喬建平，王　萌，吳彩燕

(1.中國(guó)科學(xué)院地表過(guò)程與山地災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 四川 成都 610041；2.中國(guó)科學(xué)院·水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所, 四川 成都610041；3.西南科技大學(xué)， 四川 綿陽(yáng) 621000)

?

汶川8.0級(jí)地震災(zāi)區(qū)滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

喬建平1,2，王萌1,2，吳彩燕3

(1.中國(guó)科學(xué)院地表過(guò)程與山地災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 四川 成都 610041；2.中國(guó)科學(xué)院·水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所, 四川 成都610041；3.西南科技大學(xué)， 四川 綿陽(yáng) 621000)

摘要:采用滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估三要素的方法，即：風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃(R3)、風(fēng)險(xiǎn)概率(Rspan)、風(fēng)險(xiǎn)損失(Rspan)，對(duì)汶川大地震極震區(qū)10個(gè)縣市26 000 km2面積區(qū)的震后滑坡風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果顯示，區(qū)內(nèi)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)僅占9.03%面積，但承擔(dān)42%的滑坡發(fā)生概率和滑坡?lián)p失風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)；較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占14.61%面積，承擔(dān)25%的風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)；中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占22.28.%面積，承擔(dān)19%的風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)；低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占37.93%面積，承擔(dān)11%的風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)；無(wú)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占16.15%面積，承擔(dān)3%的風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)。震后由于采取了有效的避險(xiǎn)措施，滑坡風(fēng)險(xiǎn)明顯降低的結(jié)果。

關(guān)鍵詞:汶川8.0級(jí)地震； 極震區(qū)； 滑坡； 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與常規(guī)滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相比多了“地震”因素條件，在評(píng)估的結(jié)構(gòu)和方法上兩者的不同之處何在？對(duì)于這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外可供參考的文獻(xiàn)極少[1-3]。筆者認(rèn)為地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與常規(guī)滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估兩者的區(qū)別主要應(yīng)該體現(xiàn)在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)構(gòu)模型(即：風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃=危險(xiǎn)度評(píng)估×易損度評(píng)估)中的危險(xiǎn)度評(píng)估。評(píng)價(jià)地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)只能通過(guò)滑坡危險(xiǎn)性評(píng)估指標(biāo)因子與地震相關(guān)因子的結(jié)合，才可能反映地震因素的影響作用。地震滑坡是在地震瞬間被地震動(dòng)誘發(fā)的，地震動(dòng)能量通過(guò)震源和發(fā)震斷層釋放，一次地震過(guò)程中距震中或斷層不同距離上分布的滑坡數(shù)量和規(guī)模差異性很大。因此在危險(xiǎn)度評(píng)估中，可以通過(guò)增加地震滑坡震中距和發(fā)震斷層距等與地震相關(guān)的作用因子，來(lái)提高地震滑坡危險(xiǎn)度評(píng)估中地震與滑坡的關(guān)聯(lián)度。而在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，地震因素的直接作用不能被直接反映。如汶川地震發(fā)生后，地震災(zāi)區(qū)的建筑物基本都提高了抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)域空間的建筑承災(zāi)體的易損性都明顯降低。隨著災(zāi)區(qū)建筑物的易損性普遍降低，統(tǒng)計(jì)指標(biāo)中也難以體現(xiàn)出與常規(guī)易損性指標(biāo)的差別。只要在危險(xiǎn)度評(píng)估中增加了地震因子作用，建立在滑坡危險(xiǎn)度和易損度區(qū)劃基礎(chǔ)之上的地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，就可以反映出地震因素的作用了。因此，地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與常規(guī)滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要差別應(yīng)該體現(xiàn)在危險(xiǎn)度評(píng)估中滑坡與震源相關(guān)性因子選取上。本文選擇汶川地震極震區(qū)(I0≥ⅩⅠ)10縣市(面積26175.77 km2)為研究區(qū)域，探索了地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。

1地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)分布(Rs)

根據(jù)文獻(xiàn)[4]中的滑坡風(fēng)險(xiǎn)分類方法，不同類型滑坡風(fēng)險(xiǎn)的研究深度不同，應(yīng)用范圍也不一樣。因此滑坡風(fēng)險(xiǎn)研究應(yīng)該具有不同的目標(biāo)性和實(shí)用性，可以針對(duì)不同層次需要，采用不同階段的風(fēng)險(xiǎn)研究目標(biāo)和方法解決需求。不同階段的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法也不相同。按照文獻(xiàn)[4]中的風(fēng)險(xiǎn)層次鏈實(shí)施階段劃分，筆者在完成汶川地震極震區(qū)滑坡風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的基礎(chǔ)上[5]，根據(jù)滑坡風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估三要素的原則[6]，即：

