1、泥石流危险度区划
地质灾害危险度区划，国内外已有许多成功的范例。这些成果的科学基础，即认为地质灾害的区域分异，都是孕灾环境和致灾因子综合作用的结果。地质灾害危险区划的方法，实际上是多因子综合分区方法，即选用多个环境背景和灾害特征因子，采用一定的逻辑和数学规则，构成一个综合指数，以此指数作为危险度分区的依据，在此基础上进行危险度分级。分区成果，通常以行政区域、网格区域和流域单元为表现形式，尤其以前两种形式为常见。
地质灾害危险度区划的这一基本思路和技术路线，体现了定性与定量相结合、在定性基础上定量的特点，是地学研究中用得较多的一套方法。这套方法的关键技术问题是如何合理地选择与地质灾害危险性相关的因子，选择多少个因子才是合理可行的，如何确定主要因子和次要因子，又如何客观地确定各因子的权重。以上问题，对不同的地质灾害类型可有不同的处理方式。因此，就某种地质灾害的危险度区划而言，只能说有某种代表性方法，而没有一成不变的方法。
在探讨地质灾害危险度区划方法时，采用不同的定量化数学方法来构成一个危险度分区的综合指数，近年来是许多青年学者追逐的热点。主要有，神经网络法、投影寻踪法、信息熵法、关联度分析法、模糊数学法、可拓法、粗糙集法、层次分析法、正反负矩阵权重分析法，各种数理统计方法层出不穷。近期的许多方法，虽在因子赋权和综合指数的表达上有所翻新，但多疏于考虑一个基础性问题，即如何针对某种地质灾害，合理地选择相应的区划因子并合理量化，这往往是决定区划成功的关键所在。
本书第一作者，在最早有关泥石流危险度区划的探讨时提出了一种推论，如果已知一个区域内每条泥石流沟的危险度，那么，该区域的泥石流危险度就是所有单沟泥石流危险度的平均值。这是一种在已知单沟泥石流危险度基础上，求算区域泥石流危险度的直接方法，再用区域泥石流危险度作为综合指数，进行泥石流危险度区划。但在当时，考虑到计算每一条泥石流沟危险度的难度，提出了用泥石流沟分布密度（灾害特性的代替因子）和环境背景因子分别作为区域泥石流危险度评价的主要因子和次要因子。采用这一间接方法，建立了区域泥石流危险度多因子综合评价模型及其计算公式，后经改进，沿用至今，已入编普通高等教育 “十五” 国家级规划教材《地貌学原理》（2005年修订本）。
“山地灾害预测及对西线南水北调一期工程安全性影响评价” 项目为检验早期的推论提供了实践的机会。在野外考察和室内工作并计算出研究区103条泥石流沟危险度基础上，以网格为评价单元，用单沟泥石流危险度面积加权平均方法，得出了南水北调西线一期工程区泥石流危险度分区成果，填补了该区这一领域的空白，这也是地质灾害危险度区划理论和方法上的一次有重要意义的新尝试。
一、区划方法
基于单沟泥石流危险度评价结果，采用网格划分基本评价单元，用单沟泥石流危险度面积加权平均法，得出每个方格的区域泥石流危险度，以此作为分区指标，对研究区内7个流域分别进行泥石流危险度区划。这种区划方法，仍然属于多因子综合评价方法，因为单沟泥石流危险度也是由7个评价因子综合评价得出的。
泥石流规模和泥石流发生频率是泥石流危险度评价的主要因子，这是在20世纪90年代初由全国近百位泥石流专家学者通过通讯方式认定的，已得到学界的认可。其他5个次要因子选取的原则和方法是：从单沟泥石流危险度评价的14个候选因子中，采用双系列关联度分析方法，将14个候选因子分别与泥石流规模和发生频率进行关联度分析，再根据每个候选因子与泥石流规模和发生频率得出的两个关联度的平均值来确定是否与主要因子关系密切，从而决定其取舍。该项研究，选取相关关系好，即平均关联度大于0.85的环境因子作为泥石流危险度评价的次要因子，由此得到式（4-2）中单沟泥石流危险度评价的5个次要因子。
权重系数确定的原则和方法是：从平均关联度最小的次要因子开始，给定其起始权数为一个基本单位10n（n可为任意整数，在此取n＝0），以此基本单位为公差，依次呈等差级数向关联度增大的方向递增次要因子的权数。为突出次要因子与主要因子从量变到质变的区别，主要因子的权数以最大的次要因子的权数为基数，以2为公比，呈等比级数继续递增，两个主要因子泥石流规模和发生频率赋予相等的权重。由此得到式（4-2）中单沟泥石流危险度评价的7个因子的权重系数。
具体操作方法为，在Arcview GIS3.3平台上，将研究区以0.5km×0.5km作网格划分，得到2361个方格，叠加上103条泥石流沟的流域界限，认定每条泥石流沟内具有的泥石流危险度值相同。如果某个方格为具有某一危险度值的泥石流流域完全覆盖，那么，该方格的危险度值就是该泥石流沟的危险度值；如果未能完全覆盖，那么未覆盖部分认为是泥石流危险度值为零，再以覆盖部分所占面积百分比乘以该部分的泥石流危险度值，以此作为整个方格的泥石流危险度值；如果一个方格为两条或多条泥石流流域所覆盖，则分别以其流域面积百分比为权重，进行危险度值加权平均，得出该方格的泥石流危险度值。用计算公式表示为
南水北调西线工程地质灾害研究
式中：H方格为每个方格的泥石流危险度；pi为每个方格内各泥石流沟所占的面积百分比；Hi为对应的每条泥石流沟的危险度；n为方格内泥石流沟的数量。
二、区划结果
区划结果为，在研究区2361个方格中，高度危险区共292个方格，总面积73km2；中度危险区共459个方格，总面积114.75km2；低度危险区共627个方格，总面积156.75km2，极低危险区共983个方格，总面积245.75km2（表4-6）。单沟泥石流危险度评价中没有极高危险的泥石流沟，因此，泥石流危险区划中也没有极高危险的区域，两者结果是一致的。需要说明的是，极低危险的方格数和总面积是没有绝对意义的。首先，每个流域所在研究区边界的确定具有较大的不确定性，因为它是由研究者主观划定的；其次，无泥石流沟分布和虽有泥石流沟分布，但其加权平均后的泥石流危险度值小于0.2，这两种情形没有加以区分，在此均作为极低危险区归为一类。这种分级归类的处理虽有所简化，但并不影响区划效果，从某种意义上讲，将无危险区并入极低危险区更具有合理性，因为在研究区内，无危险区并不具有绝对的含义。
表4-6 各流域不同泥石流危险度等级的方格数量
仍然按泥石流危险度的5级划分标准，将高度危险区（0.6～0.8）填充红色，中度危险区（0.4～0.6）填充粉红色，低度危险区（0.2～0.4）填充黄色，极低危险区（0～0.2）填充绿色，由此得到南水北调西线一期工程泥石流危险区划系列成果（图4-2～4-7）。
泥石流高度危险区内，原则上不宜兴建大型水利枢纽，防治对策上以 “防为主、治为辅” 为基本原则。如调水工程确需经过高危险区，则必须对坝址和水库库区内关键点的泥石流沟实施工程治理。泥石流中度危险区是主体，面积较广，不可能完全绕避，但应精选精建，同时配以适当的防护工程，防治对策是“防、治并重”。泥石流低度危险区是可以进行开发和建设的，但对受泥石流严重威胁的场所，应建有适当的防护工程。防治对策是“治为主、防为辅”，因为该区泥石流危险程度轻微，实施一定的土木工程和生物工程，即可基本上抑制区域内泥石流灾害的发生。极低危险区是安全建设区，基本上没有泥石流危害或泥石流危害极其轻微。
图4-2 达曲流域泥石流危险度区划图
图4-3 泥曲流域泥石流危险度区划图
图4-4 色曲流域泥石流危险度区划图
图4-5 杜柯河流域泥石流危险度区划图
图4-6 麻尔曲流域泥石流危险度区划图
图4-7 阿柯河流域及若果郎渡槽泥石流危险度区划图
研究结果表明，工程区103条泥石流沟中，没有极高危险的泥石流沟，其中高度危险的泥石流沟4条，占总数的4％；中度危险的泥石流沟42条，占总数的41％；低度危险的泥石流沟44条，占总数的43％；极低危险的泥石流沟13条，占总数的12％。
研究区内没有极高危险区，高度危险区总面积为73km2，主要集中在杜柯河流域，达曲和泥曲流域有零星分布；中度危险区总面积114.75km2，各流域均有分布，其中杜柯河和达曲流域分布较多；低度危险区是分布最广的区域，总面积156.75km2，各流域均有分布，以杜柯河流域分布略多。
