三峽庫區(qū)下土地嶺滑坡風險分析研究

1、滑坡災害風險是指在一定區(qū)域和時段內(nèi), 滑坡災害對人類生命、財產(chǎn)、經(jīng)濟活動等可能造成的損失。目前, 有關滑坡災害風險研究的內(nèi)容主要涉及滑坡發(fā)生概率評價、承災體易損性評價、特定場地風險計算、滑坡災害可接受風險水平確實定、滑坡災害損失估計以及滑坡災害保險等1。筆者針對概率評價、承災體易損性評價和期望損失評價這3 個主要環(huán)節(jié)的研究現(xiàn)狀和開展趨勢展開討論。風險是危險性、易損性、承災體價值三者的乘積2?；挛ｋU性需要通過滑坡穩(wěn)定性反映其致災作用的活動程度, 筆者運用剩余推力法和M onte Carlo 模擬法計算滑坡的中值穩(wěn)定性系數(shù)和破壞概率, 并以此作為危險性評價指標。承災體易損性是指承災體遭受不同強度

2、滑坡可能的損失程度, 可用損失率來表示。滑坡災害損失率是描述滑坡災害直接經(jīng)濟損失的一個相對指標, 通常指承災體遭受滑坡災害損失的價值量與災前或正常年份承災體原有價值量之比, 簡稱滑坡災害損失率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?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, 地形為中緩坡過渡到前沿緩坡臺地, 最低高程為155 m。滑坡體平面范圍約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m3?；w主要由表層第四紀殘坡積黏土、粉質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)初級中學,東側為移民新址, 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)人民生命和財產(chǎn)損失。2 下土地嶺滑坡風險分析2. 1 危險性評價采用剩余推力法和Monte Carlo 模擬法計算穩(wěn)定性系數(shù), 運用M atlab編程得到自重情況、162 m庫水位、175 m庫水位、162m庫水位+ 暴雨工況下、175 m庫水位+ 暴雨工況下的穩(wěn)定性系數(shù)和破壞概率, 結果見表1。表1 滑坡破壞概率斜坡穩(wěn)定性分級見表2。由滑坡破壞概率和斜坡

4、穩(wěn)定性分級表可以看出, 水位對滑坡穩(wěn)定性影響較為明顯, 當水位處于155 m以下, 即自重工況下, 該滑坡相對來說是平安的。在一般工況下, 當水位上升至162 m時, 滑坡具有低危險性, 當水位上升至175 m時, 破壞概率迅速上升, 滑坡處于高危險性狀態(tài)。這是由于在水位為175 m工況下淹沒的滑塊數(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2計算結果說明, 暴雨對滑坡穩(wěn)定性影響顯著?；麦w物質主要為塊石及黏土, 在雨水的沖刷下, 滑坡穩(wěn)定性嚴重破壞。通過比擬可

5、以看出, 在162 m水位時, 正常工況下滑坡具有低危險性, 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, 未淹滑體體積占42. 5%, 所以P f 增加的幅度較小。同時, 在水反壓力的作用導致175 m庫水位+ 暴雨工況下的P f 小于162 m庫水位+暴雨工況下的P f, 但都處于不平安狀態(tài)。2. 2 易損性評價在單體滑坡災害風險評價中, 影響承災體易損性的因素比擬多而且復雜。筆者基于承災體的種類、數(shù)量、不同承災體的承災能力和可能損失程度等幾個因素探

6、討滑坡的易損性。在同等災害規(guī)模條件下, 承災體的數(shù)量越多, 承災體對災害的抗御能力和可恢復性越差, 災害造成的破壞損失越嚴重。根據(jù)承災體類型, 筆者主要分析人口易損性和經(jīng)濟易損性。2. 2. 1人口易損性分析人口易損性是指在滑坡災害中最大可能死傷人數(shù)占災前人口總數(shù)的比例或百分比。對下土地嶺滑坡進行人口易損性分析, 主要是將該區(qū)域影響范圍內(nèi)的人口作為承災體, 研究人口的風險觀念和減災防災意識, 包括人口年齡結構、居民對滑坡災害的防范意識、政府對滑坡災害的重視程度等。除此之外, 滑坡性質也是重要的影響因素, 包括滑坡滑動速度、滑坡體積等。根據(jù)文獻 3 對人口易損性評價的方法, 可采用以下公式進行計

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表示無人口易損性, 1表示100% 的人口易損性; W1 為滑坡速度對易損性影響的權重; W2為滑坡體積對易損性影響的權重; W3為人口年齡結構評價因素的權重; W4 為受教育程度評價因素的權重; W5 為政府重視程度評價因素的權重; C1 為滑動速度評價系數(shù); C2為滑坡體積評價系數(shù); C3為人口年齡結構系數(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, 筆者結合國家相關部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和下土地嶺地區(qū)的有關資料, 采用工程類比法將這兩局部區(qū)域的影響因

