基于災害熵的汶川震后道路泥石流敏感性分析

向靈芝，崔 鵬，陳洪凱，沈 娜

(1.重慶交通大學 水利水運工程教育部重點實驗室，重慶 400074；2.重慶交通大學 巖土工程研究所，重慶 400074；3.中國科學院成都山地災害與環(huán)境研究所 中國科學院山地災害與地表過程重點實驗室，四川 成都 610041)

基于災害熵的汶川震后道路泥石流敏感性分析

向靈芝1，2，崔 鵬3，陳洪凱2，沈 娜1，2

(1.重慶交通大學 水利水運工程教育部重點實驗室，重慶 400074；2.重慶交通大學 巖土工程研究所，重慶 400074；3.中國科學院成都山地災害與環(huán)境研究所 中國科學院山地災害與地表過程重點實驗室，四川 成都 610041)

2008年汶川8.0級地震釋放的巨大能量導致震區(qū)地表巖體產(chǎn)生了強烈的擾動和破壞，許多震前非泥石流溝轉(zhuǎn)化為大規(guī)模高頻泥石流溝。鑒于震區(qū)近年來頻發(fā)的泥石流災情，以汶川主要公路沿線(都汶公路和省道303)泥石流溝為研究對象，依據(jù)震后泥石流形成條件與活動特征，遴選出影響泥石流發(fā)生的關鍵因子，運用災害熵理論模型，考慮因子相互之間的影響，計算各個因子的權重，對研究區(qū)泥石流進行敏感性區(qū)劃。分析結(jié)果表明：較高敏感性的泥石流溝谷多達47條，占總數(shù)的78.3%，且集中分布在中央斷裂的上盤，特別是以映秀為暴雨中心的峽谷地帶。分析結(jié)果可作為震區(qū)泥石流防治，災區(qū)重建的理論依據(jù)。

巖土工程；泥石流；汶川地震；評價指標；敏感性；災害熵

0 引 言

2008年汶川地震所釋放的巨大能量改變了震區(qū)的地表形態(tài)，誘發(fā)的大量崩塌滑坡體給泥石流提供了充足的物源。近年來，震區(qū)大規(guī)模泥石流災害頻繁發(fā)生，給重建工程造成了極大損失。由于震后泥石流的形成條件發(fā)生了較大的改變，有必要對震后泥石流的敏感性進行分析。

目前在泥石流敏感性評價方面，主要是從區(qū)域背景出發(fā)，分析泥石流的發(fā)育特征、性質(zhì)、形成條件和發(fā)生頻率等，選取孕災因子，利用層次分析法、模糊綜合評判、灰色系統(tǒng)理論等數(shù)理分析方法對泥石流進行敏感性分析[1-6]。由于泥石流是在地形地貌、地質(zhì)、降雨等多種因素的共同作用下產(chǎn)生的，形成機理極其復雜，并且其發(fā)生具有很大的不確定性。長期以來，計算每個指標的權重問題一直是該研究方法的一個難點和瓶頸，大多通過專家評判或?qū)哟畏治龇ǖ贸?，這些方法具有相當程度的人為控制性。自1948年美國工程師Shannon將熱力學中熵的概念應用到通信領域并建立了信息熵的概念以來，它已經(jīng)得到了廣泛的應用[7-8]。

筆者基于汶川地震后災區(qū)泥石流形成條件分析，遴選出影響震后泥石流形成的關鍵因子，利用災害熵模型，對汶川主要公路沿線泥石流溝進行敏感性分析。以期為泥石流敏感性分析過程中指標權重分配，及定量地評價具體區(qū)域地質(zhì)災害的敏感性提供參考。