泥石流极低危险区是指那些危险度值小于0.2或未发现有泥石流沟分布的区域。考察中发现，属于极低危险度的泥石流沟很少，因此，极低危险区的面积很大。但不能排除在划归为极低危险的区域内，尚有未调查到的泥石流沟。因此，极低危险区这一等级的可靠性不如其他危险区的高。
用单沟泥石流危险度值作为综合指标，以泥石流沟流域面积作为权重的加权平均方法，采用网格作为泥石流危险度区划的基本单元，能够直接获得泥石流危险度区划的结果。如果能够在前期对地质灾害达到详查的程度并计算出每条泥石流沟的危险度，那么，用本书提出的方法来进行地质灾害的危险度区划，无疑比用间接方法和替代指标得出的危险度区划成果具有更高的可靠性。
2、泥石流沟谷易发性判定
当一条沟谷在松散固体物质来源、地形地貌条件和水源水动力条件等三个方面都有利于泥石流形成时，可能成为泥石流易发沟谷。
(1)松散土石丰富
沟道两侧山体破碎、滑坡和崩塌频繁、水土流失和坡面侵蚀知作用强烈、沟道内松散固体物质积存量大的沟谷，是特别容易发生泥石流的沟谷。进入沟道的松散固体物质越丰富，泥石流发生的频道率通常也越高。
(2)地形地貌便于集水、集物
易发生泥石流的沟谷大多具有以下地形特征:沟谷上游三面环山、山回坡陡峭，平面形态呈漏斗状、勺状、树叶状;沟谷中游山谷狭窄，沟道纵坡降较大，束流特征明显;下游沟口地势开阔，有利于固体物质停积。
(3)沟内能迅速汇集大量水源
流水是形成泥石流的动力条件。局地暴雨多发区的沟谷、有溃答坝危险的水库或塘坝的下游沟谷、季节性冰雪大量消融区的沟谷，可以在短时间内产生大量流水，在沟道中汇集成湍急水流，易诱发泥石流。
3、泥石流灾害风险经济学评价
本节以天水市罗峪沟泥石流的地质环境风险评价为例。天水市位于甘肃省东南部，地处陕、甘、川三省交界，东临陕西省宝鸡市，西、北、南分别与甘肃省定西市、平凉市和陇南地区相接。东经104°35'～106°44'、北纬34°05'～35°10'之间，市区平均海拔高度为1100m。全市横跨长江、黄河两大流域。总人口328万人。境内四季分明，气候宜人，物产丰富，素有西北“小江南”之美称。
一、评价区概况
(1)地理位置:罗峪沟流域地处秦城区北部，位于东经105°30'～105°45'，北纬34°34'～34°40'之间，是渭河支流———藉河的一级支沟，流域总面积为71.37km2，涉及秦城区的峪泉、中梁及北道区的凤凰、渭南、南河川5个乡，43个行政村。
罗峪沟流域位于陇中黄土丘陵沟壑区的傍山区与深谷区的过渡地带。北以北山与渭河干流相隔，南隔中梁山与藉河平行，沟脑发源于凤凰山南麓，由西向东流，在天水市区东侧汇入藉河。
(2)地层发育情况:罗峪沟流域在地质构造分区上属陇西构造盆地的东南缘，位于西秦岭地槽的北侧。区内出露的地层从老到新主要有:前寒武系(An)牛头河群、新生界古、新近系(E、N)和第四系(Q)。区内第四系分布较广，按其成因主要有河流相堆积物、泥石流堆积物、滑坡堆积物和风成黄土等。古、新近系中新近系(N)主要分布于工作区中北部，超覆不整合在古近系及其他地层之上，为一套内陆盆地河湖相堆积的红色泥岩夹砂砾岩及灰白、灰绿色粘土岩等，总厚度大于1000m。古近系(E)分布于丘陵区，系一套内陆河湖相沉积，岩性为紫红色砾岩、砂岩、砂砾岩夹砂质泥岩，含少量钙质结核，泥钙质胶结，具清晰的水平层理，总厚度455.9m。前寒武系(An)牛头河群主要分布在关子镇一带，岩性为片岩、片麻岩夹大理岩。
(3)构造、新构造运动:工作区地处祁吕贺兰山字型构造体系前弧西翼与秦岭纬向构造体系的复合部位，同时受到陇西旋卷构造体系和西秦岭北东向构造带的影响，使得该区构造非常复杂，断裂、褶皱十分发育。区内一系列NWW向和NE向的褶皱和断裂，控制着滑坡、崩塌、泥石流的发育与分布。
晚近时期以来，由于地球内应力的不平衡，使一些构造体系具继承性活动的特点，总的特点是以大面积不均匀间歇性升降为主。第四纪以来，新构造运动强烈，区内河谷多形成深切峡谷，并堆积形成了多级阶地。
(4)气候条件:该流域地处暖温带半湿润半干旱气候的过渡地带，由于地形差异大，气候垂直变化显著，年均气温10.7℃，极端最低气温－19.2℃(1955年)，极端最高气温40℃(2001年)，≥10℃活动积温3360℃，无霜期184d左右，年日照时数2032.1h，年平均蒸发量1293.3mm，平均风速1.3m/s，年最大风速21m/s(1971年4月27日)。多年平均降水量为531.1mm，气象要素如图9－5－1所示。其中7，8，9三个月的降水量约占年降水量的50%以上，年最大降水量772.2mm(1967年)，年最小降水量仅为330.1mm(1996年)，年际降水量相差悬殊。24h最大降水量100mm(1965年)，30min最大降水量30mm(1949年)，10min最大降水量20.3mm(1957年)，实测降雨强度见表9－5－1。
图9－5－1 甘肃省天水站气象要素图
表9－5－1 实测降雨强度表
(5)土地利用现状:根据罗峪沟流域土地详查资料统计，截至2000年底，罗峪沟流域农业用地面积为3353.2hm2，占流域总面积的46.98%，其中坡耕地面积为2439.6hm2，基本农田为913.6hm2。林地面积为1309.4hm2，占流域总面积的18.35%，人工草地155.5hm2，占流域总面积的2.18%。其他用地(居民点、道路等)面积为1319.8hm2，占流域总面积的18.49%，未利用地面积为911.8hm2，占流域总面积的12.78%。水域87.3hm2，占流域总面积的1.22%。
二、风险识别
从该区水文地质、环境地质、气候、水文、人类活动及其影响范围的社会、经济等情况来看，该区存在泥石流发生的可能及造成生命财产等损失的风险。表现如下:
据史料记载:天水市罗峪沟流域在1540年、1642年、1652年、1740年、1866年、1894年、1927年、1933年、1954年、1958年、1961年、1965年、1987年、1988年、1999年均有大水造成重灾。其中有资料记载的1965年、1987年、1988年、1999年的具体情况为:
(1)1965年7月7日10时至18时，罗峪沟流域普降大暴雨，历时8h，中心强度57.3mm/h，降水总量100mm，洪峰流量达668m3/s，超过100a一遇。洪水泥石流翻堤冲入市区，人民路、红旗剧院、市医院一带受灾严重。共造成1556户受灾，死亡278人，毁坏房屋3800间，淹没农田580hm2，毁坏桥梁3座，20多个单位被淹。
(2)1987年4月19日下午16时至20日凌晨，罗峪沟流域普降暴雨，位于暴雨中心何家湾雨量站观测的降雨量达84.1mm。这次暴雨局部强度较大，流域平均降水量30.9mm，洪峰流量443m3/s，接近50a一遇。
(3)1988年8月7日14:00开始普降暴雨，历时共15h40min，降雨量81.5～116.6mm，暴雨中心师家湾降雨量为116.6mm。洪水起涨时间1h20min，落水时间22h40min，洪水总历时24h，洪峰历时所占总历时的比例为8.3%，洪水总量为502.2万m3，实测罗峪沟洪峰流量596m3/s，超过100a一遇。洪水平均含沙量347kg/m3，最大水深3.46m，冲刷深度0.56m。测验河段的右岸冲刷甚为严重，加之洪水来势凶猛，致使中断面处三根水尺及测验台连根冲去，使右岸河床底部呈陡坎形，线务站埋深1.5m的专用电缆线被洪水冲走。
(4)1999年8月17日晚19时40分至21时15分，罗峪沟流域突降大雨，历时1h35min，降雨量84.1mm，罗峪沟河水猛涨，洪峰流量为476.8m3/s，接近50a一遇，中梁、玉泉等乡部分村庄受灾严重，倒塌房屋24间，死亡2人，4个乡镇企业停产，水毁堤防1.2km，直接经济损失334万元。
严重的暴雨、洪水灾害，已给罗峪沟流域沿岸群众和城区居民的生命财产造成巨大损失，是影响城市市区安全的心腹大患。因此，进行罗峪沟流域泥石流的风险性评价具有重要意义。
一般地说，影响罗峪沟泥石流发育的环境因素主要有:
