]。

位于山區(qū)的賀蘭山巖畫保護區(qū)常有泥石流活動，嚴重破壞自然景觀和生態(tài)環(huán)境，危害巖畫和古村落遺址的安全。賀蘭山賀蘭溝溝道小，人煙稀少，未設雨情、水情觀測站點，亦無水文及洪水資料。自20世紀80年代發(fā)現大批珍貴巖畫并受到重視以來，賀蘭溝才引起人們的注意。賀蘭山巖畫保護區(qū)多次遭受山洪侵襲，更為嚴重的是洪水裹挾著大量砂石，撞砸、磨擦巖畫石壁，在賀蘭溝洪積扇的北側已形成約長2 km，高1 m左右的陡坎，直接威脅著保護區(qū)內巖畫和古村落遺址的安全。保護賀蘭山巖畫總體風貌，保護巖畫遺存環(huán)境和自然環(huán)境，最大限度地保護賀蘭溝山體巖畫整體布局的完整性和真實性是保護規(guī)劃工作的重點，而防洪工程的規(guī)劃和建設則成為保護巖畫及其古村落遺址關鍵性防護措施之一[2-3]。開展景區(qū)泥石流防治工作，對保護景區(qū)生態(tài)環(huán)境、自然景觀、歷史遺跡和旅游設施具有重要意義[4]。

1 環(huán)境背景條件

在大地構造上，賀蘭山屬于中國華北地臺的一部分。在漫長的地史時期，賀蘭山地區(qū)先后經歷了下陷海相沉積、上升成陸、再度下降沉積和塊斷上升階段4個大的地質發(fā)展階段。賀蘭山東西麓均有巨大的山前隱伏斷裂，其地質基礎是由一系列南北走向的復式或單式褶皺及壓性斷裂帶構成的徑向構造體系，與南部的牛首山褶斷帶、清水河—六盤山褶斷帶、羅山—云霧山隆起帶等構成“祁呂賀”山字形的脊部，構造形跡是一系列背向斜的斷層。

賀蘭溝位于賀蘭山中段東坡，地勢陡峻，峰巒起伏，峭巖危聳，溝谷下切很深，是賀蘭山的主體部分。海拔3 000 m左右，最高峰沙鍋洲海拔3 556 m，平均相對高差1 500 m，最大相對高差達2 000 m。海拔2 000 m上下有一段相對較平緩的山坡，出現小型山溝洼地或山間臺地，山坡風化物較厚，甚至出現小型山間積水洼地。在溝口附近形成巨大寬闊的泥石流洪積扇。根據工程地質勘探，山前洪積扇從西向東地層巖性顆粒由粗變細，地層水潛水面埋深向山前逐漸加深?？拷角昂榉e扇，潛水面埋深在200 m以上，巖性顆粒巨大;而在洪積扇后緣中下部，巖性顆粒相對較細，潛水位相對變淺，一般在70～120 m之間。

賀蘭溝屬典型的大陸性中溫帶干旱氣候區(qū)，具有春寒、夏涼、秋短、冬長的氣候特點，是寧夏北部低溫和降水中心。全年干旱少雨，寒暑變化強烈，日照充足，熱量資源比較豐富。

賀蘭山區(qū)的水資源比較貧乏，但山區(qū)較為豐沛的大氣降水，給溝內裂隙水的補給提供了物質保證。基巖表部多具風化裂隙帶，形成淺層透水，受大氣降水的直接或間接滲入補給，經短途運移向低處徑流，在受地形切割后，多以侵蝕下泉和接觸泉的形式出露地表形成溪流，并沿賀蘭溝溝谷流出形成了著名的“賀蘭小溪”景觀。在亂石堆積，植被郁閉的溝谷中，常流水處于地表以下0.5—10 m處，呈潛流狀態(tài)。賀蘭溝地下水為基巖裂隙水，主要賦存于基巖裂隙中。巖性主要由堅硬、脆性的淺變質巖及沉積巖構成。由于受構造運動和風化等營力的破壞，斷層和裂隙特別是巖石表部的裂隙節(jié)理較為發(fā)育，為溝內裂隙水的賦存創(chuàng)造了條件。

