基于流域下墊面條件的泥石流危險性評價

孫俊明

摘 要：近年來，泥石流災害的頻繁發生給我國經濟的發展造成了極為不利的影響。我國泥石流具有分布廣及成災迅速的特點，以致監測的精度不易。因此，泥石流災害的危險性評估顯得尤為重要。該文從泥石流的形成條件出發，結合流域的下墊面條件，分析泥石流風險等級，在此基礎上提出相關的防治措施及建議，將泥石流造成的影響及損失降到最低。

關鍵詞：泥石流 下墊面 危險性 損失

中圖分類號：P642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（a）-0015-02

泥石流是一種災變性事件，對山區經濟發展和人民生命財產安全會產生重大影響，其不但威脅交通運輸，增加鐵路、公路養護費用，還會淤塞河庫、橋涵，減少工程使用壽命。泥石流成因復雜，量多面寬，治理成本較高，目前技術水平無法進行全面控制[1]。

隨著社會經濟的發展，山區大型水利水電工程不斷涌現，工程活動影響區內，泥石流發生的頻率和規模均會增加。泥石流災害不僅影響著大型水利水電工程區施工期間施工及管理人員的生命安全，工程完工后，泥石流災害對工程的運行也造成巨大的威脅。我國山地較多，約占國土面積的69.4%，山區范圍內聚集了全國56%的人口，又多是少數民族集中的地方，約有1 583個長期受到泥石流災害的困擾，7 400多萬人不同程度地受到泥石流的危害和威脅，尤其是西南地區，為我國泥石流災害的高發區和重災區[2-3]。為減小泥石流對大型水利設施的影響，該文以某泥石流溝的泥石流形成條件及危險性進行分析，在此基礎上提出相應的防治措施，這可以對相關水利設施的施工及運行期間的安全提供重要參考。

1 研究區概況

某泥石流溝位于擬建水電站上壩址的下游約3 km處，該溝流域面積約38.40 km2，流域最高海拔5 750 m，于高程3 360 m匯入雅魯藏布江，流域的最大高差約2 390 m，溝道長度約9.5 km，主溝總體縱坡降達251‰。由于溝域匯水面積大，故有利于地表水流匯集。

2 泥石流風險性評價方法

泥石流風險評價是一個多因素分析過程，首先要根據流域的基礎性條件分析泥石流成災的可能性，并界定其危險性范圍及影響程度，在此基礎上對泥石流災害可能造成的經濟損失進行估算。通常情況下，流域的地質條件、地形地貌、水文氣象條件、承載體類型及結構等因素都會對泥石流的風險性造成不同程度的影響，這也導致泥石流風險性評價難度較高。早期的風險性評價方法多是定性或半定量的評價研究，其精度難以滿足減災需要。為了提高泥石流風險性評價的準確性，首先從單溝泥石流評價開始，單溝泥石流風險性評價多采用數值模型或野外調查的方式，以此來界定泥石流堆積區大小。鑒于多方面的因素，單溝泥石流風險性評價并未受到足夠的重視。為降低泥石流災害對水利工程造成的影響，該文結合研究區的下墊面條件綜合分析評價泥石流風險等級。

3 研究區下墊面條件

3.1 流域底層巖性

該溝出露的地層從溝源到溝口依次為晚白堊系門朗組（K2M）、第三系溶母棍巴組（E2R）。第四系（Q4）堆積物主要發育在溝床、兩側谷坡下部和緩坡地帶。第四系堆積物（Q4）：（1）泥石流堆積物（Q4sef）：分布在溝口、主溝兩側及溝床平緩處；（2）崩坡積物（Q4col+dl）：零星分布于主溝兩側坡腳處；（3）殘坡積物（Q4el+dl）：主要分布在溝內高海拔圓滑山頭、平緩山坡、夷平面及低凹的地方；（4）冰水堆積物（Q4gfl）：主要分布在溝內高海拔較高的山頭。

綜上所述，該流域底層巖性相對簡單，大部分巖石堅硬完整，谷坡整體穩定性較好。由于溝道較長，匯水面積大，溝道中老泥石流堆積物及溝道兩側崩坡積物較多，天然條件下能提供較豐富的物源。