1 研究區(qū)域概況

汶川地處四川盆地至川西高原的過渡地帶，山高谷深，河谷狹窄。地勢西北高東南低，山脈走向與地質(zhì)構(gòu)造線近一致，呈北東-南西向。研究區(qū)內(nèi)巖層受構(gòu)造運動的作用，特別是地震的影響，巖體破碎、變質(zhì)加深、節(jié)理發(fā)育、風化強烈，為泥石流發(fā)生發(fā)展提供了豐富物源。據(jù)統(tǒng)計，汶川地震在汶川共誘發(fā)5582處崩塌滑坡[9]，且主要沿著岷江兩岸分布。岷江及其支流漁子溪為縣域內(nèi)主要河流，受歷次構(gòu)造運動，特別是新構(gòu)造運動的多次不均勻抬升，河谷兩岸支溝眾多，且具有較大的縱坡比降，極利于泥石流的活動。且汶川地震后流域微地貌變化明顯，溝道堵塞嚴重。地震后流域內(nèi)大量堆積的崩塌和滑坡體對流域微地貌的改變非常顯著。近年來，每逢雨季，區(qū)內(nèi)兩條主要交通干線，依岷江干流及支流漁子溪而建的都汶公路和省道303(圖1)，經(jīng)常因次生地質(zhì)災害，特別是泥石流災害頻繁發(fā)生而破壞，導致交通中斷。

2 敏感性因子選取及數(shù)據(jù)處理

泥石流形成需具備兩個基本條件：一為動力條件，包括流域面積因素、溝床平均比降、流域山坡平均坡度、流域形態(tài)條件以及流域內(nèi)植被覆蓋因素；二為物質(zhì)條件，包括流域內(nèi)松散物質(zhì)量、巖石類型、流域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造、區(qū)域氣候因素等。筆者根據(jù)震后對災區(qū)泥石流的考察和資料分析整理，選擇11個影響因素作為震后泥石流敏感性的評價指標，即：流域面積、主溝長度、主溝縱比降、流域相對高差、流域形狀系數(shù)、流域平均坡度、溝谷密度、松散固體物質(zhì)指標、巖性因子、流域物源中心與活動斷裂距離和降雨量。

2.1 流域面積

流域面積的大小反映流域的產(chǎn)沙和匯流狀況，與泥石流規(guī)模和發(fā)生頻率關系密切。對于泥石流活動，則是當溝谷流域的面積在某一范圍內(nèi)最有利。根據(jù)成昆線泥石流溝的流域面積統(tǒng)計[10]，流域面積小于5 km2的占39.8%，為泥石流極活躍區(qū)間；5～50 km2的占50.2%，為泥石流活躍的面積區(qū)間；50～100 km2分布較小，為泥石流弱活躍面積區(qū)間；大于100 km2的泥石流溝極少，為泥石流極弱活躍面積區(qū)間。

據(jù)汶川震后泥石流溝統(tǒng)計結(jié)果，汶川公路沿線泥石流溝流域面積介于0.05～54.52 km2之間，屬于泥石流活躍面積區(qū)間內(nèi)。根據(jù)崔鵬等[11]研究，汶川震區(qū)震后泥石流易發(fā)于面積較小流域，即小于5 km2范圍內(nèi)。據(jù)實地考察，震后研究區(qū)內(nèi)新發(fā)泥石流溝中，其中流域面積小于5 km2的泥石流溝共27條，占45%；小于10 km2的泥石流溝共計38條，占63.3%；大于10 km2的泥石流溝共計22條，占36.7%。從統(tǒng)計結(jié)果來看，震后新暴發(fā)泥石流溝的流域面積63.3%都小于10.0 km2。需要說明的是，22條面積大于10km2的泥石流，有相當部分是其大部分支溝先后暴發(fā)泥石流，而并未全流域同時暴發(fā)，如七盤溝、桃關溝、福堂壩溝、七層樓溝、幸福溝、龍?zhí)稖系?。因此，震后泥石流的活動主要集中于流域面積較小的小流域，2～10 km2為泥石流最活躍的流域面積范圍。