(1)

式中：RS為風(fēng)險(xiǎn)分布；RP為風(fēng)險(xiǎn)概率；Rh為風(fēng)險(xiǎn)損失。對(duì)汶川地震極震災(zāi)區(qū)(I0≥Ⅹ)的汶川、都江堰、彭州、茂縣、什邡、綿竹、安縣、北川、平武、青川10縣市(面積26 175.77 km2)進(jìn)行了地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估。其中，地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)分布是采用地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃方法確定；地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)概率，通過(guò)對(duì)震后降雨滑坡發(fā)生概率統(tǒng)計(jì)方法確定；地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)損失，根據(jù)滑坡受災(zāi)面積的損失率方法確定。地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與常規(guī)滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的差別主要體現(xiàn)在滑坡風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的要素中，而其它要素中是難以反映出地震因素的作用。

汶川地震極震區(qū)的滑坡風(fēng)險(xiǎn)分布可通過(guò)全區(qū)滑坡風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃獲得。采用GIS技術(shù)在研究區(qū)1:5萬(wàn)DEM、DRG、20萬(wàn)地質(zhì)圖、1:5萬(wàn)土地利用圖的基礎(chǔ)上，分別對(duì)滑坡危險(xiǎn)度的10項(xiàng)因子指標(biāo)、承載體易損度的5項(xiàng)因子指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重疊加，按照5級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)區(qū)劃劃分，獲得地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)的分布結(jié)果(表1、表2、圖1)，即：

R=H×V，

(2)

或

(3)

表1　汶川地震極震災(zāi)區(qū)滑坡風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃分類統(tǒng)計(jì)表

表2　汶川地震極震區(qū)各縣市滑坡風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分類統(tǒng)計(jì)

圖1　汶川地震極震災(zāi)區(qū)滑坡風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖

2地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)概率(RP)

地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)概率與滑坡發(fā)生概率成正相關(guān)關(guān)系，滑坡隨機(jī)發(fā)生的次數(shù)越多，存在的風(fēng)險(xiǎn)概率越大。從宏觀區(qū)域滑坡發(fā)育規(guī)律分析，大地震誘發(fā)的滑坡后期復(fù)活主要受降雨因素的控制。因?yàn)樵俅伟l(fā)生大地震或余震具有不確定性，作為誘發(fā)因素參加滑坡事件概率統(tǒng)計(jì)的難度太大。震區(qū)降雨型滑坡后期活動(dòng)是轉(zhuǎn)化泥石流并造成大面積受損的主要致災(zāi)因素。所以，地震災(zāi)區(qū)的滑坡風(fēng)險(xiǎn)概率應(yīng)該由震后降雨滑坡的時(shí)間及空間分布概率所決定。

2.1　滑坡時(shí)間概率

采用文獻(xiàn)[6]中的降雨滑坡概率計(jì)算方法，可以分別得到降雨滑坡的時(shí)間和空間分布概率。時(shí)間概率表示在給定降雨臨界值和時(shí)間的情況下，發(fā)生滑坡的時(shí)間概率為：

Pt=[1-(1-f)(1-f′)]=(1-p)。

(4)

式中：Pt為時(shí)間概率；f為不同危險(xiǎn)區(qū)發(fā)生滑坡頻率；f′為不同危險(xiǎn)區(qū)降雨滑坡發(fā)生頻率；(1-f)為不發(fā)生滑坡的概率；(1-f′)為不發(fā)生降雨滑坡的概率；p為不發(fā)生滑坡概率。采用式(4)，對(duì)極震災(zāi)區(qū)震后的降雨滑坡與地震滑坡進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，獲得時(shí)間概率(表3、表4)。

表3　汶川地震極震區(qū)全區(qū)震后降雨滑坡概率統(tǒng)計(jì)

表4　汶川極震區(qū)各縣市降雨滑坡發(fā)生時(shí)間概率統(tǒng)計(jì)

2.2　滑坡空間概率

空間概率表示按風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為單元的滑坡分布概率，即：

P′=x[1-(1-f)(1-f′)]=x(1-p)。

(5)

