四川省石棉縣縣城泥石流災害風險評估

王春山, 巴仁基, 周洪福, 劉宇杰, 鄧國仕

(成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所 成都 610081)

四川省石棉縣縣城泥石流災害風險評估

王春山, 巴仁基, 周洪福, 劉宇杰, 鄧國仕

(成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所 成都 610081)

四川省石棉縣縣城及周邊地區(qū)泥石流災害頻發(fā)，通過石棉縣泥石流地質(zhì)災害調(diào)查資料，以一級分水嶺為分界線，采用單溝泥石流風險評估方法對縣城及周邊地區(qū)34條泥石流溝分析,確定了泥石流地質(zhì)災害危險性和易損性的主要影響因素，逐一對研究區(qū)內(nèi)的34條泥石流溝分析其危險性、易損性和風險性評價。然后采用由點至面的方法得到了泥石流風險性分布圖，進而確定了各風險區(qū)的分布范圍。結(jié)果表明：石棉縣城及周邊地區(qū)泥石流以輕度危險為主，中度危險次之；泥石流承載體為高易損性，泥石流的風險性以中度風險為主，并有一定的分布特征。研究果可為該縣汛期地質(zhì)災害預警預報及今后治理次序提供參考依據(jù)。

石棉縣; 泥石流; 危險性評價; 易損性評價; 風險評估

近年來由于極端氣候使得我國地質(zhì)災害頻發(fā)，如何能夠準確地、快捷地反映區(qū)域災害現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢高度地概括和預測地質(zhì)災害對人類和財產(chǎn)可能造成的危害程度已成災害防治中的一項重要的基礎性工作。由于泥石流點多面廣、成災速度快且危害嚴重[1]，成為了工作的難點和重點。泥石流風險性評估作為一種有效的手段為眾多的學者應用[2-9]，并取得了良好的效果。石棉縣縣城及周邊近年來多次發(fā)生大型泥石流，本文在地質(zhì)災害詳細調(diào)查并收集縣市調(diào)查資料和社會經(jīng)濟資料的基礎上，通過統(tǒng)計分析，從泥石流災害風險的構(gòu)成要素、危險性評價、承載體的易損程度評估和風險評估方面闡述石棉縣縣城泥石流災害風險的現(xiàn)狀，并進行分區(qū)，使得在防災減災工作中可以對不同風險程度的區(qū)域區(qū)別對待，突出需要防治的重點區(qū)域，為防治工作提供有益的借鑒作用。

1 研究區(qū)概況

1.1 地形地貌

石棉縣縣城位于四川省西南部，雅安地區(qū)最南端,距成都370 km，距雅安市210 km，南至西昌196 km,地處青藏高原向四川盆地的過渡地帶。地理位置為101°56′27″—102°34′09″E， 28°51′03″—29°32′11″N。大渡河由北向南流入境內(nèi)，在縣城附近折向東,楠埡河為大渡河在石棉縣境內(nèi)的最大一級支流，兩者在城區(qū)交匯。受大渡河和楠埡河的切割侵蝕作用影響，城區(qū)地形地貌特征表現(xiàn)為山高谷深，岸坡陡峻。城區(qū)最高海拔2 491 m，最低海拔840 m，相對高差1 651 m，斜坡坡度多在30°以上。

1.2 地層構(gòu)造

評價區(qū)內(nèi)地層相對簡單，以早震旦紀、震旦紀和第四紀地層為主。巖性以震旦系花崗巖分布最廣，廣泛分布于縣城西部大渡河兩岸，縣城以東地層相對復雜，分布有早震旦系花崗斑巖(大渡河左岸響水溝流域)、輝長巖(楠埡河右岸海子一帶)和其他超基性巖(楠埡河右岸尖石包一帶)，震旦系流紋巖、凝灰?guī)r夾巖屑砂巖、礫巖、安山巖以及蘇雄組、開建橋組酸性熔巖夾玄武巖、安山玄武巖、安山斑巖和火山碎屑巖(大渡河左岸杉樹埂一帶，楠埡河右岸后溝流域等)。第四系地層主要指沖洪積物和礦渣等人為堆積物，廣泛堆積于溝谷河床地帶。對該區(qū)影響較大的斷層主要有兩條，分別為石棉—馬前門斷層和美羅斷層。石棉—馬前門斷層自西西北向東東南穿越該區(qū)西部，而美羅斷層自北而南穿越該區(qū)東緣。

