東南沿海臺(tái)風(fēng)暴雨型單體斜坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)——以泰順仕陽北坡為例

韓 帥劉明軍伍劍波張 帥孫 強(qiáng)張?zhí)?/p>

0 引言

斜坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是國土空間規(guī)劃和地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)的有效手段之一(吳樹仁等,2009;胡瑞林等,2013)。張梁等(1998)、向喜瓊和黃潤秋(2000)、殷坤龍和張桂榮(2003)、唐川和朱靜(2006)、王濤等(2009)分別從災(zāi)害危險(xiǎn)性、承災(zāi)體易損性、人員財(cái)產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)三部分建立了地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)框架。近年來,國內(nèi)外斜坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究發(fā)展迅速,如Cross(1998)在滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃研究中采用滑坡敏感性指數(shù)(LSI)作為危險(xiǎn)性區(qū)劃的定量化指標(biāo),并結(jié)合英國某地區(qū)進(jìn)行了實(shí)踐。崩塌滑坡泥石流地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性分析和風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究對城鄉(xiāng)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測具有重要意義(馬寅生等,2004)。Tyagi et al.(2021)用層次分析法(AHP)評(píng)估印度北阿坎德邦德赫里地區(qū)滑坡危險(xiǎn)指數(shù)。Nguyen and Kim(2021)考慮滑坡危險(xiǎn)性、承載體脆弱性,提出了基于綜合統(tǒng)計(jì)的滑坡危險(xiǎn)性物理模型和基于易損性曲線的脆弱性分析,并用定量半定量相結(jié)合的方法計(jì)算災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),該風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型在韓國烏妍山2011年7月滑坡中得到驗(yàn)證。Dai et al.(2002)從滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和管理角度,研究了各類評(píng)估方法的適用性,并提出了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和管理框架用以降低滑坡風(fēng)險(xiǎn)。目前地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)已成為地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)研究的熱點(diǎn)(石菊松等,2007),殷坤龍等(2007)從區(qū)域滑坡災(zāi)害空間預(yù)測、時(shí)間預(yù)警預(yù)報(bào)的角度提出了滑坡災(zāi)害預(yù)測預(yù)報(bào)的分類和理論基礎(chǔ),并以MapGIS為平臺(tái),進(jìn)行了臺(tái)風(fēng)暴雨型滑坡危險(xiǎn)性預(yù)測、人口易損性預(yù)測、經(jīng)濟(jì)易損性預(yù)測到風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測的實(shí)例研究。陳麗霞等(2008)以重慶市萬州區(qū)農(nóng)機(jī)技?；聻槔?以GIS為平臺(tái),考慮滑坡的易發(fā)性與承載體的易損性,定量預(yù)測了滑坡災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)大小。劉甲美等(2017)、楊志華等(2017)綜合運(yùn)用Newmark累積位移模型和GIS技術(shù)分別對四川九寨溝、尼泊爾地震滑坡開展應(yīng)急快速評(píng)估,對提高災(zāi)害應(yīng)急救援效率具有重要意義。吳季寰等(2021)基于改進(jìn)頻率比模型對撫順西露天礦區(qū)滑坡進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià),為礦區(qū)生態(tài)修復(fù)治理提供重要參考。張向營等(2018)對交通沿線的滑坡利用基于GIS技術(shù)的信息量模型法開展滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià),對鐵路邊坡防護(hù)具有重要意義。王寧濤等(2012)基于RS和GIS,采用統(tǒng)計(jì)學(xué)信息量法對湖北省五峰縣地區(qū)滑坡地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行了定量評(píng)價(jià),為國土空間規(guī)劃提供了參考。高克昌等(2006)以重慶萬州地區(qū)滑坡為研究對象,選取了8個(gè)評(píng)價(jià)因子進(jìn)行了滑坡危險(xiǎn)性定量評(píng)價(jià)。對于滑坡的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),大多數(shù)學(xué)者主要從區(qū)域滑坡易發(fā)性考慮(張春山等,2006;許沖等,2010;李信等,2022),針對重大滑坡單體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)方法的研究尚欠缺。鑒于區(qū)域滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù),如確定性系數(shù)法、層次分析法等廣泛應(yīng)用于斜坡單體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),文章結(jié)合中國東南沿海地區(qū)臺(tái)汛期降雨誘發(fā)的滑坡災(zāi)害,以泰順仕陽北坡為例,開展滑坡單體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究,其結(jié)果對該類滑坡的防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義。

