基于災(zāi)害鏈效應(yīng)的小秦嶺亂石溝礦山泥石流風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

郭付三，周春梅，杜 娟

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院，湖北 武漢 430074；2.河南省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 450001；3.武漢工程大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，湖北 武漢 430073；4.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）教育部長江三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害研究中心，湖北 武漢，430074）

礦山泥石流是小秦嶺金礦區(qū)最主要的礦山地質(zhì)環(huán)境問題，經(jīng)過30多年的無序開采及堆放，區(qū)內(nèi)現(xiàn)存礦渣堆數(shù)量巨大。在歷史上發(fā)生的泥石流災(zāi)害及現(xiàn)存的泥石流災(zāi)害隱患點(diǎn)中，約90%的物源來自于采礦礦渣。礦區(qū)內(nèi)，在主要支溝上形成大量的“樓上樓”礦渣堆，礦渣堆均沿山坡及溝谷無序堆放，堆棄方式為自然傾倒，以其天然休止角穩(wěn)定。在長時(shí)間降雨、暴雨、爆破、繼續(xù)堆載等外界誘發(fā)因素作用下，礦渣堆極易失穩(wěn)，引發(fā)礦山泥石流，其較大的沖擊力對流程內(nèi)的道路、民房等均會(huì)造成嚴(yán)重的破壞。此外，由于礦渣堆沿溝谷呈逐級鏈狀分布，上一級礦渣堆形成的泥石流對下一級坑口的礦工生活區(qū)及礦渣堆將造成直接的影響，同時(shí)下一級礦渣堆的失穩(wěn)又會(huì)是再下一級礦渣堆的潛在威脅。這種礦山泥石流在空間上的逐級影響構(gòu)成礦山地質(zhì)環(huán)境問題特有的災(zāi)害鏈效應(yīng)。

礦山泥石流的概念由鐘敦倫等［1］提出，其后戴君義等［2］、楊成立［3］對礦山泥石流的形成條件、失穩(wěn)機(jī)制及危險(xiǎn)性分析進(jìn)行了初步的論述。在危險(xiǎn)性評價(jià)方面，毛新虎等［4］以太原西山礦區(qū)虎峪溝特大泥石流為例，應(yīng)用模糊綜合評判法對研究區(qū)的泥石流溝進(jìn)行了危險(xiǎn)性評判；陳華清［5］采用線性評價(jià)模型，考慮溝谷物源總渣量、溝谷縱坡降比、溝谷河流彎曲程度等7個(gè)指標(biāo)，對潼關(guān)“7.23”泥石流進(jìn)行了礦山泥石流危險(xiǎn)性評價(jià)。在易損性評價(jià)方面，唐川等［6］采用對地觀測技術(shù)解譯城市不同土地覆蓋類型，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了泥石流災(zāi)害易損性評價(jià)模型，但該模型只進(jìn)行了承災(zāi)體價(jià)值的核算，并未考慮承災(zāi)體遭受損失的程度及可能性；胡封兵等［7］根據(jù)人的價(jià)值理論改進(jìn)了泥石流災(zāi)害易損度評價(jià)體系，提出了社會(huì)易損度的定量化方法；蔣慶豐等［8］指出山坡泥石流的場地易損性主要由受災(zāi)體遭受泥石流破壞的機(jī)會(huì)大小和受災(zāi)體受泥石流破壞自身發(fā)生損毀的難易程度兩方面構(gòu)成；陳華清等［5］在各單溝泥石流堆積距離計(jì)算的基礎(chǔ)上，對財(cái)產(chǎn)和人口開展易損性評價(jià)，得到各沖溝的易損度值。

總之，前人研究過程中，對礦山地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害鏈效應(yīng)考慮較少，在礦山泥石流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)過程中未考慮多級鏈狀災(zāi)害的疊加作用。鑒于此，本文以小秦嶺棗香峪亂石溝礦山泥石流為例，在計(jì)算礦山泥石流失穩(wěn)滑動(dòng)距離的基礎(chǔ)上，分析了各礦山泥石流災(zāi)害體之間潛在的鏈?zhǔn)接|發(fā)關(guān)系，開展了經(jīng)濟(jì)類及人口類承災(zāi)體易損性評價(jià)研究，進(jìn)而結(jié)合文獻(xiàn)［9］中危險(xiǎn)性評價(jià)結(jié)果對亂石溝礦山流石流災(zāi)害進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測評價(jià)。