3.2 地質構造

研究區內地質構造比較簡單，巖體總體較完整，呈塊狀結構。通過野外考察發現，該流域地質構造不復雜且巖體的完整性較好。因此，該流域發生大規模和崩塌等地質災害的可能性較小。

3.3 水文地質

該溝內常年流水，主要以高山冰雪融水和冰湖水溢出補給為主，據水量測試，溝內枯季流量可達到2～3 m3/s，水量較大，雨季到來時，由于匯水面積較大，加之溝床兩側崩坡積物堆積密實，地表水的滲入難度大，因此，降水大都以地表徑流的形式匯入主溝，溝內水量急劇增大，根據過流斷面測量，水量在洪水時期可達到30～50 m3/s。

3.4 人類工程活動

溝域內無居民居住，亦無農作物種植等，僅有當地居民進山挖蟲草和放牧牦牛的一些活動，人類工程活動對泥石流活動的影響程度較低。

4 泥石流形成條件及風險性分析

泥石流對大型水利水電工程具有較大的影響，為探討其對水電站的影響程度，該文引入了地質災害危險性分析方法，在此基礎上建立了分析泥石流危險性的結構模型見圖1，并進一步探索了泥石流危險性指數，為今后基于泥石流風險的防災減災工作提供了新的方法。

泥石流危險性評價主要是以研究區所在的流域為分析單元，然后分析各影響因素對泥石流活動程度的影響等級，基于此建立相應的危險性指數計算模型，這樣可以更好的借助泥石流形成條件，深入研究泥石流災害的發育特征。前人在大量統計數據的基礎上建立了泥石流危險性指數計算模型：；式中、分別代表泥石流的歷史活動強度及其潛在活動強度；、分別代表泥石流的歷史強度和潛在強度的權重，其取值分別為0.3和0.7；α為修正系數，其取值為0.46。泥石流活動歷史災害強度依據以下模型進行計算：，G和P分別為泥石流歷史動規模和活動頻率的評判等級分值，根據泥石流的堆積體積和活動性取值，其值的波動范圍介于0～5之間，且該值大多是根據工程經驗按兩類因素分別取值后進行疊加形成的。潛在的泥石流危險強度也有相關的計算模型，該文引入了以下模型進行了相關的計算：；式中D、X、Q、R分別表征控制泥石流形成及其發展的對應地質條件、地形地貌條件、氣候植被條件及人為條件充分程度的標度分值，評分標準采用前人的研究成果進行判斷。、、、為四類泥石流形成條件的權重見表1。公式中：K為修正系數，該文取0.7。以上分析中所使用的權重是張業成先生等采用專家問卷調查的方法并對調查結果采用層次分析后獲得的，在大量數據的基礎上建立的，其依據較為充分，結果可靠度較高，據此可對該溝的泥石流危險程度進行判別。

根據以上標準和該溝的實際情況，危險性指數計算參數D、X、Q、R值分別為：9、16、2、1；G、P值分別為2、2；經計算潛在危險性為5.31，歷史危險性為4，該溝泥石流危險性指數為2.26。按照危險性指數判別標準見表2：該溝泥石流危險性為中等。

5 結語

該文在分析泥石流形成條件的基礎上，通過模型計算并結合流域的下墊面條件，得到以下結論：該溝泥石流發展階段處于衰退至停歇期階段，屬于輕度易發，泥石流危險性等級為中等。該溝泥石流無堵江的歷史記載，定性分析及經驗公式判斷該溝不具備堵江的條件；溝內沖出物質主要為細粒物質，直接被雅礱江沖走，堵江的可能性較小。

參考文獻

[1] 唐邦興，周必凡，吳積善，等.中國泥石流[M].北京：商務印書館，2000.

[2] 吳積善，田連權，康志成，等.泥石流及其綜合治理[M].北京：科學出版社，1993.

[3] 費祥俊，舒安平.泥石流運動機理與災害防治[M].北京：清華大學出版社，2004.