青海省公路交通地质灾害特征与影响分析

张静，保广裕，马守存，马玉芳，雷春苗，郭广

(青海省气象服务中心，青海 西宁 810001)

引言

公路交通运输作为国民经济和社会发展的重要基础，在切实保障人民基本生活、有力支撑经济社会发展方面意义重大。研究表明，公路运输安全与气象条件关系密切，尤其以复杂气象条件对公路运输安全的影响最为显著，不利气象条件诱发的公路运输事故较多，公路运行安全和高效管理需求对气象条件的敏感性和依赖性日趋增大[1～5]。针对公路沿线地质灾害易发区域和重点区域的研究分析，能提高公路沿线地质气象灾害应对能力，对灾害防治区局地突发性强降雨及其引发的地质灾害等有更深入的认识，为提高公路沿线灾害的预警和风险评估能力奠定基础。

1 研究区域与数据来源

1.1 研究区域

青海省地势总体呈西高东低，南北高中部低的态势，西部海拔高峻，向东倾斜，呈梯形下降，东部地区为青藏高原向黄土高原过渡地带，地形复杂，地貌多样，平均海拔3000m以上，海拔高度3000～5000m，地区面积为53.2万Km2，占全省总面积76.3%，海拔高度5000m以上地区面积为5.4万km2，占全省总面积7.8%。根据灾害资料统计，近5a影响公路通行的地质灾害发生次数占所有自然灾害发生次数的62%，研究对象为青海境内公路交通主要国省干道(图1)。

图1 青海省主要国道和省道线路分布图

1.2 数据来源

应用青海省交通运输部门提供的2015～2020年由于自然或天气原因导致的交通事故资料以及青海省公路管理局提供的交通日均车流量、地质灾害和灾害隐患点等资料。采用统计学方法分析了青海省公路沿线主要国省干道附近的国家气象站和交通气象站气象资料。运用ArcGis软件中青海的范围高程数据、地理信息数据和青海省统计局发布的2019年人口密度及国内生产总值等数据。

2 公路沿线地质灾害特征

2.1 地质灾害分布类型

文章研究的青海省公路沿线山洪地质灾害类型主要有崩塌、滑坡和泥石流等[1]，随着交通工程施工建设和经济活动的影响，其危害程度和范围、频率都有所增加。青海省公路沿线地质灾害易发区主要分布于4个区域。

(1)东部河湟谷地区，位于黄河干支流基岩峡谷带和期间的黄土红层丘陵区，这是地质灾害最关键的分布区和承载区。如国道G109京拉线的马场垣—西宁—平安段、西宁—湟源—倒淌河段，国道G0611张文高速的牙什尕—同仁段，国道G227张孟线的大通—青石嘴、贵德—大武段，省道S102西宁普通绕城线的互助—大通段，省道S103西岗线的互助—甘禅口段。

(2)西部环柴达木盆地山前带，位于南缘昆仑山的片理化侵入岩、火山岩沟谷带。该区域主要以泥石流为主，虽然盆地气候干旱、少雨，但承载能力弱，泥石流灾害较为严重。如国道G215马宁线的格尔木—曲麻莱段，国道G315西吐线的乌兰—德令哈、小柴旦—老茫崖省界段。

(3)南部峡谷区包括澜沧江干支流，位于澜沧江干支流灰岩、泥岩峡谷区，多发生在公路沿线高陡斜坡带及峡谷地带，以崩塌、滑坡、泥石流灾害为主，巨型崩塌体常造成交通堵塞。如国道G0613西丽高速的共和—玉树段，国道G0615德马高速的花石峡—久治段，以及国道G214西澜线的共和—花石峡、歇武—结古段。

(4)北部祁连山地区，位于北大河和疏勒河片理化火山岩、砂岩山地峡谷区，以崩塌、泥石流灾害。如国道G227张孟线的扁都口—城关段，国道G109京拉线的黑马河—茶卡段。

