多宗隆哇泥石流風(fēng)險評價

陳正峰

（中國建筑西南勘察設(shè)計研究院有限公司，成都 610081)

黃河茨哈峽電站位于青海省海南州興海縣與同德縣交界處的茨哈峽峽谷內(nèi)，在電站壩前1km處為多宗隆哇泥石流溝出口。該溝在上世紀(jì)90年代發(fā)生過多次較為大型的泥石流，導(dǎo)致多人和近百頭牲畜的死亡，摧毀公路。研究該溝的特征、活動性以及對電站和當(dāng)?shù)鼐用竦娘L(fēng)險性評價具有重要的現(xiàn)實意義。

多宗隆哇分區(qū)圖

1 泥石流形成的環(huán)境背景

1.1 地形地貌

多宗隆哇位于興?？h中鐵鄉(xiāng)南側(cè)，溝口地理坐標(biāo)為東經(jīng)100°12.307′；北緯35°15.368′，整個流域總體上西高東低，呈NE向展布。分水嶺最高高程為4 319m，最低高程為與黃河交匯處，高程2 750m。山體雄厚，兩岸沖溝發(fā)育，沖溝多為“V”字形。

1.2 氣象水文

區(qū)內(nèi)氣候具有寒長暑短、四季分明、無霜期短、晝夜溫差大、多風(fēng)少雨和蒸發(fā)量大等特征。屬大陸性半干旱高山草原氣候，其氣象要素隨地勢而變化。年平均氣溫在0.1～1.8℃之間，多年平均為 0.7℃，多年日平均是七月份12.2℃，年平均氣溫為11.6℃，日最高氣溫28.1℃，最低氣溫零下34.4℃。雨季集中在六月至九月份，占年降雨量的80%。

1.3 地層巖性及構(gòu)造

多宗隆洼泥石流流域主要出露有三疊系中統(tǒng)和第四系地層，三疊系中統(tǒng)地層廣泛分布在域內(nèi)，為多為薄～互層狀的細(xì)粉砂巖為主，巖層產(chǎn)狀為343°∠40°。第四系地層分布在多宗隆洼與黃河的交匯處，為上更新統(tǒng)的灰色、黃灰色含亞砂土卵礫石層，頂部為黃土狀亞砂土。

在多宗隆洼流域內(nèi)，巖層傾向北西，傾角范圍在45°～74°，為單斜構(gòu)造。在兩側(cè)分水嶺發(fā)育北東走向的背斜和向斜。區(qū)域內(nèi)發(fā)育一系列的東西走向的正斷層和逆斷層，在多宗隆洼中部，靠近中鐵鄉(xiāng)的位置有兩條較大逆沖斷層通過。

1.4 地震及新構(gòu)造運動

區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造活動強烈，發(fā)生過多次強震和在地震事件，7.0級以上地震與規(guī)模較大的斷裂構(gòu)造帶，尤其與塊體或次級塊體主邊界斷裂帶的第四紀(jì)強裂走滑活動相關(guān)。其中7.5級以上地震發(fā)生在全新世強烈活動的斷裂帶上，如1972年古浪8級地震；1973年阿蘭湖東7.5級，1974年青海達(dá)日南7.75級地震；1990年4月26日塘格木7級地震；6.0～6.5級地震一般發(fā)生在第四紀(jì)活動明顯的斷裂上，如1938年天峻西6級地震；1995年扎陵湖6.2級地震；1996年12月19日倒淌河?xùn)|南4.8級地震等影響到研究區(qū)的烈度在Ⅳ度以下。評估區(qū)內(nèi)地震活動水平較弱，無晚更新世以來活動斷裂，地殼穩(wěn)定性較好。

1.5 土壤及植被條件

研究區(qū)土壤的形成與發(fā)育受到地形、氣候等自然條件的控制，因此土壤植被的發(fā)育具有明顯的分帶，在海拔4 500m以上的高山區(qū)，寒凍崩解作用十分強烈，形成了凍漠礫原，并發(fā)育有冰沼土，植被較為稀少。在海拔3 800～4 500m的中高山、高山區(qū)，降雨充沛、氣溫稍有回升，發(fā)育著草甸土、厚度變化大，一般限界與 10～100cm。土壤表層為棕色砂壤，以砂草科為主，次為菊科和小灌木。盆地平原發(fā)育著栗鈣土，一般厚度大于1m，以芨芨草、溪草為主。在中高山區(qū)陰坡、半陰坡山麓地帶及山間灘地以草本草甸植被和灌木草甸植物為主。

