李寶幸，蔡 強(qiáng)，宋 軍，陳 龍，劉建康

（1.中國地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所，四川成都 611734；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；3.中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)中心，四川成都 611734；4.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川成都 610041；5.西華大學(xué)應(yīng)急學(xué)院，四川成都 610039）

引言

泥石流是一種常見的山地自然災(zāi)害，由于其攜帶大量泥沙夾塊石，往往具有突然暴發(fā)、破壞力大等特點(diǎn)，不僅會造成嚴(yán)重的水土流失，而且會威脅災(zāi)區(qū)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全［1］。青藏高原地區(qū)地貌多變，峽谷、河谷、寬谷等交替出現(xiàn)，在喜馬拉雅塊體、拉薩塊體和羌塘塊體的相互作用下，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍［2］。特殊的自然條件和大地構(gòu)造造就了西藏自治區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)等特點(diǎn)。尤其在雨季，西藏自治區(qū)泥石流頻發(fā)，對公共交通、生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。以麥多溝泥石流為例，每年在雨季都會暴發(fā)不同程度高含砂泥石流災(zāi)害，該泥石流溝最近一次發(fā)生泥石流災(zāi)害是在2012年雨季，泥石流沖出溝道，在縣城散流，造成了較大的財(cái)產(chǎn)損失，所幸無人員傷亡。近年來，受極端地震和極端天氣的影響，泥石流災(zāi)害日益加劇，山區(qū)城鎮(zhèn)泥石流風(fēng)險(xiǎn)問題逐漸引起大眾的關(guān)注［3］。察雅縣作為西藏昌都市的重點(diǎn)城鎮(zhèn)，人口密集，經(jīng)濟(jì)往來活動(dòng)頻繁，因此，開展發(fā)育于縣城的泥石流風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)重大意義。

數(shù)值模擬的手段常常被運(yùn)用于泥石流災(zāi)害的研究過程中，F(xiàn)LO-2D作為一款專用于洪水和泥石流模擬的二維軟件，能較完整地分析泥石流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)特征［4］。黃勛等［5］利用FLO-2D，模擬試驗(yàn)區(qū)泥石流威脅范圍，發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果與實(shí)際發(fā)生災(zāi)情威脅范圍較為一致。賈濤等［6］通過FLO-2D對泥石流的運(yùn)動(dòng)堆積過程進(jìn)行模擬，以泥石流體沖量為分區(qū)指標(biāo)，建立了泥石流堆積扇危險(xiǎn)度分區(qū)模型。張鵬等［7］將FLO-2D應(yīng)用于單溝泥石流模擬并取得較好的效果。Lin等［8］基于FLO-2D軟件，模擬了松河地區(qū)泥石流，包括流深、流速、泥沙淤積等在內(nèi)的流動(dòng)特征，并開展了該地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。從已有文獻(xiàn)可以看出，諸多學(xué)者應(yīng)用FLO-2D開展了泥石流模擬研究，取得了豐富研究成果，為泥石流的危險(xiǎn)性評價(jià)奠定了基礎(chǔ)，但大部分的研究都僅僅停留于危險(xiǎn)性評價(jià)的層面，少有涉及風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的內(nèi)容，即使部分文獻(xiàn)有涉及風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的相關(guān)內(nèi)容，也是對整個(gè)流域內(nèi)較為粗糙的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。文中以作為人類活動(dòng)主要場所的建筑物為評價(jià)單元，詳述整個(gè)精細(xì)化風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的流程體系，最終獲得研究區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)，為察雅縣減災(zāi)戰(zhàn)略工作提供科學(xué)參考，為后期類似風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)工作提供一定的借鑒。

1 麥多溝流域概況

麥多溝泥石流位于西藏自治區(qū)昌都市察雅縣煙多鎮(zhèn)北側(cè)，溝口位置地理坐標(biāo)：97 °34'18.2″E，30° 39'41.1″N。煙多鎮(zhèn)作為察雅縣府所在地，東接貢覺縣，西臨八宿縣，北連昌都市，南部與左貢縣接壤，其北距昌都市131 km，西到西藏自治區(qū)首府拉薩市1 042 km。