8、素定量化, 并確定相應的系數(shù)。(1)滑速計算。一般來說, 快速滑動的滑坡比緩慢滑動的滑坡所造成的損失要大, 速度越快, 易損性越大?；禄瑒铀俣扔嬎愎綖?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) 計算得出V = 7. 38m / s。每秒滑動數(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, 取其評價系數(shù)C1 = 0. 9。(2)滑坡體積。相對于小規(guī)模的滑坡而言, 大規(guī)模的滑坡更容易導致人員掩埋或擠壓, 造成人員傷亡, 故大型滑坡的易損性更大。體積為10萬m

9、3 100萬m3 的滑坡為中型滑坡, 所以該滑坡為中型滑坡, 取評價系數(shù)C2 = 0. 33。(3)人口年齡結構。一般老人和兒童對滑坡災害的預防能力較低, 這類人員假設比例較大, 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生宿舍, 80%學生的年齡大于14歲,預防能力強, 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)居民對滑坡災害的防范意識。一般用高、中、低等定性指標來衡量, 假設居民對地質災害的認識程度越高, 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) 政府對滑坡災害的重視程度。政府重視程度越低, 那么易損性越高。該滑坡為老滑坡, 滑動跡象明顯, 政府對此較為重視, 取C5 為0. 7。一般來說, C 3、C4 相對于其他因素來說是內(nèi)因, 不難看出,外因對易損性影響較大, 滑坡體本身的性質對易損性影響也較為明顯。對于滑坡分布區(qū)和影響區(qū), 各因素權重有所不同, 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, 計算得出Vpi =0. 376。2. 2. 2經(jīng)濟易損性評價除了人的生命健康、風險觀念難以用貨幣來衡量外, 其他承災體都可以用貨幣形式反映他們的價值。承災體價值損失的程度可以用承災體價值損失率即承災體遭受災害破壞損失的價值與受災前承災體價值的比率來表示5 。承災體損毀程度和價值損失率除了與承災體抗破壞能力有關外, 主要還受到地質災害危害程度的控制, 危害程度越高, 那么損毀越嚴重, 其損失率也越高。根據(jù)歷史災情資料, 該領域專家將不同承災體價值損失率與地質災害損毀程度進行了統(tǒng)計分析, 其對應關系見表3。表3 地質災害

12、損毀程度與承災體價值損失率對應關系6 %下土地嶺滑坡影響范圍內(nèi)的房屋、果樹資源、公路等為承災體對象, 滑坡分布區(qū)上的承災體在滑坡發(fā)生時將全部遭到破壞, 且可恢復程度低, 視為嚴重損壞, 價值損失率取85%, 滑坡后緣等影響區(qū)內(nèi)的承災體為輕微損壞, 價值損失率取15%。2. 3 風險評價下土地嶺滑坡災害風險分析是建立在破壞概率、易損性評價、承災體價值分析的根底上進行的。根據(jù)風險計算方法得出各工況下人口傷亡風險和各工況下經(jīng)濟損失風險, 見表4和圖1。表4 人口傷亡風險預測統(tǒng)計結果圖1 各工況下經(jīng)濟損失風險計算結果說明: 當滑坡處于高危險性狀態(tài)時, 傷亡預測人數(shù)均占總人數(shù)的34%以上, 經(jīng)濟損失在2

13、00萬元以上。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,承災體損失越嚴重。但也存在破壞概率高, 而損失價值低的情況, 其原因是當滑坡處于不同工況時, 承災體的總價值會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, 當其處于175 m庫水位時的總價值就小于162 m庫水位時的總價值。當滑坡處于175m庫水位時, 一般工況與暴雨工況時的損失價值相差不明顯, 根據(jù)受影響區(qū)總面積得出, 災害損失值為134元/m2 左右; 當處于162 m庫水位時, 暴雨對價值損失的影響顯著, 災害損失強度高達158. 5元/m2。3 結語定量風險評價的根底在于滑坡數(shù)據(jù)的可用性、

14、可靠性和時效性7 , 涉及的影響因素多而復雜。通過對單體滑坡的定量風險分析可知, 在滑坡未失穩(wěn)前做相應的防災減災工作至關重要。參考文獻:1 羅元華, 張梁, 張業(yè)成. 地質災害風險評估方法M . 北京: 地質出版社,1998.2 羅文強, 黃潤秋, 張倬元. 斜坡穩(wěn)定性概率分析的理論與應用M . 武漢: 中國地質大學出版社, 2006.3 張桂榮, 殷坤龍, 陳麗霞. 浙江省永嘉縣區(qū)域滑坡災害人口易損性評價和傷亡風險與預測J. 地質科技情報, 2007, 24(4) : 70- 75.4 沈娜, 唐川. 金沙江水電站工程區(qū)典型單體滑坡風險評價探討J . 云南地理環(huán)境研究, 2021, 20(1): 45