2 泥石流特征

2.1 歷史災(zāi)情

經(jīng)過對當(dāng)?shù)鼐用竦淖咴L得知，多宗隆哇泥石流溝曾經(jīng)發(fā)生過 4次大規(guī)模的泥石流。已知最早的一次發(fā)生在1958年，一家五口人死亡；第二次發(fā)生在1993年，泥石流發(fā)生時聲音震耳欲聾，3個挖蟲草回來的老鄉(xiāng)不幸遇難；第三次發(fā)生在1998年6月的一個下午，造成100只羊失蹤；第四次發(fā)生在2010年7月份，泥石流導(dǎo)致在建的公路被沖毀，施工單位損失數(shù)百萬元。

2.2 溝谷特征

多宗隆哇流域面積為144.3km2，匯水面積為126.7 km2，溝長2 8570m，平均坡降為54.50‰。其流域沖溝密布，主要的深切沖溝有色樓支溝、多宗隆哇支溝、章達(dá)支溝和果日切支溝，各支溝的坡降在100～150‰。多宗隆哇具有典型的分區(qū)特征，可以分為清水區(qū)、形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)4個區(qū)（圖1）。

2.3 清水區(qū)特征

受地形的影響呈條帶狀，匯水面積約56.3km2，地形較陡，坡度為40°～55°。植被覆蓋良好，局部地方有基巖出露，水土流失不嚴(yán)重，冬季冰雪覆蓋。溝道較為發(fā)育，最后使流水最后匯入物源區(qū)內(nèi)，這位泥石流的形成提供了必要的條件。

2.4 形成區(qū)特征

由于植被覆蓋在85%以上，為“V”型谷。因此水土流失少，物源零星分布于物源區(qū)內(nèi)。物源主要為河道兩邊的崩坡積物、小型滑坡、細(xì)溝泥石流堆積以及主溝河床溝底的再搬運物質(zhì)。通過現(xiàn)場調(diào)查，固體物質(zhì)有55.4×104m3。

2.5 流通區(qū)特征

流通區(qū)沿溝谷分布，總體呈“V”字型。流通區(qū)長近12km，平均坡降為43‰，面積約2.3km2，總體方向為N32°E，總體較為順直，局部迂回彎曲，區(qū)內(nèi)卵礫石發(fā)育，局部有漂礫。

2.6 堆積區(qū)特征

流通區(qū)溝谷開闊呈長條形，為典型的“U”型河谷，長約4.1km，面積為約1.2km2。在流通區(qū)與堆積區(qū)交界，溝底寬度由10～20m變?yōu)?0～80m，由于勢能降低大量的物質(zhì)堆積。受多宗隆哇汛期洪水的作用，堆積區(qū)地勢平坦，沒有大型的堆積扇。由于溝道較長，因此歷次的泥石流在堆積區(qū)造成的破壞較小，因此在堆積區(qū)中部可見數(shù)十年的樹木存在。

3 多宗隆哇泥石流風(fēng)險評價

風(fēng)險度是災(zāi)害自然屬性和社會屬性的結(jié)合,表達(dá)為危險度和易損度的乘積[1]。該評價模型得到廣大學(xué)者的認(rèn)同并在泥石流溝風(fēng)險性評價中得到了廣泛的應(yīng)用[2]～[5]。因此本文將采用該模型對多宗隆哇泥石流溝進(jìn)行風(fēng)險性評價。

3.1 危險度分析

泥石流危險度是由泥石流危險因子綜合判定的，這些因子分別為一次泥石流（可能）最大沖出量、泥石流發(fā)生頻率、流域面積、主溝長度、流域最大相對高差、流域切割密度、主溝床彎曲系數(shù)、泥砂補給段長度比、24小時最大降雨量和人口密度等10個因素。劉希林教授在其著作中給出了這10個因子的評判標(biāo)準(zhǔn)，對各因子進(jìn)行評分后得到轉(zhuǎn)換值，然后帶入泥石流危險度評價公式：

