海東市樂都區廟溝泥石流易發性評價

朱海麗

(1.青海大學 地質工程系，青海 西寧 810016； 2.中國科學院 青海鹽湖研究所，青海 西寧 810008)

海東市樂都區廟溝泥石流易發性評價

朱海麗1,2

(1.青海大學 地質工程系，青海 西寧 810016； 2.中國科學院 青海鹽湖研究所，青海 西寧 810008)

廟溝泥石流；易發性；綜合評分法；模糊綜合評價法；層次分析法

泥石流具有強烈的區域特色、復雜性和不確定性。以青海省海東市樂都區廟溝泥石流為研究對象，分別運用綜合評分法、模糊綜合評價法對泥石流易發程度進行評價，得出廟溝泥石流易發程度綜合評分分別為95分和77分，易發等級均為中等，兩種評價方法結果一致；采用層次分析法分析得出研究區巖性、山坡坡度、植被覆蓋率等對研究區泥石流的易發程度影響較大。利用模糊綜合評價法的優勢，建立了快速、準確、實用的泥石流災害易發性評價模型，為模糊綜合評價法的工程應用拓展了新的領域，對該區泥石流防治及線路工程的設計具有實際指導意義。

我國是世界上泥石流活動最強烈、災害最嚴重的國家之一，占國土面積2/3的山丘區普遍存在山洪、泥石流，每年因泥石流災害造成的經濟損失高達36億元[1]。隨著人類社會經濟活動的不斷增強，人們對自然資源的過度索取和對環境的持續破壞使泥石流等自然災害更趨嚴重，因此必須加強泥石流災害的研究、評估、預測預報和減災管理，實施積極有效的防災減災工程，盡可能預報災害的發生和減輕災害損失[2-3]。泥石流易發性評價是泥石流預測預報、災害治理的重要依據[4]，劉希林、崔鵬、羅元華等[5-9]進行了系統研究，建立了基于不同方法的評估指標體系、評估模型和評價方法。基于上述研究成果，綜合考慮泥石流的區域特色、復雜性和不確定性，以青海省海東市樂都區廟溝泥石流為例，針對災害發生的特點、影響因素，采用模糊綜合評價法，建立泥石流災害易發性評價模型，希望能為該區泥石流防治措施設計，以及相關公路建設和運營管理中的防災減災工作提供依據。

1 研究區概況

廟溝位于青海省海東市樂都區洪水鎮馬趟村(圖1)。研究區屬典型的高原半干旱大陸性氣候區，具有寒長暑短、晝夜溫差大、多風少雨、蒸發量大的特點，雨季尤其是6—9月份暴雨集中，降雨強度大。該區屬湟水流域東段，水系由湟水及其支流(溝)組成，湟水流量年季變化大，汛期6—10月徑流量約占全年徑流量的70%。地下水類型有松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水和基巖裂隙水三類。該區為新生界碎屑巖充填的高原盆地的一部分[10]，盆地地形地貌自周邊向中央分別為古老變質巖、火成巖組成的高山、中高山和黃土覆蓋的低山丘陵，以及寬廣的第四系河谷平原。地層主要包括元古界深變質巖系構成的區域內結晶基底和碎屑巖，以及第四系松散層兩部分。在地質構造方面，所屬的西寧-民和盆地位于祁連加里東褶皺系中祁連中間隆起帶的東段，褶皺構造較為發育，新構造運動異常活躍，以振蕩式間歇性垂直升降運動為主，其顯著標志為山區形成夷平面、河流下切形成多級階地。該區低山丘陵區多形成由黃土和新近系泥巖組成的高陡邊坡，為崩塌、滑坡的形成提供了地形條件，表部松散的殘坡積巖層及溝底松散堆積物亦為泥石流的形成提供了豐富的物源條件。

圖1 廟溝流域概況

廟溝泥石流溝匯水面積2.2 km2，主溝長3.8 km，相對高差273.6 m，溝域總體坡降72‰，溝源處溝谷橫斷面呈V形，兩岸坡度38°，溝道內崩塌、滑坡發育，溝底寬2～10 m，切割深度1.0～1.5 m，植被覆蓋率38%，以草本植物為主。松散固體物質主要是來自兩側坡體坡面的殘坡積物、坡腳松散堆積物和溝道中松散堆積物的再次搬運，松散物儲量較豐富，溝道下游段地形相對平緩，為泥石流流通區，溝口泥石流扇侵入湟水河道。

2 研究方法

2.1 綜合評分法

綜合評分法是統計泥石流易發性影響因素——崩塌、滑坡和水土流失(溝谷和人為)嚴重程度、泥沙補給段長度比、溝口泥石流堆積活動程度等15項指標，對其進行定性描述、定量打分，實現泥石流易發程度數量化評價。泥石流溝易發程度數量化評分詳見表1。

