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浅谈景区泥石流与水土流失的防护

时间:2017-10-16 15:05  来源:北京勇先创景规划设计院  作者:刘琨洋 吴彩云

        2012年,北京61年一遇的大雨,使得北京大部分地区积水严重,周边山地上出现了不同程度的水土流失和泥石流等地质灾害问题。北京周围遍布着大面积的山地,每年来到北京爬山的游客数量众多,如何做好景区的泥石流与水土流失防护成为现在急需解决的一个问题。
         随着社会的进步,经济的发展,人民的生活水平逐渐提高,越来越多的人们开始把出门旅游作为放松心情、增长见识的首要选择。夏季为旅游旺季,而该季节雨水较多,使得地质灾害发生的频率上升,因此,旅游安全问题也成为游客最关心的问题之一。
        考虑到如何防治水土流失和泥石流,我们应该先对水土流失及泥石流的概念有个基本的了解。
1.水土流失的概况
1.1水土流失的概念
        水土流失是指“在水力、重力、风力等外营力作用下,水土资源和土地生产力的破坏和损失,包括土地表层侵蚀和水土损失,亦称水土损失。”--(《中国水利百科全书-第一卷》,《中国大百科全书。水利卷》,《水土保持学》王礼先中国林业出版社 2005)
1.2水土流失形成的原因
        导致水土流失的原因有自然原因和人为原因,是不利的自然条件与人类不合理的经济活动互相交织作用产生的。不利的自然条件主要是:地面坡度陡峭,土体的性质松软易蚀,高强度暴雨,地面没有林草等植被覆盖;人类不合理的经济活动诸如:毁林毁草,陡坡开荒,草原上过度放牧,开矿、修路等生产建设破坏地表植被后不及时恢复,随意倾倒废土弃石等。水土流失对当地和河流下游的生态环境、生产、生活和经济发展都造成极大的危害。水土流失破坏地面完整,降低土壤肥力,造成土地硬石化、沙化,影响农业生产,威胁城镇安全,加剧干旱等自然灾害的发生、发展,导致群众生活贫困、生产条件恶化,阻碍经济、社会的可持续发展。
1.2.1自然原因
        自然原因主要是由地貌、气候、土壤(地面组成物质)、植被等因素造成的。
1.2.2人为原因
        人为原因主要指地表土壤加速破坏和移动的不合理的生产建设活动,以及其他人为活动,如战乱等。引发水土流失的生产建设活动主要有陡坡开荒、不合理的林木采伐、草原过度放牧、开矿、修路、采石等。
1.3水土流失的治理
        应用阴离子聚丙烯酰胺(PAM)防治水土流失,已成为国际普遍采用的化学处理措施。2003年美国水土保持报道了美国印地安那州D.C.Flangan等人应用模拟降雨装置,在多干扰农田中,进行了施用PAM防治水土流失的试验研究,取得了在雨量充沛地区施用PAM防治水土流失的试验成果。第1次暴雨事件后,20kg/h㎡PAM能使农用粉沙壤土的土壤固体颗粒淋失量减少60%,还能减缓60 L/min高强度流水的冲刷侵蚀.在易严重侵蚀的地区用PAM处理后的土壤能有效控制侵蚀。对初始干土模拟降雨研究发现,在69mm/h降雨中,用80 kg/h㎡PAM可使粉沙壤土堤减少86%的地表径流和99%的土壤流失.在表土,用PAM液雾喷施风干的土壤比直接用干PAM颗粒处理的土壤更能及时有效地控制侵蚀。此项研究对我国应用PAM防治水土流失的试验研究,有一定的借鉴作用。
        究其根源,植被的保护还是防治水土流失的根本。退耕还林,防止土地荒漠化,减少对林地的砍伐,提高森林覆盖率,这样才能使土壤更加稳固,从根本上防止水土流失的发生。
2.泥石流概况
2.1 泥石流的界定
        泥石流是指产生于沟谷中或坡地上的饱含大量固体物质(泥、沙、石块和巨砾)的、不均质的特殊洪流。它具有突然暴发、历时短暂,来势凶猛、破坏力极大等特点,是山区常见的一种自然灾害。
2.2 形成泥石流的条件
        ①有丰富的松散固体物质
        ②谷坡陡,沟谷底纵比降大
        ③在沟谷的上、中游区,有暴雨洪水,或冰川积雪融水和湖泊、水库堤坝溃决等提供充沛的水源。
