粵北山區(qū)某泥石流風(fēng)險(xiǎn)的精細(xì)化評(píng)價(jià)研究

何宏偉，溫漢輝，何利平

（廣東省有色金屬地質(zhì)局九四〇隊(duì)，廣東·清遠(yuǎn) 511520）

廣東山地面積約占全省土地面積的三分之二，隨著城市建設(shè)的不斷推進(jìn)，在極端天氣、強(qiáng)震和人類活動(dòng)等多因子耦合作用下，泥石流災(zāi)害爆發(fā)的頻率居高不下?；诖耍⒒趧?dòng)力過程的泥石流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，定量識(shí)別潛在泥石流風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，是山區(qū)城市發(fā)展規(guī)劃的迫切需要。

危險(xiǎn)性是指災(zāi)害發(fā)生的可能性、規(guī)模和強(qiáng)度。目前泥石流危險(xiǎn)性評(píng)估以逐漸由經(jīng)驗(yàn)公式法、物理實(shí)驗(yàn)法和統(tǒng)計(jì)類比法，發(fā)展到以數(shù)值模擬為主[1]，如：基于FLO-2D對(duì)汶川地震后的都江堰龍溪河流域內(nèi)的12條泥石流溝災(zāi)害進(jìn)行了數(shù)值反演分析，綜合得出了該地區(qū)的泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)圖[2]；對(duì)不同降雨頻率下的泥石流進(jìn)行數(shù)值模擬，并表明潰決/非潰決型泥石流的沖出量比值能達(dá)2.88倍[3]；構(gòu)建了基于災(zāi)害動(dòng)力過程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)制圖方法，進(jìn)一步提出可用于泥石流減災(zāi)防災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)調(diào)控技術(shù)[4]。泥石流的易損性是指承災(zāi)體可能遭受地質(zhì)災(zāi)害破壞的嚴(yán)重程度，有學(xué)者總結(jié)了國外對(duì)易損性的定義和評(píng)估方法，將泥石流災(zāi)害的潛在受害者類型分為財(cái)產(chǎn)（經(jīng)濟(jì)）和人口（生命）兩大基本類型，并結(jié)合中國西南地區(qū)的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，建立了擬合資產(chǎn)、人口和易損性的冪函數(shù)方程[5]；以舟曲泥石流為背景，揭示了受災(zāi)體的破壞特征以及破壞模式，并得出泥石流的密度、深度、速度以及與受損建筑物的結(jié)構(gòu)、材料之間的關(guān)系[6]；基于非線性回歸方法，以泥石流的流深及建筑物高度等參數(shù)推導(dǎo)出了阿爾卑斯山脈泥石流堆積區(qū)內(nèi)的建筑物易損性的經(jīng)驗(yàn)性公式[7]；以清平鄉(xiāng)泥石流為研究對(duì)象，將泥石流堆積區(qū)的土地類型劃分為建筑、道路、農(nóng)田并建立了其敏感性因子，在此基礎(chǔ)上，以經(jīng)濟(jì)損失為主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立了該沖積扇上泥石流受災(zāi)體的易損性分布圖[8]；針對(duì)不同計(jì)算模型的不確定性，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，構(gòu)建出泥石流強(qiáng)度與房屋建筑的易損度曲線[9]。

本文通過開展不同降雨頻率下的泥石流數(shù)值分析，獲取泥石流的動(dòng)力學(xué)參數(shù)（流速、流深、沖擊力等），分別分析泥石流易發(fā)區(qū)的危險(xiǎn)性及受災(zāi)體易損性，最后采用泥石流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，對(duì)泥石流易發(fā)區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行定量化評(píng)價(jià)，為泥石流防災(zāi)減災(zāi)提供一定的借鑒意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于粵北山區(qū)某村后山，其地貌類型屬丘陵地貌，地勢(shì)整體西高東低，相對(duì)高差100 m左右。山體整體坡度較緩，下部20°～30°，山頂附近較陡40°～50°，山間多溝谷，坡腳為現(xiàn)狀村民房屋，地形起伏大，沖溝發(fā)育，地形地貌較為復(fù)雜，目前主要已形成兩條泥石流支溝N1、N2，總流域面積11810 m2（圖1）。

