摘要：本文阐述了我国泥石流的分布特征和危害情况，回顾了我国在泥石流研究领域的进展、防治措施的实施概况及已取得的成果，特别强调了这些研究成果在铁路工程建设中的应用情况。在此基础上，剖析了当前泥石流防治中存在的问题，并指明了未来的治理方向，以期进一步提升我国泥石流灾害的防控能力，为防灾减灾事业的发展提供科学依据与实践指导。
关键词：泥石流;危害;防治技术;防灾减灾
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我国山区面积约666万 km²，占国土总面积的69.4%[1]，是地质灾害频发的重点区域。泥石流作为一种极具破坏力的灾害类型，其有效治理对生产生活具有重要意义。历经多年实践，我国各行业在泥石流防治领域积累了丰富的经验，并成功实施了一系列行之有效的防治措施。本文通过总结我国在泥石流防治研究方面的主要成果，针对泥石流防治方面仍存在的不足之处，提出今后开展泥石流防治研究的建议。
1 我国泥石流的分布
泥石流是一种山区地质灾害，主要分布在北纬30°~50°之间的挤压造山带和地震带[2]。据不完全统计，我国有泥石流沟6万多条，其中具有明显危害性的有8500余条[3]。在西南、西北、华北、华东、中南、东北等山区均有发育，涉29省区，其中以西南、西北山区最为严重，如图1所示[4]。
我国西南地区，包括青藏高原东南缘、横断山、龙门山、秦岭、大巴山、陇南山地、云贵高原及四川盆地等，是我国地形地貌、地层、构造、气候等条件最复杂的地区。区内有适宜泥石流发育的地形条件和丰富的物质供应，又有充足的水源补给，具有发生泥石流的完备条件，成为全国暴雨型泥石流分布最广泛、数量最多、暴发频率最高、规模最大、类型最齐全的地区。西北黄土高原的兰州、陇东等地暴雨型泥石流灾害特别严重，晋西、陕西、湟水河谷及黄河上游谷底灾害亦较严重。据相关资料，我国约有138个县级以上城镇受到泥石流威胁，主要分布在甘肃(45个)、四川(34个)、云南(23个)和西藏(13个)等西部省区[5]。我国泥石流地区面积占国土总面积比例如图2所示。
2 泥石流形成条件
2.1 地形地貌条件
“山高沟深”的地形可以在短时间内迅速汇集地表水，随后地表水流经陡峻的沟谷会产生较大的动能，从而能够搬运沙石，形成泥石流。
2.2 地质条件
在地质构造复杂、断层皱褶发育、新构造活动强烈、地震烈度高的地区，岩性软弱、破碎、易风化，地表松散物质丰富，是泥石流的主要固体物质来源。
2.3 水文气象条件
泥石流的暴发和运动与短时内大量水源密切相关。暴雨、积雪强烈消融、高位水库溃决等都是形成泥石流的水源条件，其中以暴雨产生的泥石流最为常见。我国西南、西北地区泥石流频发，均因集中强降雨导致。在水源匮乏区域，即使固体松散物质丰富，只会发生滑坡、崩塌等地质灾害，难以形成泥石流。
2.4 人为因素
2.4.1 破坏植被
植被在水土保持方面作用重大。一是植物的根系可以深入土壤，对土壤形成抓握作用从而固化土壤;二是植物的根系可分泌有机物质，促使土壤颗粒的黏结和团聚，可增强土壤稳定性;三是植物的枝叶可缓解雨水直接冲刷地表，降低水流速度，延长汇流时间，减小水流规模;四是植被本身可以吸收固定一部分降水。因此，若植被遭到严重破坏，水土流失就会加剧。
2.4.2 矿产开发对当地环境的影响
(1)破坏植被，使植被对泥石流防治的有利作用消失，泥石流暴发的可能性将大为增加。
(2)产生大量废方，形成泥石流固体物质来源。
(3)改变地形地貌。矿产开发的废料若弃于自然沟谷中，将严重占压沟道，使沟道变窄，水流速度增大，侵蚀和搬运作用增强，泥石流发生的可能性大为增加。另外，采矿形成的坑洞往往蓄存大量水源，也是诱发泥石流的隐患之一。