1 地質(zhì)背景及斜坡概況

仕陽鎮(zhèn)北坡位于浙江省溫州市泰順縣仕陽鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府所在地北側(cè)斜坡,位于泰順縣東南方向2.7 km處,區(qū)域有省道、縣道及通村公路連接,交通較便利(趙陽等,2021)。斜坡坡向190°左右,整個(gè)自然斜坡呈長方形,頂部山脊東西走向,向東傾伏。斜坡縱長約720 m,橫寬約1400 m,面積約1.008 km2。地勢呈北高南低,起伏較大,斜坡坡向約190°,坡表平直,斜坡形態(tài)為凹型坡,斜坡區(qū)域出露地層為上侏羅統(tǒng)西山頭組一段(J3x1),凝灰質(zhì)粉砂巖、流紋質(zhì)角礫凝灰?guī)r互層,產(chǎn)狀140°∠10°。斜坡地形較平直,坡表發(fā)育3條沖溝,匯入坡腳仕陽溪。斜坡坡腳區(qū)域?yàn)槭岁栨?zhèn)鎮(zhèn)區(qū),地形平緩,人口密集,遍布居民房屋,居民區(qū)北部大部分房屋屋后進(jìn)行了不同程度的開挖,且坡高一般3～5 m,坡度一般60°左右,形成的臨空面大部分有支護(hù),在斜坡中部有機(jī)耕道切坡,坡高一般5～12 m,坡度一般60°左右。工程地質(zhì)鉆探揭露該斜坡主要由含角礫粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化凝灰?guī)r、強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r、中風(fēng)化凝灰?guī)r組成,上部粉質(zhì)黏土與全風(fēng)化凝灰?guī)r松散,易接受大氣降水入滲補(bǔ)給,而強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r相對隔水,在二者界面易形成富水區(qū),成為斜坡的軟弱帶,易形成滑坡災(zāi)害,該斜坡發(fā)育HP1、HP2兩處潛在滑坡災(zāi)害,HP1-1區(qū)、HP1-2區(qū)為破壞潛在區(qū),HP2-1區(qū)、HP2-2區(qū)為滑動(dòng)影響區(qū),斜坡的平剖面圖如圖1所示。

圖1 仕陽北坡平面及剖面圖Fig.1 The plan and sectional view of the Shiyang north slope(a) Plan of the Shiyang north slope; (b) Section A-A’; (c) Section B-B’

斜坡范圍內(nèi)仕陽鎮(zhèn)中心小學(xué)后山已發(fā)生一處滑坡災(zāi)害。該滑坡位于斜坡上部區(qū)域,長50 m,寬50 m,規(guī)模2500 m3;滑坡邊界不清晰,其前緣可見一條溝道,后緣可見多條拉張裂縫,坡表樹木呈現(xiàn)出 “醉漢林”;滑坡目前處于蠕滑狀態(tài),2019年臺(tái)汛期斜坡坡表有小規(guī)模的坡積層失穩(wěn),體積400 m3,堆積體堆積于滑坡坡腳的溝道內(nèi);高陡切坡揭露的滑坡物源為破碎的凝灰?guī)r巖體,上覆坡積黏土,結(jié)構(gòu)松散,在強(qiáng)降雨或持續(xù)性降雨條件下容易引發(fā)滑坡-碎屑流災(zāi)害鏈,威脅溝口的居民安全。