麥多溝泥石流流域面積約為2.62 km2，流域形態(tài)呈長條形，主溝長約2.99 km，流域最高點(diǎn)高程3 731 m，最低點(diǎn)與麥曲相交，高程3 124 m，相對高差607 m。麥多溝泥石流總體上具有岸坡陡峻，切割深度較大的特點(diǎn)，主溝道平均縱坡降203.01‰，麥多溝泥石流全貌見圖1。

圖1 麥多溝泥石流全貌圖Fig.1 General view of Maiduo Gully

根據(jù)泥石流溝道特征、物源分布特征和地形地貌特征，將主溝分為清水區(qū)、形成流通區(qū)2個(gè)區(qū)域。清水區(qū)主要分布在溝道上游段，海拔高度3 201～3 731 m，匯水區(qū)面積2.49 km2，占總流域面積的95%，該段長度約2.18 km，平均縱坡降243.12‰。形成流通區(qū)主要分布海拔高度3 124～3 201 m，匯水區(qū)面積0.13 km2，占總流域面積的5%，該段長度約0.81 km，平均縱坡降95.06‰，相對于上游縱坡降減小。麥多溝泥石流的物源主要有溝床內(nèi)松散堆積物源和坡面侵蝕物源，主要分布在形成流通區(qū)內(nèi)，麥多溝泥石流溝道和物源特征見圖2。

圖2 麥多溝泥石流溝道及物源特征Fig.2 Channel and debris flow source characteristics of Maiduo Gully

麥多溝泥石流為中高山地貌，地形坡度大于25°，斜坡表面植被覆蓋率低，有利于區(qū)內(nèi)降雨向主溝匯聚，豐富的松散固體物源，使泥石流的易發(fā)程度較高。根據(jù)昌都地區(qū)氣象臺的數(shù)據(jù)，察雅縣多年平均降雨量為477.8 mm，6～9月份為察雅縣的雨季，降雨量約占全年降雨量的87.2%，該段時(shí)期內(nèi)充沛的降雨為麥多泥石流的發(fā)育提供了動(dòng)力條件，致使泥石流頻發(fā)。

2 麥多溝泥石流風(fēng)險(xiǎn)評估方法

地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估，是在對孕災(zāi)環(huán)境和致災(zāi)因子、承災(zāi)體分別進(jìn)行評估的基礎(chǔ)上，對災(zāi)害系統(tǒng)進(jìn)行的風(fēng)險(xiǎn)評估［9］。泥石流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，即為在一定的區(qū)域范圍、時(shí)間限度內(nèi)，由于泥石流災(zāi)害的發(fā)生而對人的生命財(cái)產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等造成損失的可能性［10］。運(yùn)用合理的科學(xué)方法和技術(shù)手段對這種可能性進(jìn)行評估和核算，即為泥石流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估。研究以單個(gè)建筑物為評價(jià)單元，開展麥多溝單溝泥石流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，主要包含泥石流的危險(xiǎn)性分區(qū)、易損性分析和風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)3方面主要內(nèi)容。

2.1 麥多泥石流的危險(xiǎn)性分區(qū)

根據(jù)FLO-2D泥石流運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬的方法和理論建立模型［11］，主要考慮不同降雨頻率（10%、5%、2%、1%），結(jié)合泥石流的動(dòng)力特征和傳統(tǒng)雨洪模型，分析泥石流的危險(xiǎn)性。FLO-2D軟件的基本原理及模擬流程在文獻(xiàn)［12-13］中已有詳細(xì)闡述，具體步驟這里不再贅述，只介紹相關(guān)數(shù)據(jù)的處理和關(guān)鍵參數(shù)的選取。

2.1.1 地形數(shù)據(jù)的處理

為了進(jìn)行研究，在麥多溝清水區(qū)后緣飛行無人機(jī)，利用無人機(jī)自帶的地形測繪功能，獲取到了整個(gè)泥石流流域的高精度DSM，運(yùn)用ArcGIS將其轉(zhuǎn)化為FLO-2D可以識別的ASCII文件。對計(jì)算網(wǎng)格進(jìn)行劃分時(shí)，如果網(wǎng)格劃分過小，計(jì)算硬件難以達(dá)到要求，若網(wǎng)格劃分太大，模擬結(jié)果就會相對粗糙，不能很好地表達(dá)泥石流運(yùn)動(dòng)軌跡及最后的堆積形態(tài)，基于以上原則將FLO-2D中模擬的計(jì)算網(wǎng)格劃分為10 m×10 m，并且將出水點(diǎn)設(shè)置在清水區(qū)匯流點(diǎn)處（見圖1）。

