【泥石流；风险；脆弱性；风险评估；川藏公路北线|论文解读5】川藏高速公路北线泥石流风险评估

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【泥石流；风险；脆弱性；风险评估；川藏公路北线|论文解读5】川藏高速公路北线泥石流风险评估

文章目录

• 【泥石流；风险；脆弱性；风险评估；川藏公路北线|论文解读5】川藏高速公路北线泥石流风险评估
• 4. Results
• • 4.1. Hazard
  • 4.2. Vulnerability
  • 4.3. Risk
• 5. Discussion
• 6. Conclusion

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论文地址：https://doi.org/10.1080/19475705.2023.2195531
2023·GEOMATICS, NATURAL HAZARDS AND RISK·中科院山地所

4. Results

4.1. Hazard

通过ArcGIS计算了泥石流危害程度，结果值范围为0.0037至0.8023，并划分为五个等级：(I) 极低危害区，(II) 低危害区，(III) 中等危害区，(IV) 高危害区，(V) 极高危害区。危害分区图见图8，具体统计结果见表6。

• 极低危害区（I） 主要分布于甘孜县至玛尼干戈镇区域（图8），总面积约636.09 km²，占研究区面积的5.71%。此区域内发育的泥石流面积为51.13 km²（2个流域），占所有泥石流的1.23%（表6）。该区域地貌以地势平缓的高原为主，坡度多小于15°，难以提供泥石流形成的动力条件。

• 低危害区（II） 主要分布于极低危害区（I）周围，分布较为分散（图8），总面积约762.98 km²，占研究区面积的6.85%。该区内泥石流发育面积为189.12 km²（3个流域），占所有泥石流的4.55%（表6）。地表覆盖主要为草地，人类活动较少。

• 中等危害区（III） 主要分布于拖坝乡至青泥洞乡以及德格县至玛尼干戈镇区域（图8），总面积4239.30 km²，占研究区面积的38.06%。泥石流流域面积1423.36 km²（62个流域），占总流域面积的34.28%（表6）。

• 高危害区（IV） 主要分布于昌都拖坝乡周边、炉霍县南部及新都桥镇区域（图8），总面积约4140.19 km²，占研究区面积的37.17%。泥石流流域面积1740.12 km²（140个流域），占所有泥石流的41.91%（表6）。

• 极高危害区（V） 面积约1360.94 km²，占研究区面积的12.22%。区域内泥石流发育面积为748.65 km²（28个流域），占所有泥石流的18.03%（表6），主要分布于昌都市、江达县、道孚县及炉霍县（图8）。此区域地层岩性以侏罗纪泥岩和粉砂岩为主，为软硬混杂岩，工程地质性能较差。道孚和炉霍县属于鲜水河断裂带，构造活动强烈，岩体破碎，导致滑坡不稳定性高，松散固体物质丰富，从而引发大规模高频率的泥石流。

为确保评估结果的合理性和准确性，对其进行了验证。假设Si为等级i（i = I, II, III, IV, V）面积占研究区总面积的比例，Gi为等级i泥石流面积占泥石流总面积的比例，则合理的等级分区Ri（Gi/Si）应满足RI < RII < RIII < RIV < RV。结果（表6）显示满足此要求，表明危害分区结果合理。

接收者工作特性曲线（ROC）最初用于二战期间军事雷达辨别，现广泛应用于临床诊断、机器学习及模型验证等领域。曲线直观反映模型方法优劣。选取曲线下面积（AUC）值测试评估结果的准确性。AUC值范围为0至1，值越接近1，模型方法真实性越高。图9显示ROC曲线结果，AUC值为0.838，表明泥石流危害性评估结果有效。

4.2. Vulnerability

调查表明，共有136个泥石流危险点可能影响公路工程项目，其中包括53座桥梁和60座涵洞。首先，根据公路结构及移动体的脆弱性特征参数为各灾害点赋值；然后，通过公式（15）计算各泥石流点的脆弱性，最终将各灾害点的脆弱性分配至其对应的影响范围线性单元内。结果显示脆弱性范围为0–0.6444，并划分为五个等级：**(I) 极低脆弱性，(II) 低脆弱性，(III) 中等脆弱性，(IV) 高脆弱性，(V) 极高脆弱性。**图10展示了结果，表7列出了各等级公路路段的统计数据。

4.3. Risk

基于泥石流危害性及公路脆弱性评估结果，得到了全线风险结果，范围为0–0.5170，划分为五个等级：(I) 极低风险，(II) 低风险，(III) 中等风险，(IV) 高风险，(V) 极高风险。风险分区见图11及表8。

5. Discussion

**泥石流灾害风险评估表明环境条件对泥石流形成具有重要影响。**坡度和岩性分析结果与以往研究一致（Keefer, 2000; Kargel et al., 2016; Liu et al., 2021）。当坡度为35°–45°时，泥石流的触发作用最显著，坡体不稳定性和泥石流更易发生在软质碎屑岩区域。值得注意的是，研究区内断层距离的正权重（W+）均小于零，表明断层对泥石流形成起到了负面作用。这与“泥石流发育随断层距离增大而逐渐减弱”（Wu et al., 2020）的普遍认知不符，但符合本研究区泥石流与断层位置之间的实际关系。研究区内断层、公路和河流呈平行分布，河漫滩或河流阶地常作为冲积扇，靠近断层。泥石流的形成多发生在流域上游，因此断层距离小于0.5公里的区域并非泥石流发育的最敏感区域（Aditian et al., 2018; Wu et al., 2019）。这也说明“断层距离”不能简单用于反映断层结构对泥石流灾害的控制作用，因此在该领域需要进一步研究。

**降雨分级的结果未显示明显规律，表明降雨是达到一定强度后可能触发泥石流的关键因素。**泥石流的形成还受到地下条件的影响（Zhang et al., 2014; Gao et al., 2016）。在地表覆盖方面，森林的正权重（W+）最大，因为森林覆盖了大面积阴坡且坡度较陡。草地和裸地分布于地形较为平缓的高原地区，不利于泥石流的形成。综上所述，证据权重法的结果表明，该方法能够反映各指标与泥石流空间分布的关系，但未必能准确揭示泥石流的形成机制。

**人工减灾措施在保护公路结构免受泥石流侵害方面具有重要意义，但某些设计和维护环节执行不到位。**例如，措施设计不当包括项目位置不合理和防护能力不足。在研究区内，一些桥梁或涵洞溢流能力不足，导致泥石流堆积物堵塞桥洞（图10a, b）。某些措施的设计标准相对薄弱，防护能力不足（图10c, d）。部分泥石流规模超出排水沟范围，威胁到公路安全。同时，随着泥石流堆积物的持续累积，桥梁或涵洞被堵塞，进一步降低了溢流能力。因此，及时清理桥梁和涵洞下的堆积物显得尤为重要。

6. Conclusion

**本研究综合评估了泥石流的自然属性和公路的脆弱性属性，表明泥石流的最终风险不仅与其危险性有关，还与公路的空间位置及结构属性密切相关。**例如，评估结果显示，Toubai–青泥东和道孚–八美路段（III–IV）的泥石流风险均为中高（图8），但公路位置合理、结构完备、排水沟设计良好，因此实际风险较低（图11）。与川藏公路南线相比，北线缺乏足够的研究和数据，且野外调查难度更大，导致本研究评估结果存在一定局限性。尽管数据有限，我们基于现有公路作为典型泥石流灾害对象，进行了系统而全面的风险评估。评估结果可作为公路泥石流灾害防治的理论参考。

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