2.3 泥石流容易形成的位置
        在空间上,泥石流主要形成于断裂构造发育或新构造运动活跃、地震频发、暴雨和水土流失严重的山区,以及古冰川发育、现代冰川盘踞的高山地区。
2.4 泥石流容易形成的时间
        在时间上,泥石流大多形成于多年干旱后的或者不合理地开发利用山地后的多雨或暴雨年份,以及气候转暖,冰川衰退、积雪消融、冻土解冻的年份。
3.水土流失与泥石流发生的诱因——洪水
        水土流失和泥石流形成的诱因就是暴雨导致的洪水,原本有很多植被保护的山坡上,树木等植被遭到砍伐,导致在洪水泛滥的时候,更加容易发生水土流失和泥石流等地质灾害。
造成水土流失和泥石流等地质灾害的洪水主要有下面三种:
       ①雨洪水:在中低纬度地带,洪水的发生多由雨形成。大江大河的流域面积大,且有河网、湖泊和水库的调蓄,不同场次的雨在不同支流所形成的洪峰,汇集到干流时,各支流的洪水过程往往相互叠加,组成历时较长涨落较平缓的洪峰。小河的流域面积和河网的调蓄能力较小,一次雨就形成一次涨落迅猛的洪峰,雨洪水可分为两大类,暴洪是突如其来的湍流,它沿着河流奔流,摧毁所有事物,暴洪具有致命的破坏力,另一种是缓慢上涨的大洪水。
       ②山洪:山区溪沟,由于地面和河床坡降都较陡,降雨后产流、汇流都较快,形成急剧涨落的洪峰。
       ③溃坝洪水:水库失事时,存蓄的大量水体突然泄放,形成下游河段的水流急剧增涨甚至漫槽成为立波向下游推进的现象。冰川堵塞河道、壅高水位,然后突然溃决时,地震或其他原因引起的巨大土体坍滑堵塞河流,使上游的水位急剧上涨,当堵塞坝体被水流冲开时,在下游地区也形成这类洪水。
4.景区泥石流及水土流失的防护措施
       了解了洪水是造成泥石流以及水土流失的原因之一,我们可以更好地采取有针对性的措施来防止在景区开发中这些地质灾害的发生。首先我们必须明确在景区建设以及后期的管理运营中,对于地质灾害的防护,应贯彻“以防为主,防治结合”的原则,具体措施如下:
4.1 从“防”着手
        景区发展中泥石流及水土流失的防御措施主要体现在旅游景区开发前的旅游规划时和旅游景区运营过程中的防御两个环节。
4.1.1 合理规划是防御地质灾害的前提
        旅游规划是旅游开发的指导,而相应地,旅游开发的最终目的是将规划文本现实化,不难看出旅游规划的重要性,景区中地质灾害的发生虽说是自然灾害,存在不可避免性,但是合理的规划可以在很大程度上减少这些地质灾害的发生频率以及伤害力。
        在景区规划中,必须做出详细的景区水土保持规划和环境保护规划,以指导景区水土保持工作的逐步实施,避免走先破坏后治理恢复的老路。在景区总体规划布局中,要充分考虑规划范围内的水、土资源的承载能力,以不影响和破坏区域范围内的水、土资源平衡为限。景区水土保持规划要注意搞好几方面的结合:一是与创建文明景区、卫生景区相结合;二是与景区开发、基础设施建设相结合;三是与建设生态环境,提高景区生态质量,旅游、观光、休闲相结合;四是与发展景区、周边社区居民经济相结合。
4.1.2 景区建设中植被的保护是必要保障
        地质灾害形成的原因有很多,例如暴雨、地震,究其根源,还是由于植被被人们肆意破坏。所以景区水土流失的防护工作,重点为植被的保护。同时在植被设计上要利用不同的植物特性,分层去减弱暴雨对土地的侵蚀。
        森林植被通过对水分循环与生物调控的过程成为控制水土流失的关键因素。森林具有明显的涵养水源和保持水土作用,表现在以下几个方面:
        ①林冠对降水的截留作用。首先森林覆盖层可以使大地免受雨水的直接冲击,并截留一部分降雨量以及减弱雨水对地表土层的直接冲击力;其次林冠层截留的10%~30%降水,而后又蒸发到大气中去,增加了大气湿度,50%~80%的降水透过林冠缓慢渗入林地补充了地下径流,而且最大限度地减少了地表径流,从而保持了水土。
       ②树木枯枝落叶层在森林水文中的作用。具体地表现在:防止雨滴击溅土壤,维持其结构性和抗蚀力;拦蓄和渗透降水,减少地表径流;分散、滞缓地表径流,起到调节河川径流和削弱洪峰的作用;过滤地表径流,避免土沙流入河川和水库。
