汶川震區(qū)山洪泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估

杜 俊，肖 翔,蔡道明，許文濤

(1.長江科學(xué)院 水土保持研究所，武漢 430010;2.長江水利委員會(huì) 水土保持局，武漢 430010)

汶川震區(qū)山洪泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估

杜 俊1，肖 翔2,蔡道明1，許文濤1

(1.長江科學(xué)院 水土保持研究所，武漢 430010;2.長江水利委員會(huì) 水土保持局，武漢 430010)

將誘發(fā)山洪災(zāi)害的主要因子，分為作用相對(duì)穩(wěn)定的穩(wěn)定因子和震前震后作用變化較大的復(fù)雜因子2類，分別刻畫圖層，并綜合運(yùn)用逐步回歸、AHP等主客觀方法分別定量估算它們對(duì)震區(qū)災(zāi)害格局的影響程度，最后通過ArcGIS的疊加分析功能得到震區(qū)山洪泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性分布圖。通過與已有近似成果的比較，顯示出研究所持評(píng)估體系良好的適用性。研究結(jié)果可為震區(qū)山洪泥石流災(zāi)害防治工作提供參考。

山洪泥石流；危險(xiǎn)性評(píng)估；汶川震區(qū)；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論；災(zāi)害

1 研究背景

山洪是山區(qū)小流域由降雨所致突發(fā)的、暴漲暴落的地表徑流，具有來勢猛、流速快、沖刷力強(qiáng)、歷時(shí)短等特點(diǎn)[1-2]，因突發(fā)性強(qiáng)、破壞力大，極易成災(zāi)。山洪災(zāi)害的類型可分為溪河洪水災(zāi)害以及由其引發(fā)的滑坡(崩塌)、泥石流災(zāi)害3類[3]，3類災(zāi)害常以災(zāi)害鏈的形式出現(xiàn)。其中暴雨—溪河洪水—滑坡(崩塌)—泥石流(以下簡稱山洪泥石流)是極易致災(zāi)的災(zāi)害鏈形式之一，也是汶川震區(qū)震后最為常見的一種災(zāi)害鏈，對(duì)當(dāng)?shù)厝嗣竦纳a(chǎn)生活帶來極大的、持續(xù)的負(fù)面影響。

山洪災(zāi)情評(píng)估研究是開展災(zāi)害防治工作的基礎(chǔ)，在國際上已有近40年歷史[4]，在我國則是近20多年來山洪災(zāi)害研究方興未艾的一個(gè)熱點(diǎn)。目前國內(nèi)有關(guān)研究主要集中于不同類型山洪災(zāi)害的危險(xiǎn)性及風(fēng)險(xiǎn)性分析評(píng)價(jià)，可以在單溝、城市、區(qū)域等不同尺度或?qū)ο髽?gòu)建評(píng)估模型開展工作[5-8]。

汶川地震以后，國家急需在總體上認(rèn)知災(zāi)情，一些學(xué)者在很短的時(shí)間內(nèi)給出了震后震區(qū)的山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析圖[9]，雖然工作方法和結(jié)論都比較粗糙，但成果的積極意義不言而喻。此后也有學(xué)者針對(duì)震區(qū)常見的山洪泥石流災(zāi)害開展研究，但主要是針對(duì)單溝或小流域尺度泥石流災(zāi)害的危險(xiǎn)性以及相應(yīng)城鎮(zhèn)、道路風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估[10-13]，而較大尺度的區(qū)域山洪災(zāi)害評(píng)估研究則少有報(bào)道，為數(shù)不多的成果也主要是對(duì)單溝或小流域信息的集總[13-14]或是小范圍內(nèi)的分析評(píng)價(jià)[15]。究其原因，可能與震后松散物質(zhì)分布極廣、體量難以全面調(diào)查有關(guān)。據(jù)此，本文嘗試從影響山洪泥石流的主要因子著手，利用歷史災(zāi)害和震后崩塌(滑坡)資料，構(gòu)建主客觀方法相結(jié)合的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)體系，以期把握區(qū)域山洪泥石流總體分布特征。

