海东市乐都区庙沟泥石流易发性评价

朱海丽

(1.青海大学 地质工程系，青海 西宁 810016； 2.中国科学院 青海盐湖研究所，青海 西宁 810008)

海东市乐都区庙沟泥石流易发性评价

朱海丽1,2

(1.青海大学 地质工程系，青海 西宁 810016； 2.中国科学院 青海盐湖研究所，青海 西宁 810008)

庙沟泥石流；易发性；综合评分法；模糊综合评价法；层次分析法

泥石流具有强烈的区域特色、复杂性和不确定性。以青海省海东市乐都区庙沟泥石流为研究对象，分别运用综合评分法、模糊综合评价法对泥石流易发程度进行评价，得出庙沟泥石流易发程度综合评分分别为95分和77分，易发等级均为中等，两种评价方法结果一致；采用层次分析法分析得出研究区岩性、山坡坡度、植被覆盖率等对研究区泥石流的易发程度影响较大。利用模糊综合评价法的优势，建立了快速、准确、实用的泥石流灾害易发性评价模型，为模糊综合评价法的工程应用拓展了新的领域，对该区泥石流防治及线路工程的设计具有实际指导意义。

我国是世界上泥石流活动最强烈、灾害最严重的国家之一，占国土面积2/3的山丘区普遍存在山洪、泥石流，每年因泥石流灾害造成的经济损失高达36亿元[1]。随着人类社会经济活动的不断增强，人们对自然资源的过度索取和对环境的持续破坏使泥石流等自然灾害更趋严重，因此必须加强泥石流灾害的研究、评估、预测预报和减灾管理，实施积极有效的防灾减灾工程，尽可能预报灾害的发生和减轻灾害损失[2-3]。泥石流易发性评价是泥石流预测预报、灾害治理的重要依据[4]，刘希林、崔鹏、罗元华等[5-9]进行了系统研究，建立了基于不同方法的评估指标体系、评估模型和评价方法。基于上述研究成果，综合考虑泥石流的区域特色、复杂性和不确定性，以青海省海东市乐都区庙沟泥石流为例，针对灾害发生的特点、影响因素，采用模糊综合评价法，建立泥石流灾害易发性评价模型，希望能为该区泥石流防治措施设计，以及相关公路建设和运营管理中的防灾减灾工作提供依据。

1 研究区概况

庙沟位于青海省海东市乐都区洪水镇马趟村(图1)。研究区属典型的高原半干旱大陆性气候区，具有寒长暑短、昼夜温差大、多风少雨、蒸发量大的特点，雨季尤其是6—9月份暴雨集中，降雨强度大。该区属湟水流域东段，水系由湟水及其支流(沟)组成，湟水流量年季变化大，汛期6—10月径流量约占全年径流量的70%。地下水类型有松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水和基岩裂隙水三类。该区为新生界碎屑岩充填的高原盆地的一部分[10]，盆地地形地貌自周边向中央分别为古老变质岩、火成岩组成的高山、中高山和黄土覆盖的低山丘陵，以及宽广的第四系河谷平原。地层主要包括元古界深变质岩系构成的区域内结晶基底和碎屑岩，以及第四系松散层两部分。在地质构造方面，所属的西宁-民和盆地位于祁连加里东褶皱系中祁连中间隆起带的东段，褶皱构造较为发育，新构造运动异常活跃，以振荡式间歇性垂直升降运动为主，其显著标志为山区形成夷平面、河流下切形成多级阶地。该区低山丘陵区多形成由黄土和新近系泥岩组成的高陡边坡，为崩塌、滑坡的形成提供了地形条件，表部松散的残坡积岩层及沟底松散堆积物亦为泥石流的形成提供了丰富的物源条件。