3 泥石流防治概况
20世纪50年代至60年代，我国学者已开始着手研究泥石流的防治工作，至今已形成了较完善的泥石流防治体系。
1950年，北京林学院关君蔚带队考察并成功治理了京西原宛平城清水河流域田寺东沟泥石流，开创了治理泥石流的先河;1954年，云南东川矿务局最早开展了蒋家沟泥石流的观测研究工作;1966年中科院组建西南泥石流考察队，对成昆铁路经西昌泥石流区段提出了改线意见;此后，该考察队又陆续开展了西藏泥石流、横断山泥石流、云南小江泥石流、辽宁泥石流等一系列综合科学考察以及全国泥石流补充考察，建立了我国泥石流灾害防治数据库[6]。
进入21世纪后，特别是汶川地震后，中科院成都山地灾害与环境研究所研究了28个重点泥石流项目，探索了灾害预警和综合防控技术研究，从2000年认识灾害机理，到2008年防治技术研究，再到2018年推广应用，其成果成功预测、治理了多处泥石流，探讨了山区降雨差异性、沟道上下游演变进程和不同尺度流域水文过程等问题，为我国泥石流防治提供了宝贵的经验。
我国研究人员总结出了“以防为主、防治结合、避强治弱、因地制宜、因害设防、突出重点、综合治理、技术可靠、经济合理”等灾害防治经验，形成了“预防与治理相结合、工程措施与生物措施相结合、灾害治理与资源利用相结合”、“避免灾害转换”的防灾减灾技术。
4 判识技术与监测技术
4.1 泥石流遥感解译技术
在泥石流防治研究的早期，主要通过现场踏勘、调查访问、区域测绘等手段对泥石流灾害进行识别和定性。这些手段在如今的防治工程勘察设计中仍然是必不可少的，但效率偏低，在某些地形陡峻、交通困难的边远地区，工程技术人员无法到达现场，难以全方位的视角观察到泥石流灾害的分布及特征。因此，引入了卫星遥感解译技术，其凭借视点高、视域广、数据采集快、可重复连续观察、抗干扰性强等优点得到广泛的应用。中铁二院工程集团有限责任公司利用“空天地”综合勘察技术，采用常规遥感、多源高分遥感数据、In-SAR形变监测、无人机勘察、机载LiDAR、地面三维激光扫描等卫星、航空多视域勘探技术获取地质信息，结合地质调查、勘探等综合手段，揭示铁路正线及比较线1:50000图幅范围内1243处泥石流，选线绕避了1226处泥石流，对正线影响较小的17处泥石流予以防治。中铁第一勘察设计院集团有限公司在中尼铁路日喀则至波绒段勘察中应用多源遥感技术[7]解译判定泥石流沟200余条，为选线提供了详实的依据[8]。
4.2 泥石流监测预警技术
我国自20世纪60年代起，就已开展了泥石流观测工作，重点实测泥石流的泥位、流速、流量等参数，为防治工程提供依据。80年代发展了自动采样、雷达测速、泥位报警、冲击力测试、地声传感等监测预警技术;之后研制出模拟流态、降雨监测、次声警报、近景摄影及结构光栅观测等监测预警系统，不仅使预报时间大为提前，准确率也大幅提高[9]。
中国铁道科学研究院西南分院利用环境函数和不同的降雨量参数提出了泥石流组合预报模式，并在泥石流易发区铁路线进行验证，符合率达79%[10]。
自2003年起，国土部门和气象部门合作发展的泥石流-气象综合预警预报系统，为我国的防灾减灾起到了积极作用[11]。20世纪90年代以来，水利部门建立的泥石流监测预警系统和国土部门在全国范围开展的群测群防工作，均取得了良好效果。
汶川地震后，各部门对泥石流展开了大量监测研究工作，如中国科学院成都山地灾害与环境研究所建立了多处监测示范区，提出新的河道糙率确定方法，建立了泥石流形成的降雨阈值，为震后泥石流研究提供了丰富素材。