圖1 研究區(qū)平面(a)與剖面(b)圖Fig.1 Plan view (a) and profile section (b) of the study area

2020年6月8日凌晨3時(shí)20分，受暴雨影響，該村后山發(fā)生泥石流地質(zhì)災(zāi)害（圖2）。泥石流裹挾花崗巖塊石及樹木順坡面地勢(shì)低凹處奔流而下，堆積于坡腳村莊內(nèi)，泥石流一次堆積方量約3000 m3，其規(guī)模屬于小型。此次泥石流事件沖毀2棟、損毀1棟泥磚房，直接經(jīng)濟(jì)損失約80萬元，潛在威脅村莊26戶157人生命財(cái)產(chǎn)安全。

圖2 泥石流裹挾的塊石(a)與沖垮的房屋(b)Fig.2 Boulders carried (a) and collapsed houses (b) by the debris flow

2 基于動(dòng)力學(xué)模型的泥石流強(qiáng)度分析

2.1 模型構(gòu)建原理

采用深度積分連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法分析上述泥石流運(yùn)動(dòng)過程[10]。對(duì)x、y、z方向上的質(zhì)量和動(dòng)量守恒方程可以表示為：

其中：ρ代表流體的密度；h是流體深度；u和v分別代表流體速度在x和y方向的分量；(τzx)b和(τzy)b分別代表zx和zy方向上的切應(yīng)力；z是地形標(biāo)高；kap是側(cè)向土壓力系數(shù)。

Voellmy模型廣泛應(yīng)用于泥石流數(shù)值模擬?；A(chǔ)摩擦應(yīng)力τ由Voellmy模型計(jì)算如下：

其中：μ是摩擦系數(shù)，ξ是湍流系數(shù)，V是泥石流的平均速度。

公式（1）～（3）由Massflow軟件進(jìn)行求解，其是基于深度積分連續(xù)介質(zhì)力學(xué)原理和改進(jìn)的MacCormack-TVD有限差分方法，該方法在保證計(jì)算精度的同時(shí)簡化了計(jì)算過程，極大縮減了計(jì)算時(shí)間與計(jì)算內(nèi)存需求，所以被廣泛運(yùn)用于地表流災(zāi)害數(shù)值分析領(lǐng)域。除此之外Massflow采用Fortran語言進(jìn)行編程，可以進(jìn)行二次開發(fā)。用戶可以結(jié)合自身研究對(duì)象特點(diǎn)對(duì)本構(gòu)模型進(jìn)行優(yōu)化，使模型更貼合研究對(duì)象[11]。

本文數(shù)值模擬的地形數(shù)據(jù)由無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量獲取的高精度地形（分辨率0.05 m），數(shù)值模擬網(wǎng)格設(shè)置為2 m。泥石流危險(xiǎn)評(píng)價(jià)所用的參數(shù)值根據(jù)不同重現(xiàn)期的泥石流災(zāi)害進(jìn)行設(shè)定。我們使用兩個(gè)步驟來確定泥石流的參數(shù)，第一步參考以往相關(guān)研究成果[12-13]，基底摩擦系數(shù)μ的參考取值范圍為0.1～0.3，湍流系數(shù)ζ對(duì)應(yīng)的參考取值范圍為100～300 m/s2。第二步根據(jù)第一步所獲取的參數(shù)取值范圍，利用反演的方法確定具體的計(jì)算參數(shù)，見表1所示。

表1 數(shù)值模擬參數(shù)Table 1 Numerical simulation of parameters

2.2 動(dòng)力學(xué)參數(shù)設(shè)定

泥石流重度采用現(xiàn)場(chǎng)配漿法測(cè)定，將漿體準(zhǔn)確配置成泥石流運(yùn)動(dòng)時(shí)的狀態(tài)，再結(jié)合漿體體積計(jì)算漿體重度。計(jì)算公式如下：

式中：γc是泥石流重度（t/m3）；Gc是配置泥石流漿體重量（t）；V為泥石流漿體體積（m3）。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)配漿結(jié)果得到泥石流重度為1.9 t/m3。