(1)植被覆盖:植被覆盖率的大小与泥石流的发生密切相关。它虽然不是直接产生泥石流的物源因素，但它却直接控制着松散岩石、各种类型的风化物质能否转化成泥石流的物质来源。因为在集水区内由于大量的枯枝落叶供应土壤表面，其产生的腐殖质促进土壤的团粒化，形成粗孔隙有利于降雨入渗，同时在植物的径叶可以附着降雨，减轻了雨滴直接冲击地面力，减缓了土壤侵蚀的能量，减少了泥石流形成的必要条件之一———物质来源。研究表明，植被覆盖率越小，集水区的洪水流量和洪峰时间就会增加，土壤易受侵蚀，加剧水土流失而产生泥石流灾害。
(2)岩石性质及构造:岩石是泥石流发育的重要物质来源。岩石首先是风化侵蚀后，才能成为泥石流发生的物质来源。在自然条件下，结构松散、易于风化侵蚀的岩石，在各种自然营力和地质营力作用下，如地表岩石在阳光、风、电、大气降水、气温变化、构造运动等，会引起岩石矿物成分和化学成分以及结构构造的变化，因为水力侵蚀、重力侵蚀、风力侵蚀、化学侵蚀、冻融侵蚀等各种侵蚀类型的作用下，导致岩石逐渐发生破坏而形成大量的被侵蚀的物质堆积于坡面、坡脚、沟底，成为泥石流发生的丰富的物质来源。研究表明，岩石性质对岩石风化速度的影响是显著的，随着风化的加深，岩石会有从初裂—巨裂—碎化的破坏过程。岩石的完整性即岩石的结构构造对加速岩石的风化影响也很显著，岩石暴露的面积越大、裂隙越发育、岩体的完整性越差，其受各种风化营力的破坏及影响越大，其风化速度将相对越快。
(3)地形地貌:地形地貌条件是对泥石流发育、分布起着控制作用的条件之一。泥石流的形成、分布与地形地貌有一定关系，高山陡坡沟谷发育，在降水和地表径流作用下，地表土壤、岩石风化物被冲刷、剥蚀、侵蚀，易形成崩塌和滑坡堆积于坡面、坡脚或沟底，为泥石流的发生提供了大量的物质来源和水流动力。另外，地形破碎、地面切割强烈，也相应加大了岩石侵蚀的面积，增加了物质来源。所以，地形地貌对泥石流发生的影响主要体现在两个方面:一方面加大了水流的动力;另一方面增加了引发泥石流发生的物质来源。
(4)沟谷发育程度及沟底纵降比:通常，主沟的泥石流物质是由众多小支沟提供的。各级支沟越发育，提供的物源就越多，纵降比越大，水流流动速度就越快，能量就越大，破坏力也就越强。当主沟汇集了大量的泥石流物质和来自不同动力的支沟水流动力时，它将沿着主沟一直向沟口运动。
(5)流域面积:泥石流的发生与否取决于流域面积(汇水面积)的大小和物源的多少，主沟、各级支沟只是承担汇集和搬运。流域内水量的多少是泥石流发生的主要条件之一，而集水的多少是由发生泥石流沟的流域面积所决定的，所以可以肯定地说，流域内物源再少，只要有足够的水源，泥石流也会发生。故流域面积的大小对泥石流的发育至关重要。
(6)水文气象:泥石流的产生与降雨的时序、降雨强度关系十分密切，据大量的统计分析研究，泥石流的产生与前期的降雨量关系很大。
(7)人类活动:人类社会的一些活动，如乱开乱挖、开垦、毁林毁草、放牧、不合理的工程活动等，都为泥石流的发生埋下隐患。
三、罗峪沟流域泥石流的危险评估
前面已经叙述过，罗峪沟小流域历史上曾经暴发过很多次的泥石流灾害，使得生活在该地区群众的生命和财产都遭受过巨大的损失，也极大地阻碍了当地的经济发展。在努力创建社会主义新农村建设的大环境下，合理规划土地利用、新农村建设的构筑蓝图，提出合理的、科学的避险策略，减轻或免受泥石流暴发后带来的危害，进行该流域的泥石流风险评价工作尤其重要。
1.野外调查
2006年度项目组成员首先在收集、分析已有资料的基础上，在该小流域进行了1/5万的针对可能引发泥石流灾害的环境地质调查工作，调查的重点主要是目前流域内可能成为泥石流的物质及其来源、土地利用现状、现有的居民分布和经济水平、暴发泥石流后可能的影响范围、各级支沟尤其是主沟的通行情况等。并根据野外调查、已有资料，结合航片对该地区的土地利用图进行了修改。
罗峪沟主沟呈现NW—SE方向，流域地势北高南低、西高东低，大体呈羽毛形状。流域的南部基本上为第四系黄土覆盖，地势总体上比北坡相对平缓，北部地势较陡，且以基岩出露为主，只在坡脚处零星分布一些第四系黄土覆盖在基岩之上。相对较大的支沟较发育，但规模相对较小的次级冲沟非常发育，它们的切割深度并不大，但沟底纵降比大。通过调查认为，罗峪沟流域里的耕地较多，大多存在着不合理的开垦，梯田基本上以顺坡地为主，由于耕地表层松散，一旦洪水暴发，将会为泥石流的发生提供大量的物源(彩图15)。
崩塌主要发生于第四系黄土地层和古、新近系泥岩地层(彩图16)，滑塌、小滑坡在该流域的地层中都有发生(彩图17)，而且到处可见。另外，在流域的北边，主要是基岩出露处，有很多人工开挖的痕迹(彩图18)，规模大小不一，基本上都是沿坡开挖，宽度在10～40m之间，长度在30～100m之间，深度在1～4m之间。开挖后的碎石有的顺坡堆积，有的顺坡滚落坡脚堆积(彩图19)，砾石大小也很不均匀(彩图20)。这种人工行为的具体用途尚不清楚，但它破坏了山坡的整体性，从远处看像切割的冲沟，人为加剧了侵蚀作用，同时也为泥石流的发育提供了大量的物源。加大了泥石流的破坏作用，因为开挖后的“槽沟”很陡，同样具有一定的汇水范围，在暴雨的作用下，水动力相对强大，冲刷力大，搬运能力强，在流动过程中，对沟底及两侧的侵蚀力加大，增加了泥石流的破坏力。
2.风险评价方法选择
目前关于泥石流风险评价的方法很多，通过现有资料和相关文献［102、103、110、173、176］的检索，经归类整理后在前面已经叙述。从前面的方法中可以看出，一些评价方法是利用一些新的技术、理论等在泥石流风险评价上的应用，还是处于一种尝试性的阶段，如斯特拉勒面积－高程分析法、流团模型法、投影寻踪方法等;一些方法其理论相对成熟，但在泥石流风险评价上的应用还有待于时间的检验，如神经网络法、数量化评分法与逐步回归综合法、模糊数学法等。因为泥石流为突发性的地质灾害，存在着很多的不确定性，虽然泥石流发生的机理认识比较成熟，其发生的特征及影响因素的认识也很清楚，但很多影响因素难以量化，所以对定量评价带来许多障碍。
本次泥石流的风险评价方法是引用刘希林等的单沟泥石流综合评价方法，即MFCAM模型［103］。该模型是刘希林等经过几十年的研究，在经过多次修改后建立的相对成熟的模型。该模型对与泥石流的风险评价分为危险度评价和易损度，该评价模型的建立经历了如下的过程:
最早的危险度评价共有8个评价因子:一次泥石流冲出物最大方量、泥石流发生的频率、流域内松散固体物质储量、泥石流最大漂砾粒径、泥石流最大密度、流域内最大12h暴雨、流域相对高差和流域面积。
20世纪90年代初，在最早的基础上，对单沟泥石流的风险评价中危险度的评价因子选取了12个:一次泥石流冲出物最大方量、泥石流发生的频率、流域面积、主沟长度、流域相对高差、山区平均坡度、流域切割面积、主沟弯曲系数、泥沙补给段长度比、24h最大降雨量、年平均降雨量、人口密度。
20世纪90年代，对单沟泥石流危险度的评价选取了10个因子，它们是:一次泥石流冲出物最大方量、泥石流发生的频率、流域面积、主沟长度、流域相对高差、流域切割面积、主沟弯曲系数、泥沙补给段长度比、24h最大降雨量、人口密度。
最新的单沟泥石流风险评价中危险度的评价选取了7个评价因子:泥石流规模(M)、发生频率(F)、流域面积(S1)、主沟长度(S2)、流域相对高差(S3)、流域切割密度(S6)、不稳定沟床比例(S9)。其中前两项为主要内在因子，其余为次要因子。次要因子选取的方法是:从与单沟泥石流危险度有关的14个候选因子中，采用双系列关联度分析方法，分别将14个候选因子与泥石流规模和发生频率进行关联度分析，再根据每个候选因子与泥石流规模和发生的频率得出的两个关联度的平均值来确定是否与主要因子关系密切，从而决定其取舍。最新的单沟泥石流危险度的计算公式如下(刘希林，2002):
城市地质环境风险经济学评价
式(9－5－1)中，M、F、S1、S2、S3、S6、S9分别为m、f、s1、s2、s3、s6、s9的转换值(表9－5－2)。
表9－5－2 单沟泥石流危险度评价因子的转换函数［102、103］
虽然，准确地、定量化地分析和计算泥石流的危险度，即泥石流发生的概率并不是一件容易的事情。本次之所以应用该评价模型是因为该单沟泥石流危险度评价的基本原理和技术方法已初步成型，是研究者经过几十年的不断探索、分析研究的结果，并在实践应用中逐步得到完善和改进。这并不是偶尔为之的探索性工作。