        ③森林使土壤渗透性增强:土壤圆粒结构的形成、植物根系的穿透作用和土壤动物的活动,使森林土壤渗透性很强。
        ④水土保持林根系固土作用。各种植物都有固持土壤的作用,但以林木为最好。利用深根性树种和浅根性树种组成的乔灌木混交的异龄林根系呈多层分布的特点,促使土壤和母质层之间为过渡状态,从而减轻了土壤滑落面的形成,为减轻重力侵蚀及石洪、泥石流的危害创造了条件。
        通过这几方面的作用,森林减少地表径流,使之转为地下径流,防止了水上流失。同时它起到了蓄存降水、补充河水和地下水的作用,具有明显的涵养水源作用,提高了水资源的有效性。
        开间植被对于景区防止地质灾害的重要性,因此景区内部的开发一定要以不损害自然环境为前提,一定要尽量减少对植被的破坏,尽量减少水土流失和洪水发生的可能。在建筑设计和景区服务设施的设计中要充分考虑与生态环境相融合,白天要多利用自然光进行照明,屋内空气流动以利用自然风为主。
4.1.3在景区中建设排水渠和分洪沟是必要措施
        在坡度较大的位置,要设立排水渠和分洪沟,以便于使水流在限定的渠道中流入主干河道。这样可以在一定限度上减轻雨水对土壤的冲刷,降低水土流失发生的频率。同时,分洪沟的设置在一定程度也对土壤起到人工的固定作用,使土壤的基层更加稳定。
        分洪沟的设置亦可不汇入主干河道,单独设置一条干流分洪沟或者地下排水管道以减轻主河道的水流压力,以免总水量超过主河道容量而导致洪水泛滥。
在一段时间内要对分洪沟和排水渠进行定期的检查,防止由于诸如落叶堆积或泥土淤积等原因而造成堵塞,在遇到险情时无法高效的进行排水,导致险情更加容易发生。
4.1.4做好景区道路的防洪建设是保证景区安全的基础
        景区道路是联系景区内外的通道,也是景区在遇到危险时,外界救援进入景区的要道。所以,保障景区道路通畅,是景区一切活动的基础。
        ①道路路基防护的内容:坡面防护——防护易受自然因素影响而破坏的土质或岩石边坡;冲刷防护——防护水流对路基的冲刷与淘刷。
        ②坡面防护:土质边坡防护的边坡坡度宜在1:1.0~1:2.0之间;岩石边坡防护的边坡坡度宜缓于1:0.3。土质边坡防护应做好草皮的种植、施工和养护工作。施工步骤是:整平坡面,铺设草皮或土工网,草皮养护。易碎岩面和小量的岩崩可采用土工网或土工格栅加固。以裸露式或埋藏式两种方式进行防护。岩石边坡防护施工步骤是:清除坡面松散岩石,铺设固定土工网或土工格栅,喷护水泥砂浆,岩面排水设置孔。
        ③冲刷防护:冲刷防护是保证路基坚固与稳定的重要措施。
        景区的山路路缘石要设置固定设施,以保证暴雨来袭时路基的稳固,防止路面受到雨水作用而发生坍塌,为景区出现险情时的救援造成困难。同时要做好道路的排水,做好道路横断面的设计,保证雨后路面无积水,确保行车的安全。
4.1.5在河流主干上设置生态坝是一种有效手段。
        在河道上适当筑坝,可以减轻水流对河道下游的压力,同时筑坝还可以对水量进行控制,减慢水的流速,降低水流对河床的侵蚀效果,这样有助于降低洪水发生的几率,提高景区的安全系数。
        筑坝的形式要充分考虑与生态环境相结合,选用大型石块堆砌成坝,运用人工的方式打造与自然完美融合的构筑物,在视觉上和功能上都体现出极大的意义。对自然的开发要以不破坏景区整体生态环境为前提,所修筑的构筑物的颜色,形式力求与周围环境达到和谐统一。
4.2 由“治”落脚
        前面也提到过,地质灾害的发生有一定的不可避免性,因此对于地质灾害的治理变得必不可少。
4.2.1 完善景区安全设施
        从景区建设方面,要完善景区的安全设施,同时配备一定数量的救援人员,以备在出现突发情况时能够缩短反应时间提高营救效率。要定期给救援人员安排培训,提高这些人员的救援能力,并在实际的任务中得到应用。