采用雨洪法計(jì)算泥石流的峰值流量。該方法假定泥石流與降雨同時(shí)發(fā)生，且具有相同的重現(xiàn)期。泥石流峰值流量（QC）可用以下公式估算。

其中：D是堵塞系數(shù)，與溝道的淤積程度有關(guān)；φ是泥石流容重的修正系數(shù)，定義為：

其中：γc為泥石流的密度（kN/m3），γw為水的密度（10 kN/m3），γH為泥石流固體物質(zhì)密度（26.5 kN/m3）。

洪峰流量（QB）根據(jù)《泥石流災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范》（T/GAGHP 006-2018），計(jì)算公式如下：

其中：QB(1%)為百年一遇的洪峰流量。F為流域面積(km2)，對(duì)于研究區(qū)，峰值流量(QB)和不同重現(xiàn)期的流量可由以下公式確定：QB(2%)=0.8QB(1%)，QB(5%)=0.5QB(1%)，QB(5%)=0.3QB(1%)。

3 泥石流災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

3.1 危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法

泥石流對(duì)承災(zāi)體的破壞能力主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：淤埋破壞能力以及沖擊破壞能力?；谟嘘P(guān)評(píng)價(jià)技術(shù)方案[14]，提出一套結(jié)合最大流體深度以及最大沖擊動(dòng)量的雙因素評(píng)價(jià)模型來定量化評(píng)價(jià)泥石流的破壞能力（危險(xiǎn)性）。這個(gè)模型將泥石流強(qiáng)度劃分為：極高、高、中、輕度危險(xiǎn)區(qū)（表2）。

表2 泥石流危險(xiǎn)性分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Criteria for zoning of hazard of the debris flow

3.2 易損性評(píng)價(jià)方法

易損性指所研究的地質(zhì)災(zāi)害以一定強(qiáng)度發(fā)生時(shí)對(duì)潛在承災(zāi)體可能造成的損失程度，常用0-1之間的數(shù)字來表征。此外，據(jù)相關(guān)研究結(jié)果[15]，表明承災(zāi)體易損性可綜合采用社會(huì)易損性和物質(zhì)易損性來表示。最后結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況，采用社會(huì)易損性和物質(zhì)易損性兩個(gè)指標(biāo)建立人口和建筑易損性評(píng)價(jià)體系對(duì)泥石流易損性開展研究。

（1）易損性指標(biāo)選取

由于研究區(qū)承災(zāi)體結(jié)構(gòu)較簡單，本文選取研究區(qū)內(nèi)人口損失（社會(huì)易損性）和建筑物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值（物質(zhì)易損性）作為指標(biāo)因素進(jìn)行易損性評(píng)價(jià)。

（2）易損性評(píng)價(jià)計(jì)算模型

為使兩種指標(biāo)能置于同一數(shù)量級(jí)上進(jìn)行比較，需利用公式對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，結(jié)合單溝小流域泥石流易損性的計(jì)算公式，研究區(qū)泥石流的易損性評(píng)價(jià)計(jì)算模型如下[16]：

式中：V為易損性（0-1）；FV1為建筑物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值指標(biāo)V1（萬元）的轉(zhuǎn)換函數(shù)（0-1）；FV2為人口損失指標(biāo)V2（人/km2）的轉(zhuǎn)換函數(shù)（0-1）

式中：V1為建筑物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值指標(biāo)；A為建筑物單層的面積（m2）；F為建筑物的層數(shù)；I為建筑物的造價(jià)（元/m2）

式中：V2為人口損失指標(biāo)；a為≤13歲的兒童以及≥60歲的老人所占比例（%）；r為研究區(qū)5年內(nèi)的人口自然增長率（‰）；D為每棟建筑物的人口密度（人/km2）。

（3）易損性指標(biāo)分析

通過逐戶實(shí)地調(diào)查及參考當(dāng)?shù)亟ㄖこ淘靸r(jià)，研究區(qū)建筑物單價(jià)取值見表3。

表3 建筑單價(jià)取值表Table 3 Values of the construction unit price

利用每棟建筑物的人口數(shù)量及年齡結(jié)構(gòu)，計(jì)算得到a的值，并結(jié)合該地區(qū)國家統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及詢問當(dāng)?shù)卮迕瘾@取的數(shù)據(jù)，研究區(qū)村莊的人口自然增長率取值1.29%。人口密度則通過建筑物的總?cè)丝诔越ㄖ锏拿娣e得到。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