2.2 地质灾害产生的原因分析

(1)降水是诱发地质灾害主要因素。从青海省公路沿线的气象条件分析，在汛期较集中的季节，经常发生由强降水或短时暴雨引发的公路沿线及附近的地质灾害。从已发生的地质灾害来看，主要都集中在降雨强度大的暴雨中心[2]。地质灾害的发生虽然是局地小概率事件，且预报难度较大，但据资料统计分析表明：青海公路沿线降水与崩塌、滑坡、泥石流的发生密切相关，在时间上二者具有较好的一致性。地质灾害多发年必是易发区强降水或暴雨的丰水年，而强降水或暴雨的丰水年却不一定是山洪地质灾害多发年，因为地质灾害的发生与自然因素和人为因素都密切相关。

(2)人为地质灾害随着经济社会的发展日益增多。随着经济与社会持续快速发展和资源消耗增长、大规模工程建设方兴未艾的新形势，筑路建房切坡、矿山滥采乱挖、水库渠道病害等人类经济活动引发地质灾害呈上升趋势[3]。人类工程开发活动的影响，也是造成的地质灾害发生的关键因素。不合理的工程活动破坏植被草原，加剧了岩石的风化进程，降低了植被的固土能力，使水土流失加剧，为地质灾害的发生埋下了隐患；滥垦草原种粮、滥伐沙尘植被、过度放牧、盲目追求存栏率，导致草原退化，沙漠化进一步扩大。

2.3 地质灾害空间分布特征

青海省公路沿线地质灾害统计中发现，地质灾害在普通干线发生的次数明显高于高速公路，从青海省公路沿线各路段地质灾害空间占比(图2)中，可以看出青海省公路沿线地质灾害出现次数最多的是国道G227线，其次为省道S206线、国道G214线、省道S306线和省道S203线。

图2 青海省公路沿线各路段地质灾害空间占比图

从公路沿线地质灾害易发路段(表1)得知，国道易发路段为国道G227的大通—青石嘴、黑泉水库—达板山、扁都口—城关、贵德—大武段；国道G214的倒淌河—共和、共和—花石峡、歇武—结古、囊谦—多普玛省界段；国道G109的黑马河—茶卡、橡皮山、旺尕秀、湟源—倒淌河段；国道G0615花石峡—久治段；京藏高速G6的湟源—倒淌河、共和—茶卡、扎麻隆—倒淌河段。

表1 青海省主要公路沿线地质灾害易发路段

省道易发路段为省道S206的化隆—同仁、平安—阿岱、合群峡段；省道S306的街子—贵德、化隆—扎巴镇段；省道S203的平安—阿岱、尖扎—同仁、同仁—泽库段；省道S201的循化—关门、贵德—尖扎、民和—官亭段；省道S302的岗子沟—卡子沟桥、卡子沟—青石嘴、峨堡—祁连段；省道S101线的贵德—大武段。

2.4 地质灾害时间分布特征

从青海省交通沿线山洪地质灾害年变化(图3)可以发现，2018年发生地质灾害最多，其次为2019年。结合对应年份的降水量来看，2018年是近5a年平均降水量最多的一年，达457.9mm，其次为2019年418.6mm。由此可见，降水与交通沿线地质灾害发生频次对应关系性较好。另外从灾害类别上看，2016年泥石流灾害发生最多，崩塌灾害次之，滑坡最少，而从2017年以后，高发灾害种类有所转变，转为崩塌灾害最多，泥石流灾害次之。

图3 青海省公路沿线地质灾害年变化图

从公路沿线地质灾害月变化中(图4)可以发现，地质灾害月变化曲线为单峰型，8月发生次数最多。沿线地质灾害的高发月是5～9月，这正是多年各月平均降水量最多的季节，尤其是7～9月，灾害发生频次占灾害总数的69.5%，这也正是大到暴雨出现频次最多的季节，两者具有很好的对应关系[4～6]；其次是5～6月，灾害发生频次占灾害总数的19.5%；12月至次年1月地质灾害发生次数最少。