3.罗峪沟流域土地利用的地质环境危险评价
很显然，该小流域存在的最大风险就是泥石流的发生，所以风险类型就是泥石流发生后，对其影响范围内可能带来的损失。
根据前述的城市土地利用的地质环境风险评价定义，风险评价=发生的概率与可能造成损失的乘积，利用MFCAM模型分别进行分析、计算。
危险度计算如下:
根据危险度的计算模型，首先需要知道m、f、s1、s2、s3、s6、s97个评价因子的实际计算值，然后对各因子根据表9－5－2进行转换，得出转换值。
A.泥石流规模(m)
罗峪沟流域泥石流的主要物质来源是:坡积黄土(其成分为粉沙—壤质黄土，并夹有各种碎屑物质，与原生黄土性质十分相似，它主要分布在梁坡下部较平缓的部位)、沟坡坡积和重力堆积(包括滑坡与崩塌)、山麓坡积—洪积层(多为角砾、巨石与粗砂)、崩积物、洪积物、冲积物、地表风化物和耕植层土壤等。根据该地区计算泥石流规模的经验公式:
城市地质环境风险经济学评价
式(9－5－2)中，m为泥石流规模;K为系数，取0.1～0.5;H为一小时最大降雨量，mm;α为系数取0.73;"为参数，φ意义如下:φ=(γc－10)/(γH－γc)。其中，γc为泥石流重度，kN/m3;γH为泥沙颗粒重度，取26.5kN/m3。
这里K取0.3，"经计算为0.513，H为40.6mm(实测资料)，F为71.37km2，计算出m:
m=1000×0.3×40.6×10－3×0.73×71.37×106×0.513=325539138(m3)
B.泥石流发生的频率(f)
发生的频率可以根据某一历史时期泥石流发生的次数而估计出一个泥石流发生的平均间歇期，从而得出泥石流发生的频率。通常用“次/a”或“次/100a”表示。根据有资料记载的该流域从1965～1999年的34a内，共发生泥石流灾害(危害程度不同)共4次，据此计算f为:11.8次/100a。
C.s1、s2、s3、s6、s9这些参数的都是从已有的资料、地形图或航片中获取，结果如下:
s1为71.37km2;s2为19.8km;s3为705.6m;s6为5.43km/km2;s9为11.42%。
根据表9－5－2的转换函数，对实际值进行转换，得到几个评价因子的转换值(表9－5－3)。
表9－5－3 危险度评价因子的实际值及转换值［102、103］
H=0.29M+0.29F+0.14S1+0.09S2+0.06S3+0.11S6+0.03S9=0.80即罗峪沟在100a尺度内发生泥石流的概率是0.8。
四、泥石流灾害的经济损失评价
若发生泥石流灾害，将使其发生区和影响区造成重大人员伤亡、破坏建筑物、毁坏公路等，具体评估过程如第六章第四节。评价结果见表9－5－4。
五、泥石流风险评估结果
天水市罗峪沟流域风险评估计算其发生的风险概率为0.8，处于易发阶段。需采取治理防护措施，减少灾害发生。根据资料及调查计算结果，罗峪沟泥石流灾害预测产生的经济损失见表9－5－4。
表9－5－4 预测泥石流灾害经济损失
由此可见，罗峪沟泥石流灾害发生的可能性很大，一旦灾害发生将影响到60.47km2土地范围，造成大量的人员伤亡，带来建筑、交通、农业以及工业等方面的巨大损失，后果将会非常严重，总计损失达2124371万元。
六、风险控制与管理
罗峪沟泥石流主要有泥流和泥石流两种类型，发生的概率为0.8，存在很大危险，灾害一旦发生将会造成2124371万元的经济损失。因此，需要采取相应措施防治泥石流灾害。主要有:
1.水土保持措施
减少泥石流沟的土壤侵蚀，防止水土流失，才能有效地避免灾害的发生。因此，需要因地制宜修建梯田，退耕还草，发展林果园，扩大草地面积，加大植被覆盖率，在沟底种植刺槐、杨树为主的沟底防护林。
2.谷坊建设
谷坊工程是治理沟道，防治泥石流的重要措施之一，在冲沟中选择V形沟道布设谷坊，减少水土流失。
3.淤地坝
通过对罗峪沟流域的实地勘察，分析论证，由于该区域受特定的地理位置、地形及地面组成物质诸因素的限制，淤地效益较低，淤地坝主要作用是拦洪淤泥，应选择在中上游各支沟中，规划淤地坝。
4.拦挡工程
罗峪沟泥石流对下游的沟口范围内的工程建筑等造成巨大威胁，因此，要修建拦挡工程。拦挡工程是用以控制组成泥石流的固体物质和雨洪径流，削弱泥石流的流量、下泄总量和能量，减少泥石流对下游经济建设工程冲刷、撞击和淤积等危害的工程设施。最常见的有拦碴坝与急流槽相结合的拦排工程。
5.排洪渠
该流域内烟铺、刘家庄、赵家河、李家园子、何家庙5村位于泥石流支沟沟口，受泥石流威胁严重，应采取措施在这五个村落修建排洪渠。
6.加强监控管理
定时对罗峪沟流域可能发生泥石流的方位进行勘查，尤其每年雨季要加强泥石流的监控，及时报告其发展趋势，以便灾害发生时及时疏散人群，减少损失。
7.加强灾害宣传教育
要提高泥石流影响范围内的群众的灾害意识，进行灾害科普教育，使人们了解灾害发生的各种变化征兆，为有效地避开灾害打下基础。
罗峪沟流域泥石流的防护措施以巩固沟床、稳定沟坡、减轻沟蚀为目标，对威胁村庄的重要隐患处进行排洪或拦坝处理，尽最大限度减少灾害发生的可能性及经济损失。
4、小秦岭金矿区泥石流成因、危险性评价及其防治
邢永强1 郑钊2 赵鸿燕1 曹希强1 张洪波1
（1.河南省国土资源科学研究院，郑州 450016；2.天津大学建筑工程学院，天津 300072）
《中国水土保持》，文章编号：1000-0941-(2008)-07-0043-03
摘要 以小秦岭金矿区内泥石流灾害问题为研究对象划分评价单元、选取评价指标，选用灰色系统理论作为评价方法对矿区内的主要泥石流沟进行了危险性评价，结果表明：大西峪、文峪西峪、枣香峪、大湖峪西峪、苍珠峪、杨砦峪属于泥石流高发区，小湖峪、白花峪、枪马峪、朱家峪属于泥石流中发区，剩余的泥石流沟为泥石流低发区。针对泥石流危害现状，提出了防治建议。
关键词 泥石流 灰色系统 危险性综合评价 小秦岭金矿区
小秦岭地区位于秦岭东段，是我国主要的黄金产地之一，也是地质环境破坏较为严重的地区之一。自20世纪80年代以来，小秦岭地区开展了大规模的采矿活动，在当地留下了大量的废弃矿渣和尾矿，至2001年，累计堆存废渣1 444.41万t、尾矿1 851.4万t。采矿不仅使山（岩）体受到破坏，增加了不稳定隐患，而且产生的大量废渣就近散乱地堆放在坑口的沟谷及斜坡地带，使原本就狭窄的排水沟道被挤占，影响了该地区的自然排洪，同时又为泥石流灾害的形成带来了重大的隐患（河南省国土资源科学研究院等，2004）。目前，该地区已发生多起泥石流灾害，如：1994年7月11日大西峪发生泥石流，造成52人死亡，矿区全部停产，经济损失巨大；1996年8月大西峪、文峪发生泥石流，冲毁矿区公路13km、通讯线路3km，房屋、设备多有损坏，直接经济损失达690万元，间接经济损失达663万元。
1 泥石流成因分析
泥石流是山区特有的一种突发性的自然灾害，常发生在山区小流域内，是一种饱含大量泥沙石块和巨砾的固液两相流体，呈黏性层流或稀性紊流等运动状态。一般来讲，泥石流受地质、地貌、水文、气象、土壤、植被等自然因素和人为因素的综合影响，是山区地质环境和生态环境恶化的产物（成都山地灾害与环境研究所，2000）。
（1）地形地貌条件。小秦岭地区山脊高程多在1 000m以上，谷峰高差多在500m以上，沟壑平均密度为3km/km2，沟坡坡度多大于25°，整体地形具有南北低中间高、西高东低的特征，沟谷深切，呈V字形，具有谷窄坡陡的地形险要特点，极有利于降雨径流的迅速汇集，这就为泥石流的发生提供了有利的地形条件（河南省国土资源科学研究院，2006）。
（2）气象与水文条件。小秦岭地区地处暖温带半干旱大陆性季风气候区，年均降水量645.8mm，降水多集中在7～9月，占全年降水量的50.8%，且多为暴雨，最大24 h降雨量194.9mm，1 h最大降雨量93.2mm，10min最大降雨量26.2mm（1960年7月22日）。由于小秦岭地区山势陡峻、岩石裸露，对雨水的入渗、截流、调节少，地表径流强度大，因此极易引发山洪、泥石流等地质灾害。
