三峽庫(kù)區(qū)下土地嶺滑坡風(fēng)險(xiǎn)分析研究

1、滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是指在一定區(qū)域和時(shí)段內(nèi), 滑坡災(zāi)害對(duì)人類生命、財(cái)產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等可能造成的損失。目前, 有關(guān)滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)研究的內(nèi)容主要涉及滑坡發(fā)生概率評(píng)價(jià)、承災(zāi)體易損性評(píng)價(jià)、特定場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算、滑坡災(zāi)害可接受風(fēng)險(xiǎn)水平確實(shí)定、滑坡災(zāi)害損失估計(jì)以及滑坡災(zāi)害保險(xiǎn)等1。筆者針對(duì)概率評(píng)價(jià)、承災(zāi)體易損性評(píng)價(jià)和期望損失評(píng)價(jià)這3 個(gè)主要環(huán)節(jié)的研究現(xiàn)狀和開展趨勢(shì)展開討論。風(fēng)險(xiǎn)是危險(xiǎn)性、易損性、承災(zāi)體價(jià)值三者的乘積2。滑坡危險(xiǎn)性需要通過(guò)滑坡穩(wěn)定性反映其致災(zāi)作用的活動(dòng)程度, 筆者運(yùn)用剩余推力法和M onte Carlo 模擬法計(jì)算滑坡的中值穩(wěn)定性系數(shù)和破壞概率, 并以此作為危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)。承災(zāi)體易損性是指承災(zāi)體遭受不同強(qiáng)度

2、滑坡可能的損失程度, 可用損失率來(lái)表示?；聻?zāi)害損失率是描述滑坡災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失的一個(gè)相對(duì)指標(biāo), 通常指承災(zāi)體遭受滑坡災(zāi)害損失的價(jià)值量與災(zāi)前或正常年份承災(zāi)體原有價(jià)值量之比, 簡(jiǎn)稱滑坡災(zāi)害損失率1。1 下土地嶺滑坡概況下土地嶺滑坡位于湖北省秭歸縣水田壩鄉(xiāng)新址北部袁水河南岸, 當(dāng)?shù)厮募厩宄? 雨量充分, 多年平均降水量為1 147mm?；聟^(qū)屬于河谷岸坡地貌, 地形為中緩坡過(guò)渡到前沿緩坡臺(tái)地, 最低高程為155 m?；麦w平面范圍約20 000 m2。中上部滑坡體平均厚14 m, 前緣滑坡體平均厚7 m, 總體積約25萬(wàn)m3。滑體主要由表層第四紀(jì)殘坡積黏土、粉質(zhì)黏土和其下的碎塊石土及黏土夾碎塊石土

3、狀滑坡積物組成?；瑤翞樽丶t色黏土, 滑床為灰白色長(zhǎng)石石英砂巖2 。該滑坡在空間位置上緊鄰新集鎮(zhèn), 后緣為該鎮(zhèn)初級(jí)中學(xué),東側(cè)為移民新址, 中部有連接外埠的交通主干道, 前緣為大片橘樹地。在三峽水庫(kù)蓄水的影響下, 滑坡體一旦失穩(wěn), 將造成滑坡區(qū)人民生命和財(cái)產(chǎn)損失。2 下土地嶺滑坡風(fēng)險(xiǎn)分析2. 1 危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)采用剩余推力法和Monte Carlo 模擬法計(jì)算穩(wěn)定性系數(shù), 運(yùn)用M atlab編程得到自重情況、162 m庫(kù)水位、175 m庫(kù)水位、162m庫(kù)水位+ 暴雨工況下、175 m庫(kù)水位+ 暴雨工況下的穩(wěn)定性系數(shù)和破壞概率, 結(jié)果見(jiàn)表1。表1 滑坡破壞概率斜坡穩(wěn)定性分級(jí)見(jiàn)表2。由滑坡破壞概率和斜坡