1.3 氣 候

氣候以亞熱帶季風氣候為基帶的山地氣候，多年平均年降水量為1 200.9 mm，但分布不均，主要集中于5—9月，占全年降水量的86.4%。為此對石棉站(站臺編號56378)從1971—2008年的進行統(tǒng)計可知，最大年降雨量為2002年，該年全年降雨量達到13.860 mm，最大日降雨量為2008年7月21日，為85.4 mm，相關(guān)文獻[10]也采用了該最大日降雨量。

2 原理及方法

泥石流風險度是指一定區(qū)域和時段內(nèi),由于泥石流災害而引起的生命財產(chǎn)和經(jīng)濟活動的期望損失值[10]。依照泥石流風險的定義，應該包括泥石流的危險性和承載體的易損性兩部分。相應的風險度計算公式為：

R=HV

(1)

式中：R——泥石流災害的風險性(風險度)；H——泥石流災害的危險性；V——泥石流災害的社會經(jīng)濟易損性。

隨著對泥石流風險研究的不斷深入，該計算公式已在對泥石流風險研究中被引用[12-13]。目前對于泥石流風險的研究以單溝為主，主要是因為評估面積小，危險性和易損性的指標易獲取。但隨著社會建設和經(jīng)濟的發(fā)展，迫切需要進行區(qū)域泥石流風險分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 危險性評價

危險性是自然災害的屬性，包含了自然災害的規(guī)模和概率。對于泥石流的危險性評價的方法很多，評價因子的選擇也不盡相同。一些學者對目前應用較多的評價方法進行了分類總結(jié)，結(jié)果顯示各評價方法具有其優(yōu)缺點[13]。劉希林提出的泥石流風險評估方法應用較廣，也得到了較為滿意的效果[14-15]。其泥石流危險性評估模型采用的是多因子綜合定量判定模式和計算公式，選擇了一次泥石流(可能)最大沖出量、泥石流發(fā)生的頻率和流域面積等10個主要的因子[16]。表1為研究區(qū)各條泥石流溝的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以依照評判標準將數(shù)值轉(zhuǎn)換成無綱量數(shù)據(jù)，如表2所示。由于泥石流危險性是反映災害的屬性，而人口密度作為與社會屬性相關(guān)的因子則不應包括在里面，為此對評估模型稍作調(diào)整，去掉了人口密度這一項。將轉(zhuǎn)換后的數(shù)值帶入泥石流危險度評價公式對每條泥石流溝進行危險性評價，泥石流危險度評價公式：

H單=0.33L1+0.18L2+0.12S1+0.1S2+0.09S3+0.07S4+0.06S5+0.04S6+0.01S7

(2)

式中：H單——泥石流危險度(0≤K1≤1)；L1——1次泥石流(可能)最大沖出量；L2——泥石流發(fā)生頻率；S1——流域面積；S2——流域切割密度；S3——主溝長度；S4——流域最大相對高差；S5——泥砂補給段長度比；S6——24小時最大降雨量；S7為主溝床彎曲系數(shù)。

石棉縣縣城及周邊的范圍并未以行政區(qū)進行劃分，而是以一級分水嶺為界限，共包括泥石流溝34條。根據(jù)單溝泥石流危險性的判別標準[17]：極低危險 0

3.2 泥石流易損性評價

泥石流易損度評價分單溝泥石流易損度評價和區(qū)域泥石流易損度評價兩種[16]。其中單溝泥石流易損度評價著重考慮單溝流域內(nèi)一切人、財、物的潛在最大損失；區(qū)域泥石流易損度評價著重于區(qū)域的宏觀整體特征和地域分異規(guī)律，在指標的選擇上更考慮指標的區(qū)域代表性。本次研究雖然是針對石棉縣縣城及周邊的較大范圍內(nèi)進行的研究，相對整個石棉縣來說仍為局部地區(qū)，經(jīng)濟發(fā)展和地區(qū)分異不明顯，且每個泥石流溝調(diào)查資料詳細，可以對單條溝進行易損性評價。泥石流的易損度評價涉及到物質(zhì)易損度評價、經(jīng)濟易損度評價、環(huán)境易損度評價和社會易損度評價，而這四個方面有包含若干子項目，各子項的說明和公式詳見劉希林教授的著作[16]。根據(jù)單溝泥石流易損度評價模型, 單溝泥石流的易損度計算公式為:

V1單=I+E+L單

(3)

Fv2單=1-exp(0.0035V2單)