然而，目前泥石流监测预警技术还远不能满足理想的防灾减灾需要。主要原因是：①暴雨是泥石流发生的先决条件之一，而暴雨本身就是一个随机事件，导致泥石流的预警也存在不确定性[12]。②泥石流作为一种地质灾害，虽有共性，但每个地区甚至每处泥石流沟均有独特特征，目前已有的预测模型难以全面表征地区差异性，导致模型普适性受限，还需不断探索新的符合当地情况的泥石流预测模型。③泥石流的预警需以固体松散物质的供应量为基础判定其危险程度，但是供应量如何确切定量并无精确的办法，常偏差较大，这也导致预测危险区也偏大。因此预警的科学性需在将来的研究中进一步加强[13]。
5 泥石流的防治技术
我国铁路工程领域经70余年的泥石流防治实践，在20世纪60年代提出了“以防为主，防治结合”的总原则，并将泥石流防治经验和技术充分融入线路勘察设计阶段，特别是在铁路选线中，积极进行泥石流判识，选择最佳线路方案;线路位置确定之后，采用恰当的工程措施通过泥石流沟;工程交付运营后，采用恰当的养护措施保障工程的运营安全。
5.1 铁路选线阶段泥石流的应对措施
(1)线路应绕避处于发展期的特大型泥石流沟、大型泥石流沟或泥石流群，淤积严重的洪积扇区和大面积分布山坡型泥石流地段[14]。如某铁路经瓦斯沟、雅砻江、澜沧江、怒江、帕隆藏布等流域时，沿线泥石流极发育，数量多、规模大、暴发频率高、破坏力强，经遥感解译判识泥石流沟1243处，通过地质选线完全绕避了1226处泥石流。对难以完全绕避的泥石流，则根据泥石流类型选择不同的线路方案通过(属空间绕避)。对暴雨型(如业拉山至安久拉山段)泥石流，选用高桥大跨的桥梁方案通过泥石流扇尾沟口或堆积扇前缘能量较低处;对于冰川型(如帕隆藏布峡谷段)、冰湖溃决型(如然乌至墨竹工卡段)、冰川-暴雨混合型(如安久拉山顶至米拉山以东的帕隆藏布流域)泥石流，多以隧道方式下穿或抬高线位以高桥大跨桥梁方式从流通区跨过。
隧道穿越泥石流时应将洞身置于稳定地层中，且预留足够的抗冲蚀顶板厚度，以防隧道冒顶、塌方;进出口应避开泥石流可能危害的范围。
桥梁跨越应根据泥石流泛滥边界、泥浪高度、流量、发展趋势、设计使用年限内一次最大或累计淤积厚度、输移大漂石所需高度等结合地形、地质条件抬高线路标高以保证足够的净空，并且保证足够的孔径。1958年修建原东川铁路支线仓房至东川段时，为节约投资以低线方案行经老泥石流扇，未充分考虑主河河床及支沟泥石流回淤效应，历20余年大段河床已高于线路高程，于1985年整体抬高该段线路重建新线。中尼铁路在雅江流域选线时吸取了东川铁路支线的经验教训，在经热曲、萨迦冲曲等支流时充分考虑了铁路设计使用年限内河床上涨的趋势，大段落提高了线位纵断面设计[15]。还应避免沟中设墩，无法避免时也应保证足够的基础埋深和抗冲击能力，或在桥墩迎水侧采取拦挡、导流、防撞等辅助措施，预防泥石流下切侵蚀、侧向淘蚀和冲击破坏。
(2)峡谷地段的高位泥石流可直接冲击影响范围内的路基或桥梁，对线路的安全运营造成威胁，此时应尽量以隧道方式通过。如内昆铁路小关溪至岔河区间多处地段采用隧道方案避免了高位水石流的危害，而以桥梁及路基通过的喇叭溪段，因线路受左侧高陡山坡潜在高位水石流威胁，在运营阶段增设了棚洞[16]。
(3)天然泥石流沟的发生发展是山区河床演变的客观体现，线路经过时不应改沟并桥、并沟移位，使泥石流流路变得更长更弯曲，纵坡也更缓，从而造成改沟失败。如宝成铁路红花铺车站为避免建设多线桥，改移泥石流沟至站外设桥，1981年8月泥石流暴发时仍沿原沟冲入车站，站外改沟处未见过流，沟中设墩。