图4 青海省公路沿线地质灾害月变化图

3 公路沿线地质灾害影响分析

3.1 地质灾害发生时的主要降水影响类型

崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的发生是受多种因素影响的，但降水是诱发地质灾害最主要、最直接的因素[7～10]。对青海省公路沿线地质灾害分析发现：持续降雨诱发的地质灾害发生次数占总发生量的60.7%，当日大降水型造成的地质灾害发生次数占总发生量的25.0%，前期降水型造成地质灾害的次数最少，占总发生量的14.3%。因此，将与交通公路地质灾害发生有关的主要降水类型分为以下3种。

短时强降雨型：前期累积雨量不大，持续时间也不长，只要短时间发生足够大的强降雨，就存在发生地质灾害的可能。

持续降雨型：前期降雨持续时间长，累积雨量大，使下垫面水含量饱和，承载环境变得脆弱。在这种情况下，降雨持续天数是诱发灾害的主要因子。

前期降雨型：灾害发生前的降雨不一定持续，但前期累积降雨量大，也使得下垫面水含量接近饱和，即使当日降雨量不一定很大，同样会引发滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害。该情况下，有效降雨量是灾害发生的重要因子。

3.2 承灾环境影响分析

青海省公路沿线地质灾害造成的损失最终反映在承灾环境上，承灾环境与发生灾害地区的人口分布和经济密集度相关，根据青海省统计局2019年青海省人口密度统计数据显示，青海省人口密度较集中的地区在西宁、海东及黄南、海南地区，其余地区的每平方米人口密度均在10人以下。

表2 青海省2019年人口密度数据统计表

根据青海省2019年各州(市)国内生产总值GDP和人均GDP位次统计(表3)显示，西宁、海西、海东市的GDP位列前三，而在人均GDP位次排名中，海西第一，西宁第二，海南第三。

表3 青海省2019年度各州(市)GDP、人均GDP位次表

3.3 公路交通量影响分析

公路交通通行能力与车速、流量都有关系。根据青海省公路管理局提供的交通日均车流量资料分析，青海省主要交通公路沿线日均流量的空间分布各地差异很大。主要交通公路沿线日均车流量12 042辆/d，其中国道G109线的日均车流量最多，日均车辆为3 002.8辆/d，占全省车流量日均次数的24.2%，其次为国道G227线，日均流量为2 284.3辆/d，占全省车流量日均次数的20.0%，第三是省道S203线，日均车流量为1 329.7辆/d，占全省车流量日均次数的11.0%，日均车流量最少线路是国道G214线，日均流量为854.6辆/d，只占全省车流量日均次数的7.1%。

另外，青海省各地车流量日变化有两个高峰时段，分别是上午和下午，而夜间车流量处于低谷，并且在周五或节假日期间，车流量增幅迅猛。因此，重点路段、关键节点和时段下的车流通行量也是引发交通地质灾害的因素之一。

表4 青海省公路交通沿线日均车流量表

4 结论

(1)青海省公路沿线地质灾害易发区主要分布于东部河湟谷地区、西部环柴达木盆地山前带、南部峡谷区包括澜沧江干支流及北部祁连山地区。降水是诱发地质灾害的主要因素，而人类工程开发活动影响是另一重要因素。

(2)青海省公路沿线地质灾害出现次数最多的是国道G227线，其次为省道S206线、国道G214线、省道S306线、省道S203线。降水与交通沿线地质灾害发生频次对应关系性较好。汛期5～9月也是公路沿线地质灾害的高发月，地质灾害月变化呈单峰型。地质灾害发生时的主要降水影响类型为短时强降雨型、持续降雨型和前期降雨型。

(3)青海省公路沿线地质灾害造成的损失最终反映在承灾环境上，它与发生灾害地区的人口分布和经济密集度相关。公路沿线日均流量的空间分布各地差异较大，国道G109线的日均车流量最多，占全省车流量日均次数的24.2%，其次为国道G227线，占总车流量日均次数的20.0%，第三是省道S203线，占全省车流量日均次数的11.0%。