略阳县泥石流灾害风险评估

刘树林,王建智,朱有禄,李 萍,强 菲

(1.中国有色金属工业西安勘察设计研究院,陕西 西安 710054;2.长安大学地质工程系,陕西 西安 710054;3.陕西地质工程总公司,陕西 西安 710000)

0 引 言

受2008年5月12日汶川地震的影响,陕西省略阳县由此引发的次生地质灾害较为严重,加之该县地形地貌、气象水文、地质构造、地层岩性及人类活动等因素,诱发较多的泥石流灾害。经2010年10月风险详查,该县共有12处泥石流灾害隐患点,对当地人民群众的生命和财产安全构成了严重威胁。对该县泥石流风险进行评估是当前工作的重中之重。

国内有关泥石流风险评估的探讨较多,如运用地理信息系统[1]、模糊数学法[2]、图形叠加分析法[3]、神经网络法[4]、数量化评分法与逐步回归综合法[5]、GIS和神经网络方法[6]及单沟泥石流综合评价方法[7]等。刘希林[8-12]提出并应用单沟泥石流风险度评价模型,对云南东川因民矿区黑山沟泥石流进行了分析讨论,验证了这一方法对沟谷泥石流风险评价的可行性。国外奥地利、瑞士等欧洲国家对泥石流灾害危险性评价提出采用类似于交通信号的方式划分泥石流危险区、潜在危险区和无危险区[13]。加拿大O.Hungr等认为泥石流危险方位的确定应以理论作基础[14]。虽然略阳县曾经做过地震灾后详查及汛期排查,但均未对泥石流单独分析研究其风险性、易损性。

本文采用单沟泥石流危险度的评价方法,应用该县泥石流影响区域的详细调查数据,对12处泥石流隐患点进行了风险评估,希望评价结果能对泥石流的防治提供一定的参考。借助略阳县地质灾害专业监测点建设为该县汛期预警工作提供可靠的依据。

1 略阳泥石流发育条件

1.1 地理位置及气象水文

略阳县位于陕西省汉中市西北部,地理位置在东经 105°42′～ 106°31′,北纬 33°07′～33°38′之间 ,辖区面积2834 km2,辖21个乡镇,人口20余万,县内矿产资源、生物资源、水力资源十分丰富。

略阳县地处内陆腹地,受大陆性气候和海洋性气候影响,县城北部为南暖温带气候,南部为北亚热带气候。据县气象站多年观测资料,年平均气温13.2℃,极端最高气温 37.7℃,极端最低气温-11.2℃,年均降水量826.2mm。全年降水量分配不均匀,春冬两季较少,夏秋两季较多,7月～9月降水约占全年降水量的50%以上;月降水量7月达最大值187.3mm,其次为8月 162.7mm;最长连续降水日数达16 d。

1.2 地质构造及地层岩性

调查区大地构造位置跨一级构造单元昆仑秦岭褶皱系,构造极为复杂,以东西向线状褶皱为主。断裂构造也很复杂,正逆断层发育,部分有长期复活的征兆,一般断层线随大单元构造线的变化而转移,但各主要断裂也常构成不同构造单元的分界线。主要断裂有北东东、北西西、近南北及北西、北东向等几种类型。

调查区出露的地层主要有元古界碧口群、震旦系、古生界志留系、泥盆系、石炭系及各期火成岩与新生界第四系。出露岩性为凝灰岩、安山岩、砂岩、砂砾岩、千枚岩、页岩、灰岩、风坡积黄土及粉质粘土。

1.3 地质灾害发育规律

由于略阳县的地理位置、气象水文、地质构造、地层岩性以及人类工程活动等诸多因素,导致该县地质灾害具有以下几种特征:

(1)多样性。地质灾害类型有滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷等;

(2)链生性。主要体现在同一地质灾害可以诱发或伴生其它地质灾害,例如滑坡、崩塌为泥石流提供了充足的物源;

(3)周期性。体现在不同年份或同一年不同月份,地质灾害发生的频数明显增多;

(4)集中性。该县12处泥石流隐患点主要分布在城关镇、横现河镇、马蹄湾乡、白水江镇、白雀寺乡、郭镇和观音寺乡7个乡镇,分别为城关镇枝草沟泥石流、城关镇后沟泥石流、马蹄湾沟泥石流、白阳沟泥石流、龙王庙泥石流、贤草沟山坪上泥石流、纪家沟泥石流、木瓜沟泥石流、陈家山泥石流、米尖沟泥石流、碾子湾沟泥石流、乔沟泥石流。