（3）岩土体条件与人类活动的影响。小秦岭地区岩土体工程地质条件相对简单，以松散的碎石土和坚硬—较坚硬的变质岩两大岩类为主，区内采矿活动强烈，加上对废弃矿渣没有采取任何防护措施，而是将其随意堆放在山谷、洼地内，这就为泥石流的形成提供了重要的固体物质来源，是使区内易发生泥石流灾害的主要原因之一（张天义等，2003）。松散的碎石土主要由废弃矿渣、洪积卵砾石组成，废矿渣天然休止角多为28°～35°。由于矿区地形险要，大量的采矿口和采矿设备布设在沟底，采矿工人也居住在沟底，沟底不仅是人类采矿活动的主要场所、矿渣堆放的场地，同时又是洪水下泄的通道（邢永强等，2006），因此在洪水作用下，这些散乱堆放的废矿渣就极易形成泥石流，直接威胁到采矿工人的生命安全和采矿企业的财产与生产安全。
2 泥石流危险性评价
2.1 评价方法综述
我国对泥石流危险性评价的研究目前已取得了一定的进展，最早的相关研究见于1986年谭炳炎的泥石流严重程度的综合评判（谭炳炎等，1991），其研究主要是从定性角度对泥石流的危险性作出判别，之后由其完成的泥石流沟的判别方法和数量化综合评判成果在铁路部门得到推广和应用（谭炳炎等，1991）。此后，随着各种数学理论的成熟，许多研究者开始注重运用不确定性数学方法来解决泥石流危险性评价问题，一批研究成果先后涌现出来，其中最具代表性的是模糊数学、灰色系统理论等理论方法的应用（谢又予等，1991；苏经宇等，1993），从而使泥石流危险性评价研究有了新的进展并逐渐趋于成熟。
2.2 评价方法选择
本研究采用灰色系统理论（邓聚龙，1987）中的灰色关联分析法来评价小秦岭金矿区主要泥石流沟的危险程度。
3 灰色系统理论评价方法
3.1 灰色系统理论评价的优点
灰色关联分析法是一种复杂系统的综合评价方法，它是依据监测资料与评价标准序列间的几何相似性与关联度，来度量监测资料中多个序列相对于某一级别质量序列的关联性，其特点是：①评价的对象可以是一个多层结构的动态系统；②评价标准的级别可以用连续函数表达，也可以采用在标准区间内做更细致的分级；③方法简单、可操作性强，易与现行的其他方法对比。目前，该方法在泥石流沟危险性评价方面尚无应用实例。
3.2 灰色系统理论的评价过程
3.2.1 进行无量纲化处理
实际问题中的不同因子往往具有不同的量纲，而在比较时要求量纲相同，因此首先需对各种数据进行无量纲化处理。假定一个因子的序列为xi，有多种方法可对变量进行无量纲化处理，其中常用的方法是对序列的原始数据做初值变换，即
环境·生态·水文·岩土：理论探讨与应用实践
3.2.2 求参考序列与比较序列的绝对差
设参考序列和比较序列分别为Xi和Xj，在k点，两个因子之差的绝对值Δij（k）为
Δij（k）=xi（k）-xj（k）（k=0，1，…，n）
3.2.3 计算两个因子的最大和最小绝对差
两个因子的最大和最小绝对差的计算式为
环境·生态·水文·岩土：理论探讨与应用实践
其中
环境·生态·水文·岩土：理论探讨与应用实践
3.2.4 计算关联系数
定义序列Xj（k）与Xi（k）在k点的关联系数为
环境·生态·水文·岩土：理论探讨与应用实践
式中：ξ为分辨系数，其取值只影响关联度系数的大小，并不影响关联序列，一般取值为0.5。
3.2.5 关联度计算
关联系数只表示各时刻数据间的关联程度，由于它过于分散不便于比较，因此用其平均值来表示比较序列Xj对参考序列Xi的关联度，即
环境·生态·水文·岩土：理论探讨与应用实践
4 小秦岭金矿区泥石流沟危险性综合评价
2006年9月，我们对小秦岭金矿区的泥石流发育情况进行了调查。本研究主要选择研究区内的大西峪、文峪西峪、枣香峪、大湖峪西峪、小湖峪、苍珠峪、白花峪、枪马峪、杨砦峪、朱家峪10条受人类活动影响强烈的泥石流沟来开展评价工作。
4.1 评价因子选择及评价标准确定
矿山泥石流灾害危险性评价指标的选择，依赖于泥石流灾害形成与发展的基本条件和可能发生控制与诱发的因素。根据上文对小秦岭金矿区泥石流灾害的成因分析，选取地面坡度、泥石流沟汇水面积、矿渣堆积量、年降水量、有无工程保护措施5个因子构建评价指标体系。
对于所选取的评价因子，将泥石流危险性评价划分为高发区、中发区、低发区3个级别，各级别的分级标准值如表1所示。
表1 泥石流沟危险性评价因子分级标准
根据表1各评价因子分级标准，通过无量纲化处理后，构建灰色关联分析方法的参考序列Xi。对于定性指标如有无工程保护措施，则直接采用0～0.3（差）、0.3～0.7（中）、0.7～1.0（较好）作为分级标准。
4.2 泥石流危险性评价结果及分析
根据选取的各评价因子，通过实地调查、遥感影像查询等收集待评价泥石流沟的数据资料，将评价因子的实测数据进行无量纲化处理后，构成灰色关联分析方法的比较序列Xj，再分别计算出比较序列Xj与参考序列Xi的关联度，由此评价各泥石流沟的危险性级别。本研究采用VB语言编制相应的计算程序，结合各泥石流评价指标的量值开展泥石流沟危险性评价，其评价结果如表2所示。
表2 泥石流沟危险性评价结果
由表2可知，在评价的10条泥石流沟中，大西峪、文峪西峪、枣香峪、大湖峪西峪、苍珠峪、杨砦峪属于泥石流高发区，小湖峪、白花峪、枪马峪、朱家峪属于泥石流中发区。本研究虽未对矿区所有泥石流沟都进行危险性评价，但根据相关资料和实际调查结果，可把矿区内剩余的泥石流沟都定为泥石流低发区。根据对小秦岭金矿区的实地调查以及河南省国土资源科学研究院已开展的相关研究工作，可知本评价结果基本符合当地的实际情况，能够较准确地反映出小秦岭金矿区的泥石流灾害发育情况。
5 泥石流防治建议
泥石流的防治包括预防和治理两个方面，其中用工程措施防治见效快，其技术也较为成熟，实践中许多工程措施在防治中都发挥了重要的作用。结合小秦岭金矿区的实际情况，对泥石流灾害采取预防为主，辅以重度危险区治理的原则。
（1）在小秦岭金矿区开展泥石流的监测和预警预报工作。在泥石流高发区建立泥石流监测站，在中发区设泥石流监测点，利用RS，GPS，GIS和CS（卫星通讯）技术，结合当地气象、水文等实时动态信息，借鉴国内外泥石流预警预报技术，构建小秦岭金矿区地质灾害监测网络预警体系。
（2）在泥石流危险性分区的基础上，对危险区内的故县镇、阳平镇、朱阳镇等村庄住宅和重要设施进行规划，规划中要将泥石流防治纳入山区建设总体规划中，以最大限度地减少因城镇、工矿、交通等建设项目布局失当而造成不必要的灾害损失。
（3）搞好枣香峪、大湖峪西峪、小湖峪、白花峪、枪马峪、杨砦峪、朱家峪等泥石流沟的水土保持，建立起完善的流域水土流失的综合防治体系，最大限度地降低泥石流暴发几率。
（4）雨季派专人巡视，若发现沟床中正常流水突然断流或洪水突然增大并夹有较多的柴草、树木，沟谷深处变得昏暗并伴有轰鸣声或轻微的振动感，则说明沟谷上游已发生泥石流，此时应迅速发出警报并组织群众撤离危险地段。
（5）加强泥石流防治知识的普及，强化广大干部群众的防灾意识，建设良好的生态环境，提高山区综合防灾减灾能力。
参考文献
成都山地灾害与环境研究所.2000.中国泥石流.北京：商务印书馆.
邓聚龙.1987.灰色系统理论.武汉：华中理工大学出版社.
河南省国土资源科学研究院.2004.灵宝市地质灾害防治规划.郑州：河南省国土资源科学研究院.
河南省国土资源科学研究院.2006.灵宝市小秦岭金矿区矿山地质环境及采矿诱发地质灾害勘查设计书.郑州：河南省国土资源科学研究院.
苏经宇，周锡文，樊水荣.1993.泥石流危险等级评价的模糊数学方法.自然灾害学报，2（2）：83～90.
谭炳炎.1986.泥石流沟严重程度的数量化综合评判.水土保持通报，6（1）：51～57.
谭炳炎，靳番，荆绍华.1991.泥石流沟的判别方法和数量化综合评判.泥石流防治理论和实践.西安：西安交通大学出版社.45～71.
谢又予，伍永秋.1991.北京密云县泥石流危险区及沟谷危险度的初步研究.首都圈自然灾害与减灾对策.北京：气象出版社.166～170.
邢永强，章煜.2006.河南省灵宝市地质灾害特征、分布情况与防治对策.河南理工大学学报（自然科学版），25（5）：372～376.
张天义，张兴辽，张克伟.2003.国土资源综合调查与评价.北京：地质出版社.
