西南山区滑坡泥石流灾害风险评估理论与实践

**篇　理论方法 第1章　绪论 1.1　引言 滑坡和泥石流的分布既不随纬度变化而变化，也不随垂直高度变化而变化，即其分布既不具有水平地带性，也不具有垂直地带性，呈现出很强的非地带性特点。滑坡和泥石流的分布受地形、地质和气候等条件的控制，在任何纬度带和高度带，只要具备滑坡和泥石流发育的条件，就会有滑坡和泥石流的发育分布。西南山区的滑坡和泥石流分布主要具有以下四个方面的特点。 （1）大地貌单元过渡带上集中分布。在大的地貌单元上，滑坡和泥石流主要集中分布在横断山区、云贵高原的崎岖山区、四川盆周山区和秦巴山区等地区。在藏北高原、川西高原和云贵高原的高原面上以及四川盆地的成都平原等区域内少有滑坡和泥石流分布。因对地貌条件的要求不同，滑坡较泥石流的分布范围更加广泛，如四川盆地中部的丘陵区仍有较多中小规模的滑坡分布，而泥石流在丘陵区则少有分布。 大地貌单元过渡带上往往地质构造活跃，地形高差起伏大，起伏的地形又往往造成降水增加，为滑坡和泥石流的发育提供了良好的条件。西南地区（云、贵、川、渝、藏）地跨我国地貌的两大阶梯，具有**阶梯向第二阶梯过渡和第二阶梯向第三阶梯过渡的两大过渡带。在**阶梯向第二阶梯的过渡带上不仅具有较大的高差，同时具有较大的坡度 ，导致滑坡和泥石流都异常发育，且分布密集，是我国泥石流和滑坡的主要活动区。在第二阶梯向第三阶梯的过渡带上，由于地形高差变化比前一过渡带小，发育泥石流的条件相对较差，泥石流分布较少，但由于具有较大的坡度变化，滑坡却十分发育且分布密集。四川盆地周边山区是周围山地向四川盆地过渡的地带，滑坡和泥石流分布也十分密集，因盆周山地东西部相对高差较大，西部盆周山地滑坡和泥石流均异常发育，东部盆周山地滑坡分布十分密集，而泥石流分布相对较少。 （2）河流切割强烈、相对高差大的地区集中分布。西南山区的干流和主要支流上都有滑坡和泥石流分布。在西南诸河中，雅鲁藏布江、大盈江、怒江干流、澜沧江干支流和元江两岸滑坡和泥石流分布*为密集。其中，怒江干流两岸泥石流分布密集，几乎每条支沟都是泥石流沟，而滑坡分布相对较少；大盈江为滑坡和泥石流分布密集区；帕隆藏布江是雅鲁藏布江流域中泥石流和滑坡分布*为密集的流域，由于海洋性现代冰川的发育，该流域内不仅分布有暴雨型泥石流，还分布有大量的冰川型泥石流。长江上游干流可以分为若干段，金沙江上游滑坡和泥石流分布相对较少，金沙江下游则为滑坡和泥石流分布*为密集的江段；长江宜宾至三峡段泥石流少有分布，而滑坡分布则甚为密集，特别是该江段的下部，长江三峡段滑坡和泥石流皆有分布，但以滑坡分布更为密集；长江上游的各大支流中，滑坡和泥石流在雅砻江中下游分布密集，而在雅砻江上游则分布较少；在岷江上游和大渡河两岸滑坡和泥石流分布密集，在岷江下游则分布较少；嘉陵江上游的白龙江流域滑坡和泥石流分布密集；乌江流域滑坡分布较多，而泥石流分布较少。目前已掌握准确位置的滑坡和泥石流在长江上游和西南诸河各大干流和支流的分布数量如表1-1所示。 河流切割强烈的地区往往地壳隆升强烈，地质构造活跃，地形相对高差大，地势陡峻，具备滑坡和泥石流发育的有利条件，滑坡和泥石流往往在这些地区集中分布。在云、贵、川、渝、藏地区，河流切割强烈、相对高差大的地区主要有：横断山区及其沿经向构造发育的滇西南诸河以及雅砻江、安宁河、大渡河等河流，金沙江下游地区、岷江上游地区、嘉陵江上游地区、白龙江流域等。 （3）断裂带和地震带集中分布。断裂带皆为地质构造活跃的地带，新构造运动活动强烈，地震活动频繁，地震带多与大的断裂带重合。这些地带往往岩层破碎，山坡稳定性差，河流沿断裂带切割强烈，形成陡峻的地形，为滑坡和泥石流的发育提供了十分优越的条件，是滑坡和泥石流分布*为密集的地带。地震活动往往诱发大规模的滑坡和泥石流，在地震后较长一段时间内，滑坡和泥石流活动都处于活跃期。