式中：P′為空間概率；x為降雨滑坡分布密度系數(shù)(x=md/s、其中m為不同危險(xiǎn)度區(qū)降雨滑坡數(shù)；d為樣本分區(qū)區(qū)間；s為不同危險(xiǎn)度區(qū)總面積。采用式(5)，對(duì)極震災(zāi)區(qū)10縣市震后的降雨滑坡與地震滑坡進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，獲得空間概率(表5、表6)。

表5　汶川極震區(qū)全區(qū)滑坡空間分布概率統(tǒng)計(jì)

表6　汶川極震區(qū)縣市區(qū)高危險(xiǎn)度區(qū)滑坡空間分布概率統(tǒng)計(jì)

3地震滑坡?lián)p失評(píng)價(jià)(Rh)

在地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的基礎(chǔ)上，可以通過(guò)對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)區(qū)滑坡受損面積與滑坡風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積之比，評(píng)估滑坡災(zāi)害可能造成的受損率。受損率不是經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的評(píng)價(jià)關(guān)系，僅僅代表滑坡破壞范圍的概率。受損率預(yù)測(cè)對(duì)災(zāi)區(qū)人員傷亡情況是難以準(zhǔn)確評(píng)估的[7-13]，因?yàn)檫@與人們防災(zāi)意識(shí)和政府防災(zāi)管理程度密切相關(guān)。根據(jù)文獻(xiàn)[3]中的滑坡受災(zāi)面積統(tǒng)計(jì)模型，可以對(duì)滑坡風(fēng)險(xiǎn)分布區(qū)內(nèi)每一處滑坡受災(zāi)面積與滑坡風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積進(jìn)行受損率統(tǒng)計(jì)，即：

(6)

式中：Rh為受損率(%)；SL為滑坡受災(zāi)面積(km2)；S0為滑坡面積(km2)；SR為評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積(km2)。

在實(shí)際滑坡風(fēng)險(xiǎn)損失評(píng)估中，由于在獲取當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)產(chǎn)量和固定資產(chǎn)資料信息的限制，如，經(jīng)濟(jì)總量、建筑物、基礎(chǔ)建設(shè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、工業(yè)、水利等等，所以得出的經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估結(jié)果往往可信度較低。之前采用各種方法作出的經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估與實(shí)際情況一般差距較大。所以對(duì)區(qū)域滑坡災(zāi)害發(fā)生前的損失預(yù)測(cè)評(píng)估，可以采用滑坡直接受損面積與風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積的比率Rh評(píng)估可能造成的損失范圍。

根據(jù)式(6)，可以統(tǒng)計(jì)汶川地震極震區(qū)全區(qū)滑坡風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的滑坡受損情況(表7)。

汶川地震極震區(qū)全區(qū)滑坡風(fēng)險(xiǎn)受損率與風(fēng)險(xiǎn)類型趨勢(shì)呈指數(shù)衰減趨勢(shì)(圖2)，其衰減模型如下：

(7)

汶川地震極震區(qū)全區(qū)滑坡風(fēng)險(xiǎn)受損率結(jié)果中，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)滑坡災(zāi)害受損面積可能達(dá)到11%,是較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的1.92倍(5%)、中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的3.79倍(2%)、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的10.0倍(1%)、無(wú)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的36.6倍(0.3%)。

表7　汶川地震極震區(qū)全區(qū)滑坡風(fēng)險(xiǎn)區(qū)受損類型統(tǒng)計(jì)表

圖2　汶川地震極震區(qū)全區(qū)滑坡風(fēng)險(xiǎn)受損趨勢(shì)圖

%

采用同上方法，對(duì)汶川地震極震區(qū)各縣市滑坡風(fēng)險(xiǎn)受損率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可獲得表8和表9所示的結(jié)果。

表9　汶川地震極震區(qū)各縣市區(qū)滑坡風(fēng)險(xiǎn)區(qū)受損率模型統(tǒng)計(jì)

以上統(tǒng)計(jì)結(jié)果，無(wú)論對(duì)極震災(zāi)區(qū)全區(qū)的滑坡風(fēng)險(xiǎn)受損率，還是極震災(zāi)區(qū)各縣市滑坡風(fēng)險(xiǎn)受損率，都可以看出未來(lái)滑坡風(fēng)險(xiǎn)的受損率一般不是太高。全區(qū)的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)受損率僅可能達(dá)到11%，其他風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的損失率更低。