2 研究思路與數(shù)據(jù)方法

2.1 研究思路

將影響山洪過程發(fā)生發(fā)育的主要因子，分為影響相對(duì)穩(wěn)定因子(簡稱穩(wěn)定因子A)和影響相對(duì)復(fù)雜因子(簡稱復(fù)雜因子B)，認(rèn)為前者在震前震后，它們的作用機(jī)制、作用范圍或影響程度都相對(duì)穩(wěn)定，而后者由于地震的影響或自身原因，在作用機(jī)制、作用范圍或影響程度等方面都有了較大變化。前者比如氣候格局和地形地貌，它們在時(shí)間變化上相對(duì)穩(wěn)定，震前震后對(duì)山洪過程的影響也沒有較大的改變；后者比如暴雨分布，由于自身原因，每年在時(shí)空分布上都有較大差異；又如可以為泥石流發(fā)生提供大量松散物質(zhì)的崩塌(滑坡)體，其體量和格局受地震影響也非常大。本研究假設(shè)綜合考慮穩(wěn)定因子和復(fù)雜因子，可以解釋震區(qū)山洪過程100%的空間分布。

將影響因素劃分以后，為量化不同類型因素對(duì)震區(qū)山洪過程的影響，需要獲取區(qū)域山洪過程分布資料，但是這部分信息很難得到。這里通過整理歷史災(zāi)害資料，形成汶川震區(qū)震前山洪災(zāi)害格局圖，以其近似表征區(qū)域山洪過程格局。同時(shí)，利用收集的基礎(chǔ)影響要素?cái)?shù)據(jù)資料，分別形成各影響因子的空間柵格圖層。將歷史山洪泥石流災(zāi)害分布(簡稱C)作為被解釋變量，穩(wěn)定因子各圖層作為解釋變量，構(gòu)建回歸模型，分析得到各穩(wěn)定因子對(duì)震區(qū)山洪過程分布格局的相對(duì)重要程度，并以相應(yīng)的回歸方程R2作為穩(wěn)定因子對(duì)山洪過程分布格局的解釋度。由于研究假設(shè)穩(wěn)定因子的作用在地震以后不變，故這部分解釋度可以在現(xiàn)狀分析中延用，不足部分認(rèn)為是復(fù)雜因子的解釋度。再應(yīng)用AHP法，對(duì)各復(fù)雜因子相對(duì)重要程度進(jìn)行定權(quán)。最后綜合穩(wěn)定因子和復(fù)雜因子，即可以得到震區(qū)震后山洪泥石流危險(xiǎn)圖。

2.2 數(shù)據(jù)來源

震區(qū)山洪歷史災(zāi)害資料來自四川、陜西和甘肅相關(guān)的“全國山洪災(zāi)害防治規(guī)劃”山洪災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)資料年限截至2002年；部分縣域、小流域單元數(shù)據(jù)由系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)提供；震區(qū)涉及的32縣(市)年平均雨量和暴雨數(shù)據(jù)來自中國氣象局?jǐn)?shù)據(jù)庫；使用的數(shù)字高程數(shù)據(jù)是修正以后的SRTM 90 m；土地利用數(shù)據(jù)來自中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心；巖性和斷裂帶基礎(chǔ)資料來自中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)布的1∶250萬中國數(shù)字地質(zhì)圖；基礎(chǔ)土壤數(shù)據(jù)來自中國科學(xué)院南京土壤研究所發(fā)布的1∶100萬中國土壤屬性數(shù)據(jù)庫。

2.3 出圖方法

2.3.1 歷史山洪泥石流災(zāi)害分布(C)

統(tǒng)計(jì)四川、甘肅和陜西3省相關(guān)震區(qū)，即32縣(市)及周邊部分縣(市)的山洪泥石流災(zāi)害點(diǎn)分布情況，得到932個(gè)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)據(jù)資料，依據(jù)資料中給出的泥石流沖出物方量、發(fā)生頻次以及損失情況進(jìn)行綜合量化，其量化公式為

過程規(guī)模(沖出物方量×頻次)×權(quán)重+災(zāi)害損失×權(quán)重=綜合災(zāi)度。

綜合災(zāi)度是表征對(duì)象區(qū)域?yàn)?zāi)害發(fā)生程度的綜合量化指標(biāo)，由于獲取的資料在災(zāi)害損失、泥石流規(guī)模等方面存在缺失，實(shí)際操作過程中借鑒了以往文獻(xiàn)的結(jié)果[16]，對(duì)部分災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行了主觀賦分。同時(shí)為滿足插值對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量分布的需要，對(duì)震區(qū)災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行了選擇性增補(bǔ)(增補(bǔ)點(diǎn)綜合災(zāi)度為0)，這樣最終得到1 138個(gè)災(zāi)害點(diǎn)的量化資料。在ArcGIS中對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)綜合災(zāi)度進(jìn)行Kringing空間插值，以結(jié)果的均方根誤差較小為宜，得到震區(qū)反映山洪泥石流災(zāi)害發(fā)生程度的分布圖；之后進(jìn)行歸一化即可得到最終的柵格圖層。如圖1中，數(shù)值越大，表示災(zāi)害發(fā)生程度越重，以下各圖同。

