魯?shù)梅?，魏玉?/p>

(甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，甘肅 蘭州730050)

關(guān)山溝位于安寧區(qū)十里店?yáng)|端，北起山麓，南穿安寧東路入黃河，總流域面積3.06 km2，流域長(zhǎng)度4.41 km，其中溝谷長(zhǎng)3.6 km，階地長(zhǎng) 0.81 km，共有支溝 5條，最高點(diǎn)海拔1 857.8 m，最低點(diǎn)海拔1 550 m，相對(duì)高差307.8 m。關(guān)山溝溝道和溝口處有大量城建設(shè)施，溝谷泥石流通過溝道排洪道自居民區(qū)穿過而匯于黃河。

圖1 蘭州市安寧區(qū)關(guān)山溝泥石流流域示意圖

關(guān)山溝泥石流形成區(qū)總面積0.965 km2，區(qū)內(nèi)溝壑密集，地形破碎，下切侵蝕強(qiáng)烈，各支溝溝谷溝床平均縱比降在0.56～11.11%，谷坡坡度多大于10°，匯流面積大，溝程較短，產(chǎn)生泥石流的地形地貌條件和水動(dòng)力條件優(yōu)越。表層松散土體豐富，植被覆蓋率低，面狀沖蝕強(qiáng)烈，區(qū)內(nèi)可補(bǔ)給泥石流的固體松散物質(zhì)均集中在該區(qū)，因此具備良好的松散固體物質(zhì)補(bǔ)給條件。

關(guān)山溝山前切割河谷三級(jí)階地的溝段為流通區(qū)，面積1.027 km2，溝道長(zhǎng) 650～750 m，溝道縱比降 0.56% ～16.67%。各溝谷流通區(qū)下游段經(jīng)人為開挖坡體，掏窯建房，現(xiàn)成為梯形的溝槽地形，其底部總體寬8～14 m，深5～7 m之間，兩側(cè)坡度約25°左右，由于人為建房占據(jù)、擠壓溝道，目前實(shí)際過流寬度僅在3～7 m之間。

1 泥石流災(zāi)害形成條件

1.1 地形條件

關(guān)山溝流域平面形態(tài)呈不規(guī)則形狀，面積3.16 km2，主支溝組合形態(tài)呈折線型。該溝支溝發(fā)育較多但是規(guī)模都較小，主溝上游呈較開闊的“V”型，兩側(cè)谷坡坡度20°～30°，溝床縱比降7.5%;中游由于兩側(cè)谷坡的重力侵蝕強(qiáng)烈，谷型呈囊狀，谷底寬在6～14 m之間，而溝床受兩岸滑坡堵塞溝道形成的堆土壩的回淤，其比降為9.23%;下游溝谷呈“U”型，谷底寬3～6 m，平均比降3.44%。

1.2 固體松散物質(zhì)補(bǔ)給條件

固體松散物質(zhì)是泥石流的重要組成部分，是泥石流形成的基本條件之一，其儲(chǔ)量大小及補(bǔ)給條件控制著泥石流的性質(zhì)和規(guī)模，根據(jù)實(shí)際調(diào)查，關(guān)山溝泥石流的固體松散物質(zhì)主要來(lái)源于崩塌、滑坡及坡面松散物質(zhì)等。

1.2.1 崩塌、滑坡

區(qū)內(nèi)共發(fā)育大小崩塌滑坡7個(gè)，總體積19.5×104m3，如表1所示。

表1 流域內(nèi)崩塌、滑坡統(tǒng)計(jì)表

圖2 關(guān)山溝流域?yàn)?zāi)害體位置示意圖

1.2.2 坡面松散物質(zhì)

流域內(nèi)主要為片巖、片麻，巖體裂隙發(fā)育，加之溝谷切割強(qiáng)烈，地形破碎，溝坡陡峻，植被覆蓋率低，保水能力差，所以均極易被水流直接沖蝕，特別是表層坡積等次生黃土，其質(zhì)地松散，厚度較大，土體粘結(jié)力差，極易被水流直接沖蝕、搬運(yùn)。加之流域內(nèi)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口的增加，坡面開墾指數(shù)日趨增加，不斷開墾黃土坡地作為農(nóng)耕區(qū)，同時(shí)在溝谷內(nèi)(下游及溝頭)開挖斜坡建窯，將土體直接堆積于坡面及坡腳，使區(qū)內(nèi)坡面松散物質(zhì)十分豐富，在暴雨條件下，這些物質(zhì)被面狀沖蝕匯入溝道內(nèi)，成為該區(qū)泥石流的主要物源之一。據(jù)當(dāng)?shù)厮ＹY料和調(diào)查分析，侵蝕模數(shù)為每年2 000 t/hm2～5 000 t/hm2，坡面水土流失面積占到坡面總面積的60% ～70%。根據(jù)坡面松散層厚度、堆積位置、植被覆蓋率及人類作用強(qiáng)度等因素，估算流域內(nèi)可轉(zhuǎn)化泥石流的坡面松散物質(zhì)總量 1.4 ×104m3。