4、穩(wěn)定性分級(jí)表可以看出, 水位對(duì)滑坡穩(wěn)定性影響較為明顯, 當(dāng)水位處于155 m以下, 即自重工況下, 該滑坡相對(duì)來(lái)說(shuō)是平安的。在一般工況下, 當(dāng)水位上升至162 m時(shí), 滑坡具有低危險(xiǎn)性, 當(dāng)水位上升至175 m時(shí), 破壞概率迅速上升, 滑坡處于高危險(xiǎn)性狀態(tài)。這是由于在水位為175 m工況下淹沒(méi)的滑塊數(shù)比水位為162 m工況下的滑塊數(shù)多, 且滑塊厚度增大, 中上部滑坡體平均厚度約為前緣滑坡體平均厚度的2倍, 因此滑坡破壞概率P f隨水位上升遞增幅度較大。表2 斜坡穩(wěn)定程度分級(jí)2計(jì)算結(jié)果說(shuō)明, 暴雨對(duì)滑坡穩(wěn)定性影響顯著。滑坡體物質(zhì)主要為塊石及黏土, 在雨水的沖刷下, 滑坡穩(wěn)定性嚴(yán)重破壞。通過(guò)比擬可

5、以看出, 在162 m水位時(shí), 正常工況下滑坡具有低危險(xiǎn)性, 而在暴雨工況下, P f 明顯上升, 由20. 22% 上升至96?55%, 滑坡處于不平安狀態(tài)。162 m水位工況下, 水位以上滑體占滑體總體積的90. 1%, 而在175 m水位時(shí), 未淹滑體體積占42. 5%, 所以P f 增加的幅度較小。同時(shí), 在水反壓力的作用導(dǎo)致175 m庫(kù)水位+ 暴雨工況下的P f 小于162 m庫(kù)水位+暴雨工況下的P f, 但都處于不平安狀態(tài)。2. 2 易損性評(píng)價(jià)在單體滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中, 影響承災(zāi)體易損性的因素比擬多而且復(fù)雜。筆者基于承災(zāi)體的種類、數(shù)量、不同承災(zāi)體的承災(zāi)能力和可能損失程度等幾個(gè)因素探

6、討滑坡的易損性。在同等災(zāi)害規(guī)模條件下, 承災(zāi)體的數(shù)量越多, 承災(zāi)體對(duì)災(zāi)害的抗御能力和可恢復(fù)性越差, 災(zāi)害造成的破壞損失越嚴(yán)重。根據(jù)承災(zāi)體類型, 筆者主要分析人口易損性和經(jīng)濟(jì)易損性。2. 2. 1人口易損性分析人口易損性是指在滑坡災(zāi)害中最大可能死傷人數(shù)占災(zāi)前人口總數(shù)的比例或百分比。對(duì)下土地嶺滑坡進(jìn)行人口易損性分析, 主要是將該區(qū)域影響范圍內(nèi)的人口作為承災(zāi)體, 研究人口的風(fēng)險(xiǎn)觀念和減災(zāi)防災(zāi)意識(shí), 包括人口年齡結(jié)構(gòu)、居民對(duì)滑坡災(zāi)害的防范意識(shí)、政府對(duì)滑坡災(zāi)害的重視程度等。除此之外, 滑坡性質(zhì)也是重要的影響因素, 包括滑坡滑動(dòng)速度、滑坡體積等。根據(jù)文獻(xiàn) 3 對(duì)人口易損性評(píng)價(jià)的方法, 可采用以下公式進(jìn)行計(jì)

7、算:式中: Vpi 為滑坡影響范圍內(nèi)的易損性指數(shù), Vp i = 0 1, 0表示無(wú)人口易損性, 1表示100% 的人口易損性; W1 為滑坡速度對(duì)易損性影響的權(quán)重; W2為滑坡體積對(duì)易損性影響的權(quán)重; W3為人口年齡結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)因素的權(quán)重; W4 為受教育程度評(píng)價(jià)因素的權(quán)重; W5 為政府重視程度評(píng)價(jià)因素的權(quán)重; C1 為滑動(dòng)速度評(píng)價(jià)系數(shù); C2為滑坡體積評(píng)價(jià)系數(shù); C3為人口年齡結(jié)構(gòu)系數(shù); C4為教育程度系數(shù); C 5 為政府重視程度系數(shù)。該滑坡影響范圍內(nèi)人口類型分為滑坡分布區(qū)人口和滑坡影響區(qū)人口, 筆者結(jié)合國(guó)家相關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和下土地嶺地區(qū)的有關(guān)資料, 采用工程類比法將這兩局部區(qū)域的影響因