泥石流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是將危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果與受災(zāi)體易損性評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行耦合得到，本文泥石流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法采用聯(lián)合國風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式R（風(fēng)險(xiǎn)性）=H（危險(xiǎn)性）×V（易損性）將泥石流的危險(xiǎn)性及易損性結(jié)果進(jìn)行耦合，計(jì)算出不同重現(xiàn)期泥石流風(fēng)險(xiǎn)度值，再通過分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)將村莊的承災(zāi)體劃分為不同風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，具體明確地展示出風(fēng)險(xiǎn)水平。

參考有關(guān)研究[17-19]，首先將危險(xiǎn)區(qū)分區(qū)圖低、中、高、極高危險(xiǎn)性分別賦值為1、2、3、4，同時(shí)將易損性分區(qū)圖低、中、高、極高易損性分別賦值為1、2、3、4；再運(yùn)用ArcGIS柵格計(jì)算器將危險(xiǎn)性和易損性圖層進(jìn)行賦值計(jì)算得到泥石流威脅區(qū)域內(nèi)不同承災(zāi)體的風(fēng)險(xiǎn)度值，最后通過風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)度，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)見圖3，當(dāng)R＞9時(shí)，屬于極高風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)4＜R 9，屬于高風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)2＜R 4，屬于中風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)R＜2，屬于低風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 泥石流定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Fig.3 Criteria for quantitative risk assessment of the debris flow

4 結(jié)果分析

4.1 模型驗(yàn)證

村莊后山屬于典型的溝道型泥石流，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查訪問、泥石流監(jiān)測(cè)及視頻資料分析，將啟動(dòng)點(diǎn)設(shè)置在1#斷面（啟動(dòng)點(diǎn)1）處和2#斷面（啟動(dòng)點(diǎn)2）處，在啟動(dòng)點(diǎn)處設(shè)值流量過程線。為簡單起見，將流量過程線簡化為概化五邊形模型進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查訪問將流量過程線持續(xù)時(shí)間T設(shè)置為300 s，泥石流最終堆積圖如圖4所示。

圖4 泥石流反演結(jié)果對(duì)比Fig.4 Comparison between results of back analyses of the debris flow

為驗(yàn)證數(shù)值結(jié)果的準(zhǔn)確性和合理性，結(jié)合相關(guān)研究成果[20]，使用Ω開展數(shù)值模型的驗(yàn)證分析，Ω表示模擬結(jié)果和實(shí)際發(fā)生的泥石流堆積體的重疊程度，Ω=2表示完美的重疊，Ω= -2表示沒有重疊，其中Ω的定義如下：

式中：AX表示正確判斷面積，AY表示錯(cuò)誤判斷面積，AZ表示缺失判斷面積，VX正確判斷的區(qū)域，A0表示現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查面積，V0表示現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查體積。

經(jīng)計(jì)算Ω=1.44，精度為72%，表明此次泥石流數(shù)值計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果較為一致，證明該套數(shù)值模擬參數(shù)和模型能較好應(yīng)用于泥石流災(zāi)害數(shù)值計(jì)算。

4.2 泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果

采用已驗(yàn)證的計(jì)算參數(shù)和數(shù)值模型開展不同重現(xiàn)期泥石流災(zāi)害數(shù)值模擬。數(shù)值模擬結(jié)果表明：不同重現(xiàn)期泥石流均對(duì)村莊造成嚴(yán)重威脅，其主要區(qū)別在于泥石流運(yùn)動(dòng)過程中運(yùn)動(dòng)速度v、運(yùn)動(dòng)深度h及堆積區(qū)面積和堆積深度不同（圖5）。其中10年一遇最大堆積深度1.8 m，20年一遇泥石流堆積區(qū)堆積深度一般介于0.1～2 m，最大堆積深度2 m，主要威脅約6棟房屋；50年一遇泥石流堆積區(qū)堆積深度一般介于0.1～2.3 m，最大堆積深度2.3 m，主要威脅約19棟房屋；100年一遇泥石流堆積區(qū)堆積深度一般介于0.1～2.7 m，主要威脅約26棟房屋。根據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果，在不同重現(xiàn)期下大量泥石流主要沿溝道淤積，相對(duì)來說，村莊北部區(qū)域則處于相對(duì)安全位置。