(4)

Fv1單=1/{[1+exp(-1.25(logV1單-2))]}

(5)

(6)

式中：V單——單溝泥石流易損度；Fv1——財產(chǎn)指標；V1單——(萬元)的轉(zhuǎn)換函數(shù)賦值(0-1)；Fv2單——人口指標；V2單——(人/km2)的轉(zhuǎn)換函數(shù)賦值(0-1)。

石棉縣縣城及周邊地區(qū)人均年收入為1.5萬元，人均儲蓄存款余額0.5萬元，人均擁有的固定資產(chǎn)1萬元，土地等級為高度適宜，5歲以上和15歲以下人口比例為0.28，初中及以下學歷人口比例為0.8，人口自然增長率為0.01，其他數(shù)據(jù)見表3。將各項指標帶入公式便可得到石棉縣城及周邊地區(qū)泥石流溝的各評價指標，受篇幅所限僅列出易損度評價結(jié)果(表4)。評價結(jié)果顯示，石棉縣城及周邊地區(qū)泥石流易損度在0.649～0.696之間，根據(jù)最新單溝泥石流的易損度分級標準:極低易損0

表1 泥石流溝各因子實際值

表2 各因子轉(zhuǎn)換值及評價結(jié)果

表3 易損度各子項數(shù)值列表

表4 易損度評價結(jié)果

3.3 縣城泥石流風險評估

根據(jù)泥石流風險度計算公式,可得最終得到各條泥石流溝風險度，具體數(shù)值如表5所示。

根據(jù)單溝泥石流的風險分級標準[15]:極低風險0

表5 風險性評價結(jié)果

4 結(jié) 論

本項研究成果是在大量的第一手資料為基礎，因此更能真實準確地反映研究區(qū)內(nèi)的真實情況。通過對這些泥石流溝的研究得出以下結(jié)論：

(1) 石棉縣城及其周圍泥石流頻發(fā)，通過對研究范圍內(nèi)34條泥石流溝的研究表明石棉縣城及周邊地區(qū)泥石流的危險性以輕度危險為主，少部分為中度危險，表明泥石流對石棉縣城的危害性較大。

(2) 由于石棉縣城及周邊地區(qū)人口較為密集且經(jīng)濟相對繁榮，因此易損性的評估結(jié)果表明受泥石流威脅的承載體均為高度易損。

(3) 綜合分析表明石棉縣的34條泥石流溝多數(shù)為中等風險，只有兩條泥石流溝為高風險。危險性的分區(qū)顯示石棉縣城附近為低風險或極低風險，沿大渡河和雅楠河分布有中等風險區(qū)域。該風險性評價結(jié)果為該縣汛期地質(zhì)災害預警預報及今后治理次序提供參考依據(jù), 并為該縣預警體系建設提供良好的建議指標。

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RiskEvaluationofDebrisFlowsinUrbanAreaofShimianCountyofSichuanProvince

WANG Chun-shan, BA Ren-ji, ZHOU Hong-fu, LIU Yu-jie, DENG Guo-shi

(ChengduInstituteofGeologyandMineralResources,Chengdu610081,China)

There are the frequent occurrences of debris flows in and the urban and surrounding areas of Shimian county. Based on detailed investigation of geological hazards in Shimian county, the 34 debris flows are evaluated with single gully debris flow risk assessment method by using a watershed as the segmentation borderline. The main influence factors were determined in terms of debris flow hazard and vulnerability evaluation. Then the hazard and vulnerability of the 34 debris flow gullies were calculated. The results show that the main hazard of debris flow of the study area is light risk, the second is moderate hazard. There is high vulnerability of debris flow bearing body. The main risk of debris flow is moderate, and there are certain distribution characteristics of risk. Finally, the debris flow risk distribution map is made through the analysis from dot to surface. And distribution range of each risk area is determined. The analysis results could provide reference bases for the geological disaster warning and forecasting during the flood season in this county.

Shimian County; debris flow; hazard assessment; vulnerability assessment; risk evaluation

2013-11-06

：2013-11-25

中國地質(zhì)調(diào)查局“大渡河重點地區(qū)地質(zhì)災害監(jiān)測預警示范”(1212011014017)

王春山(1979—),男,吉林樺甸人,博士,工程師,主要從事巖土體穩(wěn)定性方面的研究工作。E-mail:Brown02@126.com

P642.23

：A

：1005-3409(2014)04-0219-05