汶川8.0级地震灾区滑坡风险评估方法

乔建平，王　萌，吴彩燕

(1.中国科学院地表过程与山地灾害重点实验室, 四川 成都 610041；2.中国科学院·水利部成都山地灾害与环境研究所, 四川 成都610041；3.西南科技大学， 四川 绵阳 621000)



汶川8.0级地震灾区滑坡风险评估方法

乔建平1,2，王萌1,2，吴彩燕3

(1.中国科学院地表过程与山地灾害重点实验室, 四川 成都 610041；2.中国科学院·水利部成都山地灾害与环境研究所, 四川 成都610041；3.西南科技大学， 四川 绵阳 621000)

摘要:采用滑坡风险评估三要素的方法，即：风险区划(R3)、风险概率(Rspan)、风险损失(Rspan)，对汶川大地震极震区10个县市26 000 km2面积区的震后滑坡风险进行了评估。结果显示，区内高风险区仅占9.03%面积，但承担42%的滑坡发生概率和滑坡损失风险贡献；较高风险区占14.61%面积，承担25%的风险贡献；中风险区占22.28.%面积，承担19%的风险贡献；低风险区占37.93%面积，承担11%的风险贡献；无风险区占16.15%面积，承担3%的风险贡献。震后由于采取了有效的避险措施，滑坡风险明显降低的结果。

关键词:汶川8.0级地震； 极震区； 滑坡； 风险评估

地震滑坡风险评估与常规滑坡风险评估相比多了“地震”因素条件，在评估的结构和方法上两者的不同之处何在？对于这一问题，国内外可供参考的文献极少[1-3]。笔者认为地震滑坡风险评估与常规滑坡风险评估两者的区别主要应该体现在风险评估结构模型(即：风险区划=危险度评估×易损度评估)中的危险度评估。评价地震滑坡风险只能通过滑坡危险性评估指标因子与地震相关因子的结合，才可能反映地震因素的影响作用。地震滑坡是在地震瞬间被地震动诱发的，地震动能量通过震源和发震断层释放，一次地震过程中距震中或断层不同距离上分布的滑坡数量和规模差异性很大。因此在危险度评估中，可以通过增加地震滑坡震中距和发震断层距等与地震相关的作用因子，来提高地震滑坡危险度评估中地震与滑坡的关联度。而在风险评估中，地震因素的直接作用不能被直接反映。如汶川地震发生后，地震灾区的建筑物基本都提高了抗震结构设计标准，区域空间的建筑承灾体的易损性都明显降低。随着灾区建筑物的易损性普遍降低，统计指标中也难以体现出与常规易损性指标的差别。只要在危险度评估中增加了地震因子作用，建立在滑坡危险度和易损度区划基础之上的地震滑坡风险评估，就可以反映出地震因素的作用了。因此，地震滑坡风险评估与常规滑坡风险评估的主要差别应该体现在危险度评估中滑坡与震源相关性因子选取上。本文选择汶川地震极震区(I0≥ⅩⅠ)10县市(面积26175.77 km2)为研究区域，探索了地震滑坡风险评估方法。

1地震滑坡风险分布(Rs)

根据文献[4]中的滑坡风险分类方法，不同类型滑坡风险的研究深度不同，应用范围也不一样。因此滑坡风险研究应该具有不同的目标性和实用性，可以针对不同层次需要，采用不同阶段的风险研究目标和方法解决需求。不同阶段的风险评价方法也不相同。按照文献[4]中的风险层次链实施阶段划分，笔者在完成汶川地震极震区滑坡风险区划的基础上[5]，根据滑坡风险综合评估三要素的原则[6]，即：

(1)

式中：RS为风险分布；RP为风险概率；Rh为风险损失。对汶川地震极震灾区(I0≥Ⅹ)的汶川、都江堰、彭州、茂县、什邡、绵竹、安县、北川、平武、青川10县市(面积26 175.77 km2)进行了地震滑坡风险综合评估。其中，地震滑坡风险分布是采用地震滑坡风险区划方法确定；地震滑坡风险概率，通过对震后降雨滑坡发生概率统计方法确定；地震滑坡风险损失，根据滑坡受灾面积的损失率方法确定。地震滑坡风险评估与常规滑坡风险评估的差别主要体现在滑坡风险区划的要素中，而其它要素中是难以反映出地震因素的作用。