2.2 主溝長度

主溝長度指流域干流的的長度。主溝長度越長，表明該流域內(nèi)能夠沿途補給松散固體物質(zhì)的機會越多，泥石流的流程越長。同時，泥石流的動能和破壞力越大。

2.3 主溝縱比降

主溝縱比降反應單位長度內(nèi)坡面高程下降的程度，縱比降越大，溝內(nèi)物質(zhì)動能越大。據(jù)統(tǒng)計[10]，當溝床比降小于100‰時，流域水動力太小，溝床中的松散固體物質(zhì)很難起動；而溝床比降太大時(大于400‰)，接近于松散碎屑物質(zhì)的天然停積角度，易形成坡面泥石流與坡面滑動。

筆者通過對汶川公路沿線60條泥石流溝的主溝縱比降進行統(tǒng)計分析可以看出(表1)：該區(qū)域65%的溝道坡降介于100‰～400‰，縱坡降在400‰以上占了35%。這說明地震形成的松散物質(zhì)由于形成速度快，堆積迅速，在比降較大的溝道中可以聚集起來，為震后泥石流的形成提供松散固體物質(zhì)。正是由于在較大比降泥石流溝內(nèi)的松散物質(zhì)很不穩(wěn)定，才導致震后很多溝道頻頻暴發(fā)泥石流，如磨子溝和高家溝等。

表1 汶川公路沿線泥石流溝主溝縱比降分級統(tǒng)計

Table 1 Longitudinal slope classification statistics of the debris flow gullies along highway in Wenchuan County

項 目溝道坡降<100‰≥100‰,≤400‰>400‰合計泥石流溝/條0392160所占比例/%06535100

2.4 流域相對高差

流域相對高差是指流域內(nèi)最高點與最低點的海拔高度之差。其值越大，山坡的動能和勢能越大，松散碎屑體越容易啟動，地表水的流速越大，越容易形成泥石流。

2.5 流域形狀系數(shù)

流域形狀系數(shù)Ke是流域分水線的實際長度與流域同面積圓的周長之比(式1)。Ke≈1時，表示流域的形狀跟圓形相近似，有利于水和沙的匯集；Ke越大，表示流域形狀跟圓形相差越大，呈狹長形，水流和松散物質(zhì)匯集較慢，泥石流的形成較難。

Ke=L/Lc

(1)

式中：Ke為流域形狀系數(shù)；L為流域分水線的實際長度；Lc為流域同面積圓的周長。

2.6 流域平均坡度

流域內(nèi)平均坡度越大，坡面巖土體發(fā)生崩滑的概率越高，地表水匯流所需時間越短，洪水峰值大，流域內(nèi)松散物質(zhì)越容易匯集，極有利于泥石流形成和活動。統(tǒng)計資料表明：我國西部高山、中山的泥石流溝，山坡坡度多在28°～50°[12]。

2.7 溝谷密度

溝谷密度用流域內(nèi)沖溝的總長度與流域面積之比來表示，km/km2。流域切割密度越大，流域地表越破碎，越利于坡面侵蝕，水流通道越發(fā)育，泥石流潛在破壞力就越大。

2.8 松散固體物質(zhì)指標

松散固體物質(zhì)是泥石流形成的3大要素之一。利用災后雨季前2008年6月的ADS40高精度彩色航片，分辨率為0.5 m，結(jié)合野外實地調(diào)查，對汶川區(qū)域內(nèi)的崩塌和滑坡進行了遙感解譯。結(jié)果表明：地震誘發(fā)崩塌滑坡物質(zhì)集中分布于水系兩側(cè)的溝道里，因遙感解譯對于松散固體物質(zhì)的厚度無法精確判定，因此采用流域內(nèi)崩塌滑坡面積與流域面積的比值作為松散固體物質(zhì)豐富程度的指標參照值。

2.9 巖性因子

不同性質(zhì)的巖石，其抗風化能力不同，為泥石流提供松散物質(zhì)的速度和能力各異。一般泥巖、頁巖等軟弱巖層和軟硬相間的巖層比巖性均一和堅硬的巖層易遭受風化、破壞，因此提供的松散物質(zhì)也多。汶川8.0級地震的破壞力大，使得研究區(qū)原本花崗巖、玄武巖等發(fā)育的硬巖區(qū)域也產(chǎn)生了大量的固體松散物質(zhì)。而且，在同一流域內(nèi)通常由多種不同的巖石類型所組成，不同類型的巖石組合增加了流域內(nèi)松散物質(zhì)形成的復雜性。尤其是軟硬相間的巖石類型組合，由于差異風化作用，比巖性均一的巖層或堅硬巖層更易遭到破壞，從而為泥石流的形成提供更多的松散固體物質(zhì)，對泥石流的形成就更有利。