2 泥石流特征分析

2.1 泥石流形成特征

賀蘭溝主溝長13.18 km，流域面積47.74 km2，流路短促，比降大，平均比降8.41%。年平均降水量429.6 mm，降水的年內分配也極不均勻，日最大降水量211.5 mm。全年降水量主要集中在7—9月份，占全年降水量的60%。

根據地形條件、物質條件和動力條件以及業(yè)已形成的洪積沖積扇等特征判斷，賀蘭溝實際上是一典型的泥石流溝。通過對賀蘭溝的實際考察判斷，距溝口約1.0 km以上均為泥石流的流源區(qū)，溝谷狹窄，溝道比降大，地壘眾多，壘后有小水潭，兩岸巖石風化強烈，巖體破碎，裂隙節(jié)理發(fā)育，溝谷中大小石塊混雜，有一定的磨圓度，是產生泥石流物質的來源區(qū)。距溝口1.0 km直至溝口則為泥石流的流通區(qū)，溝道深切，溝底平均寬度30 m左右，溝道比降98.14‰～130.43‰，流路相對順直，兩岸壁立。溝口以下則為泥石流的沉(堆)積區(qū)，由于歷次泥石流的不斷堆積，已形成巨大寬闊的泥石流洪積扇，扇面半徑約為2 500 m，前部厚度為200 m以上，平均坡降60‰。

賀蘭溝溝道內充斥著大小塊石、卵石和礫石，滲透能力強，溝道內平時基本無地表徑流。但賀蘭溝山勢陡峭，溝短流急，常因暴雨強度或徑流匯流速率大于下滲速率形成地表徑流，再加上賀蘭山的暴雨具有局部暴雨多，大面積暴雨少，暴雨集中且強度大，歷時短等特點，因此極易形成山洪[5]。由暴雨引發(fā)形成的賀蘭溝泥石流具有來勢猛，歷時短，黏度低，容重小，漂木少，礫石大，危害大的特點。暴雨的迅猛特點和山體的自然崩滑為泥石流的形成提供了條件，致使溝道兩側遭受強烈沖刷和碰撞，對巖畫、古村落及賀蘭山的自然景觀都造成了嚴重破壞。

2.2 泥石流危害特征

賀蘭山每年都會出現2～3次山洪。山洪暴發(fā)時在溝谷里形成的泥石流夾雜著大量沙石，直接沖砸在迎水的石壁和坡石上，使鑿刻有巖畫的巖石呈片狀剝落，厚度達60～150 mm，造成不可挽回的損失。自2000年以來，賀蘭山巖畫已經遭遇山洪10余次。2002年7月，賀蘭山東麓連降暴雨引發(fā)山洪，8處人面像巖畫直接受山洪裹挾砂石的沖擊，破壞非常嚴重。2005年8月，迅猛的洪水夾雜石塊和沙石從山上沖下，將觀光旅游的3名游客困于賀蘭溝內。2007年7月，爆發(fā)的特大山洪使景區(qū)內5段共182 m長的鐵絲籠被沖出溝口，4處共117 m剛修建好的步道被山洪沖毀。

泥石流對巖畫的沖刷和撞砸主要是由于賀蘭溝上游區(qū)域自然環(huán)境惡化，植被稀疏破壞所致，而在強降雨的影響下進一步加劇了對巖畫的破壞力度。必須指出，賀蘭溝內自山體延伸至谷底的坡壁上，大量巖畫的剝失，除自然風化之外，山洪暴發(fā)，撞砸、磨擦巖畫而造成的破壞亦是一個重要原因。

2.3 泥石流暴發(fā)趨勢

賀蘭溝泥石流發(fā)生后，自然條件發(fā)生了很大變化。在溝源地帶出現大片裸露基巖，松散固體物質已基本流失，近期沒有再發(fā)生崩滑的可能。中游溝段不僅有礫石堆積，而且有新的固體物質來源。中游溝段溝道中大量的淤積礫石，在暴雨的作用下將會進一步向下游漂移，同時由于溝道深切致使坡岸松散，將會形成大量土石碎屑固體。因此，泥石流形成的基本條件沒有大的變化，在暴雨或特大暴雨的激發(fā)下，每年仍會出現2～3次較大規(guī)模的泥石流[4]。