2.1.2 泥石流流量過程線的設(shè)計(jì)

運(yùn)用FLO-2D軟件對泥石流進(jìn)行數(shù)值模擬，需要計(jì)算泥石流的流量過程曲線。首先采用雨洪法進(jìn)行暴雨洪峰流量計(jì)算，根據(jù)《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T0220-2006）附錄I，用式（1），對不同降雨頻率下出水點(diǎn)所在橫斷面產(chǎn)生的匯水流量進(jìn)行計(jì)算，用式（2），對不同降雨頻率下出水點(diǎn)所在橫斷面產(chǎn)生的泥石流峰值流量進(jìn)行計(jì)算。

式中：Q為最大洪峰流量（m3/s）；ψ為洪峰徑流系數(shù)；i為最大平均暴雨強(qiáng)度；F為集水面積（km2）。

式中：Qc為泥石流斷面峰值流量（m3/s）；Φ為泥沙修正系數(shù)；γC為泥石流重度，其值為1.59（t/m3）；γW為清水重度，取值為1（t/m3）；γH為泥石流中固體物質(zhì)比重，其值為2.63（t/m3）；γC、γH由現(xiàn)場配漿試驗(yàn)得到；Dc為堵塞系數(shù)，根據(jù)泥石流的溝道和物質(zhì)組成特征按《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T0220-2006）表I.1取值，麥多溝泥石流溝槽順直均勻，主支溝交匯角小，且基本無卡口、陡坎，另外，麥多溝泥石流的物質(zhì)組成粘度較小。根據(jù)以上特征，按表格中建議值，泥石流堵塞系數(shù)取值1.3；參數(shù)計(jì)算中，流域特征參數(shù)主要從平面和縱橫斷面圖上量算，具體相關(guān)參數(shù)見表1，出水點(diǎn)所在截面不同降雨工況下暴雨洪峰流量及泥石流洪峰流量計(jì)算結(jié)果見表2。

表1 麥多泥石流峰值流量計(jì)算相關(guān)參數(shù)Table 1 Calculation parameters of peak flow of Maiduo debris flow

表2 麥多溝流域不同降雨頻率下出水點(diǎn)所在截面峰值流量Table 2 Peak discharge at the section of outlet point under different rainfall frequencies in Maidogou watershed

對麥多泥石流進(jìn)行調(diào)查期間，訪問多個(gè)當(dāng)?shù)鼐用瘢哉{(diào)查泥石流災(zāi)害歷史，并且，從雨量來看，一般情況下，雨量越大，泥石流持續(xù)時(shí)間越長，據(jù)此推測4種極端降雨工況下的泥石流歷時(shí)分別為0.5 h（10%）、1 h（5%）、1.5 h（2%）、2.5 h（1%），根據(jù)以上數(shù)據(jù)，采用簡單五邊形概化方法求取泥石流流量過程線［14］，如圖3。

圖3 不同降雨頻率下泥石流流量概化過程線Fig.3 Generalization process lines of debris flow under different rainfall frequencies