5.2 泥石流的治理措施
20世纪60年代，我国铁路部门总结出“一防”“二截”“三排”的防治原则。即采取上游预防、中游拦截、下游排泄的措施来防治泥石流[17]。该措施是根据泥石流不同的部位提出的防治原则，经实践证明行之有效。
(1)“防”：指保护山坡、植树种草，加固坡面。该方法如运用得当，可达到根治的目的。但山坡种植工作量大，短期内不易见效，且牵涉范围广，单靠建设单位有时收效甚微，须依靠地方组织群众进行“群防”。如前文所述的京西原宛平城清水河流域田寺东沟泥石流沟，就是以植树造林为主、防护工程为辅的治理泥石流成功典范，历经70余年未见复活。
(2)“截”：指设置于沟谷河床中用于拦截泥石流的措施，使泥石流冲击物速度降低，并把携带的固体物质沉积下来以免冲毁建筑物，主要有以下类型：
①拦挡坝：拦挡坝是一种最常用的泥石流防治措施，可降低流速，减缓上游沟谷的纵坡及沟谷两岸的横坡，减小松散物质的启动方量。早期采用过干砌片石坝、土坝、石笼坝、梢梱坝等，随着经济的发展，已逐渐被浆砌片石、混凝土等耐久性好、拦挡能力强的拦挡坝取代。拦挡坝在沟道内系列布置，常采用开口型截面，以便清淤、保证库容。根据开口的程度又可分为格栅坝、梳子坝等，近年来又发展了梁式坝、桩林坝、以及完全开口的型钢坝等新型结构。也有工程在沟道内设置被动柔性防护网，其目的是在拦截固体物质的同时保证渗水，但其拦挡能力弱，难以拦截较大颗粒。
②滞留措施：包括停淤场、沉淀池及小型谷坊坝，可有效降低泥石流流速，固定泥石流沟床，减小泥石流的规模。停淤场一般需修建引流、导向、堵截、分流、拦挡、集流和防冲工程等设施，由拦挡坝、引流口、导流堤、围堤等组成。拦挡坝可迫使泥石流进入停淤场，引流口、导流堤可将泥石流引入停淤场，围堤设置于泥石流前部，承受泥石流静压力和堆积物土压力。
③其他拦挡工程：格宾-桩板墙拦挡坝在甘肃省肃南县长达坂沟泥石流治理工程中取得了成功应用[18];舟曲三眼峪沟泥石流灾害治理中采用的复式排导堤及钢筋混凝土结构坝体已成为国内标杆工程。
(3)“排”：通过归集、束流、引导的方式使泥石流沿固定沟道排泄，防止泥石流在堆积扇上自由摆动和淤积。排导工程应用最广的是导流渠，它将上游的流体导至下游，达到治理泥石流的目的，但在设计时应考虑适当的纵坡，纵坡偏小渠内易淤积，偏大则冲刷磨蚀渠底。东川泥石流沟治理工程中，将排导槽设计为分离式，两侧渠身采用导流堤式边墙，渠底在平缓地段不铺砌，在纵坡较大易冲刷下切时设置横向防冲肋板，有效解决了泥石流对渠底冲刷淘蚀的问题，节约了造价，被称为“东川式”软基消能排导槽。
根据现场实际情况，工程技术人员又探索出诸多不同的泥石流防治原则，但总体上仍是“防”“截”“排”措施的扩展或延伸。文家沟泥石流灾害整治中，提出“上游水砂分离、中游固底护坡、下游拦挡停淤”的综合治理思路[19]，在上游松散物质区设置截水坝，并修建一截面面积为9 m²的泄洪隧道，使地表径流不经过松散物质区，取得了良好成效。
除上述防治措施外，还应充分结合主动避灾体系——泥石流监测预警预报技术，在灾害来临之前有效组织疏散、撤离及其他应急救援准备。
6 存在的问题及建议
我国泥石流防治研究经70余年的发展已取得显著进展，但由于泥石流的复杂性，对其性质及规律的全面把握仍是一个难题，相应防治技术仍然在很大程度上依赖经验，防灾减灾之路道阻且长。根据我国泥石流研究和防治的现状以及当前我国经济和建设水平，提出以下建议：
(1)目前的泥石流监测预警预报尚未脱离统计预报的范畴，预报精度不高，形成预警信息后，又面临覆盖不广、触角不深的问题，在偏远山区尤其突出。因此应继续深入开展泥石流监测预警预报研究工作，提高监测预警预报的精度，并加强预警信息的有效送达，使预警真正发挥作用。