汶川地震极震区的滑坡风险分布可通过全区滑坡风险区划获得。采用GIS技术在研究区1:5万DEM、DRG、20万地质图、1:5万土地利用图的基础上，分别对滑坡危险度的10项因子指标、承载体易损度的5项因子指标进行权重叠加，按照5级划分标准经过区划划分，获得地震滑坡风险的分布结果(表1、表2、图1)，即：

R=H×V，

(2)

或

(3)

表1　汶川地震极震灾区滑坡风险区划分类统计表

表2　汶川地震极震区各县市滑坡风险等级分类统计

图1　汶川地震极震灾区滑坡风险区划图

2地震滑坡风险概率(RP)

地震滑坡风险概率与滑坡发生概率成正相关关系，滑坡随机发生的次数越多，存在的风险概率越大。从宏观区域滑坡发育规律分析，大地震诱发的滑坡后期复活主要受降雨因素的控制。因为再次发生大地震或余震具有不确定性，作为诱发因素参加滑坡事件概率统计的难度太大。震区降雨型滑坡后期活动是转化泥石流并造成大面积受损的主要致灾因素。所以，地震灾区的滑坡风险概率应该由震后降雨滑坡的时间及空间分布概率所决定。

2.1　滑坡时间概率

采用文献[6]中的降雨滑坡概率计算方法，可以分别得到降雨滑坡的时间和空间分布概率。时间概率表示在给定降雨临界值和时间的情况下，发生滑坡的时间概率为：

Pt=[1-(1-f)(1-f′)]=(1-p)。

(4)

式中：Pt为时间概率；f为不同危险区发生滑坡频率；f′为不同危险区降雨滑坡发生频率；(1-f)为不发生滑坡的概率；(1-f′)为不发生降雨滑坡的概率；p为不发生滑坡概率。采用式(4)，对极震灾区震后的降雨滑坡与地震滑坡进行统计计算，获得时间概率(表3、表4)。

表3　汶川地震极震区全区震后降雨滑坡概率统计

表4　汶川极震区各县市降雨滑坡发生时间概率统计

2.2　滑坡空间概率

空间概率表示按风险区面积为单元的滑坡分布概率，即：

P′=x[1-(1-f)(1-f′)]=x(1-p)。

(5)

式中：P′为空间概率；x为降雨滑坡分布密度系数(x=md/s、其中m为不同危险度区降雨滑坡数；d为样本分区区间；s为不同危险度区总面积。采用式(5)，对极震灾区10县市震后的降雨滑坡与地震滑坡进行统计计算，获得空间概率(表5、表6)。

表5　汶川极震区全区滑坡空间分布概率统计

表6　汶川极震区县市区高危险度区滑坡空间分布概率统计

3地震滑坡损失评价(Rh)

在地震滑坡风险区划的基础上，可以通过对各风险区滑坡受损面积与滑坡风险区面积之比，评估滑坡灾害可能造成的受损率。受损率不是经济指标的评价关系，仅仅代表滑坡破坏范围的概率。受损率预测对灾区人员伤亡情况是难以准确评估的[7-13]，因为这与人们防灾意识和政府防灾管理程度密切相关。根据文献[3]中的滑坡受灾面积统计模型，可以对滑坡风险分布区内每一处滑坡受灾面积与滑坡风险区面积进行受损率统计，即：

(6)

式中：Rh为受损率(%)；SL为滑坡受灾面积(km2)；S0为滑坡面积(km2)；SR为评估风险区面积(km2)。

在实际滑坡风险损失评估中，由于在获取当地经济产量和固定资产资料信息的限制，如，经济总量、建筑物、基础建设、农业、林业、工业、水利等等，所以得出的经济损失评估结果往往可信度较低。之前采用各种方法作出的经济损失评估与实际情况一般差距较大。所以对区域滑坡灾害发生前的损失预测评估，可以采用滑坡直接受损面积与风险区面积的比率Rh评估可能造成的损失范围。

根据式(6)，可以统计汶川地震极震区全区滑坡风险区的滑坡受损情况(表7)。

汶川地震极震区全区滑坡风险受损率与风险类型趋势呈指数衰减趋势(图2)，其衰减模型如下：

(7)

