永靖县刘家峡镇大沟泥石流风险性评价

■鲁得方 赵成

（甘肃省地质环境监测院 甘肃兰州 730000）

永靖县刘家峡镇大沟泥石流风险性评价

■鲁得方 赵成

（甘肃省地质环境监测院 甘肃兰州 730000）

地质灾害的风险研究始于上个世纪80年代中后期。单沟泥石流风险性评价一直是国内外研究的热点。基于联合国对灾害风险的定义及定量表达，本文在区域风险性区划的基础上，根据大沟泥石流的形成、发育特征，采用灰色统计分析方法，计算泥石流各特征元相应类别的综合函数值，建立大沟单沟风险性评价模型"风险度=危险度×易损度"，试讨论该模型的近似解，探讨单沟泥石流的风险等级。

风险性灰色关联法单沟泥石流

1 引言

泥石流灾害的风险评价，是泥石流预警研究的重要内容，至今仍然是前沿探索领域和新兴的研究课题[1]。奥地利很早就开展了泥石流灾害的危险范围预测工作，将泥石流危险区分为红、黄、绿三个区，很多国家至今仍在沿用此种方法[2]。目前泥石流危险性评价的方法主要有：模糊数学法、信息熵法、层次分析法、灰色关联法等[3]。研究思路为：以某一种泥石流危险性评价方法研究为主结合具体泥石流灾害验证其科学性和可操作性，或是以某一个或几个泥石流沟为研究对象运用地质分析和某一种单沟泥石流危险性评价方法相结合综合评价其危险性。前者偏重方法研究，应用范围较广，后者偏重单沟研究，结合具体的地质环境分析所得评价准确性高。我国最早对单沟泥石流危险性评价的研究以刘希林（1988）《泥石流危险性判定的研究》为代表，采取多个因子进行分析计算，并得到了广泛的应用[4]。随着泥石流灾害风险性评价研究程度的深化，在标准化和定量化方面也取得了重要的进展[5]因此，必须加强泥石流灾害的研究、评估、风险预测预报，尽可能减轻灾害损失。本文根据现场调查资料，就大沟泥石流的形成条件、灾害成因及特征进行分析，探索评价单沟泥石流风险性。

2 单沟泥石流灾害风险性评价

国际地质科学联合会（IUGS）滑坡工作组针对滑坡灾害提出了滑坡的风险定义[6]。基于对风险定义的理解，根据联合国对自然灾害风险的定义及其数学表达式，单沟泥石流的风险性的计算公式为：

式中：R单：单沟泥石流风险度；H单：泥石流危险度（取值[0,1]或[0%,100%]）；V单：泥石流易损度（取值[0,1]或[0%,100%]）。

泥石流危险度因子有主次之分，本文采用刘希林，唐川用设计的专家调查表结合灰色关联分析得出泥石流危险度判定的两个主要因子：泥石流一次最大冲出量M（104km3），可利用经验公式（2）计算；泥石流发生频率F（次/100年），根据实际调查计算：

式中：k折算系数，取0.2；H小时最大降雨量，根据永靖气象资料取39.0mm；α折算系数，取0.73；S1流域面积 （km2）；φ-增流系数，取1.1。计算得M=64.89×103m3。

表1 泥石流危险度划分因子的权数和权重

用灰色关联度分析得出了泥石流危险度的5个次要因子：流域面积（S1，km2）、主沟长度（S2，km）、相对高差（S3，km）、切割密度（S4，km/km2）和泥沙补给段长度比（S5）。各危险因子的取值单位不同，采用分级赋值的方法[7]，对各因子进行无纲量化：从泥石流关联度最小因子开始，给定起始权数1，以此单位为公差，呈等差级数向关联度大因子权数增加。为突出主导因子质的区别，其权数以最大的次要因子权数为基数，以2为公比，呈等比级数递增，得出泥石流危险性评价的因子权数及权重（表1）。

单沟泥石流危险度的计算公式：

从目前国内外的研究情况来看，易损性是用自然现象的社会后果来定义的。因此，本文将泥石流易损度定义为“在一定区域和给定时段内，由泥石流灾害可能导致该区域内所存在的一切人、财、物的最大损失”。单沟泥石流的易损度计算公式为：

图1 大沟泥石流流域平面图

（4）～（8）式中：V单：单沟泥石流易损度 （取值 [0,1]或 [0%,100%]）；V1单：财产指标 （万元）；FV1单：财产指标转换函数赋值（0,1）；V2单：人口指标 （人/km2）；FV2单：人口指标转换函数赋值（0,1）；I：物质易损指标（万元）；E：经济易损指标（万元）；L单：土地资源价值（万元）；a：15岁以下65岁以上人口比例；b：接受初等教育及以下人口比例；r：人口自然增长率（‰）；D：人口密度（人/km2）。