图1 庙沟流域概况

庙沟泥石流沟汇水面积2.2 km2，主沟长3.8 km，相对高差273.6 m，沟域总体坡降72‰，沟源处沟谷横断面呈V形，两岸坡度38°，沟道内崩塌、滑坡发育，沟底宽2～10 m，切割深度1.0～1.5 m，植被覆盖率38%，以草本植物为主。松散固体物质主要是来自两侧坡体坡面的残坡积物、坡脚松散堆积物和沟道中松散堆积物的再次搬运，松散物储量较丰富，沟道下游段地形相对平缓，为泥石流流通区，沟口泥石流扇侵入湟水河道。

2 研究方法

2.1 综合评分法

综合评分法是统计泥石流易发性影响因素——崩塌、滑坡和水土流失(沟谷和人为)严重程度、泥沙补给段长度比、沟口泥石流堆积活动程度等15项指标，对其进行定性描述、定量打分，实现泥石流易发程度数量化评价。泥石流沟易发程度数量化评分详见表1。

表1 泥石流沟易发程度数量化评分

注：易发程度综合评分>114分为高易发(严重)，84～114分为中易发(中等)，40～84分为低易发，≤40分为不易发。

泥石流易发性判断参照《地质灾害危险性评估规程》(DB 63/489—2004)中泥石流沟严重程度(易发程度)数量化表(表H13)。根据该表所列参数，对庙沟泥石流进行赋分评价，得出庙沟泥石流特征及易发程度数量化指标。具体赋分情况：崩塌、滑坡和水土流失程度严重，21分；泥沙沿程补给段长度比70%，16分；沟口泥石流堆积活动程度一般，1分；河沟纵坡坡降72‰，6分；区域构造为强抬升区，9分；流域植被覆盖率38%，5分；河沟近期一次冲淤变幅为0.3 m，4分；岩性为软岩、黄土，6分；沿沟松散物储量为10万m3/km2，5分；沟岸山坡坡度为38°，6分；产沙区沟谷断面为V形，5分；产沙区松散物平均厚度达0.8 m，1分；流域面积2.2 km2，5分；流域相对高差274 m，2分；河沟堵塞程度中等，3分。综合以上15项指标得出庙沟泥石流综合评分为95分，评分在84～114之间，属于中等易发性泥石流。

2.2 模糊综合评价法

模糊综合评价法是从定性和定量角度去研究解决问题的规律和方法，客观反映泥石流易发级别的模糊性与连续性，由此使评价结果更具综合性和合理性。本研究采用层次分析法来确定泥石流地质灾害易发性影响因子的加权系数，使计算结果更符合客观实际并易于定量表示，从而提高模糊综合评价结果的准确性。

2.2.1 评价指标体系及量化分级

沟谷为泥石流沟的发育形成提供了必要条件，然而是否暴发泥石流还受到许多因素的综合影响，其中地形条件、松散固体物质汇聚条件和降水条件是主要方面。结合研究区和周边地质环境背景和发育特征，选取岩性(x1)、沟床比降(x2)、山坡坡度(x3)、流域完整系数(x4)、流域发育程度(x5)、降水(x6)、断层密度(x7)7 个影响因子[4]构建泥石流易发性评价指标体系，其分级和表征意义如表2所示。

表2 判识指标分级及表征意义[4]

在模糊综合评判模型中，权重反映了各个因素在泥石流易发程度中所占的地位和所起的作用，直接影响综合评价的结果。目前，多采用层次分析法、加权统计法、回归分析法等确定权重。本研究采用层次分析法[10]确定影响泥石流暴发的权数分配，首先构造判断矩阵如下：

(1)

应用MATLAB软件，计算机编程求得各个判识因子的权重(W)为

W=[0.302，0.247，0.159，0.108，0.079，0.060，0.045]

(2)

对判断矩阵的最大特征根进行检验，得到判断矩阵具有满意的一致性，说明上述权重的计算结果正确。

2.2.2 评价结果

根据各个因子的权重，得出庙沟泥石流沟易发程度数量化评分(表3)。根据表3计算分析得出数据，通过打分得出庙沟泥石流易发性为77分，介于70～114分，属于中等易发性泥石流。