汶川地震极震区全区滑坡风险受损率结果中，高风险区滑坡灾害受损面积可能达到11%,是较高风险区的1.92倍(5%)、中风险区的3.79倍(2%)、低风险区的10.0倍(1%)、无风险区的36.6倍(0.3%)。

表7　汶川地震极震区全区滑坡风险区受损类型统计表

图2　汶川地震极震区全区滑坡风险受损趋势图

%

采用同上方法，对汶川地震极震区各县市滑坡风险受损率进行统计，可获得表8和表9所示的结果。

表9　汶川地震极震区各县市区滑坡风险区受损率模型统计

以上统计结果，无论对极震灾区全区的滑坡风险受损率，还是极震灾区各县市滑坡风险受损率，都可以看出未来滑坡风险的受损率一般不是太高。全区的高风险区受损率仅可能达到11%，其他风险区的损失率更低。

在完成以上准备之后，可以对汶川地震极震区滑坡风险进行综合评估。根据表1、图1表示的汶川地震极震区滑坡风险分布，表2、表3表示的汶川地震极震区滑坡概率，表4表示的汶川地震极震区滑坡风险受损率的统计结果，评价5类滑坡风险区可能分别承担的风险损失概率。即：

(8)

式中：γ为风险损失概率。

表10　汶川地震灾区全区滑坡风险综合评估

图3　5类型滑坡风险区对全区综合风险贡献关系图

同时，5类滑坡风险区的综合风险贡献关系符合如下规律模型。

(9)

式(9)说明，随着滑坡风险区的等级变化，综合风险贡献与风险等级呈线性函数发展关系，并且相关性好。

采用以上方法，对汶川地震极震区各县市滑坡风险进行综合评估，也可获得各自的评估说明和规律曲线模型。

5结论

地震滑坡风险评估包括三方面的内容，即风险分布评价、风险概率评价、风险损失评价。而单一的风险评价不能真正代表风险评估的内容。本文根据评估的原则对汶川地震极震区10个县市的滑坡风险进行了综合评估。

地震发生后，由于政府采取了滑坡危险地带主动搬迁避让的恢复重建措施，极震灾区的滑坡风险明显降低。滑坡风险主要由全区9.03%面积

的高风险区承担。其余区域的滑坡风险很小，所以极震灾区大部分区域是安全的。

风险评估中，滑坡风险损失评价是一项比较难以确定的指标。目前的统计方法还达到不到包括人员在内的损失评价，只能满足固有资产的统计。因此可能使滑坡综合风险评估内容有所不足。

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Landslides Risk Assessment Method of Wenchuan M8.0 Earthquake Region

Qiao Jianping1, 2, Wang Meng1, 2and Wu Caiyan3

(1.KeyLaboratoryofGeo-surfaceProcessandMountainHazards,CAS,Chengdu6100412,China;

2.InstituteofMountainHazardsandEnvironment,CAS,Chengdu610041,China;

3.SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621000,China)

Abstract:We adopt the assessment method based on the three factors of landslide risk as risk zonation, risk probability and risk loss to evaluate the landslides risk of Wenchuan earthquake meizoseismal area, which including 10 counties with the whole area of 26 000 km2. Results show that although the higher risk region covers 9.03% area of the total, it makes 42% contribution to landslide occurrence probability and risk loss. The high risk region covers 14.61% area of the total and makes 42% contribution to landslide. The moderate risk region covers 22.28% area of the total and makes 19% contribution to landslide. The low risk region covers 37.93% area of the total and makes 11% contribution to landslide. The safe region covers 16.15% area of the total and makes 3% contribution to landslide. As results of effective prevention measures, the risk of landslide is reduced significantly after earthquake.

Key words:Wenchuan M8.0 earthquake; meizoseismal area; landslide; risk assessment

作者简介：乔建平(1953-)，男，四川成都人，研究员，博士生导师，研究方向为滑坡规律、滑坡机理与滑坡危险度区划、地震滑坡. E-mail：jpqiao@imde.ac.cn

基金项目：科技部重点国际合作项目(2013DFA21720)

收稿日期：2015-06-19修回日期：2015-08-03

中图分类号：X43;P642

文献标志码：A

文章编号：1000-811X(2016)01-0055-05

doi:10.3969/j.issn.1000-811X.2016.01.012