泥石流防灾优先性研究

刘希林1,2

(1 北京大学城市与环境学系,北京100871;2 中国科学院成都山地灾害与环境研究所,四川成都610041)

提要:防灾优先性是减灾决策的组成部分。阐述了防灾优先性与减灾优先性的关系及其在灾害评价中的地位和作用,提出了适合我国国情的泥石流防灾优先性评价模式和计算公式,并应用于四川阿坝州。研究成果可为各级政府和灾害管理部门制定泥石流减灾规划和防治政策提供科学基础和决策依据,亦可为其它灾害类型的防灾优先性评价提供参考模式。

关　键　词:防灾优先性;减灾决策;危险度;泥石流

中图分类号:Ｐ694　　文献标识码:Ａ

前　言

减灾优先性是指一个地区在给定时间或时段内对灾害减轻所应给予的优先考虑程度。减灾包括两个方面:一是灾前防灾;二是灾后救灾,因此防灾和救灾共同构成了减灾的主要内容。减灾优先性(ＨａｚａｒｄＭｉｔｉｇａｔｉｏｎＰｒｉｏｒｉｔｙ)的概念最早由美国科学家Ｂｏｌｔ等在1975年提出[1],1980年Ｄｅｖｉｎ等提出了建立洪水减灾优先性的报告[2],其后有关研究文献相对较少。泥石流减灾优先性(ＤｅｂｒｉｓＦｌｏｗＭｉｔｉ ｇａｔｉｏｎＰｒｉｏｒｉｔｙ)的研究目前尚未见报道。

泥石流防灾优先性(ＤｅｂｒｉｓＦｌｏｗＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎＰｒｉ ｒｉｔｙ)作为泥石流灾害评价的内容之一,与泥石流危险性密切相关,是灾前评价的内容。研究泥石流防灾优先性,可为各级政府和有关部门(防洪办、救灾办等)对泥石流灾害进行预测和管理提供科学依据和优化决策,对制定区域中长期减灾规划和保持区域经济持续发展具有重要意义。防灾优先性在灾害评价体系中的地位和作用见图1。

1　泥石流减灾优先指数

1.1　Ｂｏｌｔ地质灾害防灾优先指数

Ｂｏｌｔ等提出了包括地震、洪水、火山喷发、海啸、断裂位移、滑坡、地面下沉、侵蚀活动、膨胀土、矿产资源流失和地下水退化共11种地质灾害防灾优先性评价模式[1]:

ＨＰ=ＧＳ×ＩＢ×ＰＹ(1)

式中,ＨＰ为ＨａｚａｒｄＰｒｉｏｒｉｔｙ;ＧＳ为ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｅｖｅｒｉｔｙ;ＩＢ为ＩｍｍｅｄｉａｃｙＢｅｎｅｆｉｔ;ＰＹ为ＴｈｅＮｕｍ ｂｅｒｏｆＰｅｒｓｏｎ-Ｙｅａｒｓ。其中ＧＳ分为高、中、低、无四级,分别赋值3、2、1、0,相当于灾害评价中的危险度。

泥石流防灾优先性评价没有现存的模式可循。Ｂｏｌｔ公式虽可借鉴,但当初并未考虑泥石流灾害。因此,有必要建立适合于我国国情和泥石流灾害区域特点的泥石流防灾优先性评价模式。

1.2　泥石流防灾优先指数

1.2.1　区域泥石流危险度

对一个地区而言,泥石流防灾优先性首先应考虑的是该区域内泥石流的危险度,即泥石流发生的规模和频率。区域泥石流危险度越大,造成损失的可能性就越大,防灾工作就应优先考虑。因此,区域泥石流危险度是与防灾优先性密切相关的因素。这一指标记为Ｈ(0～1或0～100%)。

区域泥石流危险度已有一套较为成型的评价原理和方法[3],并正在实践应用中不断改进和完善[4]。区域泥石流危险度计算公式为:

Ｈ=0 33Ｙ+0 14Ｘ1+0 1Ｘ3+0.02Ｘ6+0 16Ｘ8+0.12Ｘ9+0.07Ｘ11+0.05Ｘ16(2)

式中,Ｙ为泥石流沟分布密度ｙ(条/103ｋｍ2)的分段函数赋值。ｙ<30,Ｙ=0 033ｙ;ｙ≥30,Ｙ=1。

Ｘ1为岩石风化程度系数ｘ1(取倒数)的分段函数赋值。ｘ1≤1.7,Ｘ1=0 290ｘ1;1 7<ｘ1<2 5,Ｘ1=-0 560+0 625ｘ1;ｘ1≥2 5,Ｘ1=1。