根據(jù)研究區(qū)各個泥石流流域內(nèi)的地層巖性情況，可以分為硬、較硬和較軟3類[9](表2)，將各個泥石流流域內(nèi)的各類巖層按照面積百分比進行疊加得出每個流域的巖性因子數(shù)值(fDSF)(式2)。

(2)

式中：SFi表示流域內(nèi)某類巖性賦值；Ai表示流域內(nèi)某類巖性所占的面積百分比。

表2 研究區(qū)泥石流溝巖性分類

2.10 流域物源中心與活動斷裂距離

距離活動斷裂，特別是地表斷裂越近，受到地震波的強度越高，巖體越破碎，地震誘發(fā)的崩塌和滑坡越多，松散物質(zhì)越多。地震形成的松散物質(zhì)主要沿發(fā)震斷裂成帶狀分布，而且隨距離斷裂距離的增大，地震直接誘發(fā)的松散物質(zhì)量迅速減少[9]。而震后泥石流的活動與發(fā)震斷層關系密切。距離斷層越近泥石流頻率越高，規(guī)模越大。

2.11 降雨量

降雨量是流域降雨過程匯流形成泥石流災害的一個重要因素。汶川年降水量分布以岷江上游下段即漁子溪口—都江堰段兩側(cè)山地為最大，可達1 000～1 100 mm；境內(nèi)西側(cè)大部分山地和映秀以上至桃關地區(qū)為700～1 000 mm；而桃關-威州河谷一般只有500～700 mm。震后大規(guī)模群發(fā)性泥石流災害事件也主要分布于桃關以下地區(qū)，即年降雨量大于700 mm區(qū)域。因此，將年降雨量作為研究區(qū)泥石流敏感性評判的降雨因素參照值。

3 評價方法—災害熵理論

熵是一個系統(tǒng)受到各種因素相互作用后，不確定性的量度[13-16]。對于需要評價的m個待評價的泥石流溝谷，每個流域的泥石流災害的產(chǎn)生由n個影響因素共同作用。“災害熵”模型的建立步驟包括以下幾點[16-19]。

3.1 遴選評價指標

通過對研究區(qū)影響泥石流災害形成的環(huán)境地質(zhì)背景和作用機制進行深入分析，選出對區(qū)域泥石流災害有重要影響的n個評價指標。

3.2 建立評價矩陣

泥石流災害評價矩陣為：

(3)

式中：Xij為第i條泥石流溝的第j項評價指標的值。

對某泥石流流域而言，流域相對高差因子數(shù)值越大則越利于泥石流的形成，而流域面積因子數(shù)值的大小對于泥石流的形成影響則界定于一個范圍之中，因此無法對這些評價指標進行直接比較。根據(jù)統(tǒng)計學原理，可先將每種因子進行標準化處理，轉(zhuǎn)換成無量綱數(shù)據(jù)，再進行比較。以R表示評價指標矩陣標準化后的矩陣，如式(4)。

(4)

式中：rij為第i條泥石流溝的第j項評價指標標準化后的值，為無量綱，rij值可通過專家評分等方法對每個因子進行分級打分來確定。

3.3 確定“災害熵”

確定評價指標的“災害熵”，按式(5)確定。

(5)

式中：E(j)為第j項評價指標的“災害熵”，E(j)越大，表示該指標在災害產(chǎn)生過程中的貢獻越小；K=1/lnm；Fij為評價指標j在泥石流災害產(chǎn)生過程中出現(xiàn)的頻率。

