青海隆務(wù)峽段公路泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

仇朝珍 井 浩 包坤業(yè) 陶 虎

（1、青海交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，青海 西寧810003 2、蘭州交通大學(xué)，甘肅 蘭州730070）

1 概述

青海省由于特殊的地形地貌及脆弱的生態(tài)環(huán)境，是泥石流災(zāi)害影響較為嚴(yán)重的省份之一，尤其是青海省東部地區(qū)泥石流災(zāi)害更為嚴(yán)重。近年來(lái)，受極端氣象頻發(fā)因素的影響，青海省黃南藏族自治州頻繁出現(xiàn)短時(shí)間強(qiáng)降雨，導(dǎo)致G213 線策克至磨憨公路隆務(wù)峽段泥石流頻發(fā)，造成公路多處路基及涵洞被沖毀，危及交通安全。本文通過(guò)對(duì)該段多條泥石流溝的勘查結(jié)果，分析了該溝地形地貌、巖性、物源情況、泥石流發(fā)生頻率及氣象條件，在此基礎(chǔ)上計(jì)算了隆務(wù)峽段泥石流的運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)，優(yōu)選出該地區(qū)的泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)因子，通過(guò)構(gòu)建泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的物元模型評(píng)價(jià)其易發(fā)程度。評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)隆務(wù)峽地區(qū)公路建設(shè)及養(yǎng)護(hù)具有指導(dǎo)意義。

2 研究區(qū)域自然地理?xiàng)l件及地質(zhì)環(huán)境

2.1 地形地貌及地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)處于青海省東南部黃南藏族自治州尖扎縣東南側(cè)，隆務(wù)河的下游段，西傾山脈北麓，屬于中高山區(qū)，地面高程為2020～3500m，相對(duì)高差為 300～1500 m[1]。隆務(wù)峽谷長(zhǎng)約26km，G213 線策克至磨憨公路穿過(guò)峽谷。隆務(wù)河谷下切強(qiáng)烈，樹枝狀溝谷較發(fā)育，溝谷斜坡十分陡峻，溝谷形態(tài)多呈狹窄的“V”字型，谷底狹窄。隆務(wù)峽谷位于青藏高原北部的松潘- 甘孜印支褶皺系青海南山旦地冒帶中的同仁坳陷帶，經(jīng)歷了多次構(gòu)造變動(dòng)，褶皺、斷裂分布廣泛。區(qū)內(nèi)構(gòu)造形式復(fù)雜多樣，其主體構(gòu)造線方向以NW-SE 為主。

2.2 地層巖性

隆務(wù)河峽谷區(qū)地層巖體主要為二迭系灰?guī)r、礫狀灰?guī)r夾鈣質(zhì)砂巖、含粉砂質(zhì)粘板巖、三疊系上、中、下統(tǒng)砂巖、板巖及白堊系火山巖，單層厚2-15m。在沖溝及坡腳有較厚的第四系碎石類沖洪積物，由塊石、礫石及砂質(zhì)粘土等組成。

2.3 降雨條件

研究區(qū)屬于屬典型的半干旱大陸性氣候，具寒冷干燥，年溫差大，降水集中等特點(diǎn)。據(jù)尖扎縣氣象站資料，區(qū)內(nèi)年降水量為350-496mm,集中于5～9 月份,尤其是6～8 月降水量最多，約占全年降水量的60%，這3 月多年平均降雨量均在254mm。隨著近年來(lái)極端氣候的頻繁出現(xiàn)，2018 年8 月8 日，青海黃南藏族自治州尖扎縣6 小時(shí)內(nèi)累積降水量達(dá)到90.4 毫米，降水量級(jí)在當(dāng)?shù)貧v史上罕見。造成G213 線策克至磨憨公路隆務(wù)峽段泥石流發(fā)生11 處，中斷公路交通8 小時(shí)。研究區(qū)內(nèi)降雨具有雨熱同期、降雨時(shí)間和降雨量集中、短時(shí)強(qiáng)降雨突發(fā)頻發(fā)的特點(diǎn)。這種短時(shí)的集中降雨常成為泥石流的主要激發(fā)因素。

3 泥石流溝谷特征

泥石流溝谷通常具有明顯的形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)，但G213 線策克至磨憨公路隆務(wù)峽段泥石流成群發(fā)育，多數(shù)泥石流溝的形成區(qū)和流通區(qū)都混合在一起，沒(méi)有明顯的區(qū)別，區(qū)內(nèi)頻繁襲擾G213 線策克至磨憨公路的主要是坡面型泥石流調(diào)查的11處泥石流中，有7 處為坡面型，占比為63.6%。

3.1 坡面型泥石流溝特征

山坡型泥石流常常發(fā)生在陡坡地段，其規(guī)模較小，流域面積小，一般不超過(guò)1 平方千米[2]。流域呈斗狀，沒(méi)有明顯的流通區(qū)，形成區(qū)和流通區(qū)不易區(qū)分。具有溝道短淺，縱比降大，溝口堆積體小，以錐形堆積為主，錐體下部多為粗大顆粒。溝口逼近主河道，泥石流直接進(jìn)入主河，堆積扇缺失或被主河侵蝕切割，也是植被退化的一種表現(xiàn)。這類泥石流發(fā)育在尚未形成明顯溝谷的山坡上或山坡沖溝中，固體物質(zhì)主要為松散覆蓋層，厚0.5-4m，常常為崩塌或快速滑坡轉(zhuǎn)變而成。山坡型泥石流常常兼具滑坡和崩塌的特征，由于研究區(qū)內(nèi)現(xiàn)代構(gòu)造變形強(qiáng)烈，剝蝕切割作用及其顯著，崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象普遍，由此所產(chǎn)生的大量松散堆積物。在暴雨作用下迅速轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗍?。本次野外調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)泥石流災(zāi)害點(diǎn)中的7 處均屬此類型，

