泥石流災害危險性評估方法及分級調控措施
——以輸變電工程為例

程永鋒，丁士君，趙斌濱，房 琛，湯 華，吳振君(. 中國電力科學研究院，北京 00055; . 中國科學院武漢巖土力學研究所 巖土力學與工程國家重點實驗室，武漢 43007)

0 引 言

隨著國家的高速發展，近些年國家電網對多條輸變電線路進行了國家層面的升級和改造，伴隨著西電東送，工程跨越的區域難免地質情況復雜多變，而隨著工程等級的提高，工程安全問題越來越重要。因此，需要全面系統的考慮地質災害對輸變電工程的影響，并作出相應的應對措施，將災害對工程建設和安全運行的影響降低到最小。

泥石流是一種在山區或者溝谷深壑，地形險峻的地區，因為暴雨、暴雪或其他自然災害引發的山體滑坡并攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流。它對輸變電工程的危害主要體現在泥石流的直接摧毀、掩埋、沖擊、交通受阻和遷移堆積等運動特性造成的桿塔失效等方面。這些損毀均會造成輸變電工程的建設受阻和運行無法正常進行，所以在建設期和運行期均需要對危險性和風險性做好評估工作，并提出不同的應對措施，盡最大程度將行業的相關工作融入所在地地方政府的地質災害防治工作中，真正做到群測群防。

當前對于泥石流危險性、風險性和調控措施的研究主要如下：①泥石流危險性和風險性評價[1-4]；②泥石流分區和區劃研究[5,6]；③泥石流監測和預測預報研究[6-8]；④安全管理和防治對策研究[9-13]等方面。存在問題在于目前尚未形成公認的評價標準和指標體系，這是由于泥石流災害自身的特殊性造成的；對于調控技術和管理制度的探索，也沒形成系統的思路。

本文在系統調研當前泥石流地質災害在電力行業的危害的基礎上，基于地質力學和巖土力學分析，總結了泥石流的災變評估內容，給出了基于地質工程師經驗的權重和打分標準，通過加權評分可便捷的對泥石流地質災害危險性進行評估。然后再風險項評估的基礎上，根據危險性的分級和風險性分級，提出5級調控措施，為輸變電工程防災減災提供了依據。

1 泥石流對輸變電工程的主要危害

泥石流的危險性是該類地質災害發生的可能性及其造成的后果。風險性更多表現在這個危險可能造成的人員和經濟損失，同時還需考慮風險控制措施和對這些損失的承擔能力的平衡。泥石流地質災害對輸變電工程的危害主要表現見圖1。

圖1 輸變電工程中的泥石流災害Fig.1 Debris flow hazard in power transmission and transformation project

2 泥石流災害危險性和風險性模型

2.1 評估范圍的確定

在進行泥石流地質災害評估之前需要先確定一般評估的對象和范圍，根據作者和相關領域專家多年的經驗，多數災害的發生是由于調查范圍過小造成的漏判、近年來環境及氣候的劣化、人類工程活動造成水土流失加劇等造成的，具體建議見表1。

表1 泥石流災害評估范圍建議值表Tab.1 Recommended value of debris flow hazard assessment range

2.2 專家打分和加權法相結合的評估模型

由于泥石流災害的發生具有強烈的自然地理環境、氣候氣象和人類工程活動等方面的特殊性，而且是多因素的組合條件下才可能發生。所以需要根據其影響因素和災變機制，確定調查評估內容和評價權重，這個工作需要有經驗的地質工程師完成。為了方便對號入座和增加相關工作便捷性和可操作性，根據專家打分法幾何加權法計算危險性指數和風險性指數，據此將危險性和風險性分為5級；再根據不同分級提出有針對性的3級調控措施。

泥石流災害危險性指數(dangerous index)和風險性指數(risk index)，采取指標加權法計算：

(1)

式中：Wi為所選指標的權重，根據災變機制由專家給定，0～1；Xi為所選指標概化危險性標準值，由專家打分，已給出打分標準，單因素大中小3級評價標準值分別是5分、3分、1分。