Ｘ3为断裂带密度ｘ3(ｋｍ/103ｋｍ2)的分段函数赋值。ｘ3<150,Ｘ3=0 007ｘ3;ｘ3≥150,Ｘ3=1。

Ｘ6为大于等于25°坡地面积百分比ｘ6(%)的分段函数赋值。ｘ6≤50,Ｘ6=0 010ｘ6;50<ｘ6<70,Ｘ6=0 025ｘ6-0 750;ｘ6≥70,Ｘ6=1。

Ｘ8为多年平均降雨量ｘ8(ｍｍ)的分段函数赋值。ｘ8≤800,Ｘ=0 0060ｘ8;800<ｘ8<1000,Ｘ8=0 0025ｘ8-1 5000;ｘ8≥1000,Ｘ8=1。

Ｘ9为多年平均月降雨量变差系数ｘ9(小数)的分段函数赋值。ｘ9≤0 8,Ｘ9=0 625ｘ9;0 8<ｘ9<0 9,Ｘ9=-3 500+5 000ｘ9;ｘ9≥0 9,Ｘ9=1。

Ｘ11为多年平均大于等于25ｍｍ大雨日数ｘ11(日)的分段函数赋值。ｘ11<7,Ｘ11=0 143ｘ11;ｘ11≥7,Ｘ11=1。

Ｘ16为大于等于25°坡耕地面积百分比ｘ16(%)的分段函数赋值。ｘ16<30,Ｘ16=0 033ｘ16;ｘ16≥30,Ｘ16=1。

1.2.2　区域人口密度

区域人口密度的大小直接关系到该地区泥石流减轻的优先程度。人是最重要的保护对象,保证人们的生命安全是防灾减灾的第一目标。因此,人口密度是影响防灾优先性的重要因素。这一指标记为Ｅ(人/ｋｍ2)。

1.2.3　区域发展指数

是否优先考虑一个地区的防灾减灾,首先应该考虑该地区的区域发展状况。一个地区越发展,其生产力水平就越高,其重要性和影响力就越大。因此,区域发展指数与防灾优先性密切相关。有研究认为,区域发展指数可用承灾区当年人均国内生产总值这一综合性指标来表达[5]。这一指标记为Ｍ(万元/人)。

1.2.4　防灾优先性评价模式

泥石流防灾优先性是与区域社会经济发展水平和危险度密切相关的函数,并且与之成正变关系。对于自然灾害,致灾因素(包括自然的和人为的)在致灾过程中存在着一种链式关系,在这一链式关系中,各因素变化的影响在数学上是以乘积方式传递下去的[6]。因此可获得泥石流防灾优先性的函数表达式:

Ｐ=Ｈ×Ｅ×Ｍ(3)

式中,Ｐ为泥石流防灾优先指数(万元/ｋｍ2);Ｈ为区域泥石流危险度(0～1);Ｅ为人口密度(人/ｋｍ2);Ｍ为人均国内生产总值(万元/人)。

防灾优先指数的单位为万元/ｋｍ2,相当于经济密度的概念[7],用于表征社会经济发展水平。经济密度可用国内生产总值除以土地面积而获得。如四川汶川县1998年的经济密度为22 87万元/ｋｍ2。防灾优先指数中考虑了不可忽视的人的因素,表达为人均国内生产总值与人口密度的乘积。汶川县1998年的人均国内生产总值与人口密度的乘积为23 49万元/ｋｍ2。两者虽然有相同的计量单位,但实际意义不同,计算方法不同,因而结果也有所不同。

一个地区的防灾政策,除防灾优先指数这一主要定量指标外,还可考虑其政治影响、民族意义、区位优势和环保重要性等。这些定性因素可采用适当方式予以定量化,必要时以附加值方式计入防灾优先指数,从而制定出切合实际的最优防灾规划,为减灾实践服务。

2　应用实例

我们选择四川阿坝州作为泥石流防灾优先性评价的应用实例。阿坝州位于四川西北部,南北长414ｋｍ,东西宽360ｋｍ,面积82667ｋｍ2,平均海拔3000ｍ以上,属川西北高寒地区,是以藏族和羌族为主的少数民族自治州,也是四川林牧业和旅游业的重要基地。

20世纪80年代中期已对阿坝州进行过泥石流全面调查并取得重要成果[8]。全州辖13县市,其中10县市有泥石流分布,共计泥石流沟1065条,是四川泥石流灾害较为严重的地区。在此基础上,完成了茂县、松潘、九寨沟、金川、小金和黑水等县的泥石流综合防治规划,并陆续投资实施了治理,已取得不同程度的社会、经济和生态效益。