在完成以上準(zhǔn)備之后，可以對(duì)汶川地震極震區(qū)滑坡風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)估。根據(jù)表1、圖1表示的汶川地震極震區(qū)滑坡風(fēng)險(xiǎn)分布，表2、表3表示的汶川地震極震區(qū)滑坡概率，表4表示的汶川地震極震區(qū)滑坡風(fēng)險(xiǎn)受損率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，評(píng)價(jià)5類滑坡風(fēng)險(xiǎn)區(qū)可能分別承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)損失概率。即：

(8)

式中：γ為風(fēng)險(xiǎn)損失概率。

表10　汶川地震災(zāi)區(qū)全區(qū)滑坡風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估

圖3　5類型滑坡風(fēng)險(xiǎn)區(qū)對(duì)全區(qū)綜合風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)關(guān)系圖

同時(shí)，5類滑坡風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的綜合風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)關(guān)系符合如下規(guī)律模型。

(9)

式(9)說(shuō)明，隨著滑坡風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的等級(jí)變化，綜合風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)與風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)呈線性函數(shù)發(fā)展關(guān)系，并且相關(guān)性好。

采用以上方法，對(duì)汶川地震極震區(qū)各縣市滑坡風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)估，也可獲得各自的評(píng)估說(shuō)明和規(guī)律曲線模型。

5結(jié)論

地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估包括三方面的內(nèi)容，即風(fēng)險(xiǎn)分布評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)概率評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)損失評(píng)價(jià)。而單一的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)不能真正代表風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的內(nèi)容。本文根據(jù)評(píng)估的原則對(duì)汶川地震極震區(qū)10個(gè)縣市的滑坡風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了綜合評(píng)估。

地震發(fā)生后，由于政府采取了滑坡危險(xiǎn)地帶主動(dòng)搬遷避讓的恢復(fù)重建措施，極震災(zāi)區(qū)的滑坡風(fēng)險(xiǎn)明顯降低?；嘛L(fēng)險(xiǎn)主要由全區(qū)9.03%面積

的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)承擔(dān)。其余區(qū)域的滑坡風(fēng)險(xiǎn)很小，所以極震災(zāi)區(qū)大部分區(qū)域是安全的。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，滑坡風(fēng)險(xiǎn)損失評(píng)價(jià)是一項(xiàng)比較難以確定的指標(biāo)。目前的統(tǒng)計(jì)方法還達(dá)到不到包括人員在內(nèi)的損失評(píng)價(jià)，只能滿足固有資產(chǎn)的統(tǒng)計(jì)。因此可能使滑坡綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估內(nèi)容有所不足。

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Landslides Risk Assessment Method of Wenchuan M8.0 Earthquake Region

Qiao Jianping1, 2, Wang Meng1, 2and Wu Caiyan3

(1.KeyLaboratoryofGeo-surfaceProcessandMountainHazards,CAS,Chengdu6100412,China;

2.InstituteofMountainHazardsandEnvironment,CAS,Chengdu610041,China;

3.SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621000,China)

Abstract:We adopt the assessment method based on the three factors of landslide risk as risk zonation, risk probability and risk loss to evaluate the landslides risk of Wenchuan earthquake meizoseismal area, which including 10 counties with the whole area of 26 000 km2. Results show that although the higher risk region covers 9.03% area of the total, it makes 42% contribution to landslide occurrence probability and risk loss. The high risk region covers 14.61% area of the total and makes 42% contribution to landslide. The moderate risk region covers 22.28% area of the total and makes 19% contribution to landslide. The low risk region covers 37.93% area of the total and makes 11% contribution to landslide. The safe region covers 16.15% area of the total and makes 3% contribution to landslide. As results of effective prevention measures, the risk of landslide is reduced significantly after earthquake.

Key words:Wenchuan M8.0 earthquake; meizoseismal area; landslide; risk assessment

作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)探ㄆ?1953-)，男，四川成都人，研究員，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榛乱?guī)律、滑坡機(jī)理與滑坡危險(xiǎn)度區(qū)劃、地震滑坡. E-mail：jpqiao@imde.ac.cn

基金項(xiàng)目：科技部重點(diǎn)國(guó)際合作項(xiàng)目(2013DFA21720)

收稿日期：2015-06-19修回日期：2015-08-03

中圖分類號(hào)：X43;P642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1000-811X(2016)01-0055-05

doi:10.3969/j.issn.1000-811X.2016.01.012