程永鋒，丁士君，趙斌濱，房 琛，湯 華，吳振君(. 中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京 00055; . 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所 巖土力學(xué)與工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 43007)

0 引 言

隨著國(guó)家的高速發(fā)展，近些年國(guó)家電網(wǎng)對(duì)多條輸變電線路進(jìn)行了國(guó)家層面的升級(jí)和改造，伴隨著西電東送，工程跨越的區(qū)域難免地質(zhì)情況復(fù)雜多變，而隨著工程等級(jí)的提高，工程安全問(wèn)題越來(lái)越重要。因此，需要全面系統(tǒng)的考慮地質(zhì)災(zāi)害對(duì)輸變電工程的影響，并作出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，將災(zāi)害對(duì)工程建設(shè)和安全運(yùn)行的影響降低到最小。

泥石流是一種在山區(qū)或者溝谷深壑，地形險(xiǎn)峻的地區(qū)，因?yàn)楸┯?、暴雪或其他自然?zāi)害引發(fā)的山體滑坡并攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流。它對(duì)輸變電工程的危害主要體現(xiàn)在泥石流的直接摧毀、掩埋、沖擊、交通受阻和遷移堆積等運(yùn)動(dòng)特性造成的桿塔失效等方面。這些損毀均會(huì)造成輸變電工程的建設(shè)受阻和運(yùn)行無(wú)法正常進(jìn)行，所以在建設(shè)期和運(yùn)行期均需要對(duì)危險(xiǎn)性和風(fēng)險(xiǎn)性做好評(píng)估工作，并提出不同的應(yīng)對(duì)措施，盡最大程度將行業(yè)的相關(guān)工作融入所在地地方政府的地質(zhì)災(zāi)害防治工作中，真正做到群測(cè)群防。

當(dāng)前對(duì)于泥石流危險(xiǎn)性、風(fēng)險(xiǎn)性和調(diào)控措施的研究主要如下：①泥石流危險(xiǎn)性和風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[1-4]；②泥石流分區(qū)和區(qū)劃研究[5,6]；③泥石流監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究[6-8]；④安全管理和防治對(duì)策研究[9-13]等方面。存在問(wèn)題在于目前尚未形成公認(rèn)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)體系，這是由于泥石流災(zāi)害自身的特殊性造成的；對(duì)于調(diào)控技術(shù)和管理制度的探索，也沒(méi)形成系統(tǒng)的思路。

本文在系統(tǒng)調(diào)研當(dāng)前泥石流地質(zhì)災(zāi)害在電力行業(yè)的危害的基礎(chǔ)上，基于地質(zhì)力學(xué)和巖土力學(xué)分析，總結(jié)了泥石流的災(zāi)變?cè)u(píng)估內(nèi)容，給出了基于地質(zhì)工程師經(jīng)驗(yàn)的權(quán)重和打分標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)加權(quán)評(píng)分可便捷的對(duì)泥石流地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估。然后再風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)評(píng)估的基礎(chǔ)上，根據(jù)危險(xiǎn)性的分級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)性分級(jí)，提出5級(jí)調(diào)控措施，為輸變電工程防災(zāi)減災(zāi)提供了依據(jù)。

1 泥石流對(duì)輸變電工程的主要危害

泥石流的危險(xiǎn)性是該類地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性及其造成的后果。風(fēng)險(xiǎn)性更多表現(xiàn)在這個(gè)危險(xiǎn)可能造成的人員和經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還需考慮風(fēng)險(xiǎn)控制措施和對(duì)這些損失的承擔(dān)能力的平衡。泥石流地質(zhì)災(zāi)害對(duì)輸變電工程的危害主要表現(xiàn)見(jiàn)圖1。

圖1 輸變電工程中的泥石流災(zāi)害Fig.1 Debris flow hazard in power transmission and transformation project

2 泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性和風(fēng)險(xiǎn)性模型

2.1 評(píng)估范圍的確定

在進(jìn)行泥石流地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估之前需要先確定一般評(píng)估的對(duì)象和范圍，根據(jù)作者和相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜叶嗄甑慕?jīng)驗(yàn)，多數(shù)災(zāi)害的發(fā)生是由于調(diào)查范圍過(guò)小造成的漏判、近年來(lái)環(huán)境及氣候的劣化、人類工程活動(dòng)造成水土流失加劇等造成的，具體建議見(jiàn)表1。

表1 泥石流災(zāi)害評(píng)估范圍建議值表Tab.1 Recommended value of debris flow hazard assessment range

