東川大、小白泥溝泥石流危險性評價與治理

1、PAGE PAGE - 10 -東川大、小白泥溝泥石流危險性評價與治理摘要：東川區(qū)阿旺鎮(zhèn)的大白泥溝和小白泥溝屬于泥石流易發(fā)區(qū)，近年來，爆發(fā)的泥石流破壞了前期修建的攔擋壩工程，造成攔擋壩工程失效，新一輪的泥石流危險性評價和治理迫在眉睫。本文從與泥石流危險性相關的影響因子中優(yōu)選出8個危險因子，運用層次分析法和熵權法的組合賦權法確定危險因子權重，并分析大、小白泥溝泥石流危險性，得出大白泥溝危險性為0.8995，小白泥溝危險性為0.8749，均處在極度危險中。進一步，從攔擋壩工程、排導工程和生態(tài)修復工程三個方面對大、小白泥溝的治理提供意見。關鍵詞：東川;大白泥溝;小白泥溝;組合賦權法;危險性;治理中圖

2、分類號：P694文獻標志碼：A大、小白泥溝位于東川區(qū)阿旺鎮(zhèn)大白河（小江）左岸，均為小江一級支溝。前期在大、小白泥溝堆積區(qū)進行覆土種植綠化以改善生態(tài)環(huán)境，修建攔擋壩等措施防護泥石流。但在2022年6月發(fā)生大白泥溝上修建的攔擋措施被降雨條件下形成的泥石流沖毀1和2022年8月大白泥溝泥石流沖毀河堤事件2，表明前期治理并未形成一個完整的、系統(tǒng)的治理工程，急需開展新一輪的泥石流危險性評價和綜合治理。前期學者曾對大、小白泥溝泥石流進行危險性評價，劉希林等通過灰色關聯(lián)度法確定泥石流危險性主要和次要影響因子并根據(jù)關聯(lián)度順序確定影響因子權重，計算出大白泥溝危險度為0.8274、小白泥溝危險度為0.79623;

3、趙鑫等利用主次危險因子之間的線性關系，通過多元線性回歸模型計算危險因子權重，得出大白泥溝綜合危險度為7.12，屬于極高危險，小白泥溝綜合危險度為6.55，屬于高度危險4;陳鵬宇等運用散點圖初步篩取危險因子，以Spearman等級相關系數(shù)進行最終篩取并進行權重分配，建立泥石流危險度綜合評價模型，得出大、小白泥溝處于極度危險5;殷啟睿等引用計算生產效率的DEA模型來計算泥石流溝的危險度，通過各泥石流溝的成災效率來表示泥石流的危險性，得出大、小白泥溝處于極高的成災危險6。泥石流危險性評價中危險因子權重確定有多種方法，前述所提灰色關聯(lián)度法、多元線性回歸分析和Spearman等級相關系數(shù)分析，都是通過分

4、析數(shù)據(jù)，利用數(shù)學模型實現(xiàn)對危險因子的客觀賦權，減少了主觀因素的影響，但缺少邏輯性。有學者也嘗試通過層次分析法等主觀賦權的方法確定危險因子權重7-8，但該結果受到人為因素影響較大，缺乏科學性。因此，本文采用層次分析法和熵權法的組合賦權法計算危險因子權重，平衡主客觀因素對危險因子權重的影響，以使權重計算更為合理。1區(qū)域地質背景1.1降雨及氣候規(guī)律研究區(qū)位于昆明市東川區(qū)阿旺鎮(zhèn)北側約11km，屬亞熱帶季風氣候區(qū)，在氣候特征上有干濕季節(jié)分明、垂直分帶性顯著、局部暴雨強盛的特點。年平均降水量約為1000.5mm，充足的水源（降水）不僅是泥石流形成的必要條件，還是激發(fā)泥石流的決定因素。在前期降雨和局部強降水

5、條件下，松散物質被雨水飽和，極易形成泥石流。1.2區(qū)域地形地貌特征東川處于云貴高原北部，同時還處于斷裂帶，地質侵蝕強烈，形成典型的深切割高山峽谷地貌9。大、小白泥溝流域均位于小江左岸，受到構造運動和溝谷的侵蝕切割影響，局部上呈現(xiàn)山高谷深，地勢陡峭的地形，總體上則屬于侵蝕構造斷塊山地貌。受到侵蝕構造作用，河谷中上游支系沖溝相對發(fā)育，溝谷中下游多成“V”型谷，河谷切割深度為150450m不等，兩岸坡度一般為1545，局部大于60。陡峭的山體和巨大的落差為泥石流的發(fā)育提供了有利的地形條件。1.3地層巖性特征1.4地質構造項目所在區(qū)位于滇東臺褶束附近，受到多期次構造運動的影響。區(qū)域內南北向的小江斷裂由