2 斜坡穩(wěn)定性分析

2.1 降雨量分析

華東地區(qū)所發(fā)生的滑坡災(zāi)害,受降雨特別是臺(tái)風(fēng)期間的極端降雨誘發(fā)較明顯(袁康等,2021),歷史上臺(tái)風(fēng)登陸頻繁,每年平均有3～5次臺(tái)風(fēng)登陸,臺(tái)風(fēng)帶來的降雨具有降雨時(shí)間長、強(qiáng)度大等特點(diǎn),造成滑坡、崩塌、泥石流等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),是該區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害誘發(fā)的主要因素之一(張?zhí)?2016),根據(jù)該斜坡雨量站數(shù)據(jù)(圖2),區(qū)域內(nèi)降雨時(shí)間分布不均衡,降雨多集中于4—9月份,也是滑坡等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)期。

圖2 2016—2019年仕陽鎮(zhèn)月降水量Fig.2 Monthly precipitation in Shiyang Town from 2016 to 2019

對浙江省1257個(gè)雨量站在1990—2003年期間的雨量與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)間的降雨歷時(shí)關(guān)系的分析表明:71.3%的地質(zhì)災(zāi)害降雨歷時(shí)為1天,與歷時(shí)2天和3天降雨有關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害分別占6.9%和5.7%,只有不足3%的地質(zhì)災(zāi)害與降雨歷時(shí)10天有關(guān),且大部分滑坡災(zāi)害與暴雨關(guān)系密切。2016—2019年仕陽鎮(zhèn)不同降雨級(jí)別的天數(shù)統(tǒng)計(jì)情況見表1。

表1 2016—2019年各類降雨級(jí)別天數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistics of the days of different rainfall levels from 2016 to 2019

2.2 斜坡穩(wěn)定性數(shù)值分析

基于野外地質(zhì)調(diào)查、工程地質(zhì)鉆探及室內(nèi)巖土力學(xué)測試,選取斜坡A-A’、B-B’兩條剖面作為計(jì)算剖面,采用Geostudio有限元數(shù)值分析軟件(盧茜和劉穎,2016),將地下水位作為既定條件,將斜坡巖土體參數(shù)作為狀態(tài)隨機(jī)變量,通過蒙特卡洛模擬法對兩條剖面進(jìn)行穩(wěn)定性和破壞概率模擬分析,計(jì)算工況見表2。

表2 數(shù)值計(jì)算工況Table 2 Numerical calculation conditions

根據(jù)野外取樣,室內(nèi)巖土基本物理力學(xué)參數(shù)測試結(jié)果,確定數(shù)值分析材料參數(shù)(表3)。

表3 巖土體物理力學(xué)參數(shù)Table 3 Physical and mechanical parameters of the rock and soil

為探究不同程度降雨作用下斜坡內(nèi)部水分運(yùn)移規(guī)律及對斜坡穩(wěn)定性的影響,數(shù)值計(jì)算采用SLOPE/W模塊和SEEP/W模塊耦合計(jì)算分析,其中A-A’剖面剖分網(wǎng)格平均尺寸4 m,包含4644個(gè)節(jié)點(diǎn),8862個(gè)單元;B-B’剖面剖分網(wǎng)格平均尺寸4 m,包含4801個(gè)節(jié)點(diǎn),9194個(gè)單元(圖3)。

圖3 數(shù)值計(jì)算模型Fig.3 Numerical calculation model(a) Calculation model of the A-A’section; (b) Calculation model of the B-B’section

為深入分析降雨對斜坡穩(wěn)定性的影響,在查明該斜坡工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,開展了大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨4種降雨條件下斜坡滲流分析,A-A’剖 面 和B-B’剖 面 降 雨12 h、24 h、36 h斜坡內(nèi)部孔隙水壓力的變化如圖4、圖5所示,由圖表明隨著降雨作用的進(jìn)行,斜坡在坡腳位置孔隙水壓力明顯增大,隨后雨水沿坡表下滲,其作用表現(xiàn)為3個(gè)方面:①增加了坡表松散層的容重,增加了下滑力;②軟化了巖土體,減小了抗滑力;③隨著雨水入滲,在斜坡表面拉應(yīng)力集中區(qū)產(chǎn)生微小拉裂隙,雨水沿微裂隙迅速下滲,產(chǎn)生孔隙水壓力;增加斜坡下滑力的同時(shí),導(dǎo)致裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展并貫通,形成局部潛在滑移面;隨著降雨過程的進(jìn)行,眾多潛在滑移面形成統(tǒng)一的滑動(dòng)面,即滑坡發(fā)生。