表3 庙沟泥石流易发程度数量化评分

注：易发程度综合评分≥114分为高易发(严重)，70～114分为中易发(中等)，30～70分为低易发，≤30分为不易发。

3 结 论

以庙沟泥石流为研究对象，运用综合评分法和模糊综合评价法，从地形地貌、岩性构造、岩土体等方面进行综合评价。得出以下结论：

(1)研究区位于低山丘陵区，丘陵外貌呈起伏状，以黄土梁峁状地形为主，黄土披覆于古近系碎屑岩地层之上，部分地段红层出露。由于流水的强烈侵蚀，冲沟沟道特别发育，谷坡陡，水土流失严重，是主要地质灾害发生区。

(2)研究区分布有广泛的软岩和黄土，抗压强度低且受到风化。黄土具大孔隙、垂直节理和湿陷性等特性，增加了泥石流的易发性。

(3)研究区新构造运动的抬升区形成多级夷平面，沉降区形成多级河流阶地，晚更新世黄土及底砾石被抬升至侵蚀基准面以上数十至数百米，并受到流水的强烈侵蚀，呈现出千沟万壑的梁峁地貌。分布于低山丘陵区的黄土和泥岩为崩塌、滑坡的形成提供了地形条件，表部松散的残坡积岩层及沟底松散堆积物亦为泥石流的形成提供了丰富的物源。

(4)分别选用综合评分法和模糊综合评价法对庙沟泥石流易发性进行评价。由分析结果可知，岩性、山坡坡度、植被覆盖率等对泥石流沟易发性影响较大。

(5)运用综合评分法分析15个因素，为庙沟泥石流打出的分值为95分，为中等易发。运用模糊综合评价法选取7个因子，采用层次分析法得出因子权重，再打分，结果为77分，为中等易发。综合以上两种方法可知，庙沟属于中等易发性泥石流沟。

[1] 冯明硕.干旱半干旱地区暴雨型稀性泥石流运动学特征及防治研究——以西宁市郭家沟泥石流为例[D].西安：长安大学,2007:3.

[2] 段永侯,罗元华,柳源,等.中国地质灾害[M].北京:中国建筑工业出版社,1993:2.

[3] 孙广忠,王昂生,张不远.中国自然灾害[M].北京:学术书刊出版社,1990:5.

[4] 柳金峰,黄江成,欧国强,等.甘肃陇南武都区泥石流易发性评价[J].中国地质灾害与防治学报,2010,21(4):8-13,21.

[5] 刘希林,莫多闻.泥石流风险评价[M].乌鲁木齐:新疆科技卫生出版社,2003:9-82.

[6] 崔鹏,杨坤,韦方强,等.泥石流灾情综合评估模式[J].自然灾害学报,2002,11(1):20-27.

[7] 崔鹏,杨坤,韦方强.泥石流灾情评估指标体系[J].自然灾害学报,2001,10(4):36-41.

[8] 罗元华.泥石流灾害破坏损失风险评价方法[J].国土资源科技管理,2000,17(5):6-9

[9]WeiFQ,HuKH,CuiP,etal.ADecisionSupportSystemforDebris-FlowHazardMitigationinTownsBasedonNumericalSimulation:acaseStudyatDongchuan,YunnanProvince[C].InternationalJournalofRiskAssessmentandManagement,2008,8(4):373-383.

[10] 卢文喜,李迪,张蕾,等.基于层次分析法的模糊综合评价在水质评价中的应用[J].节水灌溉,2011(3):43-46.

(责任编辑 李杨杨)

国家自然科学基金项目(41302258)；青海大学中青年科研基金资助项目( 2012-QGY-5)；青海大学“123高层次人才培养工程”资助项目；青海大学“地质资源与地质工程创新团队”项目(4056051201)

S157.1

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1000-0941(2015)09-0055-04

朱海丽(1977—)，女，江苏溧阳市人，副教授，博士研究生，主要从事地质灾害及环境地质方面的教学与研究。

2015-05-08