3.4 計算評價指標的重要度

評價指標的重要度Vj代表了該指標在綜合評價中的重要性大小，其計算如式(6)。

Vj=1-E(j)

(6)

3.5 計算評價指標的權重

評價指標權重越大，表示該指標對災害產(chǎn)生的控制性越強。第j項評價指標權重計算如式(7)。

(7)

3.6 計算敏感性

泥石流災害的敏感性計算如式(8)。

(8)

式中：P(i)為第i條泥石流溝泥石流災害的敏感性；rij為第i條泥石流溝的第j項評價指標標準化后的值；wj為第j項評價指標的權重。

P(i)越大，表示該溝谷發(fā)生泥石流災害的可能性就越大。

4 敏感性計算與分析

4.1 因子評價體系及敏感性計算

以汶川公路沿線60條泥石流溝谷為研究對象，因此m=60，n=11。參考以往相關研究成果[20-21]和震后泥石流活動特征的分析結(jié)果，采用專家打分法將各評價指標分為3類，并分別賦以分值1～3，如表3，各災害評價指標經(jīng)過賦值已經(jīng)全部變成無量綱單位。表4為通過專家打分法對每條泥石流溝的評價指標進行的標準化處理。

表3 泥石流溝敏感性評價指標標準化分級

表4 泥石流溝評價指標的標準化

(續(xù)表 4)

序號溝名流域面積主溝長度主溝比降形狀系數(shù)相對高差平均坡度溝谷密度崩滑比例巖性距斷裂距離年降雨量28紅椿溝3233121213329一號橋溝2133133313330二號橋溝2133131313331干溝2133131213332瓦司溝2132131313333下大水溝3133231213334羅寶樹溝2132231313335肖家溝3233231322336彎溝2133133322337蟹子溝3131231312338香家溝2131231212339上木漿坪溝3133231213340羊香兒溝3133231213341黃連溝1222331223342銀廠溝3231231222343大陰溝1233331322344螃蟹溝2131132322345下鹽水溝2133231312346上鹽水溝3132231322347燒香溝3232331222348青崗溝3132231222349無名溝2132231321350上大水溝3132231221351油桌坪溝2133231321352七層樓溝1223221221353幸福溝1222321221354龍?zhí)稖?323321231355關門溝3133231221356周家溝3232231121357金豪溝3131231121358轉(zhuǎn)經(jīng)樓溝1222121131359覺磨溝1322331121360花紅樹溝32312211213

依據(jù)式(7)計算各評價因子權重(表5)。由前述步驟， 可以計算出各評價指標的災害熵及其權重， 如表5。

表5 評價因子權重計算值

由表5可以看出：在11個致災因子中，平均坡度、主溝比降、降雨和崩滑比例的權重最大，分別為0.122，0.119，0.104，0.099；這說明這是汶川災區(qū)泥石流發(fā)生的最主要原因，這與實際情況基本上是吻合的。震后雨季幾乎逢暴雨必發(fā)的肖家溝、彎溝、蟹子溝、高家溝平均坡度均大于40°，而主溝比降也大多大于400‰，地震誘發(fā)的大量松散固體物質(zhì)在這些典型溝道里面也大量堆積，崩塌滑坡面積比例大于20%，蟹子溝高達52%。

在計算出每種評價指標或致災因子的權重后，由式(8)來計算出每條泥石流溝的敏感性數(shù)值， 其結(jié)果見如圖2。

圖2 汶川縣公路沿線泥石流溝震后敏感性評價Fig. 2 Sensitivity evaluation map of the debris flow gullies along highway in Wenchuan County after earthquake

4.2 計算結(jié)果分析

通過分級計算，研究區(qū)內(nèi)60條泥石流溝的敏感性數(shù)值位于1.73～2.54之間，較高敏感性數(shù)值(大于2)的多達47條，占總數(shù)的78.3%；敏感性性數(shù)值(小于2)僅有13條，僅占21.7%。

