徐興華,唐小明,游省易,馮杭建
(浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,浙江 杭州 310007)
我國東南沿海地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),常遭梅雨和臺風(fēng)暴雨影響,降雨強度大、雨量集中、持續(xù)時間長,山區(qū)小流域多發(fā)、群發(fā)和易發(fā)滑坡、泥石流等災(zāi)害,造成重大人員傷亡和經(jīng)濟損失。據(jù)已有資料統(tǒng)計,2008-2010年浙江省受極端降雨天氣影響頻率較高,受災(zāi)嚴重,期間山區(qū)小流域突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害1 012處,其中滑坡581處、泥石流125處,造成61人傷亡,直接經(jīng)濟損失達1.61億元[1-2]。
通過山區(qū)小流域突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險評價和應(yīng)急預(yù)警以指導(dǎo)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置是值得考慮的課題。地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價是自然災(zāi)害風(fēng)險研究的內(nèi)容之一,是考慮地質(zhì)環(huán)境因素、資源社會情況等綜合評價的過程[3-5],目前多用于城鎮(zhèn)規(guī)劃、工程建設(shè)及防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域[6-8],其相關(guān)實踐應(yīng)用反映基于靜態(tài)過程,只考慮地質(zhì)環(huán)境條件和資源經(jīng)濟情況等因素[9-11]。地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急是地質(zhì)災(zāi)害防治 “四大體系”之一,通過系統(tǒng)性的應(yīng)急響應(yīng)理論、技術(shù)方法等,應(yīng)對地質(zhì)災(zāi)害,減輕危害[12-13]。但是,針對降雨條件下的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險評價較少有相關(guān)研究涉及,及與其相關(guān)的應(yīng)急預(yù)警也未有較多研究開展。本文針對東南沿海山區(qū)小流域地質(zhì)環(huán)境特色,對降雨作用下山區(qū)小流域突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險評價與應(yīng)急預(yù)警做進一步地探索和研究。選擇典型小流域作為研究區(qū),構(gòu)建降雨作用下的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險預(yù)警模型,建立評價指標(biāo)體系,確立模糊數(shù)學(xué)理論和耦合權(quán)重計算確定的分析模式方法,建立統(tǒng)一降雨強度預(yù)警指標(biāo),以典型代表性降雨事件展開研究區(qū)小流域地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險評價與應(yīng)急預(yù)警研究,有效指導(dǎo)區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急防災(zāi),以此提供可靠的解決方案和技術(shù)平臺。
位于東南沿海浙江省浙中山地丘陵區(qū)的衢州市衢江區(qū)[14]是典型的山地縣(市、區(qū)),全區(qū)以山地丘陵為主,約占總面積的80.0%,整體呈南北高、中間低,中部為河谷平原,海拔約50~120 m,向南北兩側(cè)以階梯狀抬升,分別逐步過渡到海拔500~1 000 m的低山區(qū)和海拔大于1 000 m的中山區(qū)。
表1 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害隱患基本情況一覽表
本區(qū)屬梅雨、臺風(fēng)雨兼容區(qū),多年平均降雨量在1 500~2 100 mm之間,由中間向南北兩側(cè)山區(qū)逐漸遞增,在雙橋、洋口形成區(qū)域降雨中心,每年的6-7月中旬為梅雨期,7月中旬至9月中旬為臺風(fēng)雨期,汛期雨量占全年的70%以上,常常出現(xiàn)日降雨量大于50 mm甚至100 mm以上的災(zāi)害性降雨天氣,山區(qū)小流域易發(fā)滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。
選擇衢江區(qū)北部山區(qū)銅山源小流域作為典型研究區(qū)(圖1),其屬衢江支流,由銀坑溪和廟前溪在杜澤北部注入銅山源水庫,向南流經(jīng)杜澤至高家等地,在章徳埠注入衢江,全長45.1 km,河道比降4.1‰,流域面積247.6 km2。區(qū)內(nèi)有雙橋、杜澤等8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)81個行政村和省屬十里豐監(jiān)獄,人口有2.96萬戶、9.84萬人,農(nóng)民人均收入約7 720元。