6、多條斷裂組成，對周邊構造運動具有控制性作用。小江斷裂從蔣家溝溝口處的泥得坪向南分為東、西兩支，東支為大白河斷裂，西支為烏龍河斷裂10。大、小白泥溝便位于東支大白河斷裂帶上。地質構造作用產生的松散堆積碎屑，為后續(xù)泥石流的發(fā)育提供了充足的物源條件。1.5地震作用小江地震帶內地震頻繁且強度大，晚更新世以來曾發(fā)生30多次強烈地震。大、小白泥溝泥石流所在區(qū)域，地質構造復雜，地震活動相對頻繁且較強烈，屬于地殼不穩(wěn)定的地區(qū)。地震發(fā)生時釋放能量，產生強烈的地震波，破壞地表結構的整體性，造成區(qū)域內巖體崩解，地形破碎，可為泥石流的發(fā)生提供豐富的物源和有利的地形條件。1.6人類活動東川礦產資源豐富，銅的儲量占全國第

7、二位。歷史上，由于大量開采和冶煉銅礦，消耗了大量的森林資源。加之后期的大量砍伐，使得東川區(qū)的森林覆蓋率大量降低11。大、小白泥溝流域森林覆蓋率不足20%。通過人工植樹造林，生態(tài)得到一定程度恢復。但現(xiàn)有林種大多為幼林，植被郁閉度低，大量巖土體裸露，在降雨下造成水土流失并形成了嚴重的地表荒漠現(xiàn)象。2泥石流危險性評價2.1泥石流危險因子選取泥石流形成須具備三個條件：陡峭的地形地貌、豐富的松散物質和充足的水源條件。因此，針對泥石流的危險性分析主要從泥石流形成的三個基本條件和其它影響條件中篩選相關的危險因子，并基于一定的數(shù)學模型計算相關權重和最終危險度。鑒于一些指標具有重復意義，本文選取一次泥石流最大方

8、量S、泥石流爆發(fā)頻率S、流域面積S、主溝長度S、流域相對高差S、流域切割密度S、泥砂補給段長度比S和24h最大降雨量S共8個危險因子來評價泥石流危險性。2.2基于層次分析法的危險因子權重計算層次分析法是美國運籌學家薩蒂提出的一種層次權重決策分析方法12。近幾年來，該方法被普遍應用于工藝優(yōu)化、影響因素評價、洪澇風險評估、泥石流危險性分析等領域。該方法通過將復雜問題分解為若干層次和若干因素，通過準則層因素對目標層的影響大小建立判斷矩陣，進一步求解矩陣最大特征值及其對應的特征向量，以獲得不同影響因素和方案的重要性程度的權重，為最優(yōu)方案選擇提供依據(jù)。本文運用層次分析法計算影響因子權重如表1所示：其中，

9、層次分析法判斷矩陣需滿足一致性檢驗，若滿足C=C/R0.1，則判別矩陣滿足一致性，評價指標權重分配合理。本次研究C=0.03180.1，指標權重分配合理。2.3基于熵權法的危險因子權重計算熵是系統(tǒng)無序程度的一種度量，可以利用熵值來判斷某一指標的離散程度，信息熵值越小，指標的離散程度越大，則該指標對綜合評價的影響越大，即權重越大13。因此，可根據(jù)信息熵計算各個指標權重，為多指標綜合評價提供依據(jù)。熵權法是一種客觀賦值方法，計算步驟如下：（1）根據(jù)M個泥石流危險性評價指標，及其對應的N個評價區(qū)域，建立評價指標矩陣;熵權法基于數(shù)據(jù)本身，通過信息熵的大小計算權重。本文基于東川區(qū)的大、小白泥溝、蔣家溝、大

10、橋河、石羊溝、達德溝和黑水河共7條泥石流溝的基礎數(shù)據(jù)，經過熵權法計算，各危險因子權重結果如表2所示：2.4組合權重層次分析法基于學者對各指標的重要程度的理解和分析，具有較強的邏輯性和可靠性，但同時對指標重要程度的判斷具有較強的主觀性。而熵權法本身依靠指標熵值的大小確定權重，是一種客觀評價方法14。為了彌補單一權重計算方法的不足而采取組合賦權法，將層次分析法和熵權法得到的權重通過公式計算得到組合權重。組合權重計算公式如下：式中，N為第j個評價指標的綜合權重;S為層次分析法計算出來的第j個評價指標的權重;W為熵權法計算出來的第j個評價指標的權重。危險因子組合權重計算如表3所示：2.5大、小白泥溝泥

11、石流危險性評價本文通過層次分析法和熵權法的組合賦權法計算大、小白泥溝危險因子權重，基于劉希林等提出的泥石流危險因子等級及其定量賦值表進行定量賦值和危險性評價15，并通過以下公式計算泥石流危險度：R=0.205G+0.294G+0.130G+0.082G+0.060G+0.104G+0.082G+0.043G式中，G為危險因子定量賦值。計算出大白泥溝危險性為0.8995，小白泥溝危險性為0.8749。泥石流危險性評價見表4。結合泥石流危險性評價表，大、小白泥溝均處在極度危險中。3大、小白泥溝治理3.1前期治理及其存在問題東川泥石流治理已開展多年，對大、小白泥溝流域也進行了覆土種植綠化，修建攔擋壩