西南地区断裂带和地震带众多，都是滑坡和泥石流集中分布的地带，有些地带是我国乃至全世界滑坡和泥石流*为发育的地区。例如：金沙江下游的小江流域沿小江深大断裂带发育，小江深大断裂带也是云南省主要的活动性地震带之一。在断裂带和地震的作用下，小江两岸滑坡泥石流异常发育，小江流域全长仅138km，两岸发育的泥石流沟多达172条，其中的蒋家沟泥石流更是世界罕见，平均每年暴发15场泥石流，*多一年暴发泥石流高达28场。沿大盈江弧形断裂发育的大盈江是我国滑坡和泥石流密集分布的又一地带，因滑坡为泥石流提供了极为丰富的物质，许多泥石流沟谷泥石流暴发频繁。通麦-然乌断裂带是帕隆藏布江段滑坡和泥石流发育*为密集的地带，发育有众多大规模的滑坡和泥石流沟，其中的102滑坡和古乡沟泥石流是*为典型的滑坡和泥石流，对川藏公路构成了极其严重的危害。 （4）在降水丰沛和暴雨多发的地区集中分布。高强度降水（特别是暴雨）是滑坡和泥石流的主要激发因素，因此，在降水丰沛和暴雨多发的山区，滑坡和泥石流都很发育。长江上游的攀西地区、龙门山东部、四川盆地北部和东部等都是降水丰沛的地区，年降水量一般超过1200mm，且降水强度大，多为暴雨，皆为长江上游滑坡和泥石流集中分布的地区。 滇西南地区受西南暖湿气流影响，降水异常丰沛，是西南诸河滑坡和泥石流分布*为密集的地区，如云南大盈江流域是西南诸河中滑坡和泥石流密集分布的典型流域。大盈江流域地处亚热带，为西南季风气候区，降水充沛，区域内多年平均降水量随海拔的升高而增加。丰沛的降水造成大盈江流域滑坡和泥石流频发，大盈江主河长168km，但发育有泥石流沟116条。每条泥石流沟内都有大量滑坡发育，为泥石流频繁活动提供了充足的物质。其中，浑水沟为*典型的例子，流域内发育了大量滑坡，滑坡面积占流域总面积的75.5%，为浑水沟泥石流频繁暴发提供了充足的物源条件。据1976～1980年的观测资料可知，浑水沟泥石流平均每年暴发50次。 西藏帕隆藏布流域降水丰沛，海洋性冰川发育，是我国冰川型（冰雪融水）泥石流*为发育的地区，同时也是滑坡分布密集的地区。仅川藏公路帕隆藏布流域段（271.4km）就发育灾害性泥石流沟104条，同时发育有灾害性滑坡63处和溜砂坡18处。 滑坡泥石流灾害风险评估是减轻滑坡泥石流灾害危害的有效方法和重要手段之一，在灾害预警、工程评估、应急处置、避灾预案、灾情评估和土地利用等方面得到大量的应用（唐川，1993；唐川 等，2005；韦方强 等，2000；Wei et al.，2003；刘希林 等，2004；Kienholz et al.，2004；Fausto et al.，2006；John et al.，2006；白利平 等，2008；乔建平和吴彩燕，2008）。但是，众多的滑坡泥石流风险评估理论和方法中，存在定义比较混乱、概念不统一、采用的指标和方法不规范等问题。比如，对于“危险性”这个概念，有些研究认为是针对泥石流流域或滑坡体而言的，另一些研究认为是和泥石流或滑坡现象相关联的，还有些研究认为是针对受泥石流滑坡威胁的对象而言的。造成这种情况的原因是目前缺乏一个概念明确、兼容性强的灾害风险评估理论框架，因而无法在同一个体系里对不同的风险评估结果进行阐述、比较和验证。为了厘清当前灾害风险评估研究中亟待解决的问题，促进滑坡泥石流风险研究的进一步发展，本书从滑坡泥石流风险评估已有的基本概念、研究内容和指标方法出发，归纳出一套清晰规范、切实可行的滑坡泥石流风险评估体系，为滑坡泥石流灾害风险评估提供一个初步的理论框架。 1.2　灾害的概念框架 地质灾害风险评估的方法、指标和内容与灾害指代的具体含义有密切的关系。“地质灾害”概念有三个方面的含义：**是指可能发生灾害的空间单元体；第二是指所发生与灾害有关的自然现象或物理过程；第三是指发生的灾害事件。比如“泥石流”，有时指某天发生的泥石流事件或泥石流现象本身，有时又指发生泥石流的流域；“滑坡”可能指滑坡体，或者指滑坡灾害事件，有时也指一种块体运动的过程。