圖1 研究區(qū)交通位置圖(紅色標(biāo)記區(qū))
根據(jù)全區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評價資料總結(jié)[14-15],銅山源小流域研究區(qū)分布地質(zhì)災(zāi)害隱患共計30處,主要分布于雙橋、太真、杜澤、周家等地,已發(fā)生的有25處(表1和圖2),基本特點主要如下。
圖2 銅山源小流域典型研究區(qū)
(1)地質(zhì)災(zāi)害類型方面,研究區(qū)分布滑坡隱患18處,占總數(shù)的60.0%,規(guī)模等級以小型為主,穩(wěn)定性以較差為主;泥石流隱患12處,占總數(shù)的40.0%,規(guī)模等級以中、小型為主,大型僅1處,易發(fā)程度以中易發(fā)為主。
(2)發(fā)生時間方面,主要集中于6-7月中旬的梅雨期和8月中旬-9月中旬的臺風(fēng)雨期,以6月份的梅雨暴雨期為多,達15處,8月份的臺風(fēng)暴雨期有8處。
(3)危害程度方面,以較大級為主,有16處,占總數(shù)的53.3%,又以泥石流災(zāi)害最多,有10處;一般級次之,有13處,占總數(shù)的43.3%,重大級僅1處;滑坡危害等級以一般級為主,較大級有5處,泥石流危害等級以較大級為主,重大級僅1處。
總體而言,銅山源小流域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害類型以滑坡、泥石流為主,且以滑坡為多,規(guī)模等級以中、小型為主,穩(wěn)定性以較差和中易發(fā)為主,是以梅雨期和臺風(fēng)雨期的持續(xù)降雨或集中強降雨作用誘發(fā)所致,災(zāi)害危害等級以較大級為主,威脅村莊人口生命財產(chǎn)安全的主要集中于泥石流災(zāi)害。
基于銅山源小流域地質(zhì)環(huán)境條件,依據(jù)區(qū)內(nèi)滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害持續(xù)強降雨引發(fā)、規(guī)模小、數(shù)量多、群發(fā)性、突發(fā)性等特點,結(jié)合降雨特征研究,細化落實村莊、人口、土地、基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟價值等社會基礎(chǔ)資料,構(gòu)建降雨誘發(fā)的山區(qū)小流域突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險預(yù)警模型(圖3),主要過程如下。
(1)基于小流域下墊面地質(zhì)環(huán)境條件、誘發(fā)影響因素和地質(zhì)災(zāi)害隱患分布情況,結(jié)合降雨預(yù)警閥值指標(biāo),基于GIS平臺,采用模糊數(shù)學(xué)理論和構(gòu)建預(yù)警關(guān)系矩陣,進行降雨誘發(fā)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的動態(tài)危險性評價,綜合計算危險性指數(shù),分析整體危險程度和發(fā)展趨勢,并確定其發(fā)生的可能性概率。
(2)根據(jù)小流域村莊、土地等基本情況,以承災(zāi)體為標(biāo)準,細化分布村莊建筑、人口分布、土地利用、基礎(chǔ)設(shè)施和經(jīng)濟價值等基礎(chǔ)數(shù)據(jù),通過統(tǒng)計分級,進行因素指標(biāo)屬性賦值,采用綜合指數(shù)方法,進行地質(zhì)災(zāi)害易損性評價,確定其易損性指數(shù)。
圖3 模型基本結(jié)構(gòu)體系
(3)基于災(zāi)害風(fēng)險評價理論,依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)危險性指數(shù)和易損性指數(shù),采用因子屬性值相乘的方法,進行降雨作用下區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險評價,建立以地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險水平為閥值的預(yù)警判據(jù),建立降雨誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的動態(tài)風(fēng)險預(yù)警模型,明確不同風(fēng)險水平啟動相應(yīng)層級的應(yīng)急預(yù)警機制。
2.2.1 易發(fā)程度評價指標(biāo)體系
根據(jù)研究區(qū)所在的浙江省山區(qū)縣(市)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))地質(zhì)災(zāi)害分布與易發(fā)區(qū)圖編制和監(jiān)管的相關(guān)要求[16],并參照有關(guān)成果總結(jié)資料[17],針對研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度以不、低、中、高分區(qū),分為四級。
(1)地質(zhì)環(huán)境條件
①高差:<50 m、50~150 m、300~500 m、150~300 m;②斜坡坡度:5°~15°、>55°、15°~35°、35°~55°;③工程巖組:(Tc、Tcc、Lt、SRf、SRc),(Rr、Sc、Bg),(Sf),(Qg);④地質(zhì)構(gòu)造:斷裂密度(m/km2),50~250、250~500、500~750、750~1 000。