圖1 震區(qū)山洪泥石流災(zāi)害點(diǎn)及歷史災(zāi)害格局Fig.1 Positions and historical pattern of mountain torrent-debris flows in the seismic area

2.3.2 穩(wěn)定因子

2.3.2.1 氣候格局(A1)

圖2 震區(qū)氣候格局(多年平均年雨量)柵格圖Fig.2 Map of climatic pattern (average annual rainfall) in the seismic area

氣候格局決定了區(qū)域干濕冷熱分布，對(duì)地區(qū)生態(tài)、環(huán)境、地貌、水文等地學(xué)相關(guān)的演化過程有著深遠(yuǎn)而穩(wěn)定的影響，這里將其列為穩(wěn)定因子。雖然區(qū)域年雨量在總量和分布上都有變化，但多年平均雨量分布格局卻是相對(duì)穩(wěn)定的，故這里使用多年平均年降雨量近似反映震區(qū)總體氣候格局。具體出圖方法是收集震區(qū)及周邊35處雨量站點(diǎn)及多年平均雨量信息，然后在ArcGIS中進(jìn)行反向權(quán)重法(IDW)插值，得到面雨量圖后再經(jīng)歸一化即可得到有效圖層(圖2)，其中數(shù)值越大，表示降水量越多，區(qū)域越濕潤。

2.3.2.2 土壤入滲力(A2)

不同機(jī)械組成及有機(jī)質(zhì)含量的土壤，其透水能力不同，表現(xiàn)出的產(chǎn)匯流能力也不同[17-18]，本指標(biāo)反映土壤入滲能力，數(shù)值越大，土壤黏粒和有機(jī)質(zhì)含量越高，水流越不易于下滲；值越小，土壤砂粒含量越高、有機(jī)質(zhì)含量越少，流水越易入滲。即數(shù)值越大，入滲能力越弱，越容易產(chǎn)流發(fā)生災(zāi)害。本指標(biāo)對(duì)于泥石流過程前期的溪河洪水及滑坡的誘發(fā)具有較重要的意義，數(shù)值根據(jù)不同土壤類型的顆粒組成及有機(jī)質(zhì)含量打分綜合加權(quán)后歸一化得到(圖3)，具體打分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

圖3 震區(qū)土壤入滲力分布柵格圖Fig.3 Distribution pattern of permeability of soil in the seismic area

表1 不同土壤顆粒組成及有機(jī)質(zhì)含量的降雨入滲力打分表Table 1 Scores of infiltration ability of rainfall on soil compositions with different grain sizes and organic matters

注：分值越高，降雨入滲力越低，越容易產(chǎn)匯流形成山洪。將各指標(biāo)打分后加權(quán)，再歸一化，即可得到最終值。

2.3.2.3 巖性軟硬程度(A3)

巖性的軟硬在一定程度上可以反映地表巖層的破碎風(fēng)化和節(jié)理發(fā)育情況，對(duì)地表產(chǎn)匯流以及松散堆積物的分布都有一定影響。這里依據(jù)表2對(duì)震區(qū)巖性分布及各類土體的軟硬程度進(jìn)行評(píng)估和打分，再經(jīng)ArcGIS歸一化后出圖(圖4)。

表2 巖性軟硬程度打分情況Table 2 Scores of soft-hard degrees of lithology

圖4 震區(qū)巖性軟硬程度柵格圖Fig.4 Pattern of soft-hard degrees of lithology in the seismic area

2.3.2.4 地形起伏度(A4)

本指標(biāo)反映地表形態(tài)的起伏高低情況，數(shù)值越大表示區(qū)域起伏度越大。地形起伏度柵格圖由震區(qū)DEM原始數(shù)據(jù)經(jīng)填洼后，導(dǎo)入ArcGIS中的Neighborhood statistic命令計(jì)算最大值和最小值并相減求得，最后經(jīng)歸一化得到最終圖層(圖5)。

圖5 震區(qū)地形起伏度柵格圖Fig.5 Landform amplitude in the seismic area

2.3.3 復(fù)雜因子

2.3.3.1 斷裂帶緩沖區(qū)(B1)