1 礦山泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性評價(jià)

秦嶺金礦區(qū)棗香峪亂石溝位于靈寶市故縣鎮(zhèn)正南棗鄉(xiāng)峪河右岸，總長度2 700m，采礦坑口分布密集，共25個(gè)坑口呈串珠狀分布在亂石溝主溝及三岔口以上的東壕、中壕及西壕三條支溝內(nèi)。亂石溝礦渣堆的危險(xiǎn)性評價(jià)已在文獻(xiàn)［9］中進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究，評價(jià)指標(biāo)考慮礦渣堆高度、坡度、方量、是否堆載振動(dòng)、底床坡度和降雨匯流累計(jì)量6項(xiàng)，得到亂石溝礦渣堆危險(xiǎn)性評價(jià)結(jié)果，見圖1。在此基礎(chǔ)上，通過礦山泥石流滑移距離的計(jì)算和多級礦渣堆逐級鏈狀影響因素的考慮，得到災(zāi)害鏈效應(yīng)下亂石溝礦渣堆危險(xiǎn)性評價(jià)結(jié)果，見圖2。

圖1 亂石溝礦渣堆危險(xiǎn)性評價(jià)圖Fig.1 Hazard evaluation of slag heaps in Luanshi Valley

圖2 考慮災(zāi)害鏈效應(yīng)的亂石溝礦渣堆危險(xiǎn)性評價(jià)圖Fig.2 Hazard evaluation of slag heaps in Luanshi Valley based on disaster chain effect

2 礦山泥石流災(zāi)害易損性評價(jià)

2.1 承災(zāi)體構(gòu)成分析

棗香峪亂石溝內(nèi)的礦山泥石流對在礦區(qū)生活的礦工、相關(guān)生活設(shè)施及溝內(nèi)運(yùn)輸?shù)缆返染鶗?huì)造成不同程度的破壞，產(chǎn)生一定的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。損失類型可概括為：人員傷亡、礦工生活區(qū)房屋及室內(nèi)設(shè)施的破壞、采礦設(shè)備的損壞和道路的破壞。因此，承災(zāi)體調(diào)查對象主要為各采礦坑口人員集中居住點(diǎn)的建筑物、放置的采礦設(shè)備、人員分布情況、人員年齡及文化程度、人員健康狀況以及溝內(nèi)道路位置的標(biāo)定，調(diào)查結(jié)果見圖3和表1。

圖3 亂石溝承災(zāi)體分布圖Fig.3 Distribution of vulnerable elements in Luanshi Valley

2.2 承災(zāi)體價(jià)值評估

承災(zāi)體價(jià)值的合理評估是易損性評價(jià)工作的基礎(chǔ)，包括經(jīng)濟(jì)類承災(zāi)體的價(jià)值De和人口類承災(zāi)體的價(jià)值Da。

經(jīng)濟(jì)類承災(zāi)體的價(jià)值De主要包括亂石溝礦區(qū)內(nèi)的民房、室內(nèi)財(cái)產(chǎn)、采礦設(shè)備、簡易碎石路以及亂石溝口沿棗香峪河的礦山公路。根據(jù)承災(zāi)體的現(xiàn)場調(diào)查，礦區(qū)內(nèi)民房的結(jié)構(gòu)類型主要為磚瓦結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)和土木結(jié)構(gòu)，其中土木結(jié)構(gòu)即簡易搭建的礦工工棚是礦區(qū)內(nèi)主要的房屋結(jié)構(gòu)類型，根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展水平及原材料的價(jià)格，確定磚瓦結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)和土木結(jié)構(gòu)房屋的單位造價(jià)為600 元／m2、350 元／m2和200元／m2，房屋面積為每間平均20m2，由此得到各坑口礦工生活區(qū)房屋總價(jià)值，見表1。礦工生活區(qū)的室內(nèi)物品僅為簡單的生活用品，因此室內(nèi)財(cái)產(chǎn)平均取值為2 000元／間。礦山設(shè)備主要包括空壓機(jī)、風(fēng)鉆、鑿巖機(jī)、動(dòng)力線、礦車、鐵锨以及變壓器等相關(guān)的電力設(shè)施，在調(diào)查的基礎(chǔ)上對各坑口設(shè)備數(shù)量及價(jià)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其總價(jià)值最高達(dá)20萬元，最低為4萬元，見表1。此外根據(jù)調(diào)查評估，亂石溝內(nèi)簡易碎石路造價(jià)約為6萬元／km，溝口沿棗香峪河的礦山公路主要提供重載運(yùn)輸車輛通行，路面強(qiáng)度等級較高，按照單位造價(jià)為100萬元／km 進(jìn)行計(jì)算。