2 泥石流風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

2.1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系的建立

按照2005年溫哥華國(guó)際滑坡風(fēng)險(xiǎn)管理會(huì)議倡導(dǎo)的理論框架，滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理包括危險(xiǎn)性分析、危害性分析、風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)管理五個(gè)有機(jī)組成部分。其中，風(fēng)險(xiǎn)分析是風(fēng)險(xiǎn)管理的重要組成部分，按照Fell等(2005):

1)財(cái)產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)按下式計(jì)算:

式中:R(prop)財(cái)產(chǎn)年損失;P(L)滑坡發(fā)生概率;P(T:L)滑坡到達(dá)承災(zāi)體概率;P(S:T)承災(zāi)體時(shí)空概率;V(prop:S)承災(zāi)體易損性;E承災(zāi)體價(jià)值。

2)單人生命風(fēng)險(xiǎn)按下式計(jì)算:

式中:P(LOL)單人年死亡概率;V(D:T)人的易損性;其它定義同上。

(1)、(2)兩式是滑坡風(fēng)險(xiǎn)分析的理論基礎(chǔ)，在風(fēng)險(xiǎn)分析的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和采取相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)減緩措施等，就構(gòu)成了地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理的整體框架。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)

地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)可由危害可能性和引起的后果嚴(yán)重程度綜合確定，前者由地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率、到達(dá)承災(zāi)體的概率、以及承災(zāi)體的時(shí)空概率確定，后者由承災(zāi)體的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和易損性大小確定。其中危害可能性的分級(jí)參照澳大利亞地質(zhì)力學(xué)聯(lián)合會(huì)的規(guī)定(AGS，2007a)劃分為6級(jí)(每級(jí)相當(dāng)?shù)哪旮怕视幸粋€(gè)量化的范圍值)，危害程度分級(jí)根據(jù)受威脅人數(shù)和直接經(jīng)濟(jì)損失參照《滑坡崩塌泥石流災(zāi)害1∶50000調(diào)查規(guī)范》的規(guī)定劃分為4級(jí)，綜合給出一個(gè)定性的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)方案(表2)、或根據(jù)單人生命風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量分級(jí)(表 3)。

表2 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)表

(2)小型 ＜3人，＜100萬(wàn)元;中型3～10人，100～500萬(wàn)元;大型10～30人，500～1 000萬(wàn)元;特大型 ＞30人，＞1 000萬(wàn)元。

表3 各受險(xiǎn)區(qū)單人生命風(fēng)險(xiǎn)

2.3 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性調(diào)查的主要內(nèi)容

泥石流風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查的內(nèi)容設(shè)置應(yīng)以能滿足獲取評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)所需的各種參數(shù)為目的，除常規(guī)調(diào)查的地質(zhì)災(zāi)害形成條件、地質(zhì)災(zāi)害基本特征、影響因素、穩(wěn)定性狀況外，還應(yīng)主要調(diào)查5類數(shù)據(jù):達(dá)到一定體積規(guī)模的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的年頻率，潛在地質(zhì)災(zāi)害隱患的影響范圍，承災(zāi)體及經(jīng)濟(jì)價(jià)值，承災(zāi)體時(shí)空概率和承災(zāi)體易損性。通過對(duì)各項(xiàng)調(diào)查要素的確定，通過3.1節(jié)的公式(1)、(2)確定財(cái)產(chǎn)年損失和單人年死亡概率，最終根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)性劃分等級(jí)依據(jù)劃分調(diào)查區(qū)泥石流地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性分區(qū)。

