基于综合防治体系抗灾能力的泥石流沟风险评价*

韩健楠，李永红，刘海南，何 倩，李傲雯

(1.长安大学 地质工程与测绘学院，陕西 西安 710054；2.矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室，陕西 西安 710054；3.陕西省地质环境监测总站，陕西 西安 710054；4.西安科技大学 地质与环境学院，陕西 西安 710054；5.长安大学 环境科学与工程学院，陕西 西安 710054)

基于综合防治体系抗灾能力的泥石流沟风险评价*

韩健楠1，李永红2,3，刘海南2,3，何 倩4，李傲雯5

(1.长安大学 地质工程与测绘学院，陕西 西安 710054；2.矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室，陕西 西安 710054；3.陕西省地质环境监测总站，陕西 西安 710054；4.西安科技大学 地质与环境学院，陕西 西安 710054；5.长安大学 环境科学与工程学院，陕西 西安 710054)

随着地质灾害综合防治体系的逐步推进，山区群众防灾减灾避灾意识得到了大大提升。在考虑传统灾害体固有属性和承灾体属性被动风险评价模型的基础上，尝试将综合防治体系抗灾能力引入评价模型中，并运用到单沟泥石流风险评价中。评价结果表明，研究区属于高危险、中度易损、低抗灾能力、中等风险区，其风险度预期结果低于传统泥石流风险评价模型的结果。究其原因，认为：随着我国综合防治体系的逐步建立，有地质灾害风险的地方就有程度不等的抗风险能力，这是作用力与反作用力，防灾不能一味强调作用力的大小而忽视反作用力的影响，否则会夸大地质灾害的“负能量”，而削弱人类应对灾难的“正能量”，防灾过度会导致资源浪费。恰如其分地进行地质灾害风险评价是科技成果转化为生产力的必然需求。

综合防治体系；抗灾能力；地质灾害；泥石流沟；风险评价

从1982年联合国救灾组织[1]提出自然灾害风险的定义“风险 (Risk) = 危险 (hazard) ×暴露 (elementsatrisk) × 易损性 (vulnerability)”，到2005年Fell[2-3]在加拿大国际滑坡会议上指出的“Risk = P(L) × P(T∶L) × P(S∶T) × V(prop∶S) × E”这一定义得到了世界上广大学者的认可期间，地质灾害风险的定义历经形式多样的版本。目前认可的定义是R=H×V[4]，包含地质灾害危险性和承灾体潜在危害两个方面的内容，不难看出，关于风险定义更多考虑了灾害体固有属性和承灾体属性。早在1987年世界环境与发展委员会[5]指出地质灾害风险应考虑抗灾能力，2002年联合国[6]也提出了基于自救或恢复力的风险定义“Hazard × Vulnerability ÷ Resilience”，近年也有部分学者将抗灾能力引进风险评价中[7]，但仅是基于防治工程、预警能力和应急能力等形成的抗灾能力。随着2011年《国务院关于加强地质灾害防治工作的决定》出台，围绕调查评价、监测预警、综合防治、应急救援四大体系的综合防治体系正在全国逐步建立[8-13]，而四大体系中群测群防体系是中国特色防灾减灾体系的重要组成部分，长期以来为我国减轻灾害，避免人员伤亡和经济损失发挥了重要作用，其提出具有较高的战略意义[14-17]。“十三五”期间，陕西省乃至全国实现了地质灾害隐患点群测群防体系全覆盖，公众面对各类地质灾害的减灾、防灾、避灾意识明显增加，我国面对地质灾害的抗风险能力正在提高。

笔者认为基于综合防治体系抗灾能力的地质灾害风险评价势在必行，也是检验综合防治体系的有效手段。有风险的地方就有程度不等的抗风险能力，这是作用力与反作用力，防灾不能一味强调作用力的大小而忽视反作用力的影响，否则会夸大地质灾害的“负能量”，而削弱人类应对灾难的“正能量”，防灾过度会导致资源浪费，恰如其分地进行地质灾害风险评价，实施合理的防治措施是科技成果转化为生产力的必然需求。本文以洼沟泥石流为例进行研究，旨在丰富风险评价理论，为减灾防灾服务。