Causes Analysis and Risk Comprehensive and Countermeasure Evaluation of Xiaoqinling Hill Goldfield Debris Flow
Xing Yong-qiang1 Zheng Zhao2 Zhao Hong-yan1 Cao Xi-qiang1 Zhang Hong-bo1
（1.Henan Land and Resources Research Institute，Zhengzhou 450016；2.College of Civil Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072）
Abstract：Debris flow in Xiaoqin hill gold mining area was focused on and gray system theory was employed to evaluate according to selected index through evaluation elements.Finally a risk analysis on debris flow channel inside the mining area was made，which shows that Daxi valley，Wenxi valley，Zaoxiang valley，Dahu valley，Cangzhu valley，Yangzhai valley are high risk areas and Xiaohu valley，Baihua valley，Qiangma valley，Zhujia valley are mid-risk areas.
Key words：debris flow；gray system theory；risk comprehensive evaluation；Xiaoqinling hill gold field
5、地质灾害易发程度评价
4.2.1 地质灾害易发区的属性
综上所述本次研究中所说的“地质灾害易发区”是指地质环境条件脆弱，对外动力条件变化反应敏感，在气候和人类工程经济活动的强度等条件的变化（量的积累及其引起的质的变化）达到一定程度时，容易产生地质灾害的区域。
（1）地质灾害易发区的相对性
“地质灾害易发区”是一个相对的概念。
由于不同种类地质灾害的发生，都与特定的地质环境相联系，不同类型地质灾害其易发区范围不同，因而应该根据地质灾害的种类分别确定其易发区。
同时，地质灾害易发区的相对性，还体现在研究区域整体和局部的关系上。在基本地质环境条件一致的情况下，在圈定全国范围的区域性的易发区时，有时对那些因局部条件差异形成的局部的非易发区则不予考虑，特别当那些局部条件在某些因素影响下有可能发生变化而导致易发程度改变的时候，这种忽略更是显而易见的。
（2）地质灾害易发区的动态性
地质灾害易发区是动态的。随着地质灾害调查的深入，自然地质地理条件的变化，人类工程经济活动的强度、方式的变化，特别是地质灾害防治工作的进展，地质灾害易发区会随时间的推移（如不同的规划期）而有所变化。
4.2.2 地质灾害易发程度分区的依据
地质灾害的发生与发育程度主要受地形地貌、地层的岩土体类型及性质、地质构造、水文地质条件等地质环境背景的控制，而地质灾害的类型、时空分布规律及发展趋势，又与大气降水、人类活动强度等外动力条件有关。
具体地说，对于滑坡、崩塌和泥石流灾害易发区划分主要考虑区域地形地貌、水文及工程地质条件（岩土体类型）、区域构造和地震活动、区域气候类型与暴雨强度以及地质灾害现状等因素。
对于地面塌陷，要按岩溶塌陷和矿山采空区塌陷分别考虑。对于岩溶塌陷灾害易发区的划分主要考虑碳酸盐岩类型及其区域分布、埋藏状况、岩溶发育强度、区域水文地质、地形地貌条件等，以及地下水开采状况与地下水位变化情况；对于矿山采空区塌陷灾害，主要考虑矿山种类、开采规模、矿区地质构造、地形地貌、岩土体结构类型、采矿方式和强度等因素。
地面沉降灾害易发区的划分主要考虑地形地貌、第四纪松散层厚度、区域水文地质条件、地下水开采状况、水位变化和城市规模与人口密度等因素。
为了研究与地质灾害的发生与发育程度有关的上述地质环境条件，本次研究充分收集并综合分析了全国及各省已有的相关成果资料，所依据的主要数据资料和图件成果等如下：
（1）数据资料
全国地质灾害数据库资料，全国以省为单位的地质灾害现状调查，1∶50万环境地质调查资料，县（市）地质灾害调查资料，已掌握的汛期地质灾害调查资料，县（市）地质灾害调查综合研究成果，三峡库区地质灾害调查评价综合研究成果和风险评估研究成果，已有的北京、安徽、山东、湖北、广东、云南、天津、浙江等各省地质灾害防治规划和相关文献等。
（2）地质环境专题图件
中国地貌分区图，中国地质岩组类型图，1∶400万《中国地震烈度区划图》（2001），1∶400万《中国水文地质分区图》，1∶600万《中国特殊类土及危害图》，1∶600万《中国环境地质分区图》，《中国多年降水量分布图（1991～2000）》，《中国地下水位变化分布图》，《中国地下水开采潜力示意图》等。
（3）地质灾害专题图件
滑坡、崩塌分布图，泥石流分布图，地面塌陷分布图，地面沉降分布图，各省地质灾害图集等。
（4）社会经济专题图件
中国人口密度图，矿山分布图等。
4.2.3 地质灾害易发程度分区的原则
地质灾害易发区的划分主要从地质灾害的易发条件、诱发因素、历史地质灾害发生情况三方面考虑。
（1）主要因素原则
影响致灾地质作用发育的条件很多，对崩塌、滑坡、泥石流灾害，主要有：地形地貌、地层岩性、地质构造、切割密度、降雨强度、地震强度等。综合分析后确定致灾地质作用发育的最基本因素是地形地貌、地层岩性、地质构造。
（2）类似原则
“类似原则”，即类似的地质环境具有类似的地质灾害问题。遵循这一原则，根据不同级别地质灾害易发区判别特征，以各灾种地质灾害形成发育的地形地貌、地层岩性、地质构造等地质环境条件为基本因素，结合大气降水，人类活动强度等外动力诱发因素，利用类比原理、点面结合综合划定易发区。
（3）自然因素和人为因素相结合的原则
由于地面沉降是人为引发的地质灾害，因此划分地面沉降易发区时，要考虑地下水开采状况、人口密度等社会因素。
（4）定性分析与定量评价相结合的原则
以历史地质灾害分布状况为基础，定性分析与定量评价相结合进行划分；利用最新的地质灾害调查资料和统计数据。
4.2.4 地质灾害易发程度的分级
考虑全国地质环境调查和地质灾害调查现状，以及地质灾害防治规划和地质环境管理的需求，易发区的易发程度宜分为：地质灾害高易发区、地质灾害中易发区、地质灾害低易发区。
4.2.5 地质灾害易发程度图的编制
本次地质灾害易发程度划分的目的是在规划期内，对相对稳定不变的内在地质环境基本条件和与人类工程经济活动有关的外在的动力诱发因素进行宏观评价，为合理制定地质灾害防治规划及相关专项规划、减灾工程、监测预警体系、地质灾害防治基础工作和地质灾害重点防治工作的部署和开展，汛期重点区防范工作的部署以及实现可持续发展等提供参考依据。为全国地质灾害防治规划工作而进行的地质灾害易发程度划分，就是在全国范围内把地质灾害发生的地质环境条件相近，灾害种类基本一致，历史上地质灾害事件频率、规模和危害程度相当的区域划在一起，进行分区划片。这种分区区划片的最直观的表达形式，就是编制“地质灾害易发程度图”。
在前述地质灾害易发区的“相对性”中指出，由于不同种类地质灾害的发生，都与特定的地质环境相联系，不同类型地质灾害其易发区范围不同，因而应该根据地质灾害的种类分别确定其易发区。本次工作就从此出发，按灾种编制“地质灾害易发程度图”。共需编制滑坡-崩塌灾害易发程度图、泥石流灾害易发程度图、地面塌陷灾害易发程度图、地面沉降和地裂缝灾害易发程度图。
图件编制的步骤是：
1）对已发生滑坡和崩塌、泥石流、地面塌陷、地面沉降和地裂缝的地质环境特征进行总结，分析主要地质灾害类型发生的典型特征，也就是易发特征。
2）利用不同级别易发区特征，采用工程地质类比原理，分析与主要地质灾害类型相关的、不同易发特征的地质环境条件的时空规律，找出相似的地区，进行主要地质灾害类型易发程度的划分。
6、地质环境风险可能性(概率)估算
一、地质环境风险评价内容和关键步骤
对于某一特定的地质环境用途，进行地质环境风险评价内容和关键步骤如下:
(1)危害识别———判断要出什么事故:即识别出要发生什么样的环境事故。如要建设一个垃圾处置场，对于广义的地质环境风险识别来讲，一个垃圾填埋场可能出的事故为填埋气体逃逸进入地层、土壤和地下水，污染空气、地表水、地下水，传播疾病;垃圾淋滤液渗漏进入地层、土壤和地下水，污染土壤、地下水、地表水等。危害识别就是要对这些事故进行逐项分析。