2.4 場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)詳細(xì)調(diào)查

2.4.1 災(zāi)源區(qū)調(diào)查

災(zāi)源區(qū)，指可能發(fā)生泥石流的區(qū)域，即泥石流本身的流域，以1:10 000地形圖為底圖，對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查。關(guān)山溝流域平面形態(tài)呈不規(guī)則形狀，面積3.16 km2，主溝長(zhǎng)度850 m，主溝上游呈較開闊的“V”型，兩側(cè)谷坡坡度20°～30°，溝床縱比降7.5%;中游由于兩側(cè)谷坡的重力侵蝕強(qiáng)烈，谷型呈囊狀，谷底寬在6～14 m之間，而溝床受兩岸滑坡堵塞溝道形成的堆土壩的回淤，其比降為9.23%;下游溝谷呈“U”型，谷底寬3～6 m，平均比降3.44%。溝口處城區(qū)建筑及農(nóng)田較密集，一旦發(fā)生泥石流災(zāi)害，對(duì)出溝口城區(qū)建設(shè)及人類活動(dòng)等將產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。

2.4.2 風(fēng)險(xiǎn)要素調(diào)查

1)泥石流發(fā)生概率P(L)

泥石流發(fā)生概率與其誘發(fā)因素、地質(zhì)環(huán)境條件關(guān)系密切，主要取決于誘發(fā)因素如降雨、工程活動(dòng)強(qiáng)度等。由于適合本地區(qū)的他們之間的關(guān)系很難詳細(xì)確定，所以泥石流的發(fā)生概率仍以實(shí)地調(diào)查和走訪當(dāng)?shù)乩先藶橹?，根?jù)實(shí)地走訪和調(diào)查，關(guān)山溝泥石流發(fā)生的可能性為“可能”，相當(dāng)于年概率10－2。

2)災(zāi)害到達(dá)承災(zāi)體的概率P(T:L)

災(zāi)害到達(dá)承災(zāi)體的概率主要由承災(zāi)體距離災(zāi)害源的遠(yuǎn)近所決定。對(duì)于大溝泥石流，野外調(diào)查時(shí)根據(jù)致災(zāi)體可能的體積規(guī)模和地形地貌，使用陰影角的辦法簡(jiǎn)單確定致災(zāi)體到達(dá)承災(zāi)體的概率，如依據(jù)西安地研所張茂省等根據(jù)黃土地區(qū)的滑坡、泥石流的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)所確定的滑坡、泥石流陰影角與災(zāi)害到達(dá)承災(zāi)體的概率P(T:L)的簡(jiǎn)單關(guān)系:泥石流陰影角α的最大值、中間值和最小值分別為25°、20°和15°，相應(yīng)的概率 P(T:L)分別為 0.67、0.25 和 0.08，適用于各泥石流溝口堆積區(qū)。

3)承災(zāi)體及經(jīng)濟(jì)價(jià)值E

承災(zāi)體及經(jīng)濟(jì)價(jià)值是在收集場(chǎng)地規(guī)劃資料基礎(chǔ)上確定的。根據(jù)一定的房屋使用模式估算承災(zāi)的人口數(shù)量，住宅樓按每戶平均5人計(jì)算，由住戶數(shù)量和建筑面積確定承災(zāi)人口。根據(jù)建筑物的概算價(jià)格確定經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在此僅考慮了直接的建筑成本，未考慮其它財(cái)產(chǎn)價(jià)值和間接損失。計(jì)算時(shí)承災(zāi)體的經(jīng)濟(jì)價(jià)值參照表3。

表4 承災(zāi)體分類及其時(shí)空概率和易損性一覽表

___4)承災(zāi)體時(shí)空概率P(S:T)

承災(zāi)體時(shí)空概率按如下辦法估計(jì):固定承災(zāi)體時(shí)空概率為1.0;居民區(qū)的人員，按人均每天有14 h呆在屋內(nèi)計(jì)為11/24=0.46;工廠、學(xué)校、醫(yī)院、辦公樓等區(qū)域的人員，按人均每天有8 h呆在屋內(nèi)計(jì)為8/24=0.33，通往它們的道路上下班按照每天有2 h的人員密集時(shí)段計(jì)為2/24=0.08;公共露天娛樂場(chǎng)地或其通行之路，因雨、雪、寒冷等假設(shè)每年9個(gè)月、每天12 h有人，則為9/12×12/24=0.38;由于城鎮(zhèn)是人口密集區(qū)，所以一般的公共空地區(qū)均可以劃為露天公共區(qū)，只是人員出現(xiàn)的概率因地方不同而不同;農(nóng)田地、果園地每戶按照每年有一個(gè)季度在地中從事生產(chǎn)，每天8 h計(jì)，則為8/24×1/4=0.08;城鎮(zhèn)繁華區(qū)馬路上行人時(shí)空概率為16/24=0.67;交通工具的時(shí)空概率根據(jù)進(jìn)出的交通流量和速度統(tǒng)計(jì)，包括公路乘客和其它交通工具內(nèi)的流動(dòng)人口。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4。