圖6 震區(qū)斷裂帶緩沖區(qū)柵格圖Fig.6 Buffer zone of faults in the seismic area

理論上斷裂帶由于相對(duì)活躍的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)對(duì)山洪，特別是滑坡(崩塌)、泥石流有著持續(xù)的影響，很多文獻(xiàn)報(bào)道震后這種影響表現(xiàn)尤其劇烈和明顯[13,19]，這種由于斷裂帶附近強(qiáng)烈地震而產(chǎn)生大量松散物質(zhì)，進(jìn)而影響山洪發(fā)育的作用機(jī)制，與以往小規(guī)模高頻率地質(zhì)運(yùn)動(dòng)以及自然風(fēng)化侵蝕產(chǎn)生碎屑物的方式是明顯不同的，產(chǎn)生的結(jié)果也很不一樣，故這里把它作為復(fù)雜因子對(duì)待。制圖時(shí)，依據(jù)地質(zhì)圖給出的震區(qū)斷裂帶資料，依距離遠(yuǎn)近在ArcGIS中利用“Buffer”功能定義緩沖區(qū)，結(jié)合地震烈度情況，具體定義標(biāo)準(zhǔn)為：以斷裂帶為中心，5 km以內(nèi)設(shè)為5；5～10 km范圍內(nèi)設(shè)為4；10～20 km以內(nèi)設(shè)為3；20～30 km以內(nèi)設(shè)為2；30～50 km以內(nèi)設(shè)為1；50～100 km以內(nèi)設(shè)為0.5；其余地區(qū)設(shè)為0，數(shù)值越大，表示發(fā)生山洪的危險(xiǎn)性越大。經(jīng)歸一化后即可生成相應(yīng)的柵格圖(圖6)。

2.3.3.2 暴雨分布(B2)

作為山洪泥石流的激發(fā)因子，區(qū)域暴雨量和暴雨強(qiáng)度的年變際化程度很大，這里作復(fù)雜因子對(duì)待。出圖時(shí)，首先由“全國山洪災(zāi)害防治規(guī)劃”四川、陜西和甘肅相關(guān)資料獲取震區(qū)近期最大6 h暴雨極值和相應(yīng)的69個(gè)雨量站點(diǎn)信息，再經(jīng)IDW插值得到震區(qū)基本的暴雨格局圖，最后歸一化得到最終圖層(圖7)。

圖7 震區(qū)最大6 h暴雨極值柵格圖Fig.7 Extreme rainstorm values in 6 hours in the seismic area

2.3.3.3 震后松散物質(zhì)分布(B3)

汶川地震產(chǎn)生了分布廣泛、儲(chǔ)量可觀的松散物質(zhì)，但對(duì)震后松散物質(zhì)分布和方量的估算一直是個(gè)難題。基于滑坡(崩塌)與松散物質(zhì)的天然聯(lián)系，嘗試?yán)没?崩塌)點(diǎn)做緩沖區(qū)的方式，來近似表征震區(qū)松散物質(zhì)分布情況。根據(jù)陳曉利等[20]的工作，對(duì)震區(qū)震后滑坡(崩塌)點(diǎn)的分布進(jìn)行了數(shù)字化，然后依據(jù)距離事發(fā)點(diǎn)越近，遭受災(zāi)害的可能性越大的原則，對(duì)滑坡(崩塌)點(diǎn)由近及遠(yuǎn)劃分緩沖區(qū)，考慮到較大規(guī)模的溪河洪水或泥石流往往作用距離很長，或是流水將松散物質(zhì)搬運(yùn)、堆積在遠(yuǎn)距離河床以孕育災(zāi)害，將1 km以內(nèi)設(shè)為5，意為最高危險(xiǎn)；5 km以內(nèi)設(shè)為4；10 km以內(nèi)設(shè)為3；20 km以內(nèi)設(shè)為2；震區(qū)其它區(qū)域設(shè)為1。緩沖區(qū)設(shè)置完成后經(jīng)歸一化即可生成相應(yīng)的震后松散物質(zhì)分布危險(xiǎn)度圖(圖8)。

圖8 震區(qū)松散物質(zhì)分布危險(xiǎn)度柵格圖Fig.8 Hazard ranking of loose deposits distribution in the seismic area

3 結(jié)果與討論

3.1 穩(wěn)定因子山洪泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性分析

本研究認(rèn)為穩(wěn)定因子對(duì)山洪災(zāi)害格局的影響與地震無關(guān)，因而可以用歷史災(zāi)害資料分析穩(wěn)定因子對(duì)現(xiàn)實(shí)災(zāi)害格局的影響程度。將前述的氣候格局(A1)、土壤入滲力(A2)、巖性軟硬程度(A3)和地形起伏度(A4)4類指標(biāo)作為自變量，歷史山洪泥石流災(zāi)害分布(C)作為因變量，利用ArcGIS的sample功能，以統(tǒng)一分辨率提取震區(qū)各圖層?xùn)鸥駱狱c(diǎn)代入SPSS，構(gòu)建逐步回歸方程，方程F值185.317>F0.01(4，646)=3.32，達(dá)到0.01顯著水平。各因子回歸系數(shù)及顯著性見表3，可見各因子均通過了顯著性檢驗(yàn)。