圖4 不同雨強(qiáng)條件下不同時(shí)刻A-A’剖面斜坡內(nèi)部孔隙水壓力云圖Fig.4 Cloud diagram of pore water pressure inside the slope of the A-A’section at different time under different rain intensities(a-c) Cloud map of pore water pressure inside the slope of the A-A’section under heavy rain conditions;(d-f) Cloud map of pore water pressure inside the slope of the A-A’section under torrential rain conditions;(g-i) Cloud map of pore water pressure inside the slope of the A-A’section under downpour conditions;(j-l) Cloud map of pore water pressure inside the slope of the A-A’section under heavy downpour conditions

圖5 不同雨強(qiáng)條件下不同時(shí)刻B-B’剖面斜坡內(nèi)部孔隙水壓力云圖Fig.5 Cloud diagram of pore water pressure inside the slope of B-B’section at different times under different rain intensities (a-c) Cloud map of pore water pressure inside the slope of B-B’profile under heavy rain conditions;(d-f) Cloud map of pore water pressure inside the slope of B-B’profile under torrential rain conditions;(g-i) Cloud map of pore water pressure inside the slope of B-B’section under downpour conditions;(j-l) Cloud map of pore water pressure inside the slope of B-B’section under heavy downpour conditions

針對斜坡的兩條剖面,基于SEEP/W模塊計(jì)算結(jié)果,采用Morgenstern-Price法自動(dòng)搜索斜坡的不穩(wěn)定區(qū)域(連志鵬和徐勇,2016),對斜坡36小時(shí)降雨時(shí)長條件下進(jìn)行穩(wěn)定性分析(圖6,圖7),并采用蒙特卡洛模擬法,將符合正態(tài)分布的巖土參數(shù)作為隨機(jī)變量,進(jìn)行模擬計(jì)算獲得斜坡的破壞概率(趙輝等,2010)。計(jì)算結(jié)果表明大雨工況下A-A’剖面和B-B’剖面的安全系數(shù)最高,分別為1.122和1.133,其破壞概率最小,分別為5.04%和11.84%;隨著雨強(qiáng)的增加,其安全系數(shù)逐漸降低,破壞概率逐漸增大,暴雨工況下破壞概率分別達(dá)到了48.9%和46.4%,極有可能發(fā)生滑坡災(zāi)害(表4)。

表4 不同工況下斜坡安全系數(shù)與破壞概率Table 4 Slope safety factor and failure probability under different working conditions

圖6 A-A’剖面潛在滑移面及安全系數(shù)Fig.6 Potential slip surface and safety factor of the A-A’section(a) Potential slip surface and safety factor of the A-A’section under heavy rain conditions;(b) Potential slip surface and safety factor of the A-A’section under torrential rain conditions;(c) Potential slip surface and safety factor of the A-A’section under downpour conditions;(d) Potential slip surface and safety factor of the A-A’section under heavy downpour conditions

圖7 B-B’剖面潛在滑移面及安全系數(shù)Fig.7 Potential slip surface and safety factor of the B-B’section(a) Potential slip surface and safety factor of the B-B’section under heavy rain conditions;(b) Potential slip surface and safety factor of the B-B’section under torrential conditions; (c) Potential slip surface and safety factor of the B-B’section under downpour conditions;(d) Potential slip surface and safety factor of the B-B’section under heavy downpour conditions