2 泥石流危险度、易损度和风险度的原理

2.1 单沟泥石流风险评价方法

风险是在一定区域和给定时段内,由于某一自然灾害而引起的人们生命财产和经济活动的期望损失值。单沟泥石流风险度指标法由危险度和易损度综合确定。

2.2 危险度计算方法

刘希林提出的单沟泥石流风险评价模型采用7个评价因子,包括主要内在因子泥石流规模 M、发生频率P,及次要环境因子流域面积S1、主沟长度S2、流域相对高差 S3、流域切割密度 S6、不稳定沟床比例S9。通过对七个因子转换并考虑每个因子的权值,得到单沟泥石流危险度,计算公式如下:

式中:M 、F 、S1、S2、S3、S6、S9分别为 m,f,s1,s2,s3,s6,s9的转换值见表1。

2.3 易损度的计算方法

2.3.1 易损度(V)

式中:V为易损度(0～1或0%～100%);FV1为财产指标。V1为财产指标(万元);V1的转换函数赋值(0～1),表达式为:

FV2为人口指标。V2为人口指标(人 /km2)。V2的转换函数赋值(0～1),表达式为:

表1 单沟泥石流危险度评价因子的转换函数

2.3.2 财产指标(V1)

单沟泥石流易损度评价中的财产指标:

式中:I为物质易损度指标(万元);E为经济易损度指标(万元);L为土地资源易损度指标(万元)。

其中物质易损度指标

式中:I1为建筑资产(万元);I2为交通设施资产(万元);I3生命线工程财产(万元)

经济易损度指标E=(E1+E2+E3)×N,E1为人均年收入(万元/年);E2为人均储蓄存款余额(万元/人);E3为人均拥有的固定资产年收入(万元/人);N为人口数。

2.3.3 人口指标(V2)

单沟泥石流易损度评价中的人口指标:

式中:a为65岁(含)以上老人和15岁以下少年儿童的比例;b为只接受过初等教育(小学)及以下人口的比例;r为人口自然增长率(%);D为人口密度(人/km2)。

2.4 风险度计算方法

泥石流风险度的数学计算公式为:

式中:R为泥石流风险度(0～1或0%～100%);H为泥石流危险度(0～1或0%～100%);V为泥石流易损度(0～1或0%～100%)。

3 风险评价指标的确定以及危险度、易损度的计算

3.1 危险度参数确定及危险计算

通过转换函数得到略阳县12处单体泥石流的相关参数,并计算其危险度,见表2。

3.2 泥石流易损度计算

通过野外调查、实地走访及地质条件分析,利用2.1节的计算方法得出每个隐患点的易损性指标。

3.2.1 财产指标

据实地调查,砖混结构房屋平均造价为650元/m2,土木结构房屋平均造价为400元/m2,公路2万元/km,铁路 3万元/km,村村通水泥路4000元/km,人均年收入取0.25万元/年,人均储蓄存款取0.35万元/人,人均拥有的固定资产按陕西省农村地区平均水平取 0.8万元/人,土地基价取 90元/m2,森林基价取35元/m2。计算方法求出12处泥石流的财产易损度指标,见表2。

3.2.2 人口指标

通过实际调查,确定每一隐患点威胁的总人数、每个年龄段的人口数、接受初等教育的比例,进而求得人口密度D,其中r依地方计生部门计划取4%。

据2.3节计算方法求得12处泥石流的人口易损度指标,见表2。

3.2.3 易损度指标

据2.3节计算方法求得12处泥石流的易损度指标,见表2。

3.3 该区泥石流风险计算

据2.2危险度及易损度计算结果,进而求得风险指标,计算结果见表2。

4 略阳县泥石流风险分级

由R=H×V,风险度R为变量危险度H和变量易损度V的函数,风险度数值、风险度分级分别由危险度和易损度的数值及分级确定。危险度和易损度均按布拉德福定律中的区域分析方法,将0～1等分为5个数值区域,即5个风险度等级,见表3,0.00～0.04为极低风险,0.04～0.16为低风险,0.16～0.36为中等风险,0.36～0.64为高风险,0.64～1.00为极高风险。由风险等级的函数确定每一风险等级出现的概率,极低风险、低风险、中风险、高风险、极高风险出现的概率分别为 16.88%、28.44%、27.64%、19.78%、7.44%。

表2 略阳县12处泥石流易损度、危险度、风险度及风险等级结果

表3 单沟泥石流风险度的分级标准

5 结 论

通过对略阳县12处泥石流的调查和分析,利用单沟泥石流风险评价方法的危害度计算模型计算,对该县12处泥石流逐一进行了危险性、易损性、风险性评价,其中中极低风险、低风险、中风险、高风险、极高风险出现的概率分别为16.88%、28.44%、27.64%、19.78%、7.44%,并定量得出该县 12处小流域在100 a尺度内发生泥石流的概率、潜在的经济(直接的和间接的)损失以及风险评价结果。结果表明在该小流域发生泥石流的可能性较大,要求做好泥石流防范工作和应急措施,该风险性评价结果为该县汛期地质灾害预警预报及今后治理次序提供参考依据,并为该县预警体系建设提供良好的建议指标。

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