(2)危险评估———分析和计算出事故的可能性有多大:即是对上述可能发生的事故进行可能发生的概率进行分析、计算或评估。
(3)危害评估———如事故一旦发生将产生什么后果:对上述可能发生的事故将造成的后果(环境污染、传播疾病等等可能导致的经济损失、健康损失等)进行定性分析和定量评估。
图8-1-1 城市地质环境风险评介的内容
图8－1－2 城市地质环境风险评价技术路线图
(4)风险评判———判断风险的可接受程度:根据各事故概率、其危害后果、人们或其他受体的承受能力进行综合判断，评估人们或其他受体对风险的接受程度。
(5)风险控制———提出回避或降低风险的对策或措施。
二、常用的环境风险评价方法
风险因素因区域开发性质和类型、区域环保目标和标准、环保敏感目标的不同而异，所以各风险因素的评价和综合评价的方法有所不同。总的来说，目前区域环境风险评价的方法还是定性和半定量的，难以完全定量化。综合起来，可归纳为以下几种［109、110、214、186～206］:
1.概率设计方案的优化
该方法适用于几个备选方案的比较。把几个方案可能的后果的相对权值一一列出，根据具体要求和实际情况挑选其中一种方案付诸实施，并对此方案作失败概率的可能损失分析。
2.商值法
商值法也称比率法，是生态风险评价最常用最普通的方法。它要求首先为保护受体设立参照浓度指标，然后与估测的环境浓度相比较。修正的商值法用有害指数Hi表示风险量。Hi≤1时，环境受害概率低;1<Hi<10时，环境可能受影响;Hi≥10时，环境受害概率较大，须做现场评价。
3.外推法
外推法是健康风险评价中最常用的方法，它根据流行病学或动物毒理学研究资料，外推到环境水平的毒物暴露时生物体(或人体)所受的风险性。
4.逻辑分析法
将层次分析方法AHP(Analytic Hierarchy Process)和故障树及事故树等逻辑分析方法用于区域环境风险评价中，分析事故源项，求取各风险因素的风险“相对大小”，即衡量对区域综合风险的“贡献”。
5.统计分析法
收集历史上的有关数据，利用统计分析的方法求取类似事故发生的概率，即“依旧推新”，如事故时天气条件的计算、疾病发生率的估计等多用此方法。
6.公式评价法
通过对事故的模拟分析，推导或实验得出经验公式，利用公式计算出风险的可能大小，通过进一步实验和观测，对公式逐步修正。如有毒气体的泄漏，利用在类似条件下的大气扩散模式;污染物在水中的泄漏，利用水体迁移扩散模式;人体健康风险也可采用暴露危害计算公式。
7.模糊数学法
区域环境风险涉及复杂的因果关系，往往用精确的方法难以解决，风险在大与小之间没有明显的界限，模糊数学恰恰能够表达这种差异的中间过渡性，较为客观地刻划出风险的大小，其研究和应用逐步深入。
8.图形叠加法
单因素环境风险评价结果有时采用图形表示，特别是风险危害后果在用其他方法难以计算时采用图形表达，如有毒危险性气体的泄漏扩散一般绘制浓度等值线图。在风险综合评价时，将各个环境风险因素的分布图进行合理叠加，得到整个研究区域中不同功能区的风险相对大小。
9.事件树分析(ETA)
事件树分析是从初因事件出发，按照事故发展的时序，分成阶段，对后继事件一步一步地进行分析，每一步都从成功和失败(可能与不可能)两种或多种可能的状态进行考虑(分支)，最后直到用水平树状图表示其可能后果的一种分析方法，它可以定性、定量反映整个事故的动态变化过程及其各种状态的发生概率。
针对所选择的不同故障事件作为初因事件，简单的污染源源强分析，可取其事故排放顶事件为事件树的初因事件。ETA可分析得出相应不同的事件链。事故排放故障树分析所确定的能导致向环境排放污染物的各种事件，由于其故障原因和所导致的污染物排放形态各异，使得事故排放的强度有所差别。因此，都应作为源强事件树分析的初因事故。应用ETA，我们可以分析出事故源强及其后继事件与最终结果的概率分布谱。也可用ETA分析污染源事故排放后通过环境介质造成受体安全风险的过程。
10.故障树评价方法
前面已经介绍，这里不再重复。
值得说明的是，区域内研究的环境风险因素很多，每一种风险都有各自的特点，所以评价时应针对具体的风险问题选择合适的方法。
11.主观概率与客观概率法
进行风险分析必须获得关于状态变量的概率分布信息。获得概率的信息一般有两种途径:一是根据大量的试验进行统计计算;二是根据概率的古典定义，将事件集分解成基本事件，用分析的方法进行计算。由于上述两种估计是以客观存在的数据为基础，故称为概率的客观估计。按这种方法得到的概率，称为客观概率。
在实际工作中，有时不能获得充分的信息计算客观概率，但在风险决策分析时，又必须对概率进行估计。此时，只好由决策者或分析人员对事件发生的概率做出主观估计。这种既没有大量的历史数据作依据，又未通过试验或精确计算，主要靠个人主观判断获得的概率称为主观概率。一般情况下，主观概率的定义可以描述为:根据对某事件是否发生及该事件发生可能性大小的个人主观判断。用一个0～1之间的数来描述事件发生的可能性，此数即为主观概率。
图8－2－1 概率转盘示意图
主观概率的概率分布与客观概率分布一样，有离散型和连续型两种。对于连续型分布，常见的是正态分布和均匀分布。获取主观概率估计值除了依据分析者的主观判断外，可借助概率转盘法。概率转盘是一种具有黑、白两个扇形的圆盘。圆盘中心有一根可旋转的指针，该指针可任意旋转，可位于转盘内任意扇区内。不同颜色扇区面积大小可根据需要任意调节，如图8－2－1所示。
三、地质环境事故危险性评估方法
为方便叙述，在此将地质灾害与环境地质问题的发生统称为地质环境事故。正如上述，由于崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝等地质灾害事故发生的概率定量计算或预测是比较困难的，而只能根据专业知识和地质条件对发生的危险性(度)进行评估，危险性的评估理论方法也比较成熟。这类风险可以表示为
地质环境事故风险度(Risk)=事故发生危险度(Hazard)×造成的损失(Loss)
或数学表达式为
城市地质环境风险经济学评价
式(8－2－1)中，R为风险度(Risk)，它是一个可能包含人员伤亡、经济财产损失等在内的一个数字，单位可能比较复杂，如人、万元等;H为事故发生危险度(Hazard)，它是一个在0～1之间的数字，没有量纲;L为事故发生造成的损失(Loss)，它是一个与风险度相似的物理量或指标，可能包含人员伤亡、经济财产损失等在内，单位可能是人、万元等。
因此，本文将地质环境事故危险性定义为“地质环境事故发生容易程度，即相当于地质灾害或环境地质问题易发性”。表示地质环境事故危险性的参数称为“危险度H”，H是一个在0～1之间的数字，没有量纲。
下面介绍地质环境事故危险度的评估计算方法。
假设某地区j单元(或某地带或地段或地块)的地质环境事故易发性为Ej，而某地质环境事故最不容易发生时的易发性值为Em，则该地区j单元(或某地带或地段或地块)的地质环境事故危险度表示为
城市地质环境风险经济学评价
根据笔者测算，对于滑坡、崩塌、泥石流、岩溶塌陷这几种事故，Em值可分别取50、130、40和25。
根据《城市环境地质调查评价规范》(送审稿)［179］，地质灾害(滑坡、崩塌、泥石流、岩溶塌陷)易发性E，再结合本文提出的(8－2－2)式，危险度计算方法如下。
1.滑坡危险度计算
根据滑坡形成的地层岩性、斜坡结构类型、坡度、降雨量、新构造活动与地震、坡高、人类工程活动和斜坡变形破坏特征等8项影响因素(表8－2－1)进行滑坡易发程度综合评判。
城市地质环境风险经济学评价
式(8－2－3)中，xi为滑坡易发的影响因素;ai为xi的权重;ai值的大小和xi的得分如表8－2－1所示。
根据(8－2－2)式，滑坡危险度或相对概率为
城市地质环境风险经济学评价
若要根据E滑值大小进行滑坡易发性分区，可按以下E滑值大小分为四级(区):
城市地质环境风险经济学评价
表8－2－1 滑坡易发程度量化评分表
2.泥石流危险度计算
根据沟谷泥石流形成的15项影响因素(表8－2－2)对泥石流沟易发程度进行综合评判。
城市地质环境风险经济学评价
式(8－2－5)中，xi为泥石流易发的影响因素，xi的得分见表8－2－2。根据(8－2－2)式，泥石流危险度或相对概率为
城市地质环境风险经济学评价
若要根据E泥值大小进行泥石流易发性分区，可按以下E滑值大小分为四级(区):
E泥≥114:高易发泥石流沟;E泥=84－114:中易发泥石流沟
E泥=40－84:低易发泥石流沟;E泥<40:不易发(非泥石流沟)
表8－2－2 沟谷泥石流易发程度数量化评分表
续表
3.崩塌危险度计算
根据崩塌形成的坡度、地层岩性与岩土体结构、地质构造、新构造活动与地震、人类工程活动、坡高、降雨，崩塌发生规模与发生频率等8项影响因素(表8－2－3)进行崩塌易发程度综合评判。