亂石溝礦區(qū)生產(chǎn)生活的人員主要為礦工及其家屬，分布于各采礦坑口附近，溝內(nèi)其他地段基本無人口居住，因此其人口類承災(zāi)體分布較為分散、稀少。人口類承災(zāi)體價(jià)值主要通過人口密度反映，在研究區(qū)易損性評價(jià)單元?jiǎng)澐值幕A(chǔ)上，各坑口人數(shù)除以相應(yīng)的生活區(qū)分布面積即可獲取人口密度信息，見表1。

表1 亂石溝承災(zāi)體價(jià)值統(tǒng)計(jì)表Table 1 Values of hazard-affected bodies in Luanshi Valley

2.3 承災(zāi)體易損性評價(jià)

2.3.1 礦山泥石流失穩(wěn)滑移距離計(jì)算

以亂石溝內(nèi)每個(gè)礦渣堆作為一獨(dú)立的泥石流物源考慮，根據(jù)野外調(diào)查數(shù)據(jù)繪制各礦渣堆剖面圖，并計(jì)算其最危險(xiǎn)滑動(dòng)面，得到最危險(xiǎn)狀況下的失穩(wěn)方量作為初始破壞體積。在此基礎(chǔ)上，采用變體積法（UBCDFLOW）估算泥石流的失穩(wěn)滑移距離［10-12］。通過計(jì)算，得到各礦渣堆可能形成泥石流的滑移距離，并繪制礦渣堆失穩(wěn)影響范圍圖（見圖4）（具體計(jì)算過程見文獻(xiàn)［9］）。由圖4可知，DE1620號(hào)礦渣堆可能受到DW3、DW4和D884三個(gè)礦渣堆的影響，而DE1620號(hào)礦渣堆的失穩(wěn)又將威脅1555號(hào)礦渣堆，即上級礦渣堆的失穩(wěn)將誘發(fā)下一級礦渣堆的破壞，而這種誘發(fā)失穩(wěn)作用可能延續(xù)至更下一級的礦渣堆。在易損性評價(jià)過程中，某承災(zāi)體的破壞程度可能受多級災(zāi)害體的影響，因此易損性評價(jià)需要考慮災(zāi)害鏈效應(yīng)。

圖4 亂石溝礦渣堆失穩(wěn)影響范圍圖Fig.4 Influence range of mine debris in Luanshi Gully

2.3.2 經(jīng)濟(jì)類承災(zāi)體易損性評價(jià)

按照承災(zāi)體的屬性、結(jié)構(gòu)及功能特征，將棗香峪礦區(qū)的承災(zāi)體分為房屋、室內(nèi)財(cái)產(chǎn)、設(shè)備、簡易碎石路和礦山公路五種，其中磚瓦結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)和土木結(jié)構(gòu)房屋統(tǒng)一歸類為簡易結(jié)構(gòu)房屋類型。經(jīng)濟(jì)類承災(zāi)體的易損性與承災(zāi)體和災(zāi)害體的空間位置關(guān)系、承災(zāi)體的逃脫性和損害難易程度相關(guān)，其易損性評價(jià)模型為

