泥石流灾害危险性评估方法及分级调控措施——以输变电工程为例

程永锋，丁士君，赵斌滨，房 琛，汤 华，吴振君(. 中国电力科学研究院，北京 00055; . 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，武汉 43007)

0 引 言

随着国家的高速发展，近些年国家电网对多条输变电线路进行了国家层面的升级和改造，伴随着西电东送，工程跨越的区域难免地质情况复杂多变，而随着工程等级的提高，工程安全问题越来越重要。因此，需要全面系统的考虑地质灾害对输变电工程的影响，并作出相应的应对措施，将灾害对工程建设和安全运行的影响降低到最小。

泥石流是一种在山区或者沟谷深壑，地形险峻的地区，因为暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。它对输变电工程的危害主要体现在泥石流的直接摧毁、掩埋、冲击、交通受阻和迁移堆积等运动特性造成的杆塔失效等方面。这些损毁均会造成输变电工程的建设受阻和运行无法正常进行，所以在建设期和运行期均需要对危险性和风险性做好评估工作，并提出不同的应对措施，尽最大程度将行业的相关工作融入所在地地方政府的地质灾害防治工作中，真正做到群测群防。

当前对于泥石流危险性、风险性和调控措施的研究主要如下：①泥石流危险性和风险性评价[1-4]；②泥石流分区和区划研究[5,6]；③泥石流监测和预测预报研究[6-8]；④安全管理和防治对策研究[9-13]等方面。存在问题在于目前尚未形成公认的评价标准和指标体系，这是由于泥石流灾害自身的特殊性造成的；对于调控技术和管理制度的探索，也没形成系统的思路。

本文在系统调研当前泥石流地质灾害在电力行业的危害的基础上，基于地质力学和岩土力学分析，总结了泥石流的灾变评估内容，给出了基于地质工程师经验的权重和打分标准，通过加权评分可便捷的对泥石流地质灾害危险性进行评估。然后再风险项评估的基础上，根据危险性的分级和风险性分级，提出5级调控措施，为输变电工程防灾减灾提供了依据。

1 泥石流对输变电工程的主要危害

泥石流的危险性是该类地质灾害发生的可能性及其造成的后果。风险性更多表现在这个危险可能造成的人员和经济损失，同时还需考虑风险控制措施和对这些损失的承担能力的平衡。泥石流地质灾害对输变电工程的危害主要表现见图1。

图1 输变电工程中的泥石流灾害Fig.1 Debris flow hazard in power transmission and transformation project

2 泥石流灾害危险性和风险性模型

2.1 评估范围的确定

在进行泥石流地质灾害评估之前需要先确定一般评估的对象和范围，根据作者和相关领域专家多年的经验，多数灾害的发生是由于调查范围过小造成的漏判、近年来环境及气候的劣化、人类工程活动造成水土流失加剧等造成的，具体建议见表1。

表1 泥石流灾害评估范围建议值表Tab.1 Recommended value of debris flow hazard assessment range

2.2 专家打分和加权法相结合的评估模型

由于泥石流灾害的发生具有强烈的自然地理环境、气候气象和人类工程活动等方面的特殊性，而且是多因素的组合条件下才可能发生。所以需要根据其影响因素和灾变机制，确定调查评估内容和评价权重，这个工作需要有经验的地质工程师完成。为了方便对号入座和增加相关工作便捷性和可操作性，根据专家打分法几何加权法计算危险性指数和风险性指数，据此将危险性和风险性分为5级；再根据不同分级提出有针对性的3级调控措施。

泥石流灾害危险性指数(dangerous index)和风险性指数(risk index)，采取指标加权法计算：

(1)

式中：Wi为所选指标的权重，根据灾变机制由专家给定，0～1；Xi为所选指标概化危险性标准值，由专家打分，已给出打分标准，单因素大中小3级评价标准值分别是5分、3分、1分。

表2 泥石流灾害危险性和风险性分级表Tab.2 Debris flow hazard dangerousness and risk classification

注：对于界限值等于的情况，包括在小于部分，即小于等于。

3 泥石流灾害危险性评价

读史可以使人明智，对于泥石流的调查，可以回答当前和历史环境下泥石流发生的可能性及其影响范围。这个过程中包括很多不确定因素，因此不存在长治久安的问题。譬如未来极端气候气象的出现，这是个大环境问题，从目前看总体实力恶化趋势；在建、拟建、未来建设或工程活动和人类农业生产活动对于泥石流爆发条件的触发和加剧，这部分威胁可以通过科学、系统、全面的管理进行减小和控制。泥石流灾害工程场地危险性评价内容和单因素危险性大中小3级评价标准统计列于表3，其中3条评价项源于调查内容的分类整理。表4为多因素5级综合评定标准。

表3 泥石流灾害危险性评价评分项及初评标准Tab.3 Items and standards of debris flow hazard dangerousness assessment

表4 泥石流灾害危险性评价评分项及权重建议值Tab.4 Items and weight values suggested of debris flow hazard dangerousness assessment