3 防治原則與設防標準

3.1 防治原則

防治的主要目的是削弱泥石流的形成條件，消除或減輕泥石流和山洪危害，保護自然景觀，恢復生態(tài)環(huán)境，保證治理工程與景觀生態(tài)協(xié)調，盡量減少災害治理工程對景觀的影響[6-7]。防治規(guī)劃根據水流形態(tài)和溝槽發(fā)育特點，除了堅持一般泥石流溝的基本防治原則外，尚需最大限度地保護賀蘭山巖畫整體布局的完整性，保護巖畫產生及保存的自然環(huán)境，堅持“保護為主，搶救第一，合理利用，加強管理”的文物保護原則，充分考慮保護景區(qū)古樸原始的自然風貌，盡量弱化人為建(構)筑的痕跡，以符合文物保護的最終目的[8]。

3.2 設計洪峰流量的確定

賀蘭溝無系統(tǒng)的水文資料，設計洪峰流量根據地區(qū)經驗公式和洪水調查資料進行計算。根據地區(qū)經驗公式計算，其 100年一遇的洪水標準為 323.1 m3/s;根據洪水痕跡調查法，其洪峰流量大致相當于300年一遇的洪水標準464.3 m3/s(1998年5月20日，賀蘭溝暴發(fā)山洪，洪水量2.01×106m3，洪峰流量452 m3/s)。

考慮到賀蘭山巖畫為國家級文物重點保護單位，具有較高的科學研究、科學考察、史學和藝術美學價值，但鑒于賀蘭山地區(qū)人煙稀少，村民業(yè)已搬遷，同時結合巖畫異地搬遷的保護方法和有效節(jié)約經濟成本的理念，根據《防洪標準》(GB 50201-94)的有關規(guī)定，確定其防洪標準按100年一遇進行設防，設計洪峰流量為323.1 m3/s。

4 泥石流的防治措施

根據賀蘭溝的溝谷特性和防治工程所承擔的艱巨任務而論，防治規(guī)劃必須從整個流域綜合考慮，以巖畫保護區(qū)為重點，建立以溝口內源頭阻截設防，山體巖畫密集區(qū)防洪墻，洪溝兩側建堤加固為主，采取工程措施和建立應急系統(tǒng)等方式構建的綜合防治體系。

4.1 因害設防與分區(qū)治理相結合

4.1.1 流源區(qū)防治規(guī)劃 該區(qū)位于溝道內1.0 km

以上，為泥石流固體物質源區(qū)和水源形成區(qū)。該區(qū)是泥石流發(fā)生的源頭，主溝上必須遵照層層設防，節(jié)節(jié)攔截的原則進行治理。此區(qū)可規(guī)劃為礫石攔截區(qū)，通過在溝道內修建攔石壩，減弱山洪流速和強度，防止山洪暴發(fā)時洪水裹挾大量石塊泥砂猛烈沖擊兩岸山壁，破壞巖畫。擬建3組攔石壩，每組由一主壩與一副壩組成，可結合業(yè)已形成的地壘和地形條件進行布置。主、副壩距按100 m考慮，各壩組之間的距離可按溝道比降采用如下公式計算:

式中:L——攔截壩間距(m);h——攔截壩高度(m);i0——泥石流縱坡(%);i——均衡坡度(%)。

支溝道應改變小地形，吸收調節(jié)地表徑流。同時及時處理分散的松散物質，避免主溝道崩塌、滑塌物質大量堆積。山坡上和溝道中應積極植樹造林，涵養(yǎng)水源，固持山石土體。

4.1.2 流通區(qū)防治規(guī)劃 該區(qū)包括溝道1.0 km至溝口處的范圍。其防治的主要任務是規(guī)整流路，加固兩岸防洪堤，清理河障，使洪水(洪流)及時順利下泄。同時，對兩側山體、山坡進行整治、削坡，處理危巖和危石，避免溝道擁塞，以暢其流。沿溝內兩側山壁修筑防洪石堤，其上作為參觀便道，以防止洪水及亂石沖刷撞擊山體。

溝道內0.5 km處，有明萬歷27年(1579年)重修的“水關”遺址?！八P”石壘墻可阻截和減弱洪水對溝口山體巖畫的沖擊，對其進行修復加固，作為最后一道防線，既可有效地保護歷史遺跡，又能發(fā)揮其阻截洪水的作用。