式中：Ve為經(jīng)濟(jì)類承災(zāi)體易損性，取值為［0，1］，0表示承災(zāi)體沒有遭到破壞，1表示完全破壞，0到1的其他數(shù)值表示經(jīng)濟(jì)類承災(zāi)體不同程度的破壞；n為經(jīng)濟(jì)類承災(zāi)體的總個(gè)數(shù)；L為承災(zāi)體位置系數(shù)，描述承災(zāi)體與災(zāi)害體的相對位置對承災(zāi)體破壞程度的影響，取值為［0，1］，0表示承災(zāi)體在該位置處不會(huì)遭到破壞，1表示該位置處承災(zāi)體的破壞程度最大，針對崩塌、滑坡和泥石流災(zāi)害，根據(jù)災(zāi)害體變形及失穩(wěn)破壞的運(yùn)動(dòng)特征，承災(zāi)體位置系數(shù)的取值參見表2；Vc為承災(zāi)體易損系數(shù)，描述承災(zāi)體材料、結(jié)構(gòu)及自身特性差異引起的遭受相同地質(zhì)災(zāi)害所表現(xiàn)出的損害難易程度，取值為［0，1］，0表示承災(zāi)體具備較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)而不會(huì)遭受破壞，1表示承災(zāi)體不具備抵抗破壞的能力易損系數(shù)的取值見表3；E 為承災(zāi)體逃脫系數(shù)，描述承災(zāi)體被搬移而逃離災(zāi)害影響范圍的難易程度，主要受其結(jié)構(gòu)、重量和體積等因素的影響，可逃脫性越強(qiáng)，逃脫系數(shù)越大，承災(zāi)體易損性越小，因此采用逃脫系數(shù)的倒數(shù)表征其易損特征，即1／E為0表示承災(zāi)體極易被搬運(yùn)出災(zāi)害影響范圍，1／E 為1表示承災(zāi)體無法被挪動(dòng)，逃脫系數(shù)的取值見表4。

表2 承災(zāi)體不同分布位置的位置系數(shù)賦值表Table 2 Position coefficient of hazard-affected bodies according to the relative position

表3 承災(zāi)體易損性等級劃分及其易損系數(shù)賦值表Table 3 Vulnerable coefficient of hazard-affected bodies

表4 承災(zāi)體逃脫性等級劃分及逃脫系數(shù)賦值表Table 4 Classification of escape characters of hazardaffected bodies and their escape coefficient values

對應(yīng)表3和表4，研究區(qū)經(jīng)濟(jì)類承災(zāi)體的逃脫系數(shù)和易損系數(shù)的取值見表5。

表5 經(jīng)濟(jì)類承災(zāi)體逃脫系數(shù)和易損系數(shù)表Table 5 Escape coefficient and vulnerable coefficient of economic hazard-affected bodies

針對位置系數(shù)，由于礦山地質(zhì)災(zāi)害存在災(zāi)害鏈效應(yīng)，即某一承災(zāi)體可能遭受多級災(zāi)害體的破壞作用，因此其取值應(yīng)綜合考慮承災(zāi)體與對其造成威脅的多個(gè)災(zāi)害體之間的相互位置關(guān)系。若承災(zāi)體位于多個(gè)礦渣堆的影響范圍之內(nèi)，則應(yīng)“疊加”考慮各礦渣堆對承災(zāi)體的破壞性，位置系數(shù)的計(jì)算公式如下：

式中：L 為某承災(zāi)體的位置系數(shù)；n 為對該承災(zāi)體具備潛在破壞可能性的災(zāi)害體個(gè)數(shù)；Li為該承災(zāi)體相對于第i個(gè)災(zāi)害體的位置系數(shù)。

依據(jù)研究區(qū)礦渣堆分布圖、承災(zāi)體分布圖（見圖3）及礦渣堆失穩(wěn)影響范圍分布圖（見圖4），確定房屋、室內(nèi)財(cái)產(chǎn)及礦山設(shè)備三類承災(zāi)體的位置系數(shù)見表6。對于簡易碎石路和礦山公路而言，由于大部分路段不會(huì)受到礦渣堆失穩(wěn)的威脅，僅小部分路段位于礦渣堆失穩(wěn)影響范圍內(nèi)，因此該部分路段的位置系數(shù)取值為0.55。

表6 經(jīng)濟(jì)類承災(zāi)體位置系數(shù)表Table 6 Position coefficient and vulnerable coefficient of economic hazard-affected bodies

利用公式（1），可計(jì)算得到亂石溝礦區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)類承災(zāi)體房屋、室內(nèi)財(cái)產(chǎn)和礦山設(shè)備的易損性見表7，簡易碎石路和礦山公路的易損性分別取值為0.55和0.33。

表7 經(jīng)濟(jì)類承災(zāi)體易損性表Table 7 Vulnerability of economic hazard-affected bodies

2.3.3 人口類承災(zāi)體易損性評價(jià)

人口類承災(zāi)體易損性評價(jià)主要考慮人口年齡結(jié)構(gòu)、受教育程度、居民房屋結(jié)構(gòu)類型、政府對地質(zhì)災(zāi)害的重視程度以及地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)體系的完善程度五個(gè)方面，其易損性評價(jià)模型為