2.1.3 泥石流模擬相關(guān)參數(shù)的選取

模擬之前首先要選取和輸入一系列參數(shù)，主要包括曼寧系數(shù)（N），體積濃度（Cv），泥石流容重（γC），層流阻滯系數(shù)（K），屈服應(yīng)力（τ）及黏滯系數(shù)（η），其中τ、η用相關(guān)系數(shù)α1、β1、α2、β2表征。通過野外調(diào)查和現(xiàn)場分析，結(jié)合FLO-2D手冊的參數(shù)選取規(guī)則（Brien J S，2009）［15］，為泥石流運(yùn)動(dòng)模擬提供了較為精準(zhǔn)的參數(shù)。其中曼寧系數(shù)（N）參照FLO-2D手冊的選取原則分為2個(gè)區(qū)域，植被較稀疏的清水區(qū)和形成流通區(qū)取值0.1，有建筑物分布的形成流通區(qū)下游取值0.25；體積濃度（Cv）根據(jù)泥石流的流動(dòng)特征，并參考FLO-2D使用手冊取值，麥多泥石流漿體含少量粘性物質(zhì)，主要由塊石、礫石和砂組成，泥石流流體重度在1.3～1.6之間，按《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T0220-2006）附表A.4確定泥石流為稀性泥石流，在研究中，對4種降雨工況下的泥石流體積濃度取同一值；層流阻滯系數(shù)（K）結(jié)合實(shí)地調(diào)查，并參考Woolhiser（1795）建議值進(jìn)行賦值；屈服應(yīng)力（τ）及黏滯系數(shù)（η）的相關(guān)系數(shù)α1、β1、α2、β2的取值參考O’Brien（2009）的建議值；泥石流容重（γC）由現(xiàn)場配漿試驗(yàn)得到，文中模擬選取的泥石流參數(shù)具體見表3。

表3 麥多泥石流FLO-2D數(shù)值模擬主要參數(shù)Table 3 Main parameters of FlO-2D numerical simulation of Maiduo debris flow

2.1.4 泥石流的模擬及危險(xiǎn)性分區(qū)

將上述過程流量及相關(guān)參數(shù)輸入FLO-2D模型中，進(jìn)行模擬計(jì)算。結(jié)合麥多泥石流的實(shí)際情況，依據(jù)模擬結(jié)果，選取適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)來表征泥石流影響范圍內(nèi)不同區(qū)域的危險(xiǎn)程度，由美國OFEE（1997）等所使用的綜合因素分區(qū)法，采用泥深（H）與流速（V）的乘積（H×V）結(jié)果劃分泥石流影響范圍內(nèi)的危險(xiǎn)性等級，見表4。以此為劃分標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)麥多溝泥石流數(shù)值模擬結(jié)果，通過ArcGIS的運(yùn)算，可得到四種極端降雨工況下，泥石流暴發(fā)后影響范圍內(nèi)的危險(xiǎn)性分級圖如圖4所示。

表4 泥石流危險(xiǎn)性等級劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Classification standard of debris flow risk grade

圖4 不同降雨頻率下麥多泥石流危險(xiǎn)性分區(qū)圖Fig.4 Hazard zoning diagram of Maiduo debris flow under different rainfall frequencies

2.1.5 泥石流模擬結(jié)果驗(yàn)證

對比數(shù)值模擬和計(jì)算結(jié)果的一次泥石流沖出固體物質(zhì)總量，以驗(yàn)證本次數(shù)值模擬結(jié)果的精度和可靠性，由《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（DT/T0220-2006），一次泥石流固體沖出物總量按式（4）計(jì)算：

式中：QH為一次泥石流沖出固體物質(zhì)總量（m3）；QZ為一次泥石流過流總量（m3）；T為泥石流歷時(shí)（s）；K為流量系數(shù)，其值隨流域面積（F）而變化，當(dāng)F＜5 km2時(shí)，K=0.202；其它參數(shù)與上文提及含義相同。

由上述式子，可計(jì)算出4種極端降雨工況下一次泥石流沖出固體物質(zhì)總量。在數(shù)值模擬中，泥石流的一次沖出固體物質(zhì)總量可將每個(gè)計(jì)算單元的泥深與每個(gè)計(jì)算單元的面積相乘后累加得到，該步驟是將FLO-2D中的模擬結(jié)果導(dǎo)入ArcGIS中進(jìn)行計(jì)算，在不同工況下一次泥石流沖出固體物質(zhì)總量的計(jì)算結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果見表5。

表5 4種極端降雨工況下一次泥石流沖出固體物質(zhì)總量計(jì)算結(jié)果與模擬結(jié)果對照表Table 5 Comparison between the calculation results and simulation results of the total amount of solid material washed out in the debris flow under four extreme rainfall conditions