8、素定量化, 并確定相應(yīng)的系數(shù)。(1)滑速計(jì)算。一般來(lái)說(shuō), 快速滑動(dòng)的滑坡比緩慢滑動(dòng)的滑坡所造成的損失要大, 速度越快, 易損性越大?；禄瑒?dòng)速度計(jì)算公式為4式中: V為入水或剪出口處最大滑速; 為滑帶內(nèi)摩擦角; 為滑面平均傾角; g 為重力加速度; H為滑體重心至水面或剪出口處的垂直落差。根據(jù)下土地嶺地區(qū)勘察資料, 由式(2) 計(jì)算得出V = 7. 38m / s。每秒滑動(dòng)數(shù)米至數(shù)十米的滑坡為高速滑坡, 故該滑坡屬于高速滑動(dòng), 取其評(píng)價(jià)系數(shù)C1 = 0. 9。(2)滑坡體積。相對(duì)于小規(guī)模的滑坡而言, 大規(guī)模的滑坡更容易導(dǎo)致人員掩埋或擠壓, 造成人員傷亡, 故大型滑坡的易損性更大。體積為10萬(wàn)m

9、3 100萬(wàn)m3 的滑坡為中型滑坡, 所以該滑坡為中型滑坡, 取評(píng)價(jià)系數(shù)C2 = 0. 33。(3)人口年齡結(jié)構(gòu)。一般老人和兒童對(duì)滑坡災(zāi)害的預(yù)防能力較低, 這類人員假設(shè)比例較大, 那么表示這一地區(qū)人口易損性較高。由于該滑坡后緣有學(xué)生宿舍, 80%學(xué)生的年齡大于14歲,預(yù)防能力強(qiáng), 因此滑坡影響區(qū)C3 值取0.2; 滑坡體上有14戶人家, 老人與兒童比例約為30%, 滑坡分布區(qū)C 3 取0. 3。(4)居民對(duì)滑坡災(zāi)害的防范意識(shí)。一般用高、中、低等定性指標(biāo)來(lái)衡量, 假設(shè)居民對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的認(rèn)識(shí)程度越高, 那么其人口易損性就越低, 反之人口易損性越高?；掠绊憛^(qū)人口主要為中學(xué)生, 根本都接受了中等水平教

10、育, 取教育程度系數(shù)為0. 9; 滑坡分布區(qū)上住戶取教育程度系數(shù)為0. 5。(5) 政府對(duì)滑坡災(zāi)害的重視程度。政府重視程度越低, 那么易損性越高。該滑坡為老滑坡, 滑動(dòng)跡象明顯, 政府對(duì)此較為重視, 取C5 為0. 7。一般來(lái)說(shuō), C 3、C4 相對(duì)于其他因素來(lái)說(shuō)是內(nèi)因, 不難看出,外因?qū)σ讚p性影響較大, 滑坡體本身的性質(zhì)對(duì)易損性影響也較為明顯。對(duì)于滑坡分布區(qū)和影響區(qū), 各因素權(quán)重有所不同, 滑坡分布區(qū)取W1 = 0. 25、W2 = 0. 25、W 3 = 0. 1、W4 = 0. 2、W5 =0. 2, 計(jì)算得出滑坡分布區(qū)Vpi = 0. 497 5; 滑坡影響區(qū)取W1 =0. 2、W2

11、= 0. 2、W3 = 0. 1、W4 = 0. 2、W 5 = 0. 3, 計(jì)算得出Vpi =0. 376。2. 2. 2經(jīng)濟(jì)易損性評(píng)價(jià)除了人的生命健康、風(fēng)險(xiǎn)觀念難以用貨幣來(lái)衡量外, 其他承災(zāi)體都可以用貨幣形式反映他們的價(jià)值。承災(zāi)體價(jià)值損失的程度可以用承災(zāi)體價(jià)值損失率即承災(zāi)體遭受災(zāi)害破壞損失的價(jià)值與受災(zāi)前承災(zāi)體價(jià)值的比率來(lái)表示5 。承災(zāi)體損毀程度和價(jià)值損失率除了與承災(zāi)體抗破壞能力有關(guān)外, 主要還受到地質(zhì)災(zāi)害危害程度的控制, 危害程度越高, 那么損毀越嚴(yán)重, 其損失率也越高。根據(jù)歷史災(zāi)情資料, 該領(lǐng)域?qū)＜覍⒉煌袨?zāi)體價(jià)值損失率與地質(zhì)災(zāi)害損毀程度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析, 其對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表3。表3 地質(zhì)災(zāi)害

