楊 陳，李 眉，陳競(jìng)越，徐 蕊，劉 悅

（阿壩師范學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，四川 汶川 623002）

泥石流作為山區(qū)常見(jiàn)自然地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)山區(qū)人們的生產(chǎn)、生活造成了巨大的威脅。國(guó)內(nèi)外有關(guān)泥石流研究主要包含泥石流爆發(fā)模型預(yù)測(cè)、地震與火山等地質(zhì)作用與泥石流爆發(fā)的關(guān)系，地形與泥石流爆發(fā)關(guān)系及短時(shí)強(qiáng)降水與泥石流爆發(fā)的關(guān)系。文章以2019 年8 月20 日三江水磨泥石流為研究背景，除了研究地形、植被、物源及地震等方面，還運(yùn)用熵權(quán)法具體分析了短期氣象的各個(gè)要素對(duì)泥石流爆發(fā)的影響程度，這在泥石流誘因的研究當(dāng)中是有創(chuàng)新性的，在短期內(nèi)，為監(jiān)測(cè)泥石流爆發(fā)提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 地區(qū)概況

三江－水磨位于四川省汶川縣南部低山壽溪河谷區(qū)，屬于邛崍山脈與岷山雪嶺交匯地區(qū)，平均海拔1000m，兩側(cè)山體坡度大于25°。三江－水磨北屆臥龍、耿達(dá)與映秀；東部與漩口、都江堰接壤，南與崇州市相接。水磨鎮(zhèn)距汶川地震震源地映秀約15余km，如圖1 所示。

圖1 三江-水磨區(qū)位圖（分鄉(xiāng)、鎮(zhèn)、市）

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

中國(guó)天氣網(wǎng)都江堰站點(diǎn)（56188）（2019 年7 月15 日－8 月25d 數(shù)據(jù)，共計(jì)42d）；三江水磨－地區(qū)地形復(fù)雜，以高山河谷為主，區(qū)域氣候變化差異大。受地形與地區(qū)影響，汶川氣象站點(diǎn)距水磨三江距離較遠(yuǎn)，而都江堰氣象站點(diǎn)距離水磨－三江近，為保證研究結(jié)果的準(zhǔn)確性，這里選擇都江堰氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表1。

表1 7 月15 日-8 月25 日氣象數(shù)據(jù)值

續(xù)表1

2 研究方法與結(jié)果

2.1 研究方法

熵權(quán)法、調(diào)查法、資料查詢法

熵權(quán)法介紹；

確定影響泥石流發(fā)生的氣候評(píng)價(jià)因子；

表2 權(quán)值綜合評(píng)分

根據(jù)上表4 個(gè)等級(jí)從低到高，將其劃分4 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，分別是弱、較強(qiáng)、強(qiáng)、很強(qiáng)。

2.2 研究結(jié)果

通過(guò)熵權(quán)法研究短期內(nèi)各氣象要素所占權(quán)重比例及等級(jí)劃分見(jiàn)表3、表4。

表3 氣候因子影響泥石流爆發(fā)的等級(jí)劃分表

表4 氣候因子綜合評(píng)價(jià)權(quán)重

3 研究分析

3.1 氣象條件分析

氣象因子作為泥石流爆發(fā)重要因子，其中包括降水、地表溫度、日照時(shí)數(shù)、氣壓、空氣相對(duì)濕度、日均蒸發(fā)量及氣溫7 個(gè)因子。從各氣象要素權(quán)重條形圖中可以分析出降水與日照時(shí)數(shù)所占權(quán)重明顯高于氣溫、地溫、蒸發(fā)、相對(duì)濕度及氣壓等要素，如圖2所示。

圖2 各氣象要素權(quán)重條形圖

根據(jù)氣象因子影響泥石流爆發(fā)等級(jí)劃分表得出結(jié)論氣候因子中降水與日照時(shí)數(shù)對(duì)三江-水磨泥石流爆發(fā)表現(xiàn)出很強(qiáng)的促進(jìn)作用，且降水表現(xiàn)出最強(qiáng)的促進(jìn)作用。氣溫、地溫、蒸發(fā)、相對(duì)濕度及氣壓這5 個(gè)因子對(duì)泥石流爆發(fā)的促進(jìn)作用差異不大，卻都表現(xiàn)出強(qiáng)的促進(jìn)作用。