(2)誘發(fā)影響因素
①多年平均降雨量:<1 700 mm、1 700~1 800 mm、1 800~2 000 mm、>2 000 mm;②植被發(fā)育與破壞:<20%、20%~40%、40%~60%、60%~80%。
(3)現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害
①分布密度(處/km2):0~0.05、0.05~0.15、0.15~0.30、0.30~0.50;②規(guī)模密度(m3/km2):0~100、100~1 000、1 000~5 000、5 000~15 000。
2.2.2 易損性評價指標(biāo)體系
以承災(zāi)體為標(biāo)準,基于自有屬性和信息不完備條件[3-4,9],確立評價指標(biāo)體系如表2所示,主要包括人口分布、村莊建筑、土地利用(主要是耕地豐度)、基礎(chǔ)設(shè)施(主要是公路交通設(shè)施)和經(jīng)濟價值(主要是工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值),均結(jié)合實際統(tǒng)計分級。
2.3.1 基于耦合權(quán)重確定方法的危險性動態(tài)評價
首先,建立反映地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)的評價集,即不易發(fā)(EⅠ)、低易發(fā)(EⅡ)、中易發(fā)(EⅢ)和高易發(fā)(EⅣ),以單個網(wǎng)格單元為評價單元,基于模糊數(shù)學(xué)理論[18],采用滑坡治理穩(wěn)定狀態(tài)綜合評價過程建立的耦合權(quán)重計算確定方法[19],建立其各類因子的隸屬度矩陣和權(quán)重矩陣,確定其結(jié)果集為
表2 承災(zāi)區(qū)易損性指數(shù)關(guān)系表
(1)
式中:A=[α1α2…αn]是各類評價因子的權(quán)重矩陣,且滿足總和為1;n表示評價因子的個數(shù);R為評價因子的隸屬度矩陣;μn4表示的是各類評價因子相應(yīng)于分區(qū)的隸屬度值。
依據(jù)最大隸屬度準則[18]確定地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度區(qū)間,基于評價結(jié)果集[λ1λ2…λ4],其對應(yīng)易發(fā)程度{EⅠ、EⅡ、EⅢ、EⅣ},則評價結(jié)果為
λmax=max{λ1,λ2,…,λ4}。
(2)
可見λmax所對應(yīng)的等級區(qū)間即為地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)。在確定所有評價網(wǎng)格單元所處易發(fā)程度分區(qū)的基礎(chǔ)上,結(jié)合其分區(qū)屬性,經(jīng)綜合評價分析,進行全區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度并區(qū)勾繪且核實。
其次,基于降雨過程實測雨量構(gòu)建降雨量臨界閥值指標(biāo),由當(dāng)日雨量和前期有效雨量(有效降雨量)構(gòu)成,分析降雨引發(fā)滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害的對應(yīng)關(guān)系,綜合確定與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的關(guān)系限值,進行降雨危險性程度等級劃分,分低(安全雨情)、中(激發(fā)雨情)、高(群發(fā)激發(fā)雨情)3級。
最后,基于地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū),結(jié)合降雨危險性程度分級,參照有關(guān)危險性分析的成果資料[3-4,9],結(jié)合實際分析降雨激發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的耦合作用關(guān)系,構(gòu)建預(yù)警關(guān)系矩陣(表3),實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害危險性動態(tài)評價,分極低、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等級別。
表3 預(yù)警關(guān)系矩陣劃分表
2.3.2 地質(zhì)災(zāi)害易損性分析
首先,依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害易損性評價指標(biāo)體系,基于評價網(wǎng)格單元,對各評價因素指標(biāo)進行分指數(shù)賦值,對其進行歸一化處理(介于0~1),計算式為
(3)
式中:X(i)為某評價因子層中第i個網(wǎng)格單元經(jīng)數(shù)據(jù)歸一化處理的值;x(i)為第i個網(wǎng)格單元的待定分指數(shù)值,max[x(i)]為所有評價網(wǎng)格單元中的最大值;min[x(i)]為所有評價網(wǎng)格單元中的最小值。