表1 泥石流溝易發程度數量化評分

注：易發程度綜合評分>114分為高易發(嚴重)，84～114分為中易發(中等)，40～84分為低易發，≤40分為不易發。

泥石流易發性判斷參照《地質災害危險性評估規程》(DB 63/489—2004)中泥石流溝嚴重程度(易發程度)數量化表(表H13)。根據該表所列參數，對廟溝泥石流進行賦分評價，得出廟溝泥石流特征及易發程度數量化指標。具體賦分情況：崩塌、滑坡和水土流失程度嚴重，21分；泥沙沿程補給段長度比70%，16分；溝口泥石流堆積活動程度一般，1分；河溝縱坡坡降72‰，6分；區域構造為強抬升區，9分；流域植被覆蓋率38%，5分；河溝近期一次沖淤變幅為0.3 m，4分；巖性為軟巖、黃土，6分；沿溝松散物儲量為10萬m3/km2，5分；溝岸山坡坡度為38°，6分；產沙區溝谷斷面為V形，5分；產沙區松散物平均厚度達0.8 m，1分；流域面積2.2 km2，5分；流域相對高差274 m，2分；河溝堵塞程度中等，3分。綜合以上15項指標得出廟溝泥石流綜合評分為95分，評分在84～114之間，屬于中等易發性泥石流。

2.2 模糊綜合評價法

模糊綜合評價法是從定性和定量角度去研究解決問題的規律和方法，客觀反映泥石流易發級別的模糊性與連續性，由此使評價結果更具綜合性和合理性。本研究采用層次分析法來確定泥石流地質災害易發性影響因子的加權系數，使計算結果更符合客觀實際并易于定量表示，從而提高模糊綜合評價結果的準確性。

2.2.1 評價指標體系及量化分級

溝谷為泥石流溝的發育形成提供了必要條件，然而是否暴發泥石流還受到許多因素的綜合影響，其中地形條件、松散固體物質匯聚條件和降水條件是主要方面。結合研究區和周邊地質環境背景和發育特征，選取巖性(x1)、溝床比降(x2)、山坡坡度(x3)、流域完整系數(x4)、流域發育程度(x5)、降水(x6)、斷層密度(x7)7 個影響因子[4]構建泥石流易發性評價指標體系，其分級和表征意義如表2所示。

表2 判識指標分級及表征意義[4]

在模糊綜合評判模型中，權重反映了各個因素在泥石流易發程度中所占的地位和所起的作用，直接影響綜合評價的結果。目前，多采用層次分析法、加權統計法、回歸分析法等確定權重。本研究采用層次分析法[10]確定影響泥石流暴發的權數分配，首先構造判斷矩陣如下：

(1)

應用MATLAB軟件，計算機編程求得各個判識因子的權重(W)為

W=[0.302，0.247，0.159，0.108，0.079，0.060，0.045]

(2)

對判斷矩陣的最大特征根進行檢驗，得到判斷矩陣具有滿意的一致性，說明上述權重的計算結果正確。

2.2.2 評價結果

根據各個因子的權重，得出廟溝泥石流溝易發程度數量化評分(表3)。根據表3計算分析得出數據，通過打分得出廟溝泥石流易發性為77分，介于70～114分，屬于中等易發性泥石流。

表3 廟溝泥石流易發程度數量化評分

注：易發程度綜合評分≥114分為高易發(嚴重)，70～114分為中易發(中等)，30～70分為低易發，≤30分為不易發。

3 結 論

以廟溝泥石流為研究對象，運用綜合評分法和模糊綜合評價法，從地形地貌、巖性構造、巖土體等方面進行綜合評價。得出以下結論：

(1)研究區位于低山丘陵區，丘陵外貌呈起伏狀，以黃土梁峁狀地形為主，黃土披覆于古近系碎屑巖地層之上，部分地段紅層出露。由于流水的強烈侵蝕，沖溝溝道特別發育，谷坡陡，水土流失嚴重，是主要地質災害發生區。

(2)研究區分布有廣泛的軟巖和黃土，抗壓強度低且受到風化。黃土具大孔隙、垂直節理和濕陷性等特性，增加了泥石流的易發性。

(3)研究區新構造運動的抬升區形成多級夷平面，沉降區形成多級河流階地，晚更新世黃土及底礫石被抬升至侵蝕基準面以上數十至數百米，并受到流水的強烈侵蝕，呈現出千溝萬壑的梁峁地貌。分布于低山丘陵區的黃土和泥巖為崩塌、滑坡的形成提供了地形條件，表部松散的殘坡積巖層及溝底松散堆積物亦為泥石流的形成提供了豐富的物源。

(4)分別選用綜合評分法和模糊綜合評價法對廟溝泥石流易發性進行評價。由分析結果可知，巖性、山坡坡度、植被覆蓋率等對泥石流溝易發性影響較大。

(5)運用綜合評分法分析15個因素，為廟溝泥石流打出的分值為95分，為中等易發。運用模糊綜合評價法選取7個因子，采用層次分析法得出因子權重，再打分，結果為77分，為中等易發。綜合以上兩種方法可知，廟溝屬于中等易發性泥石流溝。

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(責任編輯 李楊楊)

國家自然科學基金項目(41302258)；青海大學中青年科研基金資助項目( 2012-QGY-5)；青海大學“123高層次人才培養工程”資助項目；青海大學“地質資源與地質工程創新團隊”項目(4056051201)

S157.1

A

1000-0941(2015)09-0055-04

朱海麗(1977—)，女，江蘇溧陽市人，副教授，博士研究生，主要從事地質災害及環境地質方面的教學與研究。

2015-05-08