4.1.3 堆(沉)積區(qū)防治規(guī)劃 該區(qū)位于溝道外的洪積扇區(qū)。其治理以確保洪積扇上的古巖畫及古村落遺址保護為宗旨，對于受泥石流影響較大的區(qū)段(距溝口0.7 km的范圍內)，沿洪積扇陡坎修筑防洪堤;對于受泥石流影響較小的區(qū)段(距溝口約0.7 km的范圍外)，通過加強動態(tài)監(jiān)測、植被恢復、穩(wěn)固邊坡等方式進行保護。

4.2 工程治理與生物措施相結合

為了充分發(fā)揮治理措施的綜合防治效果，必須堅持工程措施與生物措施相結合的原則。所有的工程措施必須堅固耐用，保質保量，并形成系統(tǒng)，能有效地抵御洪流襲擊。與此同時必須狠抓林草措施，上中下游以及左右岸均要實行封山育林，發(fā)展林草，降低洪流速度，控制水土流失，減少洪水流量。在巖畫保護區(qū)內杜絕人為的植被破壞，加強綠化保護，以恢復賀蘭溝賴以產生文化遺產的自然生態(tài)條件。

4.3 避災減災與應急系統(tǒng)相結合

泥石流是一種暴發(fā)突然，來勢兇猛，破壞力極強的山地自然災害。山洪泥石流工程防護體系只能抵御一定設計頻率的洪流災害，因此采取積極的預防措施是減少災害損失的重要環(huán)節(jié)。(1)建立山地泥石流動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和中短期天氣預報信息網，定期分析(重點是汛期)雨情、水情和災情發(fā)生的趨勢及其特點，制定各種應急預案，購置洪災應急系統(tǒng)設備，安排好緊急疏散通道和疏散地點，并完善災時救護、醫(yī)療、電力、通訊、運輸和物資保障系統(tǒng)，以防患于未然[9]。(2)合理規(guī)劃各種服務與管理設施用地，嚴禁在泥石流危害范圍內尤其是溝道直沖方向上建造建筑物、構筑物及有關設施。在選擇參觀旅游線路時，也應考慮洪水的威脅和影響。(3)積極進行泥石流溝及其泥石流發(fā)生發(fā)展趨勢、性質類型、頻率規(guī)模、波及范圍、破壞強度等方面的研究，進而開展泥石流的預測預報工作[9]。(4)對于確系經常遭到洪水侵襲危害的珍貴巖畫點、群，建議整體搬遷或復制，以保存其珍貴價值。

5 結論

(1)近年來，賀蘭山巖畫保護區(qū)許多珍貴巖畫已蒙受到洪水的襲擊和泥石流的危害，溝口以外的洪積扇上的巖畫及古村落遺址亦遭到洪水的沖刷剝蝕，面積和范圍在不斷縮小，其歷史環(huán)境的完整性受到嚴重威脅。因此，搞好防治規(guī)劃對于保護巖畫、古村落遺址及其歷史環(huán)境均具有十分重要的意義。(2)雖然賀蘭溝道及其洪積扇的形成歷史久遠，其基本形態(tài)和大的格局已基本穩(wěn)定，但通過對溝道的現狀特征分析來看，發(fā)生泥石流的可能性還是存在的，賀蘭山巖畫和古村落遺址仍將受到泥石流的威脅。(3)鑒于賀蘭溝為一泥石流溝，其防治規(guī)劃遠較一般洪水溝道治理復雜。通過因害設防與分區(qū)治理相結合，工程措施與生物措施相結合，避災減災與應急系統(tǒng)相結合等一系列綜合治理規(guī)劃方案，可有效解決泥石流對賀蘭山巖畫和古村落遺址的威脅。(4)賀蘭山巖畫保護區(qū)是泥石流暴發(fā)較為頻繁的地區(qū)，為保證巖畫和古村落的安全，保護風景區(qū)的歷史遺跡和自然景觀，促進巖畫保護區(qū)的可持續(xù)性發(fā)展，建議盡快開展賀蘭山巖畫保護區(qū)泥石流等山地災害的普查工作，對重點泥石流溝和具有潛在威脅的泥石流溝進行整治。

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