其次,針對體現(xiàn)承災(zāi)區(qū)抗災(zāi)特性的各評價因素層,基于數(shù)據(jù)歸一化處理的參數(shù)屬性值,結(jié)合耦合權(quán)重確定方法計算的各評價因素的權(quán)重值[19],采用綜合指數(shù)法確定地質(zhì)災(zāi)害易損性指數(shù)值,為
(4)
式中:Z為某評價網(wǎng)格單元的易損性指數(shù)值;Aj為其對應(yīng)第j個評價因子的權(quán)重值;Xj為其對應(yīng)第j個評價因子的參數(shù)屬性值(已經(jīng)數(shù)據(jù)歸一化處理);j為其對應(yīng)評價因子的個數(shù),j=1,2,…,5。
最后,根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害易損性指數(shù)值,采用修正的自然斷點法[3-4,9]進行其程度分級,依據(jù)指標(biāo)值區(qū)間范圍,分極低、低、中、高易損性區(qū)域(表4),再基于所有評價網(wǎng)格單元進行區(qū)域易損性分區(qū)。
表4 承災(zāi)區(qū)易損性分區(qū)分級表
2.3.3 地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險評價
基于災(zāi)害風(fēng)險評價基本理論[3-4,9],以地質(zhì)災(zāi)害危險性動態(tài)評價結(jié)果以及易損性評價結(jié)果為基礎(chǔ),計算分析地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險指數(shù),確定動態(tài)風(fēng)險水平。
首先,根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害危險性動態(tài)評價分析結(jié)果,結(jié)合實際統(tǒng)計分級情況,采用修正的自然斷點法,確定地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性概率P(表5)。
表5 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率對應(yīng)表
表6 地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險水平分級標(biāo)準
表7 地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險與應(yīng)急預(yù)警關(guān)系表
其次,再疊合地質(zhì)災(zāi)害易損性指數(shù)值,利用評價網(wǎng)格單元劃分的方式,采取屬性值相乘的分析方法,綜合確定地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險指數(shù),為
Fi=Pi×Zi。
(5)
式中:Fi為第i個評價單元的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險指數(shù)值;Pi為第i個評價單元的地質(zhì)災(zāi)害危險性概率;Zi為第i個評價單元的地質(zhì)災(zāi)害易損性指數(shù)值。
地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險指數(shù)值介于0~1之間,結(jié)合實際分析情況采用修正的自然斷點法[3-4,9],進行動態(tài)風(fēng)險水平分級,按照等級區(qū)間范圍差異,分成極低、低、中和高風(fēng)險區(qū)(或極高風(fēng)險區(qū))(表6),從而確定以動態(tài)災(zāi)害風(fēng)險水平為閥值的預(yù)警判據(jù),建立山區(qū)小流域突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險預(yù)警模型。
根據(jù)《國家突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案》[13],并通過已有相關(guān)應(yīng)急成果資料[20-21]的總結(jié)和深化,探索提出適合山區(qū)小流域環(huán)境特色的能滿足不同地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險水平啟動相應(yīng)層級的應(yīng)急預(yù)警響應(yīng)機制與聯(lián)動模式,區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險與應(yīng)急預(yù)警的聯(lián)動關(guān)系如表7所示,根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險水平的不同,建立相應(yīng)層級的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急預(yù)警級別,確定具體的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置和防災(zāi)措施,為地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)提供決策依據(jù)和技術(shù)支持。
結(jié)合研究區(qū)歷史泥石流災(zāi)害資料和降雨過程雨量信息,針對流域形態(tài)顯著且縱坡降較大的溝谷型泥石流,根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范[22],結(jié)合降雨基本特征,建立泥石流降雨監(jiān)測預(yù)警暴雨強度指標(biāo)為:
R=μ(H24h/100+H1h/40)。
(6)
式中:μ是前期降雨量修正系數(shù),無前期降雨時μ取1,有前期降雨時μ一般取1.1~1.2;H24h是24 h最大降雨量(mm);H1h是1 h最大降雨量(mm)。
降雨激發(fā)滑坡(或坡面泥石流)發(fā)生的有效降雨量一般采用冪指數(shù)形式,以某段降雨過程的當(dāng)日降雨量各自乘以有效降雨系數(shù)再累積所得[23]:
(7)
式中:Rc是有效降雨量;R0是滑坡發(fā)生當(dāng)日雨量;i是滑坡發(fā)生前的天數(shù)計數(shù);n是滑坡發(fā)生前的天數(shù);α是有效降雨系數(shù),一般介于0.70~0.80,本區(qū)據(jù)實取0.75;Ri是滑坡發(fā)生前第i天的當(dāng)日雨量。
通過典型代表性降雨事件激發(fā)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的實測過程降雨量統(tǒng)計,滑坡地質(zhì)災(zāi)害的形成主要與發(fā)生前4~5 d的降雨密切相關(guān),則上式中滑坡發(fā)生前的天數(shù)結(jié)合實際情況可取4~5 d,則適合本區(qū)降雨激發(fā)滑坡的有效降雨量值的理論計算公式為:
Rc=R0+α1R1+α2R2+α3R3+α4R4+α5R5。
(8)
式中:Rc是有效降雨量;R0是滑坡發(fā)生時的當(dāng)日降雨量;α是有效降雨系數(shù),本區(qū)結(jié)合實際情況取0.75;R1、R2、R3、R4、R5是滑坡發(fā)生前第1 d、第2 d、第3 d、第4 d、第5 d的當(dāng)日降雨量。
根據(jù)銅山源小流域及其周邊地區(qū)“2002·8·15”、“2010·6·18”、“2010·7·8”、“2011·6·15”等降雨事件,建立臨界雨量閥值與激發(fā)滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生比例數(shù)之間的對應(yīng)統(tǒng)計關(guān)系,主要分析如下。
①在Rc>195 mm及其以上時,降雨激發(fā)更多群發(fā)性滑坡、泥石流災(zāi)害的發(fā)生,且比例大幅提高,約占總數(shù)的70%以上,為群發(fā)激發(fā)雨情;且在Rc>230 mm時,溝谷型泥石流激發(fā)比例大大提高,約占泥石流總數(shù)的90%以上,為其觸發(fā)雨情,可見降雨激發(fā)溝谷型泥石流的條件相對苛刻得多。
②在Rc=125~195 mm時,降雨激發(fā)多數(shù)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生,約25%~30%左右,為激發(fā)雨情。
③在Rc≤125 mm時,可見降雨將不足以或少有激發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生,為安全雨情。
通過總結(jié)分析本區(qū)及附近降雨激發(fā)滑坡、泥石流的降雨事件以及地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生數(shù)量的對應(yīng)統(tǒng)計關(guān)系(圖4),基于統(tǒng)一的降雨預(yù)警指標(biāo)體系,確定降雨激發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的臨界雨量閥值為125 mm、195 mm,且230 mm是激發(fā)溝谷型泥石流的雨量閥值。
圖4 臨界降雨量與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的對應(yīng)關(guān)系圖
通過降雨激發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的臨界雨量閥值指標(biāo)的分析和確定,可將降雨量危險性等級劃分為3級,即低危險性、中危險性和高危險性,分別對應(yīng)Rc=125 mm和195 mm兩個臨界雨量閥值(表8)。
表8 降雨危險性等級劃分
選擇衢江區(qū)銅山源典型性小流域作為研究區(qū),以ArcGIS10.0平臺和Matlab7.1程序為基礎(chǔ)平臺,以“2011·6·19”代表性降雨事件[15]為典型實例,通過所構(gòu)降雨型地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險預(yù)警模型,開展山區(qū)小流域地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險評價與應(yīng)急預(yù)警研究。
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源[14-15]:①1∶ 10 000數(shù)字化地形圖;②5 m分辨率DEM數(shù)字高程模型;③1∶ 10 000等高線、水系、交通線及各類注記等;④1∶ 10 000鄉(xiāng)鎮(zhèn)、行政村、居民點境界線及標(biāo)注;⑤1∶ 200 000或1∶ 50 000地層巖性、地質(zhì)界線、構(gòu)造等;⑥滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害隱患;⑦最新二調(diào)土地利用數(shù)據(jù);⑧研究區(qū)及附近雨量站分布及實測過程雨量。
