基于流域下垫面条件的泥石流危险性评价

孙俊明

摘 要：近年来，泥石流灾害的频繁发生给我国经济的发展造成了极为不利的影响。我国泥石流具有分布广及成灾迅速的特点，以致监测的精度不易。因此，泥石流灾害的危险性评估显得尤为重要。该文从泥石流的形成条件出发，结合流域的下垫面条件，分析泥石流风险等级，在此基础上提出相关的防治措施及建议，将泥石流造成的影响及损失降到最低。

关键词：泥石流 下垫面 危险性 损失

中图分类号：P642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（a）-0015-02

泥石流是一种灾变性事件，对山区经济发展和人民生命财产安全会产生重大影响，其不但威胁交通运输，增加铁路、公路养护费用，还会淤塞河库、桥涵，减少工程使用寿命。泥石流成因复杂，量多面宽，治理成本较高，目前技术水平无法进行全面控制[1]。

随着社会经济的发展，山区大型水利水电工程不断涌现，工程活动影响区内，泥石流发生的频率和规模均会增加。泥石流灾害不仅影响着大型水利水电工程区施工期间施工及管理人员的生命安全，工程完工后，泥石流灾害对工程的运行也造成巨大的威胁。我国山地较多，约占国土面积的69.4%，山区范围内聚集了全国56%的人口，又多是少数民族集中的地方，约有1 583个长期受到泥石流灾害的困扰，7 400多万人不同程度地受到泥石流的危害和威胁，尤其是西南地区，为我国泥石流灾害的高发区和重灾区[2-3]。为减小泥石流对大型水利设施的影响，该文以某泥石流沟的泥石流形成条件及危险性进行分析，在此基础上提出相应的防治措施，这可以对相关水利设施的施工及运行期间的安全提供重要参考。

1 研究区概况

某泥石流沟位于拟建水电站上坝址的下游约3 km处，该沟流域面积约38.40 km2，流域最高海拔5 750 m，于高程3 360 m汇入雅鲁藏布江，流域的最大高差约2 390 m，沟道长度约9.5 km，主沟总体纵坡降达251‰。由于沟域汇水面积大，故有利于地表水流汇集。

2 泥石流风险性评价方法

泥石流风险评价是一个多因素分析过程，首先要根据流域的基础性条件分析泥石流成灾的可能性，并界定其危险性范围及影响程度，在此基础上对泥石流灾害可能造成的经济损失进行估算。通常情况下，流域的地质条件、地形地貌、水文气象条件、承载体类型及结构等因素都会对泥石流的风险性造成不同程度的影响，这也导致泥石流风险性评价难度较高。早期的风险性评价方法多是定性或半定量的评价研究，其精度难以满足减灾需要。为了提高泥石流风险性评价的准确性，首先从单沟泥石流评价开始，单沟泥石流风险性评价多采用数值模型或野外调查的方式，以此来界定泥石流堆积区大小。鉴于多方面的因素，单沟泥石流风险性评价并未受到足够的重视。为降低泥石流灾害对水利工程造成的影响，该文结合研究区的下垫面条件综合分析评价泥石流风险等级。

3 研究区下垫面条件

3.1 流域底层岩性

该沟出露的地层从沟源到沟口依次为晚白垩系门朗组（K2M）、第三系溶母棍巴组（E2R）。第四系（Q4）堆积物主要发育在沟床、两侧谷坡下部和缓坡地带。第四系堆积物（Q4）：（1）泥石流堆积物（Q4sef）：分布在沟口、主沟两侧及沟床平缓处；（2）崩坡积物（Q4col+dl）：零星分布于主沟两侧坡脚处；（3）残坡积物（Q4el+dl）：主要分布在沟内高海拔圆滑山头、平缓山坡、夷平面及低凹的地方；（4）冰水堆积物（Q4gfl）：主要分布在沟内高海拔较高的山头。

综上所述，该流域底层岩性相对简单，大部分岩石坚硬完整，谷坡整体稳定性较好。由于沟道较长，汇水面积大，沟道中老泥石流堆积物及沟道两侧崩坡积物较多，天然条件下能提供较丰富的物源。