2.2 專家打分和加權(quán)法相結(jié)合的評(píng)估模型

由于泥石流災(zāi)害的發(fā)生具有強(qiáng)烈的自然地理環(huán)境、氣候氣象和人類工程活動(dòng)等方面的特殊性，而且是多因素的組合條件下才可能發(fā)生。所以需要根據(jù)其影響因素和災(zāi)變機(jī)制，確定調(diào)查評(píng)估內(nèi)容和評(píng)價(jià)權(quán)重，這個(gè)工作需要有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)工程師完成。為了方便對(duì)號(hào)入座和增加相關(guān)工作便捷性和可操作性，根據(jù)專家打分法幾何加權(quán)法計(jì)算危險(xiǎn)性指數(shù)和風(fēng)險(xiǎn)性指數(shù)，據(jù)此將危險(xiǎn)性和風(fēng)險(xiǎn)性分為5級(jí)；再根據(jù)不同分級(jí)提出有針對(duì)性的3級(jí)調(diào)控措施。

泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性指數(shù)(dangerous index)和風(fēng)險(xiǎn)性指數(shù)(risk index)，采取指標(biāo)加權(quán)法計(jì)算：

(1)

式中：Wi為所選指標(biāo)的權(quán)重，根據(jù)災(zāi)變機(jī)制由專家給定，0～1；Xi為所選指標(biāo)概化危險(xiǎn)性標(biāo)準(zhǔn)值，由專家打分，已給出打分標(biāo)準(zhǔn)，單因素大中小3級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值分別是5分、3分、1分。

表2 泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性和風(fēng)險(xiǎn)性分級(jí)表Tab.2 Debris flow hazard dangerousness and risk classification

注：對(duì)于界限值等于的情況，包括在小于部分，即小于等于。

3 泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

讀史可以使人明智，對(duì)于泥石流的調(diào)查，可以回答當(dāng)前和歷史環(huán)境下泥石流發(fā)生的可能性及其影響范圍。這個(gè)過(guò)程中包括很多不確定因素，因此不存在長(zhǎng)治久安的問(wèn)題。譬如未來(lái)極端氣候氣象的出現(xiàn)，這是個(gè)大環(huán)境問(wèn)題，從目前看總體實(shí)力惡化趨勢(shì)；在建、擬建、未來(lái)建設(shè)或工程活動(dòng)和人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)于泥石流爆發(fā)條件的觸發(fā)和加劇，這部分威脅可以通過(guò)科學(xué)、系統(tǒng)、全面的管理進(jìn)行減小和控制。泥石流災(zāi)害工程場(chǎng)地危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)內(nèi)容和單因素危險(xiǎn)性大中小3級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)列于表3，其中3條評(píng)價(jià)項(xiàng)源于調(diào)查內(nèi)容的分類整理。表4為多因素5級(jí)綜合評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。

表3 泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)評(píng)分項(xiàng)及初評(píng)標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Items and standards of debris flow hazard dangerousness assessment

表4 泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)評(píng)分項(xiàng)及權(quán)重建議值Tab.4 Items and weight values suggested of debris flow hazard dangerousness assessment

注：分級(jí)臨界值：低與極低的分界標(biāo)準(zhǔn)是2個(gè)1分項(xiàng)1個(gè)3分項(xiàng)=5.0；中與低的分界標(biāo)準(zhǔn)是2個(gè)3分項(xiàng)1個(gè)1分項(xiàng)==7.0；中與高的分界標(biāo)準(zhǔn)是2個(gè)3分項(xiàng)1個(gè)5分項(xiàng)=11.0；極高與高的分界標(biāo)準(zhǔn)是2個(gè)5分項(xiàng)1個(gè)3分項(xiàng)=13.0。

4 泥石流災(zāi)害3級(jí)調(diào)控措施

4.1 防治原則

(1)治水事半功效。利用蓄水、引水和截水等工程控制地表洪水徑流，削減水動(dòng)力條件，使水土分離，穩(wěn)定山坡。輔之少量攔擋、排導(dǎo)工程穩(wěn)定部分土體，適用于水力類和水理劣化類地質(zhì)災(zāi)害的治理。

(2)治土(巖)為主。利用攔擋、支護(hù)工程，攔擋固體物質(zhì)，直接加固地質(zhì)災(zāi)害體，達(dá)到直接防治的目的；同時(shí)輔以排導(dǎo)、截水工程等，治理效果和風(fēng)險(xiǎn)控制效果顯著。