式中：Va為人口易損性，取值為［0，1］，0表示無人員傷亡，1表示所有人員在災(zāi)害作用下喪生，0 到1的其他數(shù)值表示人員不同程度的傷亡；Wm為第m類評價(jià)因素的權(quán)重，根據(jù)評價(jià)區(qū)各因素所占比重的實(shí)際情況，采用層次分析法、灰色關(guān)聯(lián)分析法等方法進(jìn)行計(jì)算確定，且為第m 類評價(jià)因素系數(shù)，Cm取值為［0，1］；Ca為人口年齡系數(shù)，由老人和兒童的人數(shù)與人口總數(shù)的比值確定；Cq為受教育程度系數(shù)，由沒有接受初等以上教育的人員數(shù)與人口總數(shù)的比值確定；Cs為居民房屋結(jié)構(gòu)系數(shù)，將居民房屋類型劃分為簡易結(jié)構(gòu)（磚結(jié)構(gòu)、土木結(jié)構(gòu)等）和鋼結(jié)構(gòu)（鋼架結(jié)構(gòu)、鋼混結(jié)構(gòu)），由研究區(qū)簡易結(jié)構(gòu)房屋數(shù)量與房屋總數(shù)量的比值確定；Cg為政府重視程度系數(shù)，0表示政府部門不重視研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害防治工作，1表示政府非常重視；Cf為地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)體系完善系數(shù)，0表示尚未建立預(yù)警預(yù)報(bào)體系，1 表示已建立了完善的預(yù)警預(yù)報(bào)體系。其中，Cg和Cf根據(jù)研究區(qū)的具體情況相應(yīng)賦值。

亂石溝礦區(qū)內(nèi)由于采礦區(qū)生活的人員基本為礦工及其家屬，因此其年齡情況均為13～60歲之間，健康狀況較好，文化程度多為小學(xué)及以下，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)計(jì)算得到人口年齡系數(shù)及受教育程度系數(shù)分別為0.1和0.7；亂石溝礦區(qū)內(nèi)居民住房均為非鋼結(jié)構(gòu)，房屋結(jié)構(gòu)系數(shù)取值為1；亂石溝礦渣堆不合理堆棄、堆積規(guī)模過大并缺乏支擋治理措施，且沒有采取專業(yè)的監(jiān)測措施，因此政府對地質(zhì)災(zāi)害的重視程度以及地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)體系的完善程度均較低，Cg和Cf系數(shù)取值為0.1和0.1。結(jié)合目前亂石溝礦區(qū)內(nèi)人口易損性各評價(jià)因素的重要程度，其權(quán)重取值見表8。

表8 人口類承災(zāi)體評價(jià)因素系數(shù)及其權(quán)重取值Table 8 Evaluation factor coefficient and weight of population hazard-affected bodies

利用公式（3），可計(jì)算得到亂石溝礦區(qū)內(nèi)人口類承災(zāi)體易損性為0.51。

3 礦山泥石流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

在對亂石溝礦渣堆泥石流災(zāi)害進(jìn)行危險(xiǎn)性評價(jià)、承災(zāi)體價(jià)值評估及易損性評價(jià)的基礎(chǔ)上，將承災(zāi)體分為經(jīng)濟(jì)類和人口類分別進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。

根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算方法，經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)值的計(jì)算公式為

式中：Re為研究區(qū)礦山地質(zhì)災(zāi)害經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測值；Pfi為第i個(gè)評價(jià)單元內(nèi)礦山地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性；Deij為第i個(gè)評價(jià)單元內(nèi)第j類承災(zāi)體的經(jīng)濟(jì)價(jià)值總量；Veij為第i個(gè)評價(jià)單元內(nèi)第j類承災(zāi)體的易損性；m 為研究區(qū)評價(jià)單元個(gè)數(shù)；n為研究區(qū)承災(zāi)體類型數(shù)。

人口風(fēng)險(xiǎn)值的計(jì)算公式為

式中：Rp為研究區(qū)礦山地質(zhì)災(zāi)害人口風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測值；Pfi為第i個(gè)評價(jià)單元礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率；Dai為第i個(gè)評價(jià)單元內(nèi)的人口密度；Vai為第i 個(gè)評價(jià)單元內(nèi)人口易損性。