3 承災(zāi)體易損性分析

在廣泛收集當(dāng)?shù)厝丝谫Y料的基礎(chǔ)上,通過野外實(shí)地調(diào)查,查明斜坡的主要威脅對象為民房、小學(xué)、車站、街道等2059人,根據(jù)實(shí)地調(diào)查和資產(chǎn)評(píng)估,主要從住宅價(jià)值、室內(nèi)財(cái)產(chǎn)、土地價(jià)值等獲取了各類承災(zāi)體的價(jià)值。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,每間房屋每年居住365天,每天18小時(shí),人員風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空概率為P(S∶T)=0.75。

結(jié)合斜坡工程地質(zhì)條件,地形地貌特征及房屋建筑的布局,滑坡一旦發(fā)生,將對靠近坡腳區(qū)域的建筑物造成直接沖擊;同時(shí),由于坡腳位置的建筑物對滑體物質(zhì)的阻擋作用,滑體物質(zhì)能量減小,降低了滑體繼續(xù)向前滑動(dòng)的可能性;工程地質(zhì)鉆探揭露滑體物質(zhì)較薄,滑坡發(fā)生后影響范圍最遠(yuǎn)可至仕陽溪,最近為臨近斜坡的居民點(diǎn);根據(jù)地形地貌,地層巖性等,劃定斜坡的影響范圍分區(qū)(圖8)。Ⅰ區(qū)、Ⅳ區(qū)主要為斜坡坡腳區(qū)域,背靠斜坡,一旦發(fā)生滑坡,此區(qū)域受到直接破壞與損失;Ⅱ區(qū)、Ⅴ區(qū)為地勢相對平坦區(qū),也是人口集中分布區(qū),距離滑坡坡腳稍遠(yuǎn),受Ⅰ區(qū)、Ⅳ區(qū)建筑物的阻擋,該區(qū)域受滑坡威脅的程度相對較小;Ⅲ區(qū)、Ⅵ區(qū)位于仕陽溪北岸,距離坡腳較遠(yuǎn),滑坡物質(zhì)經(jīng)過坡腳區(qū)域后能量下降,到達(dá)該區(qū)域的可能性較小。某一區(qū)域滑坡到達(dá)概率越大,其對應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)值也將越高。根據(jù)實(shí)測剖面與滑坡影響范圍分區(qū),基于工程地質(zhì)類比法,結(jié)合該地區(qū)相同工程地質(zhì)條件下降雨誘發(fā)的滑坡達(dá)到概率的統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律,該斜坡不同分區(qū)的滑坡到達(dá)角與到達(dá)概率P(T∶L)如表5所示。

圖8 仕陽北坡滑坡影響范圍分區(qū)Fig.8 Zoning of the affected areas by the Shiyang north slope landslide

表5 不同區(qū)域滑坡到達(dá)角及概率Table 5 Angle and probability of landslide arrival in different regions

3.1 建筑物易損性

地質(zhì)災(zāi)害對建筑物的破損程度主要由地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度、建筑物抗災(zāi)害能力以及其所處的地理位置決定,Uzielli et al.(2008)基于滑坡強(qiáng)度和承災(zāi)體的脆弱性提出了建筑物易損性的評(píng)價(jià)公式:

公式中V為承災(zāi)體易損性,I為滑坡發(fā)生的作用強(qiáng)度,S為承災(zāi)體脆弱性。

對于滑坡作用強(qiáng)度主要考慮滑坡的各點(diǎn)滑體運(yùn)動(dòng)的最大沖擊力,以及滑面深度,滑坡發(fā)生的災(zāi)害作用強(qiáng)度可用以下模型評(píng)估(吳越等,2011):

公式中I為滑坡災(zāi)害的作用強(qiáng)度;Ipre為滑坡運(yùn)動(dòng)時(shí)的沖擊力指標(biāo);If-dep為各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)滑體的厚度指標(biāo)。

杜娟(2012)在斜坡單體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究中,對承災(zāi)體的易損性主要考慮了承災(zāi)體結(jié)構(gòu)類型、承災(zāi)體維護(hù)情況、使用年限、建筑物軸向與滑坡作用力方向的夾角等,承載體脆弱性模型為:

公式中S為承災(zāi)體脆弱性指標(biāo);sstr為承災(zāi)體結(jié)構(gòu)類型;smai為承災(zāi)體的維護(hù)情況;sser為承災(zāi)體建筑物的使用年限;sdir為滑坡作用力方向與承災(zāi)體軸向的夾角。

根據(jù)仕陽北坡影響區(qū)域內(nèi)建筑物分布特征及滑坡災(zāi)害強(qiáng)度特征,對建筑物的易損性的參數(shù)做出相對簡化處理:對于建筑物結(jié)構(gòu)類型,斜坡影響范圍內(nèi)的建筑物主要包含7種類型,其對應(yīng)的參數(shù)分別為框架結(jié)構(gòu)0.8,磚混結(jié)構(gòu)0.7,磚木結(jié)構(gòu)0.6,土木結(jié)構(gòu)0.5,簡易房屋0.2,廢棄房屋、大棚0.1;對于承災(zāi)體的維護(hù)情況、使用年限,維護(hù)情況越差、使用年限越長,參數(shù)取值越大,根據(jù)實(shí)地調(diào)查,取值范圍為0～1;對于滑坡作用力方向與承災(zāi)體軸向的夾角簡化為0°～5°取值0.6,大于5°取值0.4;對于滑坡災(zāi)害強(qiáng)度,在滑體運(yùn)動(dòng)過程中受到阻擋及摩擦作用,其能量逐漸減弱,越靠近前緣位置承災(zāi)體,其災(zāi)害強(qiáng)度越大,根據(jù)影響范圍分區(qū),Ⅰ區(qū)、Ⅳ區(qū);Ⅱ區(qū)、Ⅴ區(qū);Ⅲ區(qū)、Ⅵ區(qū)對應(yīng)的災(zāi)害作用強(qiáng)度參數(shù)簡化為0.95、0.70、0.45。根據(jù)公式(1)—(3)得到建筑物易損性結(jié)果,按照自然間斷法分為4類,分別為極易損、易損、中等易損、不易損,如圖9所示。

圖9 仕陽北坡承載體易損性Fig.9 Vulnerability of the bearing body on the Shiyang north slope

3.2 人員易損性

室內(nèi)人員易損性主要與建筑物易損性直接相關(guān),隨著建筑物承災(zāi)體易損性的增加而增加,由建筑物易損性的評(píng)價(jià)結(jié)果極易損區(qū)取值為1,易損區(qū)為0.4,中等易損區(qū)為0.1,不易損區(qū)為0.05。

4 滑坡風(fēng)險(xiǎn)分析

滑坡風(fēng)險(xiǎn)為一定時(shí)間范圍內(nèi),受滑坡影響的區(qū)域因滑坡發(fā)生而造成的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失,滑坡經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型如下:

公式中,R(prop)為滑坡發(fā)生造成的財(cái)產(chǎn)年損失;P(L)為滑坡年發(fā)生概率;P(T∶L)為滑坡的滑體物質(zhì)到達(dá)承載體的概率;P(S∶T)為建筑物承載體時(shí)空概率;V(prop∶S)為建筑物承載體易損性;E為建筑物承載體的價(jià)值。由滑坡造成的人員傷亡年概率計(jì)算模型如下:

公式中P(LOL)為由滑坡造成的人員死亡年概率;V(D∶T)為人員易損性。

4.1 室內(nèi)人員風(fēng)險(xiǎn)

仕陽北坡滑坡影響范圍內(nèi)共有2127人居住,其中Ⅰ區(qū)、Ⅳ區(qū)有331人,Ⅱ區(qū)、Ⅴ區(qū)有723人,Ⅲ區(qū)、Ⅵ區(qū)有1073人,實(shí)地調(diào)查居民居住情況顯示,每人每天最多可有18小時(shí)待于房內(nèi),其時(shí)空概率為0.75,根據(jù)公式(5),可分別計(jì)算不同降雨工況下人員的風(fēng)險(xiǎn)值,其中隨著降雨強(qiáng)度的增大,室內(nèi)人員風(fēng)險(xiǎn)值也隨之增加,特大暴雨的人員風(fēng)險(xiǎn)值最大,可達(dá)94人,結(jié)果如圖10所示。