注：分级临界值：低与极低的分界标准是2个1分项1个3分项=5.0；中与低的分界标准是2个3分项1个1分项==7.0；中与高的分界标准是2个3分项1个5分项=11.0；极高与高的分界标准是2个5分项1个3分项=13.0。

4 泥石流灾害3级调控措施

4.1 防治原则

(1)治水事半功效。利用蓄水、引水和截水等工程控制地表洪水径流，削减水动力条件，使水土分离，稳定山坡。辅之少量拦挡、排导工程稳定部分土体，适用于水力类和水理劣化类地质灾害的治理。

(2)治土(岩)为主。利用拦挡、支护工程，拦挡固体物质，直接加固地质灾害体，达到直接防治的目的；同时辅以排导、截水工程等，治理效果和风险控制效果显著。

(3)生态治理为根本。生态治理是从源头上保证了泥石流的不发生，改善传统耕种模式；加强植被保护，保证了水土不流失，同时能最大程度的生物蓄水，这样可以实现物源管控、来水水量管控，将加大的减小泥石流灾害的发生。

(4)非一家所能的综合治理方案。在具体实施地质灾害的防治时，宜采取坡面、沟道兼顾，上下游、周边相关区域统筹的综合治理方案。一般在上部以治水为主，中部以治土为主，下部以排导、加固为主。在实施地质灾害防治的工程措施的同时，还应与生物措施和其他措施(如行政法令措施等)相结合，这样才能保证其防治效益的有效发挥。由于工程措施需花费大量的人力、物力和财力，因而工程方案的规划设计应充分考虑有关社会、经济和环境生态的综合论证。这不是一家可以解决的，应该更好地融合地方政府治理。

图2 泥石流灾害的系统治理思路Fig.2 System management ideas of debris flow hazard

4.2 管理、监测和工程措施相结合的3级调控措施

4.2.1定期巡检评估的动态管理制度

根据国务院《地质灾害防治条例》、中华人民共和国国土资源部《地质灾害防治管理办法》对于地质灾害防治的规定，结合历史成功经验的总结和上述输变电工程场地泥石流地质灾害危险性评估的要求，特形成如下定期巡检、管理和评估制度。

(1)根据确定的泥石流地质灾害管理内容，指定专人定期巡视，巡视内容按照管理内容作出记录，并及时上传预警平台。

(2)根据确定的泥石流地质灾害管理制度，对周围村落的村民进行地质灾害防治基础知识宣讲，并建立专班联系定期回访制度，同时保证专班联系人联系方式和预警管理部门联系方式的畅通，保证村民根据判断电话预警，或者拍照通过微信方式上传预警迹象，管理平台要及时做出回应，并安排人(村镇的行政负责人)及时确认相关信息。充分发挥村民群测群防的作用，将危险降低到最小。

(3)根据确定的泥石流地质灾害管理制度，专班人员需要关注未来时期其他工程建设可能对相关地质灾害稳定性造成的影响，及时收集相关信息，并作出初判，及时上传平台和对相关信息进行更新，形成不同时期的评估报告和结论，供有关部门参考。

4.2.2不同等级的监测和预警预报

目前工程场地地质灾害监测及应用方面还存在着一些急需解决的问题，主要表现以下几点：①监测仪器本身的稳定性、重复性、响应特性存在的问题；②监测信息的采集对基础地质信息重视不够；③监测信息却没有得到充分的应用；④地质灾害监测信息的采集的处理不够完善。

针对输变电工程场地泥石流地质灾害的特点，根据需要和现有条件，可选择组合下列监测技术形成适用于不同等级要求的场地地质灾害监测方案，多维多基空地一体化监测网络，根据危险性等级建议的监测措施见表5。

根据所取得监测信息，结合输变电线工程的勘察设计工作、定期巡检制度，及时汇总并处理，形成预测预警预报，从而将防灾减灾工作落到实处，可以取得良好的风险控制效果。

4.2.3不同等级的梯级工程措施

对于电网工程地质灾害的防治，主要是指对于已发现的影响场地稳定性的泥石流所采取的工程加固措施。一般根据其稳定性，在不同部位设置不同的加固措施，使得工程稳定性满足规范要求。或者在充分发挥自身承载性能的基础上，通过加固措施弥补稳定性的不足，使得工程场地稳定性提高，有效控制由此造成的危险性和风险性。泥石流灾害的防治措施统计列于表6。

表5 泥石流灾害监测系统构成Tab.5 Monitoring system structure of debris flow hazard

图3 泥石流监测网络示意图Fig.3 Debris flow monitoring network diagram

5 结 语

根据泥石流灾害对输变电工程的主要危害，依据力学分析确定了泥石流调查和评估的内容，评估方法采用简单易行的专家打分结合加权法，单项因素的大中小3级危险性评估可操作性强，多因素5级评估也是简单易行。在此基础首次提出了基于管理、监测和工程措施相结合的3级调控措施，每级措施根据危险性等级也给出了可操作性强、针对性强的建议措施和工作方法。

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表6 泥石流灾害主要风险控制技术及工程措施Tab.6 Mainly risk control technology and engineering measures of debris flow hazard

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