        在救援工作中,时间就是生命,完善的救援设施和配备齐全的救援设备是游客生命安全的保障。在很多实际项目的规划中,这都问题都是要着重考虑的。景区内山多,水多,如果不在如何保障游客安全的工作上下功夫,下心思,就很难让游客从内心中产生安全感,就没有办法吸引更多的游客前来游玩。
4.2.2 对景区员工广泛普及泥石流等地质灾害的自救方法
        普及自救知识是为了在救援部队赶到之前保证自己生命安全,同时可以对游客进行正确的引导。地质灾害有可能发生的景区内也要留有告示牌以及自救知识牌,以防万一。
        景区管理机构应该请专业人员指导当地景区服务人员在泥石流发生时沿山谷行走时,一旦遭遇暴雨,要迅速转移到附近安全的高地;离山谷越远越好,不要在谷底多做逗留;在山区扎营,不要选在谷底泄洪的通道或河道弯曲、会合处等一些安全常识,如有必要可以举行防泥石流及水土流失演习,并将此作为一项旅游体验也是很好的选择。
4.2.3 加强气象监测,及时准确的天气预报和地质灾害预报十分重要
        泥石流等都是由强降水引起的,所以降水与泥石流的形成有非常密切的关系,降水情况预报准确,再及时的疏散群众就能把人身财产损失降到最小。
5.实证研究
        山东鞠乡森林养生郡项目中,项目组运用了上面提到的方法去尽量避免水土流失和泥石流等地质灾害的发生,对景区安全进行保护。
5.1 项目相关概况
        项目地位于山东省淄博市淄川区太河镇峨庄乡,规划范围包括北起草峪,南至淄河镇,西起搁笔寨,东至石安峪,主园区包括水溪流域及沟谷地区。园区南北长2891米,东西宽2625米,规划面积471.2公顷,约合7068亩。项目所在地淄川区太河镇,区内多为丘陵,植被茂盛,森林覆盖率达到80%以上,空气负氧离子含量高达每立方厘米约22万个,是得天独厚的“天然氧吧”。
5.2 项目规划中防护措施的体现
        由于地形多河谷,季节性河流,夏季水量充沛,如果不对河谷的坡地进行植被上的控制,很容易造成水土流失。于是在设计中,充分考虑了坡地上植被的分层利用,使雨水的能量在树冠层,灌木层,苔藓层逐级递减,最终渗入地下以地下水的形式补充到整个水循环中。
        对于河谷两侧的坡地上,坡度较陡,为了保持水土,在排水设计中设置了一些排水渠和分洪沟,在特定的位置设置地下排水管道,以保证雨量较大时减少地表径流对土壤的冲刷和侵蚀,同时为主干河道减轻压力。
        在河谷上游修筑生态景观坝,可以为季节性河流蓄水,营造滨水景观。而在汛期还可以泄洪,以减轻主河道的压力。
        在项目中的建筑以及旅游服务设施等方面的设计,充分考虑了与生态环境融合,大部分建筑以原木为主要材质,在颜色选择上,多为和环境比较匹配的绿色,尽量使人造元素和自然元素合理的搭配在一起,这样既达到了环保要求,又使景区整体的外观达到一种和谐的状态。
        在景区旅游服务设施的规划中,景区内布置了一定数量的急救点,同时配备了景区救护车,以便于在发生险情时能第一时间营救被困游客,救治受伤游客,保证游客的生命安全不受威胁。
        在景区的道路设计中,也充分考虑安全防护的需要。坡地上的木栈道的固定要做好对洪水和泥石流的防护,使木栈道的基础足够稳固,可以抵御一般程度的洪水的冲击。在机动车道路的设计中,要保证道路横断面的设计可以满足正常的排水需要,达到下雨路面无积水的基本要求。同时,在道路路基的设计中,增加加固路缘石的设计,使路基的稳定性足够抵御洪水的冲击而不至于使路基出现塌陷。
6.结语
        景区是旅游的衍生品,而安全是旅游的最基本的要求,无论是规划人员,还是景区投资人、景区管理者等利益相关者都要对景区中泥石流、水土流失等问题提高警惕,这样才能给游客创造一个既能体验自然的美景,又能保证自身安全的一个空间,也只有这样,旅游者才能体会的旅游的放松与温馨。以上就此问题进行了浅析,以引起人们从心里上的重视,也给景区的发展提供一些建议。



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