1 研究区概况

九千岔沟为南秦河一级支流，属汉江水系，沟谷三面环山，流域面积14.50 km2[18]，海拔820～1 518m，沟脑与沟底相对高差698 m，沟长6.7 km，纵坡降104 ‰。沟谷呈“V”字型，谷坡地形坡度30～40°，局部达50°以上，近南北向展布，支沟较多，呈对称的树枝状，近东西向展布。岩性以斜长辉长岩、黑云母变粒岩为主，厚层状，出露厚度达100 m，近东西向展布，抗风化能力强；区内第四系残坡积层广布，厚度1～3 m，覆盖于基岩之上，植被覆盖率高达80 %。上游田沟为某矿山企业的采石场、石料加工厂、弃渣堆积区域，矿区植被覆盖率较低。研究区多年平均降水量在800 mm以上。2014年9月，在强降水作用下，田沟支沟洼沟发生泥石流灾害，造成5人死亡1人受伤，九千岔沟内仍然存在泥石流隐患。因此，非常有必要对该沟进行泥石流风险评价。

图1 研究区遥感影像图

2 综合防治抗灾能力评价

2.1 抗灾能力

综合防治体系抗灾能力是基于已有的地质灾害综合防治四大体系，在灾害发生时区域内承灾体

抵抗灾害不被破坏的最大能力。本文调查评价、监测预警、综合治理、应急能力四大体系中各项指标的评价因子取值，主要来源于作者长期从事地质灾害调查实际经验。各个因子分值累计相加求得抗灾指数S(表1)。

抗灾指数按照值的大小可分为5个级别：极低抗灾能力[1，20)、低抗灾能力[20，40)、中度抗灾能力[40，60)、高抗灾能力[60，80)和极高抗灾能力[80，100]。该泥石流沟尽管建立了综合防治体系，但其抗灾指数为30，属低抗灾能力。

2.2 抗灾度转化

抗灾指数S进行转化后才能成为具有正确意义的抗灾度C综。抗灾度计算模型引用相关的文献[7]，计算方法如下：

C综=0.0004S2+0.0011S+0.9884；S<50；

(1)

C综=0.04 EXP ( 0.0728S) ；S≥50。

(2)

式中：C综为综合防治抗灾度，S为泥石流抗灾指数。该泥石流沟抗灾指数为30，其抗灾度为1.381 4。

3 基于综合防治抗灾能力风险评价

3.1 评价模型

在专家学者公认的传统风险评价模型R=H×V的基础上，充分考虑综合防治体系抗灾能力，形成本文风险评价模型为：

R=H×V单/C综。

(3)

式中：R为风险度，H为危险度，V单为单沟易损度，C综为综合防治抗灾度。

3.2 危险性评价

国内对单沟泥石流危险性评价采用的方法较多，有模糊数学综合评判法、灰色系统评价法、回归分析法等[19-20]。考虑到研究区缺乏泥石流监测资料，无法采用相关统计资料对其进行验证分析。

表1 泥石流沟抗灾能力评价因子及抗灾指数表

故根据实际情况，选用专家打分法确定评价因子与权重进行泥石流危险性评价。

3.2.1 评价指标

本文泥石流沟的危险性评价因子采用国土资源部编著的《县(市)地质灾害调查与区划基本要求》实施细则中，关于泥石流沟的15项指标(表2)。

3.2.2 评价方法

(1)评价模型

考虑到泥石流评价过程中评价方法的科学性、易操作性，本文采用适宜于研究区单沟泥石流危险性的量化线性评价模型[7]，评价公式为：

(4)

式中：H为危险度指数，wi为评价因子权值，xi为评价因子分值。

(2)评价因子权重及分值

根据上述模型，确定泥石流危险性评价因子后，首先要确定各评价因子的权值wi与分值xi，然后计算评价因子的加权求和值即为危险度H，最后由综合评价指数H判定泥石流沟的危险性等级。评价因子的权重与分值也参考《县(市)地质灾害调查与区划基本要求》，权值见表2；分值分为四个等级：极高危险A=1、高危险B=0.7、中等危险C=0.4，低危险D=0.1。15个评价因子的危险等级确定依据如下：

(1)该泥石流沟上游田沟的支沟大北沟东南系某矿采石场，长期采石，形成了高陡岩质边坡，边坡稳定性差，为泥石流的再次发生提供一定物源。等级为B=0.7。

(2)该泥石流沟形成区主要位于矿山活动范围内，即上游瓦岗坪至三岔沟交汇处，矿山活动范围几乎布满整条支沟，沿程补给长度大于60 %。等级为A=1.0。

(3)除“9·19”泥石流外，该沟谷历史上无泥石流灾险情记录，“9·19”泥石流淤积于主沟道内的堆积物已清理，目前堆积物活动不明显。等级为D=0.1。

(4)该泥石流沟主沟较长，上游田沟沟谷纵坡降较大为156 ‰，但整体沟谷的纵坡降较小，为104 ‰，基于“9·19”发生泥石流时田沟主沟内的松散物未发生流动，因此综合考虑认为主沟纵坡降对泥石流的贡献可能较小。等级为C=0.4。