圖10 仕陽北坡室內(nèi)人員風(fēng)險(xiǎn)Fig.10 Risk of the Shiyang north slope under rain conditions to the people inside a house(a) Under heavy rain conditions;(b) Under torrential rain conditions;(c) Under downpour conditions;(d) Under heavy downpour conditions

4.2 滑坡經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)

仕陽北坡滑坡影響范圍內(nèi)的承載體位置固定,因此涉及經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)時(shí)空概率取值為1,承載體財(cái)產(chǎn)根據(jù)資料收集及實(shí)地調(diào)查獲取,按照2000元/km2計(jì)算財(cái)產(chǎn),根據(jù)公式(4)可計(jì)算不同降雨工況下斜坡范圍內(nèi)承載體的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失,計(jì)算結(jié)果見圖11,其結(jié)果表明隨著降雨強(qiáng)度的增大,滑坡經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)值不斷增大,在特大暴雨工況下經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)最大,可達(dá)1.41億元。

圖11 仕陽北坡經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)Fig.11 Economic risk of the Shiyang north slope under rain conditions(a) Under heavy rain conditions;(b) Under torrential rain conditions;(c) Under downpour conditions;(d) Under heavy downpour conditions

5 結(jié)論與建議

以仕陽鎮(zhèn)北坡為研究對象,分別對其斜坡穩(wěn)定性及滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)定量分析進(jìn)行了研究,取得以下結(jié)果。

(1)通過數(shù)值計(jì)算分析,計(jì)算了斜坡在大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨4種工況下兩條剖面的滲流特性,并基于滲流場,對斜坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算,計(jì)算結(jié)果表明,斜坡在大雨工況下穩(wěn)定性較高,隨著降雨強(qiáng)度的增大,斜坡的穩(wěn)定性不斷降低,并采用蒙特卡洛方法,對斜坡的破壞概率進(jìn)行了分析,兩條剖面的破壞概率隨著降雨強(qiáng)度增大而增大,特大暴雨工礦下斜坡的破壞概率分別達(dá)到50.32%和48.02%。

(2)通過實(shí)地調(diào)查與收集資料,基于仕陽鎮(zhèn)北坡影響地區(qū)的房屋結(jié)構(gòu)及占地面積資料,對承載體的易損性進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,承載體的易損性主要與滑坡強(qiáng)度、承載體本身性質(zhì)、位置、滑坡主滑方向夾角、距滑坡前緣的距離有關(guān)。仕陽北坡建筑物,受地形條件限制,具有以下特點(diǎn):越靠近坡腳,建筑物結(jié)構(gòu)越差,使用年限越久,建筑物易損性越強(qiáng)。從仕陽溪至坡腳滑坡強(qiáng)度逐漸增大、承載體結(jié)構(gòu)逐漸變差,越靠近滑坡坡腳區(qū)域,其易損性越強(qiáng)逐漸增大。

(3)從室內(nèi)人員及建筑物經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面,定量分析了四種降雨強(qiáng)度下滑坡風(fēng)險(xiǎn),結(jié)果表明隨著降雨強(qiáng)度的增加,斜坡穩(wěn)定性逐漸降低,導(dǎo)致其風(fēng)險(xiǎn)值逐漸增加,特大暴雨的風(fēng)險(xiǎn)最大,人員風(fēng)險(xiǎn)為94人/年,經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)為1.41億元/年。

研究發(fā)現(xiàn)該斜坡在強(qiáng)降雨作用下,存在較大風(fēng)險(xiǎn),基于該斜坡工程地質(zhì)條件,建議斜坡前緣適當(dāng)采取擋土墻等工程措施,并布設(shè)監(jiān)測儀器進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警,同時(shí)加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害防治教育,建立群測群防體系,將災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)降至最低。