表2 泥石流災害危險性和風險性分級表Tab.2 Debris flow hazard dangerousness and risk classification

注：對于界限值等于的情況，包括在小于部分，即小于等于。

3 泥石流災害危險性評價

讀史可以使人明智，對于泥石流的調查，可以回答當前和歷史環境下泥石流發生的可能性及其影響范圍。這個過程中包括很多不確定因素，因此不存在長治久安的問題。譬如未來極端氣候氣象的出現，這是個大環境問題，從目前看總體實力惡化趨勢；在建、擬建、未來建設或工程活動和人類農業生產活動對于泥石流爆發條件的觸發和加劇，這部分威脅可以通過科學、系統、全面的管理進行減小和控制。泥石流災害工程場地危險性評價內容和單因素危險性大中小3級評價標準統計列于表3，其中3條評價項源于調查內容的分類整理。表4為多因素5級綜合評定標準。

表3 泥石流災害危險性評價評分項及初評標準Tab.3 Items and standards of debris flow hazard dangerousness assessment

表4 泥石流災害危險性評價評分項及權重建議值Tab.4 Items and weight values suggested of debris flow hazard dangerousness assessment

注：分級臨界值：低與極低的分界標準是2個1分項1個3分項=5.0；中與低的分界標準是2個3分項1個1分項==7.0；中與高的分界標準是2個3分項1個5分項=11.0；極高與高的分界標準是2個5分項1個3分項=13.0。

4 泥石流災害3級調控措施

4.1 防治原則

(1)治水事半功效。利用蓄水、引水和截水等工程控制地表洪水徑流，削減水動力條件，使水土分離，穩定山坡。輔之少量攔擋、排導工程穩定部分土體，適用于水力類和水理劣化類地質災害的治理。

(2)治土(巖)為主。利用攔擋、支護工程，攔擋固體物質，直接加固地質災害體，達到直接防治的目的；同時輔以排導、截水工程等，治理效果和風險控制效果顯著。

(3)生態治理為根本。生態治理是從源頭上保證了泥石流的不發生，改善傳統耕種模式；加強植被保護，保證了水土不流失，同時能最大程度的生物蓄水，這樣可以實現物源管控、來水水量管控，將加大的減小泥石流災害的發生。

(4)非一家所能的綜合治理方案。在具體實施地質災害的防治時，宜采取坡面、溝道兼顧，上下游、周邊相關區域統籌的綜合治理方案。一般在上部以治水為主，中部以治土為主，下部以排導、加固為主。在實施地質災害防治的工程措施的同時，還應與生物措施和其他措施(如行政法令措施等)相結合，這樣才能保證其防治效益的有效發揮。由于工程措施需花費大量的人力、物力和財力，因而工程方案的規劃設計應充分考慮有關社會、經濟和環境生態的綜合論證。這不是一家可以解決的，應該更好地融合地方政府治理。

圖2 泥石流災害的系統治理思路Fig.2 System management ideas of debris flow hazard

4.2 管理、監測和工程措施相結合的3級調控措施

4.2.1定期巡檢評估的動態管理制度

根據國務院《地質災害防治條例》、中華人民共和國國土資源部《地質災害防治管理辦法》對于地質災害防治的規定，結合歷史成功經驗的總結和上述輸變電工程場地泥石流地質災害危險性評估的要求，特形成如下定期巡檢、管理和評估制度。

(1)根據確定的泥石流地質災害管理內容，指定專人定期巡視，巡視內容按照管理內容作出記錄，并及時上傳預警平臺。

(2)根據確定的泥石流地質災害管理制度，對周圍村落的村民進行地質災害防治基礎知識宣講，并建立專班聯系定期回訪制度，同時保證專班聯系人聯系方式和預警管理部門聯系方式的暢通，保證村民根據判斷電話預警，或者拍照通過微信方式上傳預警跡象，管理平臺要及時做出回應，并安排人(村鎮的行政負責人)及時確認相關信息。充分發揮村民群測群防的作用，將危險降低到最小。

(3)根據確定的泥石流地質災害管理制度，專班人員需要關注未來時期其他工程建設可能對相關地質災害穩定性造成的影響，及時收集相關信息，并作出初判，及時上傳平臺和對相關信息進行更新，形成不同時期的評估報告和結論，供有關部門參考。