由圖2可看出：都-汶公路桃關溝以下區(qū)段和省道303映秀-耿達區(qū)段的大多數(shù)泥石流溝屬于較高敏感性泥石流溝。此區(qū)域為中央斷裂的上盤，且屬于以映秀為暴雨中心的影響區(qū)域內(nèi)，年降雨量大于700 mm。此結(jié)果說明：距離發(fā)震斷裂(中央斷裂)越近，受地震波震動越劇烈，地震引發(fā)的崩塌滑坡堆積體越大，且地貌以陡崖深谷為主，造成該區(qū)段泥石流呈群發(fā)性態(tài)勢。公路沿線泥石流溝較低敏感性的泥石流溝集中分布于省道303線耿達至臥龍區(qū)段以及桃關至威州路段，該區(qū)域距離映秀暴雨中心較遠，且位于后山斷裂以西，地貌為寬谷和峽谷相間，以寬谷為主，公路兩側(cè)巖石的破壞程度較低，流域內(nèi)聚集的崩塌滑坡體積相對較小，河流侵蝕作用較弱，工程地質(zhì)條件相對較好。評價結(jié)果與震后泥石流活動情況基本上是一致的。

5 結(jié) 論

1)都-汶公路(映秀-威州)和省道303(映秀-臥龍)沿線流域陡峻的地形和巨大的高差以及震后巨大體積的崩滑堆積體，十分有利于泥石流的形成。較高敏感性泥石流溝集中分布于中央斷裂的上盤且離斷裂較近的及年降雨量大于700 mm的區(qū)域。

2)分析結(jié)果中敏感度較低的泥石流溝大多數(shù)是由于流域面積較大，降雨匯流路徑較長，流域內(nèi)崩滑體集中分布于各個支溝中，不易于全流域同時爆發(fā)。但是隨著降雨頻度和規(guī)模的增大，支溝中的物質(zhì)逐步向主溝匯集，也能發(fā)生較大規(guī)模的泥石流災害。因此可以進一步以支溝流域為分析對象，判斷其泥石流敏感度。

3)運用災害熵方法對11個致災因子進行權重分配，計算結(jié)果表明平均坡度、主溝縱比降、降雨量和崩滑比例對泥石流的敏感性影響最大，與實際考察結(jié)果一致。

4)選取災害熵模型進行評價分析時，應對評價區(qū)域災害的形成機制進行深入分析，遴選出關鍵因子，才能取得比較客觀的評價結(jié)果。

[1] 唐川，丁軍，梁京濤．汶川震區(qū)北川縣城泥石流源地特征的遙感動態(tài)分析[J]．工程地質(zhì)學報，2010，18(1)：1-7． TANG Chuan, DING Jun, LIANG Jingtao. Remote sensing images based observational analysis on characters of debris flow source areas in Beichuan county of Wenchuan earthquake epicenter region[J].JournalofEngineeringGeology, 2010, 18(1): 1-7.

[2] 張春山，張業(yè)成，張立海．中國崩塌、滑坡、泥石流災害危險性評價[J]．地質(zhì)力學學報，2004，10(1)：27-32． ZHANG Chunshan, ZHANG Yecheng, ZHANG Lihai. Danger assessment of collapses, landslides and debris flows of geological hazards in China[J].JournalofGeomechanics, 2004, 10(1): 27-32．

[3] 叢威青，潘懋，李鐵鋒，等．基于GIS的滑坡、泥石流災害危險性區(qū)劃關鍵問題研究[J]．地學前緣，2006，13(1)：185-190． CONG Weiqing, PAN Mao, LI Tiefeng, et al. Key research on landslide and debris flow hazard zonation based on GIS[J].EarthScienceFrontiers, 2006, 13(1): 185-190.

[4] 劉希林．區(qū)域泥石流危險度評價研究進展[J]．中國地質(zhì)災害與防治學報，2002，13(4)：1-9． LIU Xilin. Advance in research on assessment for degree of regional debris flow hazard[J].TheChineseJournalofGeologicalHazardandControl, 2002, 13(4): 1-9.