(3)生態(tài)治理為根本。生態(tài)治理是從源頭上保證了泥石流的不發(fā)生，改善傳統(tǒng)耕種模式；加強(qiáng)植被保護(hù)，保證了水土不流失，同時(shí)能最大程度的生物蓄水，這樣可以實(shí)現(xiàn)物源管控、來(lái)水水量管控，將加大的減小泥石流災(zāi)害的發(fā)生。

(4)非一家所能的綜合治理方案。在具體實(shí)施地質(zhì)災(zāi)害的防治時(shí)，宜采取坡面、溝道兼顧，上下游、周邊相關(guān)區(qū)域統(tǒng)籌的綜合治理方案。一般在上部以治水為主，中部以治土為主，下部以排導(dǎo)、加固為主。在實(shí)施地質(zhì)災(zāi)害防治的工程措施的同時(shí)，還應(yīng)與生物措施和其他措施(如行政法令措施等)相結(jié)合，這樣才能保證其防治效益的有效發(fā)揮。由于工程措施需花費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，因而工程方案的規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮有關(guān)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境生態(tài)的綜合論證。這不是一家可以解決的，應(yīng)該更好地融合地方政府治理。

圖2 泥石流災(zāi)害的系統(tǒng)治理思路Fig.2 System management ideas of debris flow hazard

4.2 管理、監(jiān)測(cè)和工程措施相結(jié)合的3級(jí)調(diào)控措施

4.2.1定期巡檢評(píng)估的動(dòng)態(tài)管理制度

根據(jù)國(guó)務(wù)院《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》、中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部《地質(zhì)災(zāi)害防治管理辦法》對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害防治的規(guī)定，結(jié)合歷史成功經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和上述輸變電工程場(chǎng)地泥石流地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估的要求，特形成如下定期巡檢、管理和評(píng)估制度。

(1)根據(jù)確定的泥石流地質(zhì)災(zāi)害管理內(nèi)容，指定專人定期巡視，巡視內(nèi)容按照管理內(nèi)容作出記錄，并及時(shí)上傳預(yù)警平臺(tái)。

(2)根據(jù)確定的泥石流地質(zhì)災(zāi)害管理制度，對(duì)周圍村落的村民進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害防治基礎(chǔ)知識(shí)宣講，并建立專班聯(lián)系定期回訪制度，同時(shí)保證專班聯(lián)系人聯(lián)系方式和預(yù)警管理部門聯(lián)系方式的暢通，保證村民根據(jù)判斷電話預(yù)警，或者拍照通過(guò)微信方式上傳預(yù)警跡象，管理平臺(tái)要及時(shí)做出回應(yīng)，并安排人(村鎮(zhèn)的行政負(fù)責(zé)人)及時(shí)確認(rèn)相關(guān)信息。充分發(fā)揮村民群測(cè)群防的作用，將危險(xiǎn)降低到最小。

(3)根據(jù)確定的泥石流地質(zhì)災(zāi)害管理制度，專班人員需要關(guān)注未來(lái)時(shí)期其他工程建設(shè)可能對(duì)相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性造成的影響，及時(shí)收集相關(guān)信息，并作出初判，及時(shí)上傳平臺(tái)和對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行更新，形成不同時(shí)期的評(píng)估報(bào)告和結(jié)論，供有關(guān)部門參考。

4.2.2不同等級(jí)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警預(yù)報(bào)

目前工程場(chǎng)地地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)及應(yīng)用方面還存在著一些急需解決的問(wèn)題，主要表現(xiàn)以下幾點(diǎn)：①監(jiān)測(cè)儀器本身的穩(wěn)定性、重復(fù)性、響應(yīng)特性存在的問(wèn)題；②監(jiān)測(cè)信息的采集對(duì)基礎(chǔ)地質(zhì)信息重視不夠；③監(jiān)測(cè)信息卻沒(méi)有得到充分的應(yīng)用；④地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)信息的采集的處理不夠完善。

針對(duì)輸變電工程場(chǎng)地泥石流地質(zhì)災(zāi)害的特點(diǎn)，根據(jù)需要和現(xiàn)有條件，可選擇組合下列監(jiān)測(cè)技術(shù)形成適用于不同等級(jí)要求的場(chǎng)地地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)方案，多維多基空地一體化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)危險(xiǎn)性等級(jí)建議的監(jiān)測(cè)措施見(jiàn)表5。