表3 穩(wěn)定因子與山洪泥石流格局回歸結(jié)果Table 3 Regression results of stable factors andmountain torrent-debris flow pattern

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)，對(duì)震區(qū)歷史災(zāi)害格局影響最大的因子是地形起伏度(A4)，其次是氣候格局(A1)，土壤入滲力(A2)和巖性軟硬程度(A3)的影響相當(dāng)。如果這4類因子可以解釋現(xiàn)實(shí)災(zāi)害格局55.4%(即R2反映的解釋度)的變化，則它們的貢獻(xiàn)分別為A4：30.3%,A1：8.7%，A2：8.3%，A3：8.1%，地形對(duì)山洪泥石流分布具有明顯的控制作用。

從作用方向來看，各因子對(duì)歷史災(zāi)害格局的影響都是正向的，即數(shù)值越大，發(fā)生災(zāi)害的程度也越大。這對(duì)于本研究中的地形、降雨和土壤指標(biāo)(A1,A2,A4)來說都較為常見，但對(duì)于巖性軟硬程度(A3)卻顯得不合常理。一般來說，巖性越硬，越不易風(fēng)化侵蝕，相應(yīng)的產(chǎn)生松散物質(zhì)的方量也越少，但回歸結(jié)果顯示在汶川震區(qū)，巖性越硬的地區(qū)，發(fā)生災(zāi)害的程度反而越大，這一結(jié)果與陳曉利的報(bào)道較為一致[20]。

究其原因，一方面可能是由于震區(qū)巖性較硬的地區(qū)更靠近地質(zhì)活動(dòng)較活躍的斷裂帶，從而更直接地承受地質(zhì)營力釋放的能量而造成的空間上的偶然，與巖性關(guān)系不大；另一方面也可能是巖性本身的性質(zhì)使然：巖性軟弱的巖石，如千枚巖、泥巖、板巖和頁巖等確實(shí)極易風(fēng)化，很容易剝離出大量松散物質(zhì)，但這些松散體顆粒粒徑一般較小，易于流水侵蝕，即便形成暫時(shí)的堆積，也可以被較高頻次的洪水沖瀉，而高頻率山洪成災(zāi)的可能性是比較小的，所以這些地區(qū)真正發(fā)生山洪泥石流災(zāi)害的可能性反而較小；相對(duì)的，巖性較硬的花崗巖等巖體，雖然抗蝕力強(qiáng)、不易風(fēng)化，但有些會(huì)由于自身組成礦物膨脹系數(shù)的不同和交錯(cuò)節(jié)理的發(fā)育而發(fā)生崩解[21]，崩解形成的松散體一般粒徑較大，易堆積于溝床、坡角，待堆積量逐漸龐大，遇到極端自然事件也極易成災(zāi)。

將各穩(wěn)定因子圖層，依據(jù)各自對(duì)災(zāi)害格局解釋的貢獻(xiàn)度進(jìn)行疊加，即可得到基于穩(wěn)定因子的震區(qū)山洪泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性分布圖層(圖9)，可見中、高危險(xiǎn)區(qū)主要集中在青藏高原東麓向四川盆地的過渡地帶，并向北部山地和川西高原延伸，東南成都平原區(qū)則受地勢影響，災(zāi)害危險(xiǎn)性程度明顯降低。

圖9 穩(wěn)定因子山洪泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性圖層Fig.9 Hazard map of mountain torrent-debris flow disasters based on stable factors

3.2 復(fù)雜因子山洪泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性分析

復(fù)雜因子對(duì)汶川地震十分敏感，震后其影響災(zāi)害格局的機(jī)制、范圍、量級(jí)等都發(fā)生了深刻的變化，不能單純的通過歷史災(zāi)害資料分析來確定影響程度。本研究使用目前應(yīng)用較為成熟的層次分析法(AHP)來確定各復(fù)雜因子指標(biāo)的疊加權(quán)重。AHP法的主要思想是利用兩兩比較的方法確定指標(biāo)間的相對(duì)重要程度，再依靠矩陣運(yùn)算和一致性檢驗(yàn)保證整體決策在邏輯上的一致性，本研究具體評(píng)分情況見表4。

表4 復(fù)雜因子AHP法評(píng)分及權(quán)重Table 4 Results of scoring and weight arrangement forcomplex factors determined by AHP