(5)该泥石流沟地处构造强烈抬升区，Ⅵ度以上地震区。等级为A=1.0。

(6)该泥石流沟形成区流域植被破坏明显，沟谷两侧基岩裸露，覆盖率<10 %。等级为A=1.0。

(7)泥石流发生后，洪积物冲淤变幅量不均，其中洼沟附近变幅量为3 m左右，向下0.5 m左右。等级为A=1.0。

(8)区内岩性为闪长岩，是风化和节理发育的硬岩。等级为C=0.4。

(9)根据颗粒级配分析，从已经形成的泥石流堆积来看，沟内发生移动的松散物主要为人类工程活动形成的弃渣，而坡残积物含量较少。因此上游矿区内大量石粉是未来潜在泥石流的主要物源。等级为A=1.0。

(10)上游采动明显，呈人工高陡边坡，坡度大于45°。等级为A=1.0。

(11)上游形成区谷中谷明显(田沟左右岸沟谷呈明显的树枝状且对称，右岸有大北沟、小北沟、洼沟；左岸有李家院后沟、高家山沟等)，有V型谷(如大北沟、小北沟、高家山沟)、拓宽U型谷(如田沟主沟)。等级为A=1.0。

(12)产沙区主要为建筑用石料生产过程中形成的石粉，平均厚度大于10 m。等级为A=1.0。

表2 泥石流沟危险性评价因子权重与等级划分表

(13)整个流域面积为14.50 km2。等级为C=0.4。

(14)海拔820～1 518 m，沟脑与沟底相对高差698 m。等级为A=1.0。

(15)“9·19”发生后，沟谷进行了全面清淤，沟内水流畅通，无堵塞情况。等级为D=0.1。

3.2.3 评价结果

根据表2与公式(4)，求得该泥石流沟危险度为0.7201，介于极高危险与高危险之间。

3.3 易损性评价

易损度是在一定区域和给定时段内，由于泥石流灾害可能导致的该区域内存在的一切人、财、物的潜在最大损失程度。本文评价模型基于财产指标和人口指标两大因子。具体评价模型见式(5)～式(12)[21-22]：

(5)

FV1单=1/[1+exp[-1.25(logV1单-2)]]；

(6)

V1单=I+E+L单

(7)

I=I1+I2+I3；

(8)

E=(E1+E2+E3)×N；

(9)

(10)

FV2单=1-exp(0.0035V2单)；

(11)

(12)

式中：V单为易损度(0～1)；V1单为财产指标(万元)，是I、E、L单的总和；V2单是人口指标(人/km2)，是a、b、r的均值与D的乘积；FV1单为V1单转换函数值(0～1)；FV2单为V2单转换函数值(0～1)；I为物质指标；I1为村民建筑；I2为通村公路；I3为输电线路；E为村民财产指标；E1为人均年收入；E2为人均存款；E3为人均拥有固定资产；N为总人口数；Bi为土地面积；Ai为土地基价；L单为各类土地指标，由土地基价Ai与其面积Bi乘积、求和乘以恢复系数得到，由于矿山泥石流造成林地与耕地受损后，其土地恢复是相当难且造价较高，所以本文恢复系数按土地基价的90%考虑；a为受威胁的65岁以上老人和6岁以下儿童的人口占比；b为初中以下文化程度人口占比；r为村内自然人口增长率占比；D为区内人口密度。

该泥石流沟一旦致灾，主要威胁下游一组、三组约40户200人200余间土木结构房；通村公路约5km；耕地约0.02 km2；林地约0.067 km2；村内老人与儿童占比较大，人口自然增长率呈下降趋势，人口主要集中在河道内；村民收入主要是外出务工。基于上述财产与人口指标，粗略估算得到各因子经济指标参数(表3)。

根据式(5)～式(12)与表3，求得V1单=965万元，V2单=27人/km2；进而通过函数转换，求得FV1单=0.9766，FV2单=-0.0991。故V单=0.4388。将易损度按极低易损[0，0.2)、低度易损[0.2，0.4)、中度易损[0.4，0.6)、高度易损[0.6，0.8)、极高易损[0.8，1.0]的五级分级原则，该泥石流沟为中度易损泥石流沟。

表3 泥石流沟易损度评价指标及参数选取

3.4 风险性评价结果

将危险度、易损度、抗灾度代入风险评价模型，根据传统风险评价模型算得该泥石流沟风险度：R=0.7201×0.4388=0.316 0；充分考虑综合防治体系抗灾能力，利用本文风险评价模型算得该泥石流沟风险度为：R=0.7201×0.4388/1.3814 = 0.228 7，低于传统风险评价模型预期结果，这正是该泥石流沟承灾体主动抵抗泥石流危害能力的体现。