圖3 承災(zāi)體受險(xiǎn)區(qū)塊劃分圖

5)易損性 V(D:T)、V(prop:S)

地質(zhì)災(zāi)害易損性體現(xiàn)了災(zāi)害的社會(huì)屬性，承災(zāi)體的易損性主要由災(zāi)害的強(qiáng)度和承災(zāi)體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)所決定，其確定比較困難，在此給出一般分類情況下的各類承災(zāi)體的易損性范圍，調(diào)查時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做大致判斷，其中人員的易損性因保護(hù)程度不同而有差異，建筑物內(nèi)人員易損性為0.5～0.8，露天人員易損性為0.5～1.0。

綜上，確定承災(zāi)體分類及其時(shí)空概率和易損性分類表見表4。

2.5 風(fēng)險(xiǎn)分析和區(qū)劃

2.5.1 承災(zāi)體受險(xiǎn)區(qū)劃分

地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性指生命、健康、財(cái)產(chǎn)或環(huán)境所遭受的地質(zhì)災(zāi)害的可能性和嚴(yán)重程度的大小。其區(qū)域劃分應(yīng)基于地質(zhì)災(zāi)害演化趨勢(shì)，采用造成損失的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害形成條件與觸發(fā)因素、演變趨勢(shì)與人類工程活動(dòng)等，從而圈定不同區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)程度。

本次承載體受險(xiǎn)區(qū)劃分主要結(jié)合實(shí)地調(diào)查情況以及上述章節(jié)里所涉及的風(fēng)險(xiǎn)要素的調(diào)查結(jié)果進(jìn)行，并綜合考慮到泥石流影響范圍內(nèi)到達(dá)承災(zāi)體的概率及承災(zāi)體不同屬性價(jià)值程度等，將受險(xiǎn)區(qū)劃分為4個(gè)區(qū)塊(10、20、50、100年一遇洪水流量計(jì)算)，劃分結(jié)果見圖3。

表5 關(guān)山溝泥石流地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算表

2.5.2 風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算

根據(jù)以上風(fēng)險(xiǎn)各要素的調(diào)查結(jié)果，分別按5.1節(jié)公式(1)、(2)計(jì)算不同區(qū)塊的財(cái)產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)和單人風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算結(jié)果如表5。

2.5.3 風(fēng)險(xiǎn)劃分

根表3－3結(jié)算結(jié)果，關(guān)山溝泥石流場(chǎng)地的威脅財(cái)產(chǎn)為1 550萬(wàn)元，對(duì)于單人的生命風(fēng)險(xiǎn)而言，由于暴露在風(fēng)險(xiǎn)中的位置不同，其所遭受的風(fēng)險(xiǎn)源和作用強(qiáng)度亦不同，1號(hào)單元單人生命風(fēng)險(xiǎn)為2.4×10－3，為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū);2號(hào)單元單人生命風(fēng)險(xiǎn)為2.1×10－3，為中風(fēng)險(xiǎn)區(qū);3號(hào)單元單人生命風(fēng)險(xiǎn)為2.1×10－4，為中風(fēng)險(xiǎn)區(qū);4號(hào)單元單人生命風(fēng)險(xiǎn)為 1.1×10－4，為中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

3 結(jié)語(yǔ)

關(guān)山溝流域溝長(zhǎng)谷深，山坡陡峻，溝壑密度大，滑坡、崩塌、坍塌等重力侵蝕作用及面狀侵蝕作用強(qiáng)烈，雨強(qiáng)較大，為泥石流的產(chǎn)生及發(fā)展提供了十分有利的地質(zhì)環(huán)境。關(guān)山溝泥石流場(chǎng)地的威脅財(cái)產(chǎn)為1 550萬(wàn)元，對(duì)于單人的生命風(fēng)險(xiǎn)而言，由于暴露在風(fēng)險(xiǎn)中的位置不同，其所遭受的風(fēng)險(xiǎn)源和作用強(qiáng)度亦不同，1號(hào)單元單人生命風(fēng)險(xiǎn)為2.4×10－3，為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū);2號(hào)單元單人生命風(fēng)險(xiǎn)為2.1×10－3，為中風(fēng)險(xiǎn)區(qū);3號(hào)單元單人生命風(fēng)險(xiǎn)為2.1×10－4，為中風(fēng)險(xiǎn)區(qū);4號(hào)單元單人生命風(fēng)險(xiǎn)為1.1×10－4，為中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。