依據(jù)前述工作，穩(wěn)定因子可以解釋現(xiàn)實(shí)災(zāi)害格局55.4%的變化，剩余44.6%的解釋度則歸于復(fù)雜因子。在AHP法的兩兩比較中，將暴雨格局(B2)與震后松散物質(zhì)分布(B3)置于基本同等重要的地位，是因?yàn)檫@2項(xiàng)因子之于山洪泥石流的發(fā)生發(fā)育都是直接而必要的。斷裂帶對(duì)于震區(qū)震后泥石流等次生災(zāi)害的分布也有重要影響，但一方面它對(duì)災(zāi)害的影響是間接的，另一方面它的影響在一定程度上和震后松散物質(zhì)分布(B3)重復(fù)，所以這里給予斷裂帶緩沖區(qū)(B1)的權(quán)重較低。最后一致性比例CR<0.1,通過一致性檢驗(yàn)。

將各復(fù)雜因子圖層，依據(jù)各自對(duì)災(zāi)害格局解釋的權(quán)重進(jìn)行疊加，即可得到基于復(fù)雜因子的震區(qū)山洪泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性分布圖層(圖10)，可見高危險(xiǎn)區(qū)主要集中在震后松散物質(zhì)分布極多的龍門山中央斷裂帶附近，成都平原和秦巴山地受暴雨分布的影響屬中低度危險(xiǎn)區(qū)，松潘、黑水等川西高原地區(qū)的危險(xiǎn)度最低。

圖10 復(fù)雜因子山洪泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性圖層Fig.10 Hazard map of mountain torrent-debris flow disasters based on complex factors

圖11 震區(qū)山洪泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性圖層Fig.11 Hazard degree of mountain torrent-debris flow disasters in the seismic area

3.3 綜合危險(xiǎn)性分析

將穩(wěn)定因子與復(fù)雜因子各自生成的危險(xiǎn)性圖層分別進(jìn)行歸一化，再以相應(yīng)的解釋度進(jìn)行疊加，即可得到總的危險(xiǎn)性分布圖(圖11)。依據(jù)相關(guān)理論，災(zāi)害危險(xiǎn)性主要指可能引發(fā)災(zāi)害的自然過程所發(fā)生的概率，由圖11可知，高危險(xiǎn)區(qū)主要分布在青藏高原東麓與四川盆地的過渡地帶，這一地區(qū)也是著名的龍門山斷裂帶，山高坡陡、雨量充沛、斷裂十分發(fā)育，加上汶川地震的影響，松散物質(zhì)廣布，極易發(fā)生山洪泥石流；秦巴山區(qū)的文縣、青川、廣元、寧強(qiáng)等縣(市)災(zāi)害危險(xiǎn)度居中；德陽、綿陽、三臺(tái)、中江等位于成都平原的縣(市)，以及川西高原的松潘西北部危險(xiǎn)度較低。輸出結(jié)果總體格局與文獻(xiàn)[13]中的附圖八“汶川地震災(zāi)區(qū)32縣(市)次生山地災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)價(jià)”成果有較高的一致性。

4 結(jié) 論

將影響山洪災(zāi)害發(fā)生發(fā)育的主要因子，分為作用相對(duì)穩(wěn)定、不受汶川地震影響的穩(wěn)定因子和對(duì)地震敏感性較高、前后作用變化較大的復(fù)雜因子2類，分別刻畫因子圖層，并采用逐步回歸、AHP等主客觀方法分別估算它們對(duì)震區(qū)災(zāi)害格局的影響程度，明確各個(gè)因子對(duì)現(xiàn)實(shí)災(zāi)害格局的解釋度，最后通過ArcGIS的疊加分析功能實(shí)現(xiàn)所有圖層的有效整合，得到區(qū)域?qū)用娴恼饏^(qū)山洪泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性分布圖，研究結(jié)果總體格局與以往震區(qū)次生災(zāi)害研究成果有較高的一致性。

作為山洪災(zāi)害專題圖，本結(jié)果可為震區(qū)山洪泥石流災(zāi)害防治工作提供參考。

[1] 趙士鵬.中國山洪災(zāi)害系統(tǒng)的整體特征及其危險(xiǎn)度區(qū)劃的初步研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),1996,5(3):93-99.(ZHAO Shi-peng.An Elementary Study on Whole Characteristics of Mountain Torrents Disaster System in China and Its Hazard Regionalization[J].Journal of Natural Disasters,1996,5(3):93-99.(in Chinese))

[2] 唐 川,朱 靜.基于GIS的山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃.地理學(xué)報(bào),2005,60(1): 87-94.(TANG Chuan,ZHU Jing.A GIS Based Regional Torrent Risk Zonation[J].Acta Geographica Sinica,2005,60(1): 87-94.(in Chinese))