首先,根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度評價指標(biāo)體系建立評價因素集,結(jié)合實際以100 m×100 m為基本評價網(wǎng)格單元,通過模糊數(shù)學(xué)計算理論和耦合權(quán)重計算確定方法,進行研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)(圖5)。通過地質(zhì)災(zāi)害爆發(fā)強度S[24]檢驗分區(qū)評價結(jié)果,研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害不、低、中至高易發(fā)區(qū)的爆發(fā)強度S指數(shù)是逐漸增大的,說明分區(qū)是合理的。
圖5 研究區(qū)小流域地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)圖
其次,結(jié)合本次“2011·6·19”降雨過程的實測雨量值,根據(jù)臨界雨量閥值確定方法和克里格數(shù)據(jù)插值方式,生成全區(qū)有效降雨量分布圖(圖6),可知Rc在110~191 mm之間,根據(jù)降雨危險性等級劃分表,確定全區(qū)降雨危險性程度劃分為低和中2級區(qū)。
圖6 研究區(qū)域有效降雨量等值線圖
最后,基于研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)評價結(jié)果,結(jié)合降雨危險性程度等級劃分情況,依據(jù)預(yù)警關(guān)系矩陣劃分表(見表3),進行降雨激發(fā)地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)危險性評價(圖7)。
分析可知研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)危險性劃分成極低、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級四級區(qū),包括:①極低級區(qū)位于杜澤、峽川南部平原區(qū)及蓮花、云溪、高家等平原區(qū),面積約50.50 km2,占總面積的22.16%;②Ⅰ級區(qū)位于銅山源水庫、杜澤中部、峽川北部和周家南部丘陵區(qū),面積約31.7 km2,占總面積的13.91%;③Ⅱ級區(qū)位于太真(不含下槽塢)低山區(qū)、杜澤北部(不含廟前—金崗山—黃金崗一帶)和周家北部低山丘陵區(qū),面積約86.40 km2,占總面積的37.91%;④Ⅲ級區(qū)位于太真南部(下槽塢)低山區(qū)、雙橋、杜澤北部(廟前—金崗山—黃金崗一帶)中低山區(qū),面積約59.30 km2,占總面積的26.02%。
圖7 研究區(qū)降雨激發(fā)小流域地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)危險性分區(qū)圖
以承災(zāi)體為標(biāo)準,采用體現(xiàn)抗災(zāi)特性的村莊建筑、人口分布、土地利用、基礎(chǔ)設(shè)施和經(jīng)濟價值等因素,通過實地調(diào)查、統(tǒng)計年鑒、政府公報等獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源[25],結(jié)合信息屬性特征和政府管理需求,以登記在冊的鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政村為基本單位,依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害易損性分析模型體系和模式方法,基于評價網(wǎng)格單元,確定地質(zhì)災(zāi)害易損性分區(qū)(圖8)。
圖8 研究區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害易損性分區(qū)圖
圖9 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險水平分布圖
分析可知研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易損性分區(qū)如下:①極低易損性區(qū)位于銅山源水庫,面積約12.0 km2,約占總面積的5.27%;②低易損性區(qū)位于太真、雙橋、杜澤及峽川北部山區(qū),面積約147.5 km2,約占總面積的64.72%;③中易損性區(qū)位于杜澤及周家中部、峽川南部丘陵地區(qū)及蓮花和云溪南部地區(qū),面積約34.6 km2,約占總面積的15.18%;④高易損性區(qū)位于杜澤南部平原區(qū)、省屬十里豐監(jiān)獄和云溪北部地區(qū),面積約33.8 km2,約占總面積的14.83%。
基于降雨激發(fā)小流域地質(zhì)災(zāi)害的動態(tài)危險性評價以及易損性評價結(jié)果,依托降雨型地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險預(yù)警模型,確定全區(qū)地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險水平指數(shù)(F∈[0,1]),以其為預(yù)警閥值判據(jù),進行地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險水平分區(qū)評價和應(yīng)急預(yù)警(圖9)。