根据灾害的不同含义，可分别用“灾害体”“灾害现象”“灾害事件”来明确表示。灾害体的特征参数主要是一些空间地学属性，如位置、流域面积、坡度、滑动面、岩性、构造等。对灾害现象的描述主要采用速度、流量、物质总量、颗粒组成、形成条件、激发条件等指标，为物理属性。对灾害事件的描述主要采用发生时间、频率、规模、危害范围、人员伤亡、经济损失等指标，为灾害的社会属性（图1-1）。 灾害风险评估首先需要对空间单元体进行判识分类。根据灾害发生的可能性，空间或地学单元体（如一个边坡或者流域）可分为四种类型：①单元体不具备灾害形成或发生所必需的条件，即物理上不可能发生灾害，那么这个单元体就是无灾体；②单元体在物理上具备了灾害发生的条件，以前没有发生过，或至少没有发生过灾害的痕迹，但将来可能发生灾害，那么这个单元体就是潜在的灾害体；③单元体在物理上具备了灾害发生的条件，有灾害发生的迹象或者记录，但长时间（如近100年内）没有发生过灾害，那么这个单元体就是潜伏的灾害体；④单元体在物理上具备了灾害发生的条件，在*近的时间内发生过灾害或者灾害一直在发展，那么这个单元体就是活跃的灾害体（图1-1）。为了方便起见，无灾体视为发生概率等于零的灾害体。 图1-1　灾害的概念框架 灾害的风险评估是基于灾害的属性值来进行的，灾害体的特征属性值容易获取。灾害现象和事件的属性值根据灾害体类型不同，获取的难易程度也不同。潜在的、潜伏的灾害体发生灾害的条件、模式和时间难以预测，难以获得灾害现象和事件值。而活跃的灾害体是高频事件，灾害现象和事件的属性值可通过以往的灾害事件来获得。但大多数情况下，灾害事件和现象的信息缺失或者数据太少。这时，灾害事件和现象的属性可通过与灾害体属性值的一些经验统计关系来获得（图1-1）。 1.3　灾害和风险 滑坡泥石流等地质灾害的形成和发生受许多因素的影响，目前还无法准确预测灾害发生的时间和地点。正是由于滑坡泥石流等地质灾害在时间和空间上的不确定性，才有“灾害风险”的概念。灾害风险有两个要件：一是与灾害体概念相对的承灾体；二是灾害不确定性的度量。承灾体是指在灾害的影响范围内可能遭受危害的人或价值物。如果灾害发生在无人区，也没有危害到具有一定价值的承灾体，那么这类灾害就没有风险。由于灾害的影响范围是很难事先确定的，所以承灾体是一个动态的概念。许多村庄或者道路往往处于小规模灾害事件的危害范围之外，这时它们不是承灾体。一旦大规模的灾害事件发生，它们又在危害范围之内受到破坏，就成为承灾体。在实践中，确定承灾体的时候，一般是以一个行政功能体所辖制的范围来规定的。当然，也可以设定一个足够大的灾害影响范围，将这个范围之内的人和价值物都作为承灾体。 1.3.1　灾害易发性评价 *低层次的风险评估是针对灾害体开展的，即评估空间位置上发生某种灾害的可能性或程度，这种风险评估称为易发性或敏感性评价。以滑坡泥石流为例，高山峡谷区比丘陵区发生的可能性大，丘陵区又比平原区发生的可能性大；地震带和构造运动活跃的地区比地质构造稳定的区域发生灾害的可能性大；那么，前者的易发性就高于后者。易发性评价给出某个空间位置或单元体发生灾害的可能性或容易度，以离散量来表示，一般从高到低共分为5个等级，即极高（5）、高（4）、中等（3）、低（2）和极低（1），也可以用0～1的连续量来表示，易发性为0的空间单元体就是无灾体。当然，根据不同的目的和用途，也可以调整灾害易发性的等级。因为易发性不是一个确定的物理量，所以，在不同区域、采用不同方法所得到的易发性评价结果并不具有可比较性。 1.3.2　灾害危险性评价 第二个层次的风险评估称为危险性评价，是针对灾害事件和现象来开展的，即评价在某一发生频率条件下灾害可能具有的危险性。灾害的危险性可以用不同的特征量来表征，经常采用的指标为灾害的发生频率和对应的规模。一般来说，同等频率条件下，灾害规模越大，危险性也