3.2 地质构造

研究区内地质构造比较简单，岩体总体较完整，呈块状结构。通过野外考察发现，该流域地质构造不复杂且岩体的完整性较好。因此，该流域发生大规模和崩塌等地质灾害的可能性较小。

3.3 水文地质

该沟内常年流水，主要以高山冰雪融水和冰湖水溢出补给为主，据水量测试，沟内枯季流量可达到2～3 m3/s，水量较大，雨季到来时，由于汇水面积较大，加之沟床两侧崩坡积物堆积密实，地表水的渗入难度大，因此，降水大都以地表径流的形式汇入主沟，沟内水量急剧增大，根据过流断面测量，水量在洪水时期可达到30～50 m3/s。

3.4 人类工程活动

沟域内无居民居住，亦无农作物种植等，仅有当地居民进山挖虫草和放牧牦牛的一些活动，人类工程活动对泥石流活动的影响程度较低。

4 泥石流形成条件及风险性分析

泥石流对大型水利水电工程具有较大的影响，为探讨其对水电站的影响程度，该文引入了地质灾害危险性分析方法，在此基础上建立了分析泥石流危险性的结构模型见图1，并进一步探索了泥石流危险性指数，为今后基于泥石流风险的防灾减灾工作提供了新的方法。

泥石流危險性评价主要是以研究区所在的流域为分析单元，然后分析各影响因素对泥石流活动程度的影响等级，基于此建立相应的危险性指数计算模型，这样可以更好的借助泥石流形成条件，深入研究泥石流灾害的发育特征。前人在大量统计数据的基础上建立了泥石流危险性指数计算模型：；式中、分别代表泥石流的历史活动强度及其潜在活动强度；、分别代表泥石流的历史强度和潜在强度的权重，其取值分别为0.3和0.7；α为修正系数，其取值为0.46。泥石流活动历史灾害强度依据以下模型进行计算：，G和P分别为泥石流历史动规模和活动频率的评判等级分值，根据泥石流的堆积体积和活动性取值，其值的波动范围介于0～5之间，且该值大多是根据工程经验按两类因素分别取值后进行叠加形成的。潜在的泥石流危险强度也有相关的计算模型，该文引入了以下模型进行了相关的计算：；式中D、X、Q、R分别表征控制泥石流形成及其发展的对应地质条件、地形地貌条件、气候植被条件及人为条件充分程度的标度分值，评分标准采用前人的研究成果进行判断。、、、为四类泥石流形成条件的权重见表1。公式中：K为修正系数，该文取0.7。以上分析中所使用的权重是张业成先生等采用专家问卷调查的方法并对调查结果采用层次分析后获得的，在大量数据的基础上建立的，其依据较为充分，结果可靠度较高，据此可对该沟的泥石流危险程度进行判别。

根据以上标准和该沟的实际情况，危险性指数计算参数D、X、Q、R值分别为：9、16、2、1；G、P值分别为2、2；经计算潜在危险性为5.31，历史危险性为4，该沟泥石流危险性指数为2.26。按照危险性指数判别标准见表2：该沟泥石流危险性为中等。

5 结语

该文在分析泥石流形成条件的基础上，通过模型计算并结合流域的下垫面条件，得到以下结论：该沟泥石流发展阶段处于衰退至停歇期阶段，属于轻度易发，泥石流危险性等级为中等。该沟泥石流无堵江的历史记载，定性分析及经验公式判断该沟不具备堵江的条件；沟内冲出物质主要为细粒物质，直接被雅砻江冲走，堵江的可能性较小。

参考文献

[1] 唐邦兴，周必凡，吴积善，等.中国泥石流[M].北京：商务印书馆，2000.

[2] 吴积善，田连权，康志成，等.泥石流及其综合治理[M].北京：科学出版社，1993.

[3] 费祥俊，舒安平.泥石流运动机理与灾害防治[M].北京：清华大学出版社，2004.