3.2 溝谷型泥石流溝形態(tài)特征

區(qū)內(nèi)溝谷型泥石流特點(diǎn)，溝道順直、斷面變化小、具有清晰泥痕的溝段。因此，其泥位、過(guò)流斷面、流面比降等水文參數(shù)比較容易確定。研究區(qū)內(nèi)的泥石流溝溝岸山體呈直線型的斜坡地形，坡度30°～50°，調(diào)查區(qū)內(nèi)的4 條溝谷型泥石流溝口距離隆務(wù)河主河道非常近，一般30m～300m，泥石流沖積物大部分沖入隆務(wù)河，被流水沖刷帶走，在溝口地段僅有少量堆積，扇形地貌特征不明顯，扇體不完整，溝槽橫斷面均為V 型溝，松散物平均厚2 m，堵塞程度一般。

4 泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

4.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)確定

泥石流的危險(xiǎn)性受多因素影響，不同的因素對(duì)危險(xiǎn)性影響的程度不同[2]。考慮研究區(qū)泥石流溝的發(fā)育特征。選取主要10 個(gè)因素作為評(píng)價(jià)因子，分別為：泥石流一次性最大沖出量S1（104m3），流域面積S2（km2），主溝長(zhǎng)度S3（km），相對(duì)高差S4（km），松散物源量S5（104m3），最大日降雨量S6（mm）、流域切割密度S7（km/km2），主溝床彎曲系數(shù)S8，泥石流爆發(fā)頻率S9（次/100 a），植被覆蓋率S10（%），研究區(qū)泥石流屬于暴雨型泥石流,在短歷時(shí)強(qiáng)降雨的誘發(fā)下, 泥石流頻發(fā)不歇，因此對(duì)單溝泥石流的研究, 降雨選擇日最大降雨量。

表1 研究區(qū)內(nèi)泥石流溝危險(xiǎn)性指標(biāo)綜合關(guān)聯(lián)度及等級(jí)

4.2 數(shù)據(jù)處理

4.2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

根據(jù)各因素對(duì)待評(píng)對(duì)象的影響程度不同, 需要為各因素賦予不同的權(quán)值。

權(quán)值計(jì)算方法有多種，可根據(jù)研究對(duì)象特點(diǎn)及評(píng)價(jià)目的選取合適的方法。常用的權(quán)系數(shù)計(jì)算方法有專家打分法、層次分析法、熵權(quán)法、組合法法等。

通過(guò)一致性檢驗(yàn)，C.R.=0.077＜0.1，判斷矩陣的一致性滿足。

4.2.2 構(gòu)造物元并評(píng)價(jià)等級(jí)

根據(jù)可拓物元理論，構(gòu)造出泥石流危險(xiǎn)性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)典物元矩陣與節(jié)域矩陣，并根據(jù)2018 年《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[3]以及參考了劉希林等學(xué)者的研究成果[4]，將泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)等級(jí)分為四級(jí)，即輕度危險(xiǎn)、中度危險(xiǎn)、高度危險(xiǎn)、極度危險(xiǎn)。

根據(jù)野外調(diào)查及相關(guān)計(jì)算取得的各評(píng)價(jià)指標(biāo)值，整理計(jì)算待評(píng)泥石流溝中各評(píng)價(jià)因子的關(guān)聯(lián)度。并進(jìn)行正規(guī)化處理后，G213 線策克至磨憨公路隆務(wù)峽段11 條泥石流溝的危險(xiǎn)性等級(jí)計(jì)算結(jié)果見表1。

4.2.3 結(jié)果分析

從表1 的評(píng)價(jià)結(jié)果可知，被評(píng)價(jià)為中度危險(xiǎn)泥石流溝均為溝谷型泥石流溝，這個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果與專家評(píng)估的結(jié)果吻合度達(dá)到100%；被評(píng)價(jià)為低度危險(xiǎn)泥石流溝大部分為坡面型泥石流溝，與專家評(píng)估的結(jié)果吻合度為85.7%。說(shuō)明物元可拓法評(píng)價(jià)泥石流溝的危險(xiǎn)程度時(shí)，對(duì)于溝谷型泥石流溝準(zhǔn)確度高，對(duì)坡面型泥石流溝稍有偏差。對(duì)比近5 年來(lái)隆務(wù)峽段泥石流溝對(duì)G213線策克至磨憨公路造成的實(shí)際災(zāi)害結(jié)果，評(píng)價(jià)結(jié)果符合實(shí)際情況，驗(yàn)證了該方法的可靠性。

5 結(jié)論

5.1 G213 線策克至磨憨公路隆務(wù)峽段泥石流頻發(fā)，主要由于隆務(wù)河谷下切強(qiáng)烈、谷底狹窄、岸坡陡峻、高差大、斷層密布、巖體破碎、松散物質(zhì)豐富，同時(shí)受極端天氣影響而造成的。

5.2 根據(jù)可拓理論，通過(guò)建立物元模型評(píng)價(jià)泥石流溝的危險(xiǎn)程度，結(jié)果表明：物元可拓法對(duì)于溝谷型泥石流溝的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)準(zhǔn)確度高，與專家評(píng)估的結(jié)果吻合度達(dá)到100%；對(duì)坡面型泥石流溝稍有偏差。

5.3 可拓法評(píng)價(jià)結(jié)果為：該段公路沿線的溝谷型泥石流溝的危險(xiǎn)性均為中度，坡面型泥石流溝的危險(xiǎn)性均為低度。