本區(qū)地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險水平分區(qū)如下:①極低區(qū)(Ⅴ級區(qū))位于銅山源水庫、杜澤下溪、寶山村一帶及南部平原區(qū)、峽川(不含峽口村)、周家南部平原區(qū)及蓮花、云溪、高家和十里豐監(jiān)獄,面積約80.29 km2,占總面積的35.23%,地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)危險性以極低和低為主,風(fēng)險水平極低,為應(yīng)急預(yù)警Ⅴ級區(qū)。②低級區(qū)(Ⅳ級區(qū))位于太真王家山和銀坑村、雙橋林場、杜澤明果—黃金崗村一帶、杜澤一至五村及峽川峽口村,面積約59.17 km2,占總面積的25.95%,地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)危險性以中等為主,易損性多為低級,風(fēng)險水平低,為應(yīng)急預(yù)警Ⅳ級區(qū)。③中級區(qū)(Ⅲ級區(qū))位于雙橋(不含林場)、太真(不含王家山和銀坑村)、杜澤廟前—金崗山—黃金崗一帶和白鶴山、寶山村一帶及周家北部村,面積約88.48 km2,占總面積的38.82%,地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)危險性以高和中級為主,中低山至丘陵區(qū)易損性由低級至中等,風(fēng)險水平中等,為應(yīng)急預(yù)警Ⅲ級區(qū)。
實際情況下,本次降雨過程中銅山源小流域新發(fā)生3處地質(zhì)災(zāi)害[15]:雙橋鄉(xiāng)田蓬村滑坡(HP03)、太真鄉(xiāng)下槽塢村滑坡(HP15)、杜澤鎮(zhèn)余家村滑坡(HP17),為小型巖土質(zhì)滑坡,對照其所處位置,均落于地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險水平中級區(qū)(應(yīng)急預(yù)警Ⅲ級區(qū))(見圖9紅色標(biāo)記點)。可見,地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險評價能有效覆蓋或捕捉可能發(fā)生的點,說明本區(qū)評價結(jié)果是合理可靠的,能指導(dǎo)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急。
地方國土部門對照動態(tài)風(fēng)險預(yù)警聯(lián)動關(guān)系表,根據(jù)雨情發(fā)布預(yù)警信息,啟動群測群防體系,要求雙橋、太真和杜澤等地開展地質(zhì)災(zāi)害巡查監(jiān)測,按防災(zāi)預(yù)案采取防御措施;對新發(fā)滑坡,組織應(yīng)急小組赴現(xiàn)場處置,劃定危險區(qū)設(shè)置警示牌,受威脅群眾妥善避讓撤離;在滑坡調(diào)查評價的基礎(chǔ)上,制定削、擋、排等應(yīng)急處置措施,消除威脅,保障安全。
針對東南沿海山區(qū)小流域地質(zhì)環(huán)境特色條件,選擇浙中丘陵山區(qū)衢江區(qū)銅山源小流域為研究區(qū),基于風(fēng)險評價理論和模糊數(shù)學(xué)方法,采用耦合權(quán)重計算確定方法,構(gòu)建降雨誘發(fā)山區(qū)小流域地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險預(yù)警模型,建立評價指標(biāo)體系和分析模式方法,建立降雨激發(fā)滑坡、泥石流的統(tǒng)一強度閥值預(yù)警指標(biāo),以典型代表性降雨事件為實例,依托降雨型地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險預(yù)警模型,綜合確定研究區(qū)小流域地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險水平,以其為預(yù)警判據(jù),進行地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險評價與應(yīng)急預(yù)警研究。
通過研究區(qū)典型實例分析以及實際地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生情況的檢驗與驗證,證實研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險水平分區(qū)結(jié)果是合理可靠的,通過實施降雨作用下山區(qū)小流域突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險評價能夠有效指導(dǎo)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急預(yù)警和防災(zāi)處置。綜合可見,此不失為一種行之有效的技術(shù)方法,可進一步開發(fā)成動態(tài)風(fēng)險評價與應(yīng)急預(yù)警綜合平臺系統(tǒng)。