[5] 陳洪凱，唐紅梅，朱繡竹，等．山區(qū)公路泥石流水毀災害研究現(xiàn)狀與趨勢[J]．重慶交通大學學報(自然科學版)，2014，33(5)：85-91． CHEN Hongkai, TANG Hongmei, ZHU Xiuzhu, et al. Research status and trend of debris flow and flood disasters of mountainous highway[J].JournalofChongqingJiaotongUniversity(NaturalScience), 2014, 33(5): 85-91.

[6] 劉翠容，姚令侃，杜翠．震區(qū)泥石流對線路工程的危害及防災對策研究[J]．重慶交通大學學報(自然科學版)，2014，33(2)：81-85． LIU Cuirong, YAO Lingkan, DU Cui. Damage of highways caused by debris flow and disaster prevention after earthquake[J].JournalofChongqingJiaotongUniversity(NaturalScience), 2014, 33(2):81-85.

[7] MAISSEU A, VOSS A. Energy, entropy and sustainable development[J].InternationalJournalofGlobalEnergyIssues, 1995, 8(1/3): 201-220.

[8] 單博，陳劍平，王清．基于最小熵理論和未確知測度理論的泥石流敏感性分析[J]．巖土力學，2014，35(5)：1445-1554． SHAN Bo, CHEN Jianping, WANG Qing. Debris flow susceptibility analysis based on theories of minimum entropy and uncertainty measurement[J].RockandSoilMechanics, 2014, 35(5): 1445-1554.

[9] 向靈芝，崔鵬，張建強，等．汶川縣地震誘發(fā)崩滑災害影響因素的敏感性分析[J]．四川大學學報(工程科學版)，2010，42(5)：105-112． XIANG Lingzhi, CUI Peng, ZHANG Jianqiang, et al. Triggering factors susceptibility of earthquake-induced collapses and landslides in Wenchuan county[J].JournalofSichuanUniversity(EngineeringScienceEdition), 2010, 42(5): 105-112.

[10] 唐邦興．中國泥石流[M]．北京：商務印書館，2000：60-71． TANG Bangxing.DebrisFlowinChina[M]. Beijing: The Commercial Press, 2000: 60-71.

[11] 崔鵬，莊建琦，陳興長，等．汶川地震區(qū)震后泥石流活動特征與防治對策[J]．四川大學學報(工程科學版)，2010，42(5)：10-19． CUI Peng, ZHUANG Jianqi, CHEN Xingchang, et al. Characteristics and countermeasures of debris flow in Wenchuan area after the earthquake[J].JournalofSichuanUniversity(EngineeringScienceEdition), 2010, 42(5): 10-19.

[12] 康志成，李焯芬，馬藹乃，等．中國泥石流研究[M]．北京：科學出版社，2004：21-22． KANG Zhicheng, LI Zhuofen, MA Ainai, et al.DebrisFlowResearchesinChina[M]. Beijing: Science Press, 2004: 21-22.

[13] 王剛，韓立巖．基于信息熵和回歸分析的信用風險評估研究[J]．運籌與管理，2003，12(5)：94-98． WANG Gang, HAN Liyan. Credit risk assessment research using method of information gain and regression analysis[J].OperationsResearchandManagementScience, 2003, 12(5): 94-98.

[14] BRLLOUIN L.ScienceandInformationTheory[M]. New York: Acad Press, 1962.

[15] ZENZO S D, CINQUE L, LEVIALDI S. Image thresholding using fuzzy entropies[J].JournalIEEETransactionsonSystems,Man,andCybernetics,PartB:Cybernetics, 1998, 28(1): 15-23.

[16] 丁繼新，楊志法，尚彥軍，等．區(qū)域泥石流災害的定量風險分析[J]．巖土力學，2006，27(7)：1071-1076． DING Jixin, YANG Zhifa, SHANG Yanjun, et al. Quantitative risk analysis of regional debris flow hazards[J].RockandSoilMechanics, 2006, 27(7): 1071-1076.