(2)目前泥石流防治计算方法不统一，设计参数离散性大，对同一条沟，不同的单位可能计算出差别较大的结果。因此应深入开展泥石流运动规律的研究工作，完善设计方法和计算参数，使泥石流的防治工程设计尽可能合理有效、安全经济。
(3)应编制完备的救援预案。灾情发生时，应立即采取恰当的应急救援措施，各级单位应建立24 h值班制度，保证灾情发生时，能够立刻发挥信息处置、协调运转的作用，为高效应对灾情提供保障。
(4)现阶段我国对泥石流的识别、预防、整治、应急救援知识的普及工作仍较欠缺，在偏远山区尤为如此。因此，举办大众讲座、发布科教短视频、分发宣传画册等普及教育工作意义重大。此外，加强国内外学术交流，促进国内各部门、各地区同行之间的团结协作，学习并引进国外先进的测试技术、勘探设备对我国泥石流灾害防治水平的提高大有裨益。
参考文献：
[1] 方华. 泥石流监测预警技术研究[J]. 人民黄河，2011，33(10):63-65,68.
[2] 胡厚田，白志勇. 土木工程地质[M]. 2版. 北京: 高等教育出版社，2009.
[3] 何振宁. 区域工程地质与铁路选线[M]. 北京: 中国铁道出版社，2004.
[4] 石振明，吴彬，郑鸿超，等. 泥石流防治措施与冲击力研究进展[J]. 地球科学，2022，47(12):4339-4349.
[5] 陈兴，张静波. 近年来我国山区道路灾害研究[J]. 交通与运输，2013，29(2):27-28.
[6] 崔鹏. 我国泥石流防治进展[J]. 中国水土保持科学，2009，7(5):7-13,31.
[7] 苗晓岐. 多源遥感技术在藏东南艰险复杂山区泥石流物源识别中的应用[J]. 地质通报，2021，40(12):2052-2060.
[8] 陈富强，刘亚林，高旭，等. 遥感技术在中尼铁路工程地质勘察中的应用[J]. 自然资源遥感，2021，33(4):219-226.
[9] 吴积善. 云南蒋家沟泥石流观测研究[M]. 北京: 科学出版社，1990.
[10] 谭炳炎，段爱英. 山区铁路沿线暴雨泥石流预报的研究[J]. 自然灾害学报，1995，4(2):43-52.
[11] 刘传正. 区域滑坡泥石流灾害预警理论与方法研究[J]. 水文地质工程地质，2004，31(3):1-6.
[12] 崔鹏，刘世建，谭万沛. 中国泥石流监测预报研究现状与展望[J]. 自然灾害学报，2000，9(2):10-15.
[13] 关君蔚，王礼先，孙立达，等. 泥石流预报的研究[J]. 北京林学院学报，1984，6(2):1-16.
[14] TB 10027‑2022 铁路工程不良地质勘察规程[S].
[15] 莫容飞，黄艺丹，孙先锋，等. 基于高原隆升裂点理论的中尼铁路泥石流特征及减灾选线要点[J]. 铁道标准设计，2023，67(12):60-68.
[16] 朱颖，魏永幸. 复杂艰险山区铁路地质灾害风险与减灾选线策略[J]. 高速铁路技术，2018，9(S2):1-4.
[17] 铁道部基本建设总局. 路基工程[M]. 北京: 人民铁道出版社，1965.
[18] 吴红刚，陈小云，李慈航，等. 长达坂沟泥石流桩板墙治理工程模型试验[J]. 科学技术与工程，2017，17(22):16-21.
[19] 许强，李骅锦，何雨森，等. 文家沟泥石流治理工程效果的定量分析评价[J]. 工程地质学报，2017，25(4):1046-1056.