3.2 植被條件

植被本身就有調(diào)洪與滯洪的能力，雨水通過(guò)樹(shù)干向地表下滲透，減弱了地表徑流。同時(shí)植被的根系還可以改善土壤內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，使得土壤的孔隙度變大，增大了土體容重，并且植被對(duì)土壤就有一定的錨固作用，對(duì)泥石流具有抑制作用[1]。三江-水磨處于生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)，前20 年進(jìn)行大規(guī)模退耕還林時(shí)期，當(dāng)?shù)貫闋?zhēng)取快速效益，退耕樹(shù)種多為高大的喬木。喬木在濕潤(rùn)地區(qū)生長(zhǎng)快，且枝繁葉茂，但喬木的根系只分布在土體表層，當(dāng)降水使得土體含水量達(dá)到飽和后，表層土體就會(huì)變得松動(dòng)[2]。加之下暴雨時(shí)會(huì)夾雜著狂風(fēng)，斜坡上的樹(shù)木受水平強(qiáng)風(fēng)的拉拽作用，就會(huì)使得樹(shù)木被拔出土表。表層土壤發(fā)生松動(dòng)，隨著坡面向下滑動(dòng)，形成泥石流物源[4]。

在泥石流爆發(fā)時(shí)，破壞力最大的是河中的漂木，不僅使得泥石流方量變大，更容易對(duì)河流兩岸的建筑物及河上橋體造成破壞，而且容易造成河道堵塞，使得泥石流單位時(shí)間內(nèi)流量加大，對(duì)兩岸造成更大的破壞。根據(jù)調(diào)查河流中的漂木大多是人們?cè)谏搅种腥∑ゎ惒菟幒蟊粶粼谏街械目硠儤?shù)木，這些樹(shù)木為泥石流爆發(fā)提供了硬類的物源。

三江-水磨的山間坡地土壤層較薄。農(nóng)民為增加經(jīng)濟(jì)收入，在山間坡地大規(guī)模的種植獼猴桃。獼猴桃樹(shù)的根系生長(zhǎng)受溫度影響：土溫8℃左右，獼猴桃根系開(kāi)始活動(dòng)；土溫20℃左右時(shí)，根系生長(zhǎng)出現(xiàn)高峰；隨著土溫增高，根系活動(dòng)速度減緩；果實(shí)發(fā)育后期，根系開(kāi)始第二次迅速生長(zhǎng)至果實(shí)成熟，后期隨著氣溫降低根系生長(zhǎng)也逐漸減緩[5]。

由于水磨三江屬亞熱帶季風(fēng)山地氣候，8 月份氣溫較外界偏低，在獼猴桃根系還未完全發(fā)育好且此時(shí)獼猴桃的根系比較細(xì)小，就遇到強(qiáng)降雨或者連綿不斷的雨水侵蝕，獼猴桃樹(shù)木的根系對(duì)土壤的抓力薄弱主要分布在土壤的表層。有的根系向下延伸，接觸到土壤的巖石層，受植物根系的根劈作用，巖石層會(huì)更加松動(dòng)。當(dāng)強(qiáng)降雨時(shí)，土壤中含水量高，巖體對(duì)土壤的抓力就會(huì)變?nèi)?，在受到風(fēng)力對(duì)獼猴桃植株的拉拽作用，使得土壤層就會(huì)向下滑動(dòng)。

3.3 其他條件

受地形條件作用，三江-水磨位于壽溪河谷畔，兩側(cè)都是海拔高于1000m，坡度大于25°的山體。特別是三江鎮(zhèn)更是位于西河、中河、黑石江三江交匯處，處于山前沖積扇的位置，大坡度為山體崩塌提供泥石流物源條件。受2008 年汶川大地震的震后影響；水磨鎮(zhèn)距2008 年汶川大地震震源地映秀鎮(zhèn)僅15km，受強(qiáng)震影響，山體已經(jīng)遭到嚴(yán)重破壞，近10 年的巖體風(fēng)化作用，巖體表面已經(jīng)十分松動(dòng)，加之坡面土壤較薄，土壤的穩(wěn)定性弱，土壤十分容易在巖體表面滑動(dòng)這也為泥石流爆發(fā)提供松散物源的先決條件。