圖5 不同重現(xiàn)期泥石流堆積深度圖Fig.5 Depth of debris flow accumulation with different recurrence intervals

各重現(xiàn)期泥石流的最大速度云圖如圖6所示，從圖中可以看出10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇，最大速度分別為5.5 m/s、5.7 m/s、6.0 m/s、6.7 m/s，隨著降雨量的增大，泥石流最大速度逐漸增大，且最大速度出現(xiàn)在泥石流中部位置。

圖6 不同重現(xiàn)期泥石流速度云圖Fig.6 Cloud map of debris flow velocity with different recurrence intervals

基于3.1節(jié)泥石流最大流深h和最大沖擊動(dòng)量hv的雙因素分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，并使用ArcGIS軟件中柵格處理工具將泥石流危險(xiǎn)性劃分為極高、高、中和低四種危險(xiǎn)區(qū)，見圖7。

圖7 不同重現(xiàn)期泥石流危險(xiǎn)性分區(qū)圖Fig.7 Zoning of debris flow hazards with different recurrence intervals

根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果流深和動(dòng)量綜合考慮泥石流淤埋破壞和沖擊破壞能力，定量評(píng)價(jià)不同重現(xiàn)期泥石流危險(xiǎn)性，見表4所示。模擬結(jié)果表明：10年一遇危險(xiǎn)性相對(duì)較小，20年一遇、50年一遇、100年一遇的泥石流災(zāi)害均會(huì)對(duì)村莊建筑物、道路和農(nóng)田造成較為嚴(yán)重的危害，其中20年一遇極高危險(xiǎn)區(qū)和高危險(xiǎn)區(qū)面積分別為1300 m2和3384 m2，中危險(xiǎn)區(qū)和低危險(xiǎn)區(qū)面積分別為5640 m2和10872 m2；50年一遇極高危險(xiǎn)區(qū)和高危險(xiǎn)區(qū)面積分別為2164 m2和4272 m2，中危險(xiǎn)區(qū)和低危險(xiǎn)區(qū)面積分別為9120 m2和9856 m2；100年一遇極高危險(xiǎn)區(qū)和高危險(xiǎn)區(qū)面積分別為3816 m2和6028 m2，中危險(xiǎn)區(qū)和低危險(xiǎn)區(qū)面積分別為6196 m2和10680 m2。

表4 不同重現(xiàn)期泥石流危險(xiǎn)區(qū)統(tǒng)計(jì)表Table 4 Statistics of debris flow caution areas with different recurrence intervals

4.3 易損性評(píng)價(jià)結(jié)果

易損性評(píng)價(jià)結(jié)果計(jì)算主要有三步：首先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的建筑物、人口等數(shù)據(jù)分別代入公式（12）和（13）得出建筑物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值指標(biāo)V1和人口損失指標(biāo)V2的值；再將V1和V2分別代入公式（10）和（11），得出建筑易損性指標(biāo)的函數(shù)轉(zhuǎn)換值FV1和人口易損性指標(biāo)的函數(shù)轉(zhuǎn)換值FV2，計(jì)算結(jié)果見表5。從表中可以看出人口易損性相比建筑易損性的數(shù)值較低，建筑易損性主要集中在0.4～0.6，人口易損性主要集中在0.1～0.3。

表5 易損性指標(biāo)分布表Table 5 Distribution of vulnerability indicators

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查訪問，村莊人口分布結(jié)果分布見圖8a，建筑結(jié)構(gòu)結(jié)果分布見圖8b；最后將FV1和FV2帶入公式（9）中，得到研究區(qū)承災(zāi)體易損性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果8c，通過GIS統(tǒng)計(jì)可知，極高易損性建筑面積為721 m2，高易損性建筑面積為3156 m2，中易損性建筑面積為1133 m2，低易損性建筑面積為221 m2。從結(jié)果可以看出易損性與建筑物結(jié)構(gòu)類型及人口數(shù)量密切相關(guān)，結(jié)構(gòu)越差，人口越多則易損性越高。