[17] 丁繼新，周圣華，楊志法，等．川藏公路然烏—東久段地質(zhì)災害定量評價——“地質(zhì)災害熵”概念的提出和應用[J]．自然災害學報，2005，14(4)：79-84． DING Jixin, ZHOU Shenghua, YANG Zhifa, et al. Quantitative assessment of geological hazards in segment between Ranwu and Dongjiu in Sichuan-Tibet highway: presentation and application of concept of geological hazard entropy[J].JournalofNaturalDisasters, 2005, 14(4): 79-84.

[18] 汪悅．西藏隆子鎮(zhèn)泥石流災害危險性評價研究[D]．長春：吉林大學，2009． WANG Yue.TheRiskAssessmentResearchofDebrisFlowDisasterinLongzitownofTibet[D]. Changchun: Jilin University, 2009.

[19] 刑釗．基于信息熵與AHP模型的白龍江流域泥石流危險性評價[D]．蘭州：蘭州大學，2012． XING Zhao.DebrisFlowRiskAssessmentofBailongBasinbasedonInformationEntropyandAHPModel[D]. Lanzhou: Lanzhou University, 2012.

[20] 周必凡，李德基，羅德富，等．泥石流防治指南[M]．北京：科學出版社，1991：125-129． ZHOU Bifan, LI Deji, LUO Defu, et al.TheGuidelineoftheDebrisFlowMitigation[M]. Beijing: Science Press, 1991: 125-129.

[21] 陳興長．汶川地震極震區(qū)泥石流活動特征與潛在泥石流判識[D]．成都：中科院成都山地災害與環(huán)境研究所，2010． CHEN Xingchang.TheWenchuanEarthquakeMagistoseismicAreaFeaturesandPotentialLandslidesorDebrisFlowActivities[D]. Chengdu: Institute of Mountain Hazard and Environment, Chinese Academy of Sciences, 2010.

(責任編輯：劉 韜)

Sensitivity Analysis of Debris Flow along Highway in Wenchuan County after Earthquake Based on Hazard Entropy Theory

XIANG Lingzhi1, 2, CUI Peng3, CHEN Hongkai2, SHEN Na1, 2

(1. Key Laboratory of Hydraulic and Waterway Engineering of the Ministry of Education, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, P. R. China; 2. Institute of Geotechnical Engineering, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, P. R. China; 3. Institute of Mountain Hazards and Environment, CAS Key Lab of Mountain Hazards and Surface Processes, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, Sichuan, P. R. China)

Strong disturbance and destruction of the earthquake zone surface was produced by the Wenchuan earthquake in 2008 which released great energy. And it caused many non-debris flow gullies change into high frequency debris flow gullies after the earthquake. For frequent occurrence of debris flow disaster at the earthquake zone in recent years, the debris flow gullies along the main highway (Du-Wen highway and provincial highway 303) in Wenchuan County were chosen as the research object. According to formation conditions and activity characteristics of debris flow after the earthquake, the key factors which influenced disaster occurrence were selected. Furthermore, considering the influence among various factors, hazard entropy model was applied to calculate the weight of every factor, and the sensitivity of debris flow in the study area was zoned. Analysis results show that the quantity of high sensitivity of debris flow gullies is as many as 47, accounting for 78.3% of the total. And these gullies are intensely distributed on the hanging wall of the center fault, especially in the valley where Yingxiu is the storm center. The proposed analysis results provide theoretical reference for debris flow prevention and mitigation in earthquake area.

geotechnical engineering; debris flow; Wenchuan earthquake; evaluation index; sensitivity; hazard entropy

10.3969/j.issn.1674-0696.2017.05.13

2015-10-20；

2016-01-17

國家自然科學基金青年基金資助項目(41601565)；2016年度重慶高校創(chuàng)新團隊建設計劃資助項目(CXTDG201602012)；重慶科委基礎與前沿研究資助項目(cstc2013jcyjA30014)

向靈芝(1980—)，女，重慶人，講師，博士，主要從事地質(zhì)災害防治方面的研究。E-mail：xlz1223xlz@sina.com。

P642.1

A

1674-0696(2017)05-071-08