4.2.2不同等級的監測和預警預報

目前工程場地地質災害監測及應用方面還存在著一些急需解決的問題，主要表現以下幾點：①監測儀器本身的穩定性、重復性、響應特性存在的問題；②監測信息的采集對基礎地質信息重視不夠；③監測信息卻沒有得到充分的應用；④地質災害監測信息的采集的處理不夠完善。

針對輸變電工程場地泥石流地質災害的特點，根據需要和現有條件，可選擇組合下列監測技術形成適用于不同等級要求的場地地質災害監測方案，多維多基空地一體化監測網絡，根據危險性等級建議的監測措施見表5。

根據所取得監測信息，結合輸變電線工程的勘察設計工作、定期巡檢制度，及時匯總并處理，形成預測預警預報，從而將防災減災工作落到實處，可以取得良好的風險控制效果。

4.2.3不同等級的梯級工程措施

對于電網工程地質災害的防治，主要是指對于已發現的影響場地穩定性的泥石流所采取的工程加固措施。一般根據其穩定性，在不同部位設置不同的加固措施，使得工程穩定性滿足規范要求。或者在充分發揮自身承載性能的基礎上，通過加固措施彌補穩定性的不足，使得工程場地穩定性提高，有效控制由此造成的危險性和風險性。泥石流災害的防治措施統計列于表6。

表5 泥石流災害監測系統構成Tab.5 Monitoring system structure of debris flow hazard

圖3 泥石流監測網絡示意圖Fig.3 Debris flow monitoring network diagram

5 結 語

根據泥石流災害對輸變電工程的主要危害，依據力學分析確定了泥石流調查和評估的內容，評估方法采用簡單易行的專家打分結合加權法，單項因素的大中小3級危險性評估可操作性強，多因素5級評估也是簡單易行。在此基礎首次提出了基于管理、監測和工程措施相結合的3級調控措施，每級措施根據危險性等級也給出了可操作性強、針對性強的建議措施和工作方法。

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[1] 劉希林,莫多聞.泥石流風險評價[M].成都:四川科學技術出版社, 2003.

[2] 魏一鳴.洪水災害分析與評估的綜合集成方法[J].水科學進展,1999,10(1)：25-30.

表6 泥石流災害主要風險控制技術及工程措施Tab.6 Mainly risk control technology and engineering measures of debris flow hazard

[3] 于秀治,韋京蓮.灰色系統理論在北京山區泥石流危險度評價預測中的應用[J].自然災害學報,1998,7(2):109-117.

[4] 丁繼新.滑坡和泥石流致災條件疊合技術及風險分析——以川藏公路然烏至魯朗段為例[D].北京：中國科學院地質地球物理研究所,2005.

[5] 中國科學院,水利部成都山地災害與環境研究所.中國泥石流分布及其災害危險度區劃圖(1∶600萬)[M].成都：成都地圖出版社,1991.

[6] 譚萬沛,王成華,等.暴雨泥石流滑坡的區域預測與預報——以攀西地區為例[M].成都:四川科學技術出版社，1994.

[7] 劉衡秋,朱志剛,何維彬.地質災害危險性評估工作發展現狀及若干技術問題探討[J].中國地質災害與防治學報,2008,19(4):128-130.

[8] 崔 鵬,劉世建,譚萬沛.中國泥石流監測預報研究現狀與展望[J].自然災害學報,2000,9(2):10-15.

[9] 劉希林.泥石流防災優先性研究[J].地理科學,2001,21(2):113-117.

[10] 楊麒麟.北京懷柔長園溝泥石流風險評價與管理研究[D].北京：北京林業大學,2012.

[11] 楊麒麟,高甲榮,王穎.泥石流災害對策分析——以甘肅舟曲“8.7”特大山洪泥石流為例[J].中國水土保持科學，2010,8(6):19-23.

[12] 余斌,楊永紅,鐵永波,等.西藏某水電站廠區泥石流危險性分析與防治措施[J].地質災害與環境保護,2009,20(2):6-7.

[13] DZ/T0239-2004，泥石流災害防治工程設計規范[S].