[3] 中華人民共和國水利部部長之窗.鄂竟平在部分省(市、區(qū)) 防御山洪災(zāi)害座談會(huì)上的講話[EB/OL].(2002-12-20)[2013-10-08].http://www.mwr.gov.cn/zwzc/ldxx/ejp/zyjh/200212/t20021220_24587.html,2002.(Ministry of Water Resources.Report of Preventing Mountain Torrent by E Jing-ping.[EB/OL].(2002-12-20)[2013-10-08].http://www.mwr.gov.cn/zwzc/ldxx/ejp/zyjh/200212/t20021220_24587.html,2002.(in Chinese))

[4] 足立勝治,德山九仁夫,中筋章人,等.土石流發(fā)生危險(xiǎn)度の判定にフやて[J].新砂防,1977,30( 3) : 7-16.(ADACHI K,TOKUYAMA K,NAKASUJI A,etal.The Risk Judgment of Debris Flow[J].Shin-Sabo,1977,30(3):7-16.(in Japanese))

[5] 劉希林.泥石流危險(xiǎn)度判定的研究[J].災(zāi)害學(xué),1988,3(3): 10-15.(LIU Xi-lin.Study on Hazard Assessment of Debris Flow[J].Journal of Catastrophology,1988,3(3): 10-15.(in Chinese))

[6] 陳曉清,謝 洪.基于GIS 的泥石流危險(xiǎn)度區(qū)劃研究[J].土壤侵蝕與水土保持學(xué)報(bào),1999,5(6): 46-50.(CHEN Xiao-qing,XIE Hong.Study on Regionalization of Debris Flow Danger Degree Under GIS Support[J].Journal of Green Science and Technology,1999,5(6): 46-50.(in Chinese))

[7] 劉 麗,王建中，王士革.四川省泥石流災(zāi)害保險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)分析及區(qū)劃[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2003,12(1): 103-108.(LIU Li,WANG Jian-zhong,WANG Shi-ge.Risk Analysis and Regionalization for the Insurance of Debris Flow Disaster in Sichuan Province[J].Journal of Natural Disasters,2003,12(1): 103-108.(in Chinese))

[8] 朱 靜.城市山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估——以云南省文山縣城為例[J].地理研究,2010,29(4): 655-664.(ZHU Jing.Urban Flash-flood Risk Assessment: A Case Study in Wenshan City,Yunnan[J].Geographical Research,2010,29(4): 655-664.(in Chinese))

[9] 劉蘇峽,夏 軍,蔡強(qiáng)國,等.汶川特大地震山洪災(zāi)害預(yù)估與應(yīng)對(duì)措施[J].中國水土保持科學(xué),2008,6(5): 7-10.(LIU Su-xia,XIA Jun,CAI Qiang-guo,etal.Prediction of the Possible Data and Locations of Mountain Torrents Disaster after Wenchuan Earthquake and the Countermeasures[J].Science of Soil and Water Conservation,2008,6(5): 7-10.(in Chinese))

[10]鐵永波,唐 川.汶川縣城泥石流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究[J].災(zāi)害學(xué),2010,25(4): 43-53.(TIE Yong-bo,TANG Chuan.Assessment of Wenchuan Debris-flow Risk[J].Journal of Catastrophology,2010,25(4): 43-53.(in Chinese))

[11]魏斌斌,趙其華,韓 剛,等.基于灰色關(guān)聯(lián)法的地震災(zāi)區(qū)泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)——以北川縣泥石流為例[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2013,21(4): 525-533.(WEI bin-bin,ZHAO Qi-hua,HAN Gang,etal.Grey Correlation Method Based Hazard Assessment of Debris Flow in Quake-hit area: Taking Debris Flows in Beichuan as an Example[J].Journal of Engineering Geology,2013,21(4): 525-533.(in Chinese))

[12]唐 堯,楊武年.基于GIS的震后汶川潛在泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[J].上海國土資源,2012,(3)：57-60.(TANG Yao,YANG Wu-nian.GIS-Based Hazard Assessment for Potential Debris Flows in Wenchuan County After M8.0 Earthquake[J].Shanghai Land &Resources,2012,(3)：57-60.(in Chinese))

[13]崔 鵬,何思明,姚令侃,等.汶川地震山地災(zāi)害形成機(jī)理與風(fēng)險(xiǎn)控制[M].北京：科學(xué)出版社，2011：642-680.(CUI Peng,HE Si-ming,YAO Ling-kan,etal.Formation Mechanism and Risk Control in Wenchuan Earthquake of Mountain Disasters[M].Beijing: Science Press,2011: 642-680.(in Chinese))