3.1 未考慮災(zāi)害鏈效應(yīng)的礦山泥石流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

依據(jù)公式（4）和（5），采用未考慮災(zāi)害鏈效應(yīng)的礦渣堆危險(xiǎn)性評價(jià)結(jié)果（見圖1）對亂石溝礦山泥石流風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行計(jì)算。針對亂石溝經(jīng)濟(jì)類承災(zāi)體風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果，以100元／100m2、1 000元／100m2及10 000元／100m2為界線，將研究區(qū)分為高風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、較低風(fēng)險(xiǎn)和低風(fēng)險(xiǎn)，見圖5。由圖5可見，亂石溝的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)值普遍較低，其中DE1620號(hào)礦渣堆后部的礦工生活區(qū)由于位于高危險(xiǎn)性范圍內(nèi)，總經(jīng)濟(jì)價(jià)值為41.6萬元，因而成為研究區(qū)范圍內(nèi)僅有的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在中壕、三岔口以及38號(hào)、1280號(hào)礦渣堆的后側(cè)；較低風(fēng)險(xiǎn)及低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在簡易碎石路、礦山公路以及1120號(hào)、1140號(hào)等礦渣堆的居民生活區(qū)。

針對亂石溝人口承災(zāi)體風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果，以1人／100m2、10 人／100m2和20 人／100m2為界線，將研究區(qū)分為高風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、較低風(fēng)險(xiǎn)和低風(fēng)險(xiǎn)，見圖6。由圖6可見，與經(jīng)濟(jì)類承災(zāi)體風(fēng)險(xiǎn)分布相比，亂石溝人口高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)同樣分布于DE1620號(hào)礦渣堆后部的礦工生活區(qū)內(nèi)；人口中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布面積最小，僅分布于1280號(hào)礦渣堆后部的局部地段；人口較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布面積較大，包括中壕、東壕、三岔口以及1280 號(hào)、D385、DW2 號(hào)礦渣堆后部的居民生活區(qū)；人口低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在簡易碎石路、礦山公路以及1120 號(hào)、1140 號(hào)、DW4 號(hào)礦渣 堆居民生活區(qū)和三岔口的部分地段。

圖5 未考慮災(zāi)害鏈效應(yīng)的亂石溝經(jīng)濟(jì)類承災(zāi)體風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測Fig.5 Risk assessment of economic hazard-affected bodies

圖6 未考慮災(zāi)害鏈效應(yīng)的亂石溝人口類承災(zāi)體風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測Fig.6 Risk assessment of population hazard-affected bodies

3.2 考慮災(zāi)害鏈效應(yīng)的礦山泥石流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

考慮災(zāi)害鏈效應(yīng)后，亂石溝礦渣堆的危險(xiǎn)性評價(jià)結(jié)果相應(yīng)發(fā)生變化［9］。受上游礦渣堆失穩(wěn)潛在影響的礦渣堆，失穩(wěn)概率明顯增高，由此計(jì)算得到的風(fēng)險(xiǎn)值也相應(yīng)增大。根據(jù)上述考慮災(zāi)害鏈效應(yīng)的亂石溝礦渣堆危險(xiǎn)性評價(jià)結(jié)果（見圖2）和亂石溝承災(zāi)體易損性分布情況，依據(jù)公式（4）和（5），對亂石溝經(jīng)濟(jì)類及人口類承災(zāi)體風(fēng)險(xiǎn)分別進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果見圖7和圖8。

圖7 考慮災(zāi)害鏈效應(yīng)的亂石溝經(jīng)濟(jì)類承災(zāi)體風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測Fig.7 Risk assessment of economic hazard-affected bodies considering disaster chain effect

圖8 考慮災(zāi)害鏈效應(yīng)的亂石溝人口類承災(zāi)體風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測Fig.8 Risk assessment of population hazard-affected bodies considering disaster chain effect

由圖7和圖8可知，與未考慮災(zāi)害鏈效應(yīng)作用相比，處于災(zāi)害鏈作用中下游的1280號(hào)、D385號(hào)、38號(hào)、DE33號(hào)和DW4號(hào)礦渣堆分布位置處的經(jīng)濟(jì)類承災(zāi)體的風(fēng)險(xiǎn)等級有所提高，主要原因是受上游礦渣堆失穩(wěn)滑動(dòng)及沖擊擾動(dòng)作用的影響，中下游礦渣堆危險(xiǎn)性提高，造成了風(fēng)險(xiǎn)的增大；同樣，這些礦渣堆分布位置處的人口類承載體風(fēng)險(xiǎn)也有不同程度的提高。