由表5可知，不同降雨頻率下一次泥石流沖出固體物質(zhì)總量的模擬結(jié)果和計(jì)算結(jié)果較為接近，誤差在可接受范圍之內(nèi)，滿足精度要求。因此，本研究的數(shù)值模擬具有一定的可靠性。另外，模擬結(jié)果普遍比計(jì)算結(jié)果偏小，這是由于模擬結(jié)果只包含了出水點(diǎn)以下的沖出固體物質(zhì)總量，對于出水點(diǎn)以上的固體物質(zhì)并沒有包含到，而對于沖出物質(zhì)而言，出水點(diǎn)以上的固體沖出物質(zhì)只占總沖出物質(zhì)的一小部分，因此該誤差的大小也相對較合理。模擬結(jié)果顯示，在10%和5%的降雨工況下，泥石流的影響區(qū)都分布在溝道附近，影響范圍較小，在2%和1%降雨工況下，泥石流的影響區(qū)迅速增大，高危險(xiǎn)性和極高危險(xiǎn)性的區(qū)域面積較大，泥石流沖出物質(zhì)直接流入麥曲，對溝道兩側(cè)較遠(yuǎn)范圍內(nèi)的人員和建筑物都產(chǎn)生較大威脅。

2.2 易損性分析

易損性是指承災(zāi)體在地質(zhì)災(zāi)害影響下發(fā)生損失的程度。劉希林等［16-17］提出，易損性是在給定地區(qū)和給定時(shí)間內(nèi)，由潛在自然災(zāi)害而可能導(dǎo)致的潛在總損失。易損性評價(jià)是地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的重要內(nèi)容，在分析研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量及空間發(fā)育分布特征的基礎(chǔ)上，采用數(shù)學(xué)模型定量的評價(jià)承災(zāi)體的抗災(zāi)能力［18］。

本次易損性評價(jià)分析數(shù)據(jù)來源于野外實(shí)地走訪調(diào)查，根據(jù)評價(jià)區(qū)的實(shí)際情況，最終選取了建筑物易損性和人口易損性兩方面作為麥多溝泥石流易損性評價(jià)內(nèi)容，以建筑物作為評價(jià)單元的形式呈現(xiàn)。經(jīng)實(shí)地走訪，進(jìn)行了承災(zāi)體詳細(xì)特征調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，結(jié)合遙感影像和數(shù)值模擬結(jié)果，圈畫出研究區(qū)泥石流影響范圍內(nèi)的建筑物共137棟，其空間位置分布如圖5所示。

圖5 麥多泥石流影響范圍內(nèi)的建筑物分布圖Fig.5 The distribution of buildings in the affected area of Maiduo debris flow

2.2.1 建筑物易損性分析

以居民聚集區(qū)縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村莊等房屋設(shè)施為對象，基于地質(zhì)災(zāi)害作用下房屋構(gòu)筑物抵御災(zāi)害能力、災(zāi)后危害人口和造成經(jīng)濟(jì)損失表現(xiàn)出的差異性認(rèn)識，結(jié)合泥石流致災(zāi)特征和自然環(huán)境條件，進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，獲取了研究區(qū)內(nèi)各個(gè)房屋單元的詳實(shí)情況。對于建筑物易損性，根據(jù)評價(jià)區(qū)內(nèi)的實(shí)際情況，選取3個(gè)指標(biāo)作為一級評價(jià)指標(biāo)，分別是建筑物類型C1、結(jié)構(gòu)特性C2、建筑變形情況C3，其下分為12個(gè)（X1～X12）二級評價(jià)指標(biāo)，在確定指標(biāo)權(quán)重時(shí)，向高校和地調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的15位有地質(zhì)災(zāi)害研究背景的專家發(fā)送因子權(quán)重打分表，打分表上有一級評價(jià)指標(biāo)和二級評價(jià)指標(biāo)等信息，專家僅需給相應(yīng)指標(biāo)賦予權(quán)重，回收各專家的評分表并計(jì)算出各項(xiàng)均值，在平均值的基礎(chǔ)上稍作調(diào)整，以最大限度保證易損因子權(quán)重的合理性，具體評價(jià)指標(biāo)相對應(yīng)的權(quán)重如表6所示。

表6 房屋構(gòu)筑物易損性量化因子及取值Table 6 Quantification factors and values of vulnerability of building structures