12、損毀程度與承災(zāi)體價(jià)值損失率對(duì)應(yīng)關(guān)系6 %下土地嶺滑坡影響范圍內(nèi)的房屋、果樹資源、公路等為承災(zāi)體對(duì)象, 滑坡分布區(qū)上的承災(zāi)體在滑坡發(fā)生時(shí)將全部遭到破壞, 且可恢復(fù)程度低, 視為嚴(yán)重?fù)p壞, 價(jià)值損失率取85%, 滑坡后緣等影響區(qū)內(nèi)的承災(zāi)體為輕微損壞, 價(jià)值損失率取15%。2. 3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)下土地嶺滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析是建立在破壞概率、易損性評(píng)價(jià)、承災(zāi)體價(jià)值分析的根底上進(jìn)行的。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算方法得出各工況下人口傷亡風(fēng)險(xiǎn)和各工況下經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn), 見(jiàn)表4和圖1。表4 人口傷亡風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖1 各工況下經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果說(shuō)明: 當(dāng)滑坡處于高危險(xiǎn)性狀態(tài)時(shí), 傷亡預(yù)測(cè)人數(shù)均占總?cè)藬?shù)的34%以上, 經(jīng)濟(jì)損失在2

13、00萬(wàn)元以上。將所得數(shù)據(jù)與不同工況的破壞概率相比擬, 可以看出破壞概率越高,承災(zāi)體損失越嚴(yán)重。但也存在破壞概率高, 而損失價(jià)值低的情況, 其原因是當(dāng)滑坡處于不同工況時(shí), 承災(zāi)體的總價(jià)值會(huì)隨著影響范圍的變化而發(fā)生改變。如下土地嶺滑坡大局部果樹資源被淹沒(méi), 當(dāng)其處于175 m庫(kù)水位時(shí)的總價(jià)值就小于162 m庫(kù)水位時(shí)的總價(jià)值。當(dāng)滑坡處于175m庫(kù)水位時(shí), 一般工況與暴雨工況時(shí)的損失價(jià)值相差不明顯, 根據(jù)受影響區(qū)總面積得出, 災(zāi)害損失值為134元/m2 左右; 當(dāng)處于162 m庫(kù)水位時(shí), 暴雨對(duì)價(jià)值損失的影響顯著, 災(zāi)害損失強(qiáng)度高達(dá)158. 5元/m2。3 結(jié)語(yǔ)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的根底在于滑坡數(shù)據(jù)的可用性、

14、可靠性和時(shí)效性7 , 涉及的影響因素多而復(fù)雜。通過(guò)對(duì)單體滑坡的定量風(fēng)險(xiǎn)分析可知, 在滑坡未失穩(wěn)前做相應(yīng)的防災(zāi)減災(zāi)工作至關(guān)重要。參考文獻(xiàn):1 羅元華, 張梁, 張業(yè)成. 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法M . 北京: 地質(zhì)出版社,1998.2 羅文強(qiáng), 黃潤(rùn)秋, 張倬元. 斜坡穩(wěn)定性概率分析的理論與應(yīng)用M . 武漢: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社, 2006.3 張桂榮, 殷坤龍, 陳麗霞. 浙江省永嘉縣區(qū)域滑坡災(zāi)害人口易損性評(píng)價(jià)和傷亡風(fēng)險(xiǎn)與預(yù)測(cè)J. 地質(zhì)科技情報(bào), 2007, 24(4) : 70- 75.4 沈娜, 唐川. 金沙江水電站工程區(qū)典型單體滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)探討J . 云南地理環(huán)境研究, 2021, 20(1): 45