根据极低风险(0，0.04)、低风险 [0.04，0.16)、中等风险 [0.16，0.36)、高风险 [0.36，0.64)、极高风险 [0.64，1)五个风险等级，研究区属中等风险区。

4 结论

(1)该泥石流沟上游有大量的石粉、采石剥离的表土等松散堆积物，上游汇水面积较大，呈高危险或极高危险状态。

(2)主要威胁下游一组、三组村民及通村公路、输电线路、耕地和林地的安全，根据财产及人员指标推算该沟易损性为中度易损。

(3)上游谷中谷田沟虽系详查调查确认的地质灾害隐患点，为矿山企业的群测群防点，但多部门联动的抗灾能力较差，因此基于地质灾害综合防治的四大体系中除了调查评价体系较完善外，其它监测预警体系、综合防治体系和应急能力体系较弱，各评价指标的分值较低，属于低抗灾能力。

(4)根据传统风险评价模型算得该泥石流沟风险度为0.316 0，基于综合防治体系抗灾能力的泥石流风险评价模型算得风险度是0.228 7，低于传统风险评价模型预期结果，是泥石流沟承灾体主动抵抗泥石流危害能力的体现，主要贡献在调查评价体系上，如果其它体系抗灾能力提升的话，整个沟谷的风险度将有效降低。

(5)该泥石流沟属中等风险区，虽非高风险或极高风险区，但风险依然存在。基于陕南移民搬迁政策，应尽快实施移民安置工程，保护人民生命财产安全。

致谢：成文过程中得到长安大学地质工程与测绘学院陈志新老师、中国地质调查局西安地质调查中心徐友宁研究员的悉心指导，得到了商洛市国土资源局赵秋俊副局长、闵小鹏科长的支持与配合，在此表示感谢。

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Risk Assessment of a Debris Flow Gully Based on Anti-disaster Ability of Comprehensive Prevention and Control System

HAN Jiannan1, LI Yonghong2, 3, LIU Hainan2, 3HE Qian4and LI Aowen5

(1.CollegeofGeologyEngineeringandGeomatic,Chan’anUniversity,Xi’an710054,China;2.KeyLaboratoryofMineGeologicalHazardsMechanismandControl,MinistryofLandandResources,Xi’an710054,China; 3.ShaanxiInstituteofGeo-EnvironmentMonitoring,Xi’an710054,China;4.CollegeofGeologyandEnvironment,Xi’anUniversityofScienceandTechnology,Xi’an710054,China;5.CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,Chan’anUniversity,Xi’an710054,China)

With the gradual advance of the comprehensive prevention and control system of geological hazards, the disaster prevention and mitigation awareness of the mountainous area masses has been greatly improved. On the basis of the traditional disaster inherent properties and inherent attributes of hazard bodies, this paper attempts to introduce the anti-disaster capability of the comprehensive prevention and control system into the assessment model and apply it to the risk assessment of a single debris flow. The assessment results show that the study area belongs to the high risk, moderate vulnerability, low anti-disaster ability and medium risk areas, the risk of expected results is lower than that of the traditional model of debris flow risk assessment results. The reason is that, with the gradual establishment of a comprehensive prevention and control system in our country, there are risks of geological hazards where there are varying degrees of anti-risk ability, this is the force and counterforce, disaster prevention should not only emphasize on the magnitude of the force and ignore the influence of counterforce, otherwise it will exaggerate the geological hazards negative energy and weaken the human positive energy of response to disaster, excessive disaster prevention will lead to the waste of resources. Reasonable risk assessment of geological hazards is an inevitable requirement of scientific and technological achievements into productive forces.

comprehensive prevention and control system; anti-disaster ability; geological hazards; debris flow gully; risk assessment

韩健楠，李永红，刘海南，等.基于综合防治体系抗灾能力的泥石流沟风险评价[J].灾害学，2018，33(1)：230-234.[HAN Jiannan, LI Yonghong, LIU Hainan,et al.Risk Assessment of a Debris Flow Gully Based on Anti-disaster Ability of Comprehensive Prevention and Control System[J].Journal of Catastrophology，2018，33(1)：230-234.

10.3969/j.issn.1000-811X.2018.01.040.]

2017-05-31

2017-08-21

陕西省财政专项地质灾害防治经费项目(陕地调院发[2014]33号)

韩健楠(1993-)，男，陕西西安人，硕士研究生，主要从事地质灾害研究.E-mail：411759647@qq.com

P642.23；X43

A

1000-811X(2018)01-0230-05

10.3969/j.issn.1000-811X.2018.01.040