阿坝州各县市泥石流危险度基础资料已有收集[9]。表1列出了基础资料的分段函数赋值以及各县市的泥石流危险度。

图2显示了两种不同赋值方法计算出的阿坝州各县市泥石流危险度的差异。极差变换赋值是将每项指标的最大值变换为1,最小值变换为0,其余值介于0～1之间[9]。从绝对数值来看,分段函数赋值法得出的危险度高于极差变换赋值法得出的危险度;从相对数值来看,两者具有相同的变化趋势。说明分段函数赋值计算出的泥石流危险度既具有同一区域内相互可比的特点,又达到了不同区域间相互可比的目的。

表2给出了阿坝州各县市泥石流防灾优先性评价结果。表中人口密度和人均国内生产总值取自于1999年四川统计年鉴,计算方法见式(3)。

图3为阿坝州各县市泥石流防灾优先指数排序结果。由图3可知,汶川、茂县和九寨沟三县的泥石流防灾优先指数最高。

自20世纪80年代中期以来,除壤塘未实施泥石流防治工程外,其它9县市均先后投资进行了泥石流综合治理(包括工程治理和生物治理)。按下拨的国家地质灾害专项经费和省防洪经费归口统计, 防治经费投资规模依次为[8]:九寨沟>金川>黑水>茂县>马尔康>松潘>汶川>理县>小金。九寨沟是我国自然保护区和著名的旅游风景区,已列为世界文化遗产,其重要性和经济地位不言而喻;金川县和黑水县泥石流直接威胁县城,因此以上3县防治经费投入较多。汶川县泥石流防灾优先指数高,这与汶川县既有较高的泥石流危险度,又有较高的经济发展水平有关。汶川县毗邻成都,交通便利,物产丰富,经济较为发达。因此地方政府重视泥石流灾害防治,自筹资金进行了环境综合整治,已取得了明显的社会和环境效应。

3　结语

区域泥石流危险度、人口密度和区域发展指数是直接影响泥石流防灾优先性的重要因素。泥石流防灾优先指数计算公式为:

Ｐ=Ｈ×Ｅ×Ｍ

式中,Ｐ为泥石流防灾优先指数(万元/ｋｍ2);Ｈ为区域泥石流危险度(0～1);Ｅ为人口密度(人/ｋｍ2);Ｍ为人均国内生产总值(万元/人)。四川阿坝州泥石流防灾优先性评价实例表明本方法具有一定的指导意义,可为各级政府和灾害管理部门制定防灾规划和调拨防灾资金提供参考依据。实际操作时可根据具体情况灵活运用,特别是要考虑到附加因素的影响。本方法实用性强、计算简便,可为其它灾害类型的防灾优先性评价提供参考模式。单沟泥石流防灾优先度的评价可将区域泥石流危险度变换为单沟泥石流危险度,然后参照本研究提出的评价方法进行。

致谢:在与北京大学莫多闻教授和成都山地所傅绶宁研究员的讨论中,得到了许多指导和启发,使本文得以进一步提高,特此表示感谢。

参考文献:

[1]　ＢｏｌｔＢＡ,ＨｏｒｎＷＬ,ＭａｃｄｏｎａｌｄＧＡ,ＳｃｏｔｔＲＦ ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＨａｚａｒｄｓ[Ｍ] Ｂｅｒｌｉｎ:Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ,1975,1-328

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[3]　刘希林,唐川 泥石流危险性评价[Ｍ] 北京:科学出版社,1995 1～93