綜上分析可見，在風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)過程中，對災(zāi)害致災(zāi)機(jī)制考慮方式的差異直接影響地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果。對于存在災(zāi)害鏈效應(yīng)的研究區(qū)段，例如溝谷流域的礦渣堆災(zāi)害，若忽視了多級災(zāi)害體之間擾動(dòng)或觸發(fā)等作用機(jī)制的災(zāi)害鏈效應(yīng)，則會(huì)導(dǎo)致災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測結(jié)果偏保守，人為降低了災(zāi)害可能造成的潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此，在風(fēng)險(xiǎn)性評價(jià)的過程中，應(yīng)重視對災(zāi)害鏈效應(yīng)的分析，使得評價(jià)結(jié)果能夠真實(shí)地反映研究區(qū)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)作用機(jī)制。

4 結(jié)論

（1）在對小秦嶺棗香峪亂石溝礦山泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性及易損性評價(jià)的基礎(chǔ)上，開展了經(jīng)濟(jì)類及人口類承災(zāi)體的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測評價(jià)。評價(jià)結(jié)果顯示：DE1620號(hào)礦渣堆后部的礦工生活區(qū)是經(jīng)濟(jì)及人口高風(fēng)險(xiǎn)的集中區(qū)域；經(jīng)濟(jì)中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在中壕、三岔口以及38 號(hào)、1280 號(hào)礦渣堆的后側(cè)；人口中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布面積較小，僅分布于1280號(hào)礦渣堆后部的局部地段。風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測評價(jià)的結(jié)果可以為研究區(qū)泥石流災(zāi)害防治工程的布設(shè)提供參考依據(jù)。

（2）在溝谷流域礦山泥石流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的過程中，尤其應(yīng)重視對災(zāi)害鏈效應(yīng)的分析，若忽視了多級災(zāi)害體之間擾動(dòng)或觸發(fā)等作用機(jī)制的災(zāi)害鏈效應(yīng)，則會(huì)導(dǎo)致災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測結(jié)果偏保守，人為降低了災(zāi)害可能造成的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

［1］鐘敦倫，嚴(yán)潤群，陳金日.初論礦山泥石流［C］／／泥石流論文集（1）.重慶：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社重慶分社，1981：43-49.

［2］戴君義，高文遠(yuǎn).礦山泥石流淺見［J］.金屬礦山，1983（10）：26-29.

［3］楊成立.關(guān)于礦山泥石流的若干問題［J］.有色礦山，1989（5）：19-21.

［4］毛新虎，周永昌，張國文.礦山泥石流地質(zhì)環(huán)境的模糊綜合評價(jià)［J］.西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008（5）：929-934.

［5］陳華清.基于潼關(guān)“7.23”泥石流形成模式的礦山泥石流風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)［D］.西安：長安大學(xué)，2012：29-37

［6］唐川，張軍，周春花，等.城市泥石流易損性評價(jià)［J］.災(zāi)害學(xué)，2005，20（2）：11-17.

［7］胡封兵，高甲榮，陳子珊，等.泥石流風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)［J］.災(zāi)害學(xué)，2006（2）：36-41.

［8］蔣慶豐，游珍，沈吉，等.山坡泥石流場地易損性評價(jià)［J］.自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2014，22（6）：123-127.

［9］郭付三，周春梅.基于災(zāi)害鏈效應(yīng)的小秦嶺亂石溝礦渣堆危險(xiǎn)性評價(jià)［J］.工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2006，15（1）：1309-1315.

［10］Fannin R J，Wise M P.A method for calculation of debris flow travel distance［C］∥Proceedings of48th Canadian Geotechnical Conference.Vancouver，Canada：1995：643-650.

［11］Eliadorani A，F(xiàn)annin R J，Jordan P.Debris flows：back analysis of travel distance at Blueberry Creek using UBCDFLOW［C］∥Proceedings of 3rd Canadian Conference on Geotechnique and Natural Hazards.Edmonton，Canada：2003：349-356.

［12］Fannin R J，Wise M P W.An empirical-statistical model for debris flow travel distance［J］.Canadian Geotechnical Journal，2001，38（5）：982-994.