12、等治理措施。據(jù)調查，大白泥溝上存在一個規(guī)模巨大的祭龍凹滑坡，兩側分布4條活動性沖溝。小白泥溝上則存在魯納大村滑坡，兩側分布5條活動性沖溝?；潞突顒有詻_溝為泥石流儲存了大量物源，在暴雨等充足的水源條件下，爆發(fā)泥石流。由于前期未能整體規(guī)劃和受到資金限制，前期治理未能形成完整的、系統(tǒng)的治理工程，經過勘察，大、小白泥溝現(xiàn)狀見表5。3.2泥石流治理工程針對大、小白泥溝的現(xiàn)狀，主要治理工程為以下三個方面：1）攔擋壩工程2022年6月，大白泥溝因降雨多次爆發(fā)泥石流，最終，項目前期治理修建2座攔擋壩被損毀，可見，流域內缺乏骨干性攔擋壩。在已建攔擋壩工程已經完全損毀情況下，可考慮在大白泥溝和小白泥溝主溝階梯布

13、設兩座以上小型攔擋壩，并在中下游修建骨干攔擋壩。以控制物源下泄量，回於反壓溝床、滑坡坡腳，減少溝底沖刷，穩(wěn)定兩側岸坡。2）排導工程為了歸順河道，保護堆積區(qū)兩岸土地，加強堆積區(qū)內土地的規(guī)劃利用，可在大、小白泥溝下游堆積區(qū)布置排導槽，增強溝道的排導能力。3）生態(tài)修復工程根據(jù)生態(tài)適應性原則，選擇與當?shù)貤l件相適應，同時經濟可行的植物進行種植。按照不同氣候和土壤的特點，宜草則草，宜林則林。種植喬木、灌木、草本等多層次物種來固土、改善生態(tài)環(huán)境、以防止水土流失。喬木可選擇種植云南松，也可結合當?shù)亟洕枨蠓N植核桃樹、蘋果樹等經濟樹種。灌木可選擇馬棘、杜鵑等。宜草區(qū)域可選擇白蘭草、香根草16等草本植物。4結論1

14、）層次分析法確定權重具有很強的主觀性，而熵權法則基于客觀存在的數(shù)據(jù)本身，為彌補單一性帶來的不足，結合兩種方法的組合賦權法能更合理的確定權重。本文所求大、小白泥溝危險因子權重與泥石流危險性，與前人研究所得結論相符，證明該方法的有效性。2）通過組合賦權法求得大白泥溝危險性為0.8995，小白泥溝危險性為0.8749。表明大、小白泥溝仍處在極高的泥石流爆發(fā)危險中。3）大、小白泥溝上游都擁有大量的物源，在降雨條件下，極易爆發(fā)泥石流。大、小白泥溝主溝內缺乏控制性骨干工程，現(xiàn)存措施對泥石流的攔擋有限，無法有效防護雨季多次爆發(fā)的泥石流。4）大、小白泥溝的治理迫在眉睫，主要為以下方面：主溝道內修建骨干性控制工

15、程;物源區(qū)跟流通區(qū)種植草木固土;堆積區(qū)布置排導槽增加排導能力。參考文獻：1呂態(tài)能.東川區(qū)大白泥溝“6.26”泥石流災害水毀工程分析J.科技資訊，2022，12（25）：120.2溫欽舒，王海帆，王軍.云南東川區(qū)泥石流危害現(xiàn)狀探討J.安徽農業(yè)科學，2022，45（9）：59-61.3劉希林，張松林，唐川.溝谷泥石流危險度評價研究J.水土保持學報，1993（2）：20-25.4趙鑫，程尊蘭，劉建康，等.云南東川地區(qū)單溝泥石流危險度評價研究J.災害學，2022，28（1）：102-106.5陳鵬宇，喬景順，彭祖武，等.基于等級相關的泥石流危險因子篩選與危險度評價J.巖土力學，2022，34（5）：1

16、409-1415.6殷啟睿，蘇娜.基于DEA冗余分析的泥石流危險度評價J.中國地質災害與防治學報，2022，31（3）：30-34.7梁培金，馮佳俊，王昆.基于層次分析法擂鼓鎮(zhèn)五星溝泥石流危險性評價J.云南水力發(fā)電，2022，32（6）：48-53.8文光菊，鄧文杰，楊樂，等.基于層次分析法的重慶山區(qū)礦山泥石流潛勢度評價J.中國地質災害與防治學報，2022，28（2）：92-96.9李永祥.環(huán)境脆弱性、生態(tài)系統(tǒng)恢復力與泥石流災害：以云南省東川區(qū)的泥石流災害為例J.民族學刊，2022，6（4）：50-58.10王軍，王海帆，溫欽舒.資源枯竭型城市的地質環(huán)境治理研究：以云南東川為例J.安徽農業(yè)科學

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19、ultyofCivilEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650500，China）Abstract：DabainigouandXiaobainigouinAwangTown，DongchuanDistrictareclassifiedasdebrisflowproneareas.Debrisflowbrokeoutinrecentyears，whichdestroyedtheretainingdamprojectbuiltearlierandcauseditineffective，soanewroundofdebrisflowriska