[4]　刘希林 区域泥石流风险评价研究[Ｊ] 自然灾害学报,2000,9(1):54～61

[5]　孙卫东,彭子成 灾度指数及其意义[Ｊ] 灾害学,1995,10,(2):16～20

[6]　徐嵩龄 生态破坏诱发中国水旱灾害程度及计量———以90年代为例[Ｊ] 中国人口·资源与环境,1999,9(4):46～51

[7]　张安明 山地灾害与经济建设风险度评价———以北培区黑水滩河上游为例[Ｊ] 西南师范大学学报(自然科学版),1998,23(2):223～229

[8]　唐邦兴,柳素清 四川省阿坝藏族羌族自治州泥石流及其防治研究[Ｍ] 成都:成都科技大学出版社,1993 1～179

[9]　刘希林 泥石流危险区划的探讨[Ｊ] 灾害学,1989,4(4):3～9

ＲｅｓｅａｒｈｏｎＤｅｂｒｉｓＦｌｏｗＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎＰｒｉｏｒｉｔｙＬＩＵＸｉ ｌｉｎ1,2(1.ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＵｒｂａｎａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ,ＰｅｋｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ,Ｂｅｉｊｉｎｇ100871;2.ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｏｕｎｔａｉｎＨａｚａｒｄｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ,ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ,Ｃｈｅｎｇｄｕ,Ｓｉｃｈｕａｎ610041)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｐｒｉｏｒｉｔｙ(ＤＦＰＰ)ｉｓａｐａｒｔｏｆｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｍｉｔｉｇａｔｉｏｎｐｒｉｏｒｉｔｙ(ＤＦＭＰ) ＤＦＭＰｉｓｄｅｆｉｎｅｄａｓｉｎａｇｉｖｅｎａｒｅａａｎｄａｐｅｒｉｏｄｏｆｔｉｍｅ,ｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｐｒｉｏｒｉｔｙｆｏｒｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｓｓｈｏｕｌｄｂｅｃｏｎ ｓｉｄｅｒｅｄ ＤＦＭＰｉｓｔｈｅｓｕｍｏｆＤＦＰＰａｎｄｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｒｅｌｉｅｆｐｒｉｏｒｉｔｙ(ＤＦＲＰ).ＨｅｎｃｅＤＦＲＰｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍｐｏ ｎｅｎｔｆｏｒｈａｚａｒｄａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ＤＦＰＰｉｓｄｉｒｅｃｔｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｒｅｇｉｏｎａｌｈａｚａｒｄｄｅｇｒｅｅｏｆｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗ,ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｒｅｇｉｏｎａｌｄｅｖｅｌｏｐ ｍｅｎｔｉｎｄｅｘ ＩｔｉｓｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙｅｘｐｒｅｓｓｅｄａｓＰ=Ｈ×Ｅ×ＭｗｈｅｒｅＰｉｓＤＦＰＰ(10000ｙｕａｎ/ｋｍ2);Ｈｉｓｒｅｇｉｏｎａｌｈａｚａｒｄｄｅｇｒｅｅｏｆｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗ(0-1);Ｅｉｓｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｄｅｎｓｉｔｙ(ｐｅｒｓｏｎ/ｋｍ2);ＭｉｓｐｅｒｃａｐｉｔａＧＤＰ(10000ｙｕａｎ/ｐｅｒｓｏｎ) Ｈｉｓａｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｗｅｌｖｅｖａｒｉａｂｌｅｓｒｅｌｅｖａｎｔｔｏｎａｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗ Ｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｆａｃｔｏｒｉｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｄｅｎｓｉｔｙｏｆｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗ,ｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｆａｃｔｏｒｓａｒｅｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ,ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ,ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ,ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｃｌｉｍａｔｉｃｆａｃｔｏｒｓ Ｄｅｔａｉｌｅｄｆｉｎｄｉｎｇｓａｒｅａｖａｉｌａｂｌｅｉｎｐｒｅｖｉｏｕｓｒｅｓｅａｒｃｈ ｅｓ Ｅｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｏｆｐｅｏｐｌｅｉｎｔｈｅｇｉｖｅｎｒｅｇｉｏｎ Ｔｈｅｍｏｒｅｔｈｅｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｄｅｎｓｉｔｙ,ｔｈｅｍｏｒｅｉｍｐｏｒ ｔａｎｔｔｈｅｒｅｇｉｏｎ Ｍｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｔｈｅｒｅｇｉｏｎ ＴｈｅｈｉｇｈｅｒｔｈｅｐｅｒｃａｐｉｔａＧＤＰ,ｔｈｅｍｏｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｈｅｒｅｇｉｏｎ,ａｎｄｔｈｅｍｏｒｅｗｏｒｔｈｙｔｏｂｅｐｒｅｖｅｎｔｅｄｆｒｏｍｎａｔｕｒａｌｈａｚａｒｄｓ ＰｒａｃｔｉｃｅｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｎＡｂａＰｒｅｆｅｃｔｕｒｅｏｆＳｉｃｈｕａｎＰｒｏｖｉｎｃｅｈａｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｉｔｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｎｄｆｅａｓｉｂｌｅ ＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆＤＦＰＰｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓａｎｄｄｅｃｉｓｉｏｎｓｏｎｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｍａｎａｇｅｍｅｎｔａｎｄｍａｓｔｅｒｐｌａｎｆｏｒｐｏｌｉｃｙｍａｋｅｒｓｏｆｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｇｅｎｔｓ Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ,ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆＤＦＰＰｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅａｓｓｅｓｓ ｍｅｎｔｍｏｄｅｌｆｏｒｏｔｈｅｒｋｉｎｄｓｏｆｎａｔｕｒａｌｈａｚａｒｄｓ,ｓｏａｓｔｏｍｏｒｅｗｉｄｅｌｙｐｏｐｕｌａｒｉｚｅｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅｏｔｈｅｒｐａｒｔｓｏｆＣｈｉｎａ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ;Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ;Ｈａｚａｒｄ;Ｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗ7112期刘希林:泥石流防灾优先性研究

(来源：第21卷第2期2001年4月地　理　科　学）