[14]李雅輝.基于流域尺度的泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)——以岷江流域汶川縣為例[D].成都：成都理工大學(xué)，2011.(LI Ya-hui.The Assessment of Debris Flow Based on Watershed Scale: A Case Study in Wenchuan County of Minjiang River Valley[D].Chengdu: Chengdu University of Technology,2011.(in Chinese))

[15]夏 添.震區(qū)泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)及預(yù)警減災(zāi)系統(tǒng)研究[D].成都：成都理工大學(xué)，2013.(XIA Tian.Study on Debris Flow Risk Assessment and Early Warning System of Earthquake Disaster Reduction[D].Chengdu: Chengdu University of Technology,2013.(in Chinese))

[16]劉希林,蘇鵬程.四川省泥石流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].災(zāi)害學(xué),2004,19(2): 23-28.(LIU Xi-lin,SU Peng-cheng.Risk Assessment of Debris Flow in Sichuan Province[J].Journal of Catastrophology,2004,19(2): 23-28.(in Chinese))

[17]李雪轉(zhuǎn),樊貴盛.土壤有機(jī)質(zhì)含量對(duì)土壤入滲能力影響的試驗(yàn)研究[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào),2006,37(1): 59-62.(LI Xue-zhuan,FAN Gui-sheng.Influence of Organic Matter Content on Infiltration Capacity of Field Soils[J].Journal of Taiyuan University of Technology,2006,37(1): 59-62.(in Chinese))

[18]李 卓,吳普特,馮 浩,等.2009.不同粘粒含量土壤水分入滲能力模擬試驗(yàn)研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2009，27(3): 71-77.(LI Zhuo,WU Pu-te,FENG Hao,etal.Effects of Soil Clay Particle Content on Soil Capacity by Simulation Tests[J].Agricultural Research in the Arid Areas,2009,27(3): 71-77.(in Chinese))

[19]鐵永波,唐 川.四川省北川縣暴雨泥石流的發(fā)育與汶川地震的響應(yīng)特征[J].災(zāi)害學(xué),2011，26(4)：73-81.(TIE Yong-bo,TANG Chuan.Response Characteristics Between Wenchuan Earthquake and the Rainfall Induced Debris Flow in Beichuan Country,Sichuan[J].Journal of Catastrophology,2011，26(4)：73-81.(in Chinese))

[20]陳曉利,鄧儉良,冉洪流.汶川地震滑坡崩塌的空間分布特征[J].地震地質(zhì)，2011，33(1): 191-202.(CHEN Xiao-li,DENG Jian-liang,RAN Hong-liu.Analysis of Landslides Triggered by Wenchuan Earthquake[J].Seismology and Geology,2011,33(1): 191-202.(in Chinese))

[21]熊紹華.花崗巖山區(qū)與泥石流災(zāi)害問題——兼談1988.7.15華山泥石流[J].地域研究與開發(fā),1990，9(2): 44-45.(XIONG Shao-hua.Granite Mountains and the Problems of Debris Flow Disasters:Debris Flow in Huashan[J].Areal Research and Development,1990,9(2): 44-45.(in Chinese))

(編輯：王 慰)

Hazard Assessment of Mountain Torrent Debris Flow inWenchuan Seismic Area

DU Jun1,XIAO Xiang2,CAI Dao-ming1,XU Wen-tao1

(1.Soil and Water Conservation Department,Yangtze River Scientific Research Institute,Wuhan 430010,China;2.Bureau of Water and Soil Conservation,Changjiang Water Resources Commission,Wuhan 430010,China)

The main factors inducing mountain torrent were classified into two types: stable factors which have relative stable role in the mountain torrent development,and complex factors which vary greatly before and after the earthquake.The distribution patterns of different factors were mapped and the impact degree of each factor on disaster pattern was quantified by using stepwise regression and AHP.Finally,the diagram of risk distribution of mountain torrent debris flow in the seismic area was obtained by using overlay analysis function of ArcGIS.The assessment system of this study is demonstrated to be well applicable compared with previous similar research results.It could be intuitional reference for the prevention of mountain torrent debris flows in seismic area.

mountain torrent-debris flow;hazard assessment;Wenchuan seismic area;risk assessment theory;disasters

2014-12-30；

2015-01-09

國家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAK10B04)；水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201301058，201301059)；中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目(CKSF2015080/TB)

杜 俊(1983-)，男，安徽馬鞍山人，高級(jí)工程師，博士，主要從事水沙災(zāi)害防治工作，(電話)027-82926137(電子信箱)dxjx2006@126.com。

10.3969/j.issn.1001-5485.2015.03.016

P954

A

1001-5485(2015)03-0077-07

2015,32(03):77-83