即可得到多宗隆哇泥石流的危險度為：0.0.50044。根據(jù)最新單溝泥石流的危險度分級標(biāo)準(zhǔn)：輕度危險0

表1 多宗隆哇泥石流危險度評價因子

3.2 易損性分析

劉希林教授將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[6]。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(biāo)的選擇上更考慮指標(biāo)的區(qū)域代表性。本次對多宗隆哇泥石流的研究采用單溝泥石流易損度評價模型。單溝泥石流易損度評價總體上分為四個部分，即物質(zhì)易損度評價（I）、經(jīng)濟易損度評價(E)、環(huán)境易損度評價(L單)和社會易損度評價(V2單)。各項中還包括若干子項，受篇幅限制這里不再累述。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:

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

通過對中鐵鄉(xiāng)地區(qū)社會經(jīng)濟等情況的調(diào)研研究，得到了各項指標(biāo)的數(shù)據(jù)(表2)，將數(shù)據(jù)帶入式（2）～式（5），可得到多宗隆哇泥石流易損度V單=0.49，參照單溝泥石流易損度分級標(biāo)準(zhǔn)及實際意義表[6]可以看出多宗隆哇泥石流為中度易損，其破壞以綜合損失為主，有一定的人員傷亡。

表2 多宗隆哇易損度評價指標(biāo)及結(jié)果

3.3 風(fēng)險性分析

根據(jù)單溝泥石流風(fēng)險度計算公式, 最終得到多宗隆哇泥石流風(fēng)險度為: R單= H單·V單= 0.50044×0.49=0.245。根據(jù)最新單溝泥石流的風(fēng)險分級標(biāo)準(zhǔn)：極低風(fēng)險0

4 結(jié)論與防治建議

1）多宗隆哇流域面積大，匯水面積廣，且其爆發(fā)頻率為12年/次，屬于中頻泥石流。由于中頻泥石流具有間隔周期較長、規(guī)模大破壞嚴(yán)重等特點，將對下游的茨哈峽電站造成嚴(yán)重的影響。

2）泥石流風(fēng)險性分析結(jié)果顯示，多宗隆哇泥石流危險度為：0.500 44，具有中度危險特征，其承災(zāi)體易損度為：0.49，具有中度易損特征。因此，綜合其危險度和易損度得到多宗隆哇泥石流的風(fēng)險度為0.24，屬于具有中度風(fēng)險的泥石流溝, 必須進(jìn)行治理。

3）多宗隆哇泥石流整治工程采用工程措施結(jié)合生態(tài)恢復(fù)的方法，工程設(shè)施主要是攔擋、排導(dǎo)相結(jié)合的方式進(jìn)行整治；生態(tài)恢復(fù)包括合理放牧和草原鼠災(zāi)的控制，防止水土流失。此外更應(yīng)加強當(dāng)?shù)啬撩竦膹娔嗍鳛?zāi)害及避險的相關(guān)知識的宣傳，加強泥石流技術(shù)的培訓(xùn)，并在關(guān)鍵地段架設(shè)監(jiān)測設(shè)備等。

[1] 劉希林, 莫多聞. 泥石流風(fēng)險及溝谷泥石流風(fēng)險度評價[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報, 2002, (3): 266～273.

[2] 彭平花, 何政偉, 羅騎龍. 瀑布溝水電站工程區(qū)響水溝泥石流風(fēng)險性評價[J]. 甘肅水利水電技術(shù). 2011, (3): 30～32.

[3] 葉浩, 裴麗欣, 劉長禮, 等. 甘肅省天水市羅玉溝泥石流災(zāi)害風(fēng)險評價[J]. 中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報, 2008 (4): 17～21.

[4] 楊宗佶, 喬建平,宋書志, 等. 四川涼山州越西縣打虎溝泥石流風(fēng)險評價[J]. 水土保持研究, 2007, 14 (2): 46～49.

[5] 李倩, 黃勇. 新疆天山公路泥石流風(fēng)險評價研究[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報, 2011, 20 (4): 154～158.

[6] 劉希林, 莫多聞. 泥石流風(fēng)險評價[M]. 成都: 四川科技出版社, 2002, 18～26.