每個(gè)單獨(dú)建筑物的建筑物易損性VC可按式（6）計(jì)算：

式中，Xi、Xj、Xk為二級指標(biāo)所對應(yīng)的權(quán)重，其中i的取值為1～6，j的取值為7～9，k的取值為10～12，Y為二級指標(biāo)下所對應(yīng)的類型所賦予的分值，按實(shí)際調(diào)查情況選取。按照上述模型進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算后對易損性進(jìn)行歸一化處理。利用ArcGIS平臺，以房屋構(gòu)筑物為計(jì)算單元，按照上述方法計(jì)算每一棟房屋單元的建筑物易損性，采用自然斷點(diǎn)法，如表7所示，將研究區(qū)房屋構(gòu)筑物的易損性分為極高易損性、高易損性、中易損性和低易損性4個(gè)易損性等級，經(jīng)計(jì)算疊加，可得麥多溝泥石流建筑物易損性評價(jià)結(jié)果如圖6所示。

圖6 麥多泥石流影響范圍內(nèi)建筑物易損性分級圖Fig.6 Vulnerability grading diagram of buildings within the affected area of Maiduo debris flow

表7 房屋易損性歸一化分級標(biāo)準(zhǔn)Table 7 Normalized grading standards for building vulnerability

2.2.2 人口易損性分析

根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，認(rèn)為每日停留時(shí)間Z1和年齡構(gòu)成Z2這兩個(gè)指標(biāo)對于人口易損性評價(jià)指標(biāo)而言比較具有代表性，因此選取了這兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行威脅區(qū)范圍內(nèi)的人口易損性分析，并確定了相應(yīng)的權(quán)重。指標(biāo)Z1用人員在房屋構(gòu)筑物停留時(shí)間定量描述房屋損壞后造成人員大量傷亡的可能性，停留時(shí)間越長，房屋一旦遭到地質(zhì)災(zāi)害損壞，造成的損失大的可能性越大，易損性越高。統(tǒng)計(jì)建筑物內(nèi)每人每天的平均停留時(shí)間，并將每個(gè)人的平均停留時(shí)間加和，即為每日停留時(shí)間。指標(biāo)Z2用建筑物內(nèi)的人口構(gòu)成情況定量描述房屋損壞后人員逃跑可能性，年齡過小或過大，逃跑可能性越小，房屋一旦遭到地質(zhì)災(zāi)害損壞，造成的損失大的可能性越大，易損性越大。人口構(gòu)成用人口系數(shù)來a表征，即評價(jià)單元內(nèi)老人和兒童人口所占的比重［19］。具體評價(jià)指標(biāo)及權(quán)重如表8所示。

表8 人口易損性指標(biāo)量化分級與權(quán)重表Table 8 Quantitative classification and weight of population vulnerability indicators

每個(gè)單獨(dú)建筑物的人口易損性Vp可按式（7）計(jì)算：

式中，H1、H2分別為每個(gè)評價(jià)單元所對應(yīng)的每日停留時(shí)間和年齡構(gòu)成的評價(jià)得分，按照上述模型進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算后對易損性進(jìn)行歸一化處理。利用ArcGIS平臺，以房屋構(gòu)筑物為計(jì)算單元，按照上述方法計(jì)算每一房屋單元的人口易損性，采用自然斷點(diǎn)法，如表9所示，將研究區(qū)人口易損性分為極高易損性、高易損性、中易損和低易損4個(gè)易損級別，經(jīng)計(jì)算疊加，可得麥多泥石流人口易損性評價(jià)結(jié)果如圖7所示。

表9 人口易損性歸一化分級標(biāo)準(zhǔn)Table 9 Normalized classification standard of population vulnerability

圖7 麥多泥石流人口易損性分級圖Fig.7 Vulnerability grading diagram of population of Maiduo debris flow

由以上易損性分析可知，在泥石流影響范圍之內(nèi)，建筑物易損性以中易損性為主，除7個(gè)高易損性評價(jià)單元和5個(gè)低易損性評價(jià)單元外，其余評價(jià)單元均為中易損性。對于人口易損性，除一個(gè)低易損性評價(jià)單元外，其余均為中易損性評價(jià)單元。

