高位泥石流及链式灾害：形成机制与防治措施

摘要：本文系统探讨高位泥石流及其链式灾害的成灾机制与防治策略。研究指出，高位泥石流形成于构造活跃区的陡峭地形，物源丰富且势能转换效率高，强降雨触发后形成高能碎屑流。其链式灾害演化主要表现为“泥石流-堵江-洪水”模式，耦合机制涵盖能量、物质及时空的多维关联，会显著加剧灾害风险。针对高位泥石流的特点，对其防治需要结合工程措施与动态监测，强调科学评估与适应性管理，为山区防灾提供理论支撑。

关键词：高位泥石流；链式灾害；形成机制；防治措施

1 前言

2008年5月12日，青藏高原东缘的汶川地区发生8.0级地震，震源位于龙门山中央断裂带的北川-映秀断裂[1]。震区地形复杂，海拔落差达800-4500米，年降雨量1300-1600毫米（雨季占50%-70%）。该地震造成约2万人死亡及重大经济损失，是新中国成立以来影响最深远的地质灾害之一。

震后山体崩塌、滑坡激增，形成黄润秋提出的“强震地质灾害后效应”[2]，尤其汛期高位泥石流隐患突出。此类灾害因物源丰富、高位启动、沟道纵比大，兼具隐蔽性和强破坏性，其势能-动能转换及链生效应常引发大规模破坏和伤亡。

本文系统综述“高位泥石流”与“链式灾害”的成灾机制及防治措施，提出实践建议，为后续研究提供参考。

2 高位泥石流形成机制

2.1 定义与触发条件

高位泥石流是具有典型区域分异特征的地质灾害类型，其发育过程与区域构造活动呈现密切耦合关系。该类灾害集中分布于新构造运动活跃区，地震频发带及断裂破碎带构成其典型地质背景。其发育区多具有陡峭地形特征（海拔高差普遍＞500m），其势能转化效率可达普通泥石流的2-3倍，形成高能碎屑流的动力基础。物源系统具有双重成因：其一，构造抬升区广泛分布的风化碎屑层与崩滑堆积体在沟谷中上游形成逾10米的松散物质储备层；其二，受断层错动改造的斜坡普遍发育反倾岩层结构，导致岩土体抗剪强度降幅达40%-60%。在小时雨强超过30毫米的强降雨触发下，水岩相互作用导致孔隙水压力骤增，突破岩土体启动阈值，最终形成平均流速＞8m/s、峰值流量达1000m³/s的高能碎屑流。

2.2 成灾模式

高位泥石流由于其独特的地形地貌、岩土体类型及地质构造等因素，展现出物源相对位置高、物源丰富、主沟道纵比降大、出沟口高等特点。根据其形成的自然及地质背景条件、固体物源分布的相对位置、启动条件、运动特征、堆积特征以及对环境和社会的潜在威胁，泥石流可以分为以下几种模式：“滑坡-碎屑流-泥石流”模式、“支沟群发汇集型”模式、“堵溃型”模式、“阶梯沟道型”模式及“复合型”模式[3]。

3 链式灾害演化

3.1 “高位泥石流—堵江—洪水”典型链式模式

主要在沟床比降大、水动力条件强的冰川谷中发展。这些地区的谷底及中上部堆积着大量崩坡积物、冰水沉积物和冰碛物等第四系松散固体。在冰雪融水和强降雨的共同作用下，这些材料易于饱和并形成黏性泥石流。这些泥石流沿谷底快速流动，冲出沟口后进入江河，形成了堵江并引发下游洪水的灾害链。

古乡泥石流：这是“高位泥石流—堵江—洪水”灾害链中最典型的案例之一，造成了140余人的死亡，且至今对人民群众的财产和生命安全构成严重威胁[4]。

通过张永双博士与万佳威博士的研究，我们不仅深入了解了高位地质灾害链的演化特征和成灾机理，还突显了这类灾害预防和应急管理的复杂性和紧迫性。这些研究对于灾害链风险评估、灾害预警系统的建立和灾害响应策略的制定具有重要指导意义，对保护人民生命财产安全、减轻自然灾害带来的损失起到关键作用。

3.2 耦合机制

耦合机制指高位泥石流与其他灾害通过物质-能量传递、时空关联形成链式效应的内在作用关系。能量转化耦合：泥石流冲击动能可转化为堰塞体破坏能；物质输移耦合：泥石流堆积物改变地表径流路径，加速后续洪水侵蚀；时空叠加耦合：短历时强降雨（如24h雨量>100mm）同时激活滑坡、泥石流、洪水等多灾种，形成灾害时间序列压缩效应（数值模拟显示链式灾害整体风险较单一灾害提升3-5倍）。

4 高位泥石流的防治措施

高位泥石流因具备高势能、强动能及链式灾害演化特征，其防治需基于“控源-抑势-导流-监测”的综合防控理念，结合工程治理、生态修复与风险管理等多维手段，形成多层次协同防控体系。

4.1 工程治理技术

对于沟谷上游治理，采用阶梯式谷坊坝体系形成多级防护。该工程通过拦截坡面松散堆积物、调节径流速度等方式，可显著降低泥石流能量载体。实测数据表明，谷坊群能抬升沟道侵蚀基准面，使河床下切深度减少近半。在出山口处置方面，设置混凝土排导槽配合束流堤形成导流通道，利用超过8%的纵坡加速排泄。针对物源区稳定，采用大直径抗滑桩（直径1.5米以上，桩距3米内）结合重力挡墙构筑复合支护体系。根据数值模拟，此类支护结构能使岩土体抗剪强度提升15%-20%，大幅降低坡体失稳诱发次生灾害的风险。

4.2 监测预警系统

多参数实时监测：通过布设雨量站、地声传感器和GNSS位移监测点，实时监测降雨强度（阈值设定）、岩体振动及地表位移等关键参数，精准捕捉泥石流启动前兆信号。空-天-地协同观测：结合高分辨率卫星遥感与无人机LiDAR技术，定期对高位物源区进行三维扫描，动态评估松散堆积体的体积变化与补给趋势，支撑物源稳定性判识。智能预警平台：基于机器学习算法构建智能预警平台，通过多源数据融合分析实现灾害概率与规模的动态预测，将预警响应时间优化至15分钟以内，显著提升应急响应效率。

4 结论

高位泥石流受构造运动、地形及气候因素综合影响，具有高位启动与链式扩展特征，易在震后脆弱地质环境中引发复合灾害。研究揭示了其多维度耦合机制及典型链式模式，凸显工程防治与监测预警协同的重要性。未来需深化灾害链动态演化研究，完善跨学科防控体系，以提升区域抗灾韧性，保障人民生命财产安全。

参考文献

[1] 刘希林，唐川．泥石流危险性评价［M］．北京：科学出版社，1995．

[2] 唐川，梁京涛．汶川震区北川9.24 暴雨泥石流特征研究［Ｊ].工程地质学 报，2008，16（6）：751－758.

[3] 赵阿兴，马宗晋.自然灾害损失评估指标体系的研究[J].自然灾害学报.1993，2（3）：1-7.

[4] 曾庆利，杨志法，张西娟等.帕隆藏布江特大型泥石流的成灾模式及防治对策— 以扎木镇-古乡段为例[J].中国地质灾害与防治学报，2007，18（2）：27−33.

[5] 黄润秋，等.汶川地震地质灾害后效应与防控技术[J].岩石力学与工程学报， 2010.