4.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果

通過上述泥石流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法對(duì)研究區(qū)風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行劃分，得到了不同重現(xiàn)期泥石流定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，見表6及圖9所示，具體明確地展示了不同承災(zāi)體的風(fēng)險(xiǎn)水平。模擬結(jié)果表明：10年一遇泥石流風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積17004 m2，其中高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占比5.0%，中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占比9.3%，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占比85.7%，主要威脅農(nóng)田；20年一遇泥石流風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積21401 m2，其中極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占比0.6%，分布建筑物1棟，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占比7.1%，分布建筑物2棟，中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占比16.0%，分布建筑物2棟，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占比76.3%，分布建筑1棟；50年一遇泥石流風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為26112 m2，其中極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占比4.1%，分布建筑物6棟，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占比11.5%，分布建筑物7棟，中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占比14.1%，分布建筑物3棟，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占比70.3%，分布建筑物3棟；100年一遇泥石流風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為27754 m2，其中極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占比5.6 %，分布建筑物9棟，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占比18.1%，分布建筑物10棟，中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占比18.7%，分布建筑物5棟，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占比57.6%，分布建筑物2棟。隨著降雨頻率的增加，受威脅的房屋逐漸增加，因此，建議完善溝內(nèi)攔擋治理措施及加強(qiáng)泥石流監(jiān)測(cè)預(yù)警工作。

表6 不同重現(xiàn)期泥石流風(fēng)險(xiǎn)區(qū)統(tǒng)計(jì)Table 6 Statistics of debris flow risk areas with different recurrence intervals

圖9 不同重現(xiàn)期泥石流風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)圖Fig.9 Risk of the debris flow with different recurrence intervals

5 結(jié)論

本文以深度積分連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法作為泥石流動(dòng)力學(xué)過程的定量化獲取手段，建立耦合泥石流淤埋深度和沖擊動(dòng)量的泥石流強(qiáng)度評(píng)價(jià)指標(biāo)，考慮人口和建筑易損性構(gòu)建泥石流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，主要得出以下結(jié)論：

（1）基于N-S方程構(gòu)建泥石流運(yùn)動(dòng)演進(jìn)物理模型，使用該動(dòng)力學(xué)模型對(duì)此次泥石流反演結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果較為一致，在此基礎(chǔ)上對(duì)不同重現(xiàn)期（10年一遇、20年一遇、50年一遇和100年一遇）泥石流災(zāi)害進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。結(jié)果表明：隨著降雨強(qiáng)度的增加，危險(xiǎn)面積由17004 m2增加至26720 m2，其中百年一遇極高危險(xiǎn)區(qū)、高危險(xiǎn)區(qū)、中危險(xiǎn)區(qū)和低危險(xiǎn)區(qū)面積分別占比14.3%、22.5%、23.2%和40.0%。

（2）根據(jù)統(tǒng)計(jì)的建筑物和人口數(shù)據(jù)，研究區(qū)一層砌體結(jié)構(gòu)建筑物占92%，每棟建筑物的人口數(shù)量在3～6人左右，以幼老年人為主。易損性主要受建筑物結(jié)構(gòu)類型及人口數(shù)量影響，由綜合考慮建筑物結(jié)構(gòu)類型和人口的易損性評(píng)價(jià)模型得極高易損性房屋5棟，高易損性房屋15棟，中易損性房屋4棟，低易損性房屋2棟。

（3）根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)果，10年一遇泥石流主要威脅對(duì)象為農(nóng)田；而20年一遇、50年一遇、100年一遇泥石流則會(huì)對(duì)建筑物造成威脅，其中20年一遇泥石流位于極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)建筑物1棟，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)建筑物2棟，中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)建筑物2棟，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)建筑物1棟；50年一遇泥石流位于極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)建筑物6棟，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)建筑物7棟，中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)建筑物3棟，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)建筑物3棟；100年一遇泥石流位于極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)建筑物9棟，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)建筑物10棟，中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)建筑物5棟，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)建筑物2棟。建議完善溝內(nèi)攔擋治理措施及加強(qiáng)泥石流監(jiān)測(cè)預(yù)警工作。