2.3 麥多泥石流風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)是對風(fēng)險(xiǎn)區(qū)遭受不同強(qiáng)度地質(zhì)災(zāi)害的可能性及可能造成的災(zāi)害損失進(jìn)行定量分析和評價(jià)，是一項(xiàng)極具現(xiàn)實(shí)意義的重要研究課題［20］。對于麥多泥石流影響范圍內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)，分為建筑物風(fēng)險(xiǎn)和人口風(fēng)險(xiǎn)兩部分，對于建筑物風(fēng)險(xiǎn)，采用的計(jì)算方法為：危險(xiǎn)性×建筑物易損性×建筑物總價(jià)值，對于人口風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算方法為：危險(xiǎn)性×人口易損性×每棟房子的人口數(shù)。由此計(jì)算得出，在4種極端降雨工況下泥石流災(zāi)害發(fā)生后的建筑物潛在損失（萬元）和人口潛在傷亡數(shù)（人）。經(jīng)計(jì)算，建筑物損失風(fēng)險(xiǎn)和人口風(fēng)險(xiǎn)分別如圖8～圖9所示。

圖8 不同降雨頻率下麥多泥石流建筑物風(fēng)險(xiǎn)Fig.8 Building risk of Maido debris flow under different rainfall frequencies

圖9 不同降雨頻率下麥多泥石流人口風(fēng)險(xiǎn)Fig.9 Population risk of Maiduo debris flow under different rainfall frequencies

結(jié)果表明，建筑物風(fēng)險(xiǎn)值小于1萬、1～10萬、10～20萬及大于20萬的評價(jià)單元在P=10%降雨工況下占總評價(jià)單元的百分比分別為81.0%、1.5%、10.9%、6.6%；在P=5%降雨工況下分別為65.7%、13.1%、14.6%、6.6%；在P=2%降雨工況下分別為52.6%、13.1%、29.2%、5.1%；在P=1%降雨工況下分別為38.7%、24.1%、17.5%、19.7%。經(jīng)核算，上述4種工況下的建筑物總風(fēng)險(xiǎn)值分別為298萬元、625萬元、978萬元和1 993萬元。人口風(fēng)險(xiǎn)值小于等于1人、1～2人、2～3人、大于3人的評價(jià)單元在P=10%降雨工況下占總評價(jià)單元的百分比分別為77.4%、11.7%、8.0%、2.9%；在P=5%降雨工況下分別為56.2%、25.5%、9.5%、8.8%；在P=2%降雨工況下分別為49.6%、29.9%、11.7%、8.8%；在P=1%降雨工況下分別為48.1%、21.9%、6.6%、23.4%。經(jīng)核算，上述4種工況下的潛在人口傷亡數(shù)量分別為54人、97人、121人和153人?？梢钥闯觯瑯O端降雨工況下，潛在傷亡人數(shù)較多，其原因主要是泥石流的影響范圍內(nèi)，居民建筑較為密集，而且，每個(gè)評價(jià)單元內(nèi)的居住人口較多，家庭人口數(shù)在8人左右較為常見，甚至更多，這是當(dāng)?shù)剌^為明顯的特點(diǎn)。

3 結(jié)論

（1）本文采用FLO-2D數(shù)值模擬軟件與ArcGIS軟件相結(jié)合的技術(shù)方法，以建筑物為評價(jià)單元，開展了察雅縣麥多溝泥石流單溝尺度的泥石流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究，評價(jià)結(jié)果分為建筑物風(fēng)險(xiǎn)和人口風(fēng)險(xiǎn)兩部分。

（2）對不同降雨工況下的泥石流危險(xiǎn)性模擬，由于參數(shù)選取較為合理，模擬效果比較理想，經(jīng)過驗(yàn)證，模擬結(jié)果與計(jì)算結(jié)果較為接近，說明了本次模擬的可靠程度較高。

（3）降雨工況從P=10%到P=1%增加的過程中，建筑物總風(fēng)險(xiǎn)值從298萬元增長至1 993萬元，潛在傷亡總?cè)藬?shù)從54人增長至153人。評價(jià)區(qū)內(nèi)人口密集，潛在人口風(fēng)險(xiǎn)較大，麥多溝泥石流風(fēng)險(xiǎn)評估可有效服務(wù)該區(qū)的國土規(guī)劃和防災(zāi)減災(zāi)工作。

（4）文中詳述了整個(gè)精細(xì)化單溝泥石流風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)流程，評價(jià)流程和體系對今后類似風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)有一定的借鑒意義。