表2 单沟泥石流危险度评价因子转换函数

3 永靖刘家峡镇大沟泥石流风险度计算

大沟泥石流流域面积10.36km2，东西宽0.22～2.82km，南北长5.8km，主沟长7.38km，流域相对高差585.4m。沟床纵比降3.598%（图1）。流域上游沟道呈“V”形，山势陡峻，两岸冲蚀较为强烈，沟床宽3～10m，沟坡坡度50～78°，沟底基岩裸露；中游沟道较为开阔，呈“U”形，沟床纵比降3.49%，沟宽15～35m；下游沟道开阔，沟床宽20～50m，沟道较为顺直，沟床纵比降2.77%。泥石流的补给长度占总沟道长度35%。流域下游沟道两侧分布有刘家峡化肥厂厂区和居民区、市场等，该段人口密集，沟岸两侧已修建排水渠。大沟支沟较发育，流域内共发育大小支沟8条，其中长度大于1km的沟谷6条，小于1km的沟谷2条，沟壑密度1.505km/km2。

大沟泥石流直接威胁的村民27户218人，耕地352亩；间接威胁刘化厂及职工2885人、四沟小学1所学生88人、教师18人，刘化学校学生605人、教师48人以及其它设施等。总计威胁人口3862人，威胁财产8.63亿元。1983年，大沟发生泥石流，泥深近3m，对大沟下游的农田、房屋、耕地造成严重损害。2007年7月27日，太极镇普降暴雨，引发大沟洪水，造成上下古、四沟、大川村103座温棚受灾，105亩洋芋冲毁，618亩玉米倒地。由此计算大沟泥石流发生频率F为2次/35年。

根据表2将大沟泥石流的各个因子转换为0～1的范围内，由公式 （3）计算大沟泥石流沟危险性H单=0.286×1.335+0.286×0.4556+ 0.143×0.89+0.114×0.07525+0.086×1.151+0.057×0.3903+0.029× 0.5833=0.3252

大沟泥石流沟威胁财产包括：物质易损指标（I）、经济易损指标（E万元）和土地资源价值（L单），根据实际调查，财产指标为V1单= 86300万元；借鉴永靖县志：15岁以下65岁以上人口比例a=0.43，初等教育及以下人口比例b=0.47，人口自然增长率r=2.46‰。人口密度D=374人/km2），V2单=374×（0.43+0.47+0.00246）/3=112.5人/km2。将V1单、V2单代入公式（6）、（7）计算得FV1单=0.9752，FV2单=0.9805，大沟的易损度V单=0.989。单沟泥石流的风险度：

R单=H单×V单=0.3252× 0.989=0.322

危险度和易损度均按布拉德定律中区域分析法，在0～1的范围等分为0～0.2、0.2～0.4、0.4～0.6、0.6～0.8、0.8～1五个区域，则根据公式 （1）生成五个风险区：0.00～0.04极低风险、0.04～0.16低风险、0.16～0.36中等风险、0.36～0.64高风险、0.64～1.00极高风险。根据计算、布拉德定律划分区域，大沟属中等危险、极高易损、中等风险的泥石流沟，属适宜投资区，风险和效益并存，开发时应考虑降低风险的措施并加强风险管理。结合调查资料，本次计算结果与大沟泥石流灾害实际情况基本相符。

4 结语

泥石流风险度是在给定区域内和一定的时间段内，由于泥石流灾害引起的生命财产和经济期望的损失值。本文是根据泥石流风险度定义，危险度与易损度的乘积，选取了七个评价因子进行分析计算的，过程中尽量全面考虑危险性的等级评价，评价结果与实际调查的情况基本吻合，能比较真实的反应大沟泥石流的危险度等级。在给定的区域段内评价大沟流域内的物质指标、经济指标和土地资源价值，预测发生灾害后的损失度，评价结果与预期相符。风险度的评价的预测结果在给定的时间尺度内有效，其风险度会随着危险度与易损度的变化而发生改变，本文分析计算的风险度有一定的时效性。风险评价是将分散的信息综合起来，使其尽可能多的涉及到影响评价结果准确性的过程中来，因此，在运用风险评价的概念中，还有待更多的技术融入，使风险评价的结果更为精确。

[1]Okunishi K.and Suwa H.Assesment of debris-flow hazard of alluvial fans[J].natural hazard,2001,23（2/3）:259-269.

[2]Oldrich Hungr,Rrobin Fell,Rejean Couture,Eerik Eberhardt.Landslide risk management [M].Published by:A.A.Balkema Publishers,2005.3-10.

[3]唐川,朱静.城市泥石流风险评价探讨 [J].水科学进展,2006,17（3）:383-388.

[4]刘希林.泥石流危险度判定的研究 [J].灾害学,1988,3（3）：10-15.

[5]刘希林,唐川,张松林.中国山区沟谷泥石流危险性的定量判定法.灾害学,1993,8（2）: 1-7.

[6]IUGS,Working Group on Landslide,Committee on Risk Assessment.Quantitative Risk for Slope and Landslides-the State of the Art[A].In:D.M.Cruden and R.Fell（eds.）,Landslide Risk Assessment[C].Rotterdam:A.A.Balkema,1997.3-12.

[7]刘希林,唐川.泥石流危险性评价 [M].北京:科学出版社.1995,9-12.

P642.23[文献码]B

1000-405X（2015）-11-346-2