根據(jù)所取得監(jiān)測(cè)信息，結(jié)合輸變電線工程的勘察設(shè)計(jì)工作、定期巡檢制度，及時(shí)匯總并處理，形成預(yù)測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)，從而將防災(zāi)減災(zāi)工作落到實(shí)處，可以取得良好的風(fēng)險(xiǎn)控制效果。

4.2.3不同等級(jí)的梯級(jí)工程措施

對(duì)于電網(wǎng)工程地質(zhì)災(zāi)害的防治，主要是指對(duì)于已發(fā)現(xiàn)的影響場(chǎng)地穩(wěn)定性的泥石流所采取的工程加固措施。一般根據(jù)其穩(wěn)定性，在不同部位設(shè)置不同的加固措施，使得工程穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求?；蛘咴诔浞职l(fā)揮自身承載性能的基礎(chǔ)上，通過(guò)加固措施彌補(bǔ)穩(wěn)定性的不足，使得工程場(chǎng)地穩(wěn)定性提高，有效控制由此造成的危險(xiǎn)性和風(fēng)險(xiǎn)性。泥石流災(zāi)害的防治措施統(tǒng)計(jì)列于表6。

表5 泥石流災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成Tab.5 Monitoring system structure of debris flow hazard

圖3 泥石流監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)示意圖Fig.3 Debris flow monitoring network diagram

5 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)泥石流災(zāi)害對(duì)輸變電工程的主要危害，依據(jù)力學(xué)分析確定了泥石流調(diào)查和評(píng)估的內(nèi)容，評(píng)估方法采用簡(jiǎn)單易行的專家打分結(jié)合加權(quán)法，單項(xiàng)因素的大中小3級(jí)危險(xiǎn)性評(píng)估可操作性強(qiáng)，多因素5級(jí)評(píng)估也是簡(jiǎn)單易行。在此基礎(chǔ)首次提出了基于管理、監(jiān)測(cè)和工程措施相結(jié)合的3級(jí)調(diào)控措施，每級(jí)措施根據(jù)危險(xiǎn)性等級(jí)也給出了可操作性強(qiáng)、針對(duì)性強(qiáng)的建議措施和工作方法。

□

[1] 劉希林,莫多聞.泥石流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[M].成都:四川科學(xué)技術(shù)出版社, 2003.

[2] 魏一鳴.洪水災(zāi)害分析與評(píng)估的綜合集成方法[J].水科學(xué)進(jìn)展,1999,10(1)：25-30.

表6 泥石流災(zāi)害主要風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)及工程措施Tab.6 Mainly risk control technology and engineering measures of debris flow hazard

[3] 于秀治,韋京蓮.灰色系統(tǒng)理論在北京山區(qū)泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),1998,7(2):109-117.

[4] 丁繼新.滑坡和泥石流致災(zāi)條件疊合技術(shù)及風(fēng)險(xiǎn)分析——以川藏公路然烏至魯朗段為例[D].北京：中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)地球物理研究所,2005.

[5] 中國(guó)科學(xué)院,水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所.中國(guó)泥石流分布及其災(zāi)害危險(xiǎn)度區(qū)劃圖(1∶600萬(wàn))[M].成都：成都地圖出版社,1991.

[6] 譚萬(wàn)沛,王成華,等.暴雨泥石流滑坡的區(qū)域預(yù)測(cè)與預(yù)報(bào)——以攀西地區(qū)為例[M].成都:四川科學(xué)技術(shù)出版社，1994.

[7] 劉衡秋,朱志剛,何維彬.地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作發(fā)展現(xiàn)狀及若干技術(shù)問(wèn)題探討[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2008,19(4):128-130.

[8] 崔 鵬,劉世建,譚萬(wàn)沛.中國(guó)泥石流監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)研究現(xiàn)狀與展望[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2000,9(2):10-15.

[9] 劉希林.泥石流防災(zāi)優(yōu)先性研究[J].地理科學(xué),2001,21(2):113-117.

[10] 楊麒麟.北京懷柔長(zhǎng)園溝泥石流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué),2012.

[11] 楊麒麟,高甲榮,王穎.泥石流災(zāi)害對(duì)策分析——以甘肅舟曲“8.7”特大山洪泥石流為例[J].中國(guó)水土保持科學(xué)，2010,8(6):19-23.

[12] 余斌,楊永紅,鐵永波,等.西藏某水電站廠區(qū)泥石流危險(xiǎn)性分析與防治措施[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù),2009,20(2):6-7.

[13] DZ/T0239-2004，泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].