4 結(jié)論與討論

從氣象條件研究，瞬時(shí)強(qiáng)降水作為三江－水磨泥石流爆發(fā)的直接原因，根據(jù)各氣象要素權(quán)重條形圖顯示，短期的降水也是作為促進(jìn)水磨泥石流爆發(fā)的最大間接因素，同時(shí)條形圖顯示日照時(shí)數(shù)也是作為影響程度很強(qiáng)的間接因素。氣溫、地溫、蒸發(fā)及相對(duì)濕度這幾個(gè)要素在影響程度強(qiáng)中排在前面，而氣壓排最后，表現(xiàn)出氣象要素中水熱條件是促使泥石流爆發(fā)的重要間接因素。三江－水磨地區(qū)受亞熱帶季風(fēng)山地氣候影響，氣候濕潤(rùn)，夏季降水豐富，空氣中水汽含量高，相對(duì)濕度較大，且處于高海拔山區(qū)－河谷地區(qū)，夏季兩側(cè)的山地日照時(shí)間短，但短時(shí)日照強(qiáng)度大，地表的蒸發(fā)量短時(shí)增加，使空氣水汽進(jìn)一步增多，空氣中的水汽對(duì)裸露巖體侵蝕，再受風(fēng)力作用的風(fēng)化，就容易從巖體表面剝落。裸露巖體表面短時(shí)間快速升溫，因?yàn)榘滋旖邮芴?yáng)輻射少，隨著熱量的散失，夜晚水磨－三江的氣溫較低，使得裸露巖體表面晝夜溫差較大，這十分容易造成巖體的破碎，使巖體表現(xiàn)得十分松動(dòng)。受短時(shí)間強(qiáng)降水，破碎巖體容易在巖石表面滑動(dòng)，形成泥石流物源。

從植被條件來(lái)看，主要是以下根系淺的喬木與人類在坡地種植獼猴桃，對(duì)土壤的錨固作用弱，當(dāng)土壤含水量飽和，加上風(fēng)力的拉拽，容易使土體在巖層上滑動(dòng)。而在一些土壤層較淺的坡地，植物的根劈作用就會(huì)使巖體破碎，降雨時(shí)就會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，形成泥石流物源。

從地震、地形、漂木這些條件來(lái)看，地震影響與地形影響為泥石流爆發(fā)提供了地形與松散物源的先決條件，表現(xiàn)的物源多為泥沙。而漂木多是一些被砍剝的中藥樹(shù)木或被強(qiáng)風(fēng)拉拽的喬木，其對(duì)兩岸建筑設(shè)施和橋體的破壞是泥石流危害的重要組成部分。樹(shù)干、淤泥也容易造成河道堵塞，使得短時(shí)間內(nèi)河流的流量驟變，增大泥石流對(duì)兩岸的破壞力。

以上結(jié)果表明降水因素是促進(jìn)泥石流爆發(fā)的最大間接氣象要素，表現(xiàn)為很強(qiáng)的影響程度。在影響程度強(qiáng)一級(jí)中，氣溫與地溫對(duì)泥石流爆發(fā)的間接影響程度最大，研究表明：植樹(shù)造林可降低地表溫度0.4～0.5℃。南方降水充足的地方，植被覆蓋區(qū)降低白天地表溫度，對(duì)夜間溫度影響較??；植被可以削弱夜晚的地表輻射冷卻,從而提高了這些區(qū)域夜晚的氣溫。夜間增溫幅度可以抵消甚至大于白天的降溫幅度，故縮小地表溫度的晝夜溫差，從而緩解溫度差造成的巖體破碎。但在當(dāng)?shù)刂矘?shù)造林時(shí)應(yīng)該因地制宜，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，選擇適合當(dāng)?shù)厣降厍覍?duì)土壤錨固作用強(qiáng)的樹(shù)種，從而減弱降水對(duì)土體的沖刷作用。同時(shí)在一些山前沖積扇或溝谷地區(qū)可以修建一些防護(hù)工程。發(fā)展經(jīng)濟(jì)作物的同時(shí)要考慮土壤條件，對(duì)土層薄的地帶多選擇沙棘、刺槐、油松、柞樹(shù)等樹(shù)種,對(duì)土層厚、濕潤(rùn)的地帶多選擇經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的落葉松、核桃等樹(shù)種，土層太薄且土地松散的坡地就不應(yīng)考慮種植經(jīng)濟(jì)作物[6]。對(duì)于山間的廢棄樹(shù)木，應(yīng)組織護(hù)林員對(duì)山間廢木及時(shí)處理，同時(shí)定期對(duì)山間樹(shù)木的生長(zhǎng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，清除已失去生命特征的樹(shù)木[7]。

泥石流作為山區(qū)自然災(zāi)害，人類是無(wú)法防止它發(fā)生，但人類可以通過(guò)提高自然生態(tài)環(huán)境質(zhì)量對(duì)泥石流進(jìn)行一定程度的防治，削弱泥石流對(duì)人類的危害。同時(shí)人們應(yīng)避免在泥石流易發(fā)區(qū)進(jìn)行生產(chǎn)生活；加強(qiáng)對(duì)林地的管理，嚴(yán)禁在山間坡地亂砍濫伐以及過(guò)渡開(kāi)荒。短期內(nèi)做好對(duì)氣象要素的監(jiān)測(cè)，以便對(duì)泥石流爆發(fā)做出及時(shí)預(yù)測(cè)。