城市地质环境风险经济学评价
式(8－2－7)中，xi为崩塌易发的影响因素，ai为xi的权重，ai值的大小和xi的得分见表8－2－3。
表8－2－3 崩塌易发程度数量化评分表
续表
根据(8－2－2)式，崩塌危险度或相对概率为
城市地质环境风险经济学评价
若要根据E崩值大小进行崩塌易发性分区，可按以下E崩值大小分为四级(区):
E崩>23:崩塌高易发区;E崩=20～23:崩塌中易发区
E崩=13～20:崩塌低易发区;E崩<13:崩塌不易发区
4.岩溶塌陷危险度计算
岩溶塌陷易发程度判别式:
城市地质环境风险经济学评价
式(8－2－9)中，K为岩溶发育程度;S为覆盖层岩性结构;H为覆盖层厚度，m;W为岩溶地下水位，m;F为岩溶地下水径流条件;G为地貌。
岩溶塌陷形成影响因素K、S、H、W、F、G的赋值大小见表8－2－4和表－2－5。
根据(8－2－2)式，岩溶塌陷危险度或相对概率为
城市地质环境风险经济学评价
若要根据E陷值大小进行岩溶塌陷易发性分区，可按以下E陷值大小分为四级(区):
E陷≥17:塌陷高易发区;E陷=13～16:塌陷中易发区
E陷=9－12:塌陷低易发区;E陷≤8:塌陷不易发区
表8－2－4 岩溶塌陷易发程度数量化评分表
表8－2－5 碳酸盐岩岩溶发育程度分级标志
5.地下水污染危险性评估
地下水污染的危险性，可以用地下水脆弱性或地下水防污性能来评估，评估方法可以根据评价区的实际情况，选择DRISTIC法或其他方法，当然危险性的表达指标“危险度”的计算要经过适当的变通。在这里推荐一种适合于平原地区的地下水污染危险性的评价方法。
通过对大量国内外资料［110～114、140～149］分析，地下水防污性能主要影响因子主要为地下水埋深、包气带岩性及其厚度、含水层厚度。包气带土层的防污性能主要表现为包气带黏性土层阻隔能力。换句话说，在进行范围不大的平原地区地下水防污性能评价时，以包气带黏性土层污染防护性能为主要控制因素进行评价即可。
根据试验研究结果［111］及其他研究成果［111～114、116］，归纳总结得出粘土、粉砂质粘土和胶泥土等各种土层不同厚度所对应的污染防护性能如表8－2－6所示。
表8－2－6 粘土、粉砂质粘土和胶泥土不同厚度所对应的污染防护性能［111］
表8－2－6表明，如果某地区地下水含水层之上的粘土、粉砂质粘土或胶泥土层累计厚度hm分别达到16.5m、21.0m、5.0m时，如果没有影响此厚度变化的人类活动(如开挖深坑、钻井等)，则地面的“三废”不会污染其下的地下水。若厚度小于这些值，其污染的危险性由各类土的具体厚度h决定，污染危险度H计算方法为
式(8－2－11)中，H为地下水受污染危险度;h为地下水含水层之上的粘土、粉砂质粘土或胶泥土层的累计厚度，当其分别等于或超过16.5m、21.0m、5.0m时，H=1;，hm为地下水含水层之上的粘土、粉砂质粘土或胶泥土层累计厚度分别对应的16.5m、21.0m、5.0m值。
如结合地下水的水量和质量，便可以评价地下水的污染风险。结合表8－2－6的参数值，可对地下水污染风险进行评价分区。
7、泥石流造成的经济损失评估
一、泥石流及易损性定义
泥石流是介于流水与滑坡之间的一种地质作用。典型的泥石流由悬浮着粗大固体碎屑物并富含粉砂及粘土的黏稠泥浆组成。在适当的地形条件下，大量的水体浸透山坡或沟床中的固体堆积物质，使其稳定性降低，饱含水分的固体堆积物质在自身重力作用下发生运动，就形成了泥石流。泥石流是一种灾害性的地质现象。泥石流经常突然爆发，来势凶猛，可携带巨大的石块，并以高速前进，具有强大的能量，因而破坏性极大。泥石流所到之处，一切尽被摧毁。
易损性(Vulnerability)的定义，1992年联合国公布为“潜在损害现象可能造成的损失程度”，刘希林等人定义为“在给定地区和给定时段内，由于潜在自然灾害而可能导致的潜在总损失”。
二、罗峪沟泥石流经济损失评价指标体系［102、103］
泥石流造成的经济损失构成很多，如建筑资产、室内财产、土地价值、人口、工农业生产、地下管道、输电线和交通等，关键是如何选择那些既能代表损失的主要内容，又能反映区域特征的因子，并且使它们易于定量化，从而达到科学性、合理性和可操作性的目的。
在具体计算中，将经济损失分为三类进行计算:
1.人员社会经济损失指标
人员损失主要是指因灾死亡损失和因灾伤害损失及其产生的间接损失(如人员精神损失或心理伤害)，而这些损失受社会结构(规模、密度、年龄、教育和财富)的影响。国际地质科学联合会(IU2GS)提出了将人的易损性表达为自然灾害对某一人群生命造成影响的概率。由于罗峪沟泥石流影响范围较大，可按面(区域)评价进行计算。
因此，我们考虑用间接的方法来将社会经济损失定量化。可能最大的生命损失，首先与人口密度有关，一个地区人口密度越大，遭受自然灾害时，该地区人们生命遭受损失的可能性就越大，也即经济损失就越大;同时也与人口质量有关，65岁以上的老人和15岁以下的少年儿童比其他年龄段的人具有更大的易损性;易损性还与教育水平有关，受过良好教育的人们易损性较低，反之，接受较少教育的人们易损性就较高;此外，富裕程度亦影响到易损性的大小，农村人口较为贫穷，他们相对于城市居民来说具有更大的易损性。
区域泥石流人员社会经济损失指标评价模型如下:
城市地质环境风险经济学评价
式中，V1为地质灾害人员经济损失，万元;γ为人员死亡平均经济损失，万元/人年;P为人口数量，人;α为间接损失与直接损失的比例，%;D为人口密度，人/km2;S为灾害影响面积，km2。
2.物质经济损失指标
物质经济损失指标包括有形资产和无形资产，有形资产可用固定资产来表示。
无形资产可用国内生产总值(GDP)来作为代表经济损失的综合指标。显然，一个地区国内生产总值越大，遭受自然灾害时该地区经济损失就越大。
区域泥石流物质经济损失指标评价模型如下:
城市地质环境风险经济学评价
式中，V2为地质灾害财产经济损失，万元;V21为地质灾害有形资产经济损失，万元;V22为地质灾害无形资产经济损失，万元;y1为建筑损失，万元;y2为资产损失，万元;y3为交通损失，万元;y4为管线损失，万元。
3.资源环境经济损失指标
环境经济损失即自然资源经济损失主要包括水、气和土地资源等的损失。森林资源已考虑在经济损失中。对泥石流来说，土地资源是主要的环境易损物源，可作为代表环境经济损失的主要指标。显然，土地资源价值越大，遭受泥石流时土地损失就越大，也即经济损失就越大。土地价值不仅依赖于土地质量和土地利用方式，而且与市场条件有关而市场条件变化迅速且难以预测。因此，直接评估土地价值较为困难。简单起见，参考不同土地类型人为给定基价，以便进行地区经济损失计算。考虑到土地只在使用和买卖时才体现价值和具有价格，目前我国土地使用权年限通常为70a，因此，这一指标通常取年均值。
城市地质环境风险经济学评价
式中，V3为地质灾害资源环境经济损失，万元;T为地质灾害土地资源经济损失，万元;Ai为土地单位价值，万元/km2;Pi为地质灾害无形资产经济损失，万元;i为土地利用类型种类，个;并且，灾害经济损失包括直接经济损失和间接经济损失两部分。
灾害的直接经济损失是指同一灾害的成灾过程中，包括原生灾害和紧密伴随的次生灾害所造成经济损失的总合。如泥石流中，在房屋和工矿构筑物倒塌以及田园道路破坏的同时，还可能引起断水、断气、断电、失火和交通阻塞，由它们共同造成的损失都可算作是灾害的直接损失。这是因为在这样的灾情评估中，短时间内根本无法区别哪些是原生灾害，哪些是次生灾害。
当一次成灾过程基本结束，由于这次灾害所造成工矿流程、商贸金融、社会公益和管理等方面的停顿、减缓以及失调等所造成的损失都可算作是间接经济损失，所以一般与所说的衍生灾害是相当的。
三、罗峪沟泥石流经济损失评价
罗峪沟流域地处秦城区北部，位于东经105°30'—105°45'，北纬34°34'—34°40'之间，是渭河支流———河的一级支沟，流域总面积71.37km2，涉及秦城区的玉泉、中梁及北道区的凤凰、渭南、南河川5个乡，43个行政村。
流域内地形差异大，坡度陡峻，植被稀少，加之局地性暴雨居多，且历时短，强度大，汇流急促，一遇暴雨天气，常常引发山洪、泥石流等山洪灾害，并伴有滑坡。对下游天水市区人民群众生命财产造成很大威胁。
1.人员社会经济损失
罗峪沟泥石流灾害涉及秦城区和北道区，人口共计11.3442万，其中城镇人口8.6万人，农村人口2.7442万人。人口基本概况见表6－4－1。
表6－4－1 罗峪沟流域影响区域人口统计表
人员损失包括直接损失和间接损失，直接损失主要包括因灾死亡损失和因灾伤害损失。前者是指因滑坡造成人员死亡而带来的损失;后者是指滑坡造成的除死亡以外的受伤、疾病、医疗等损失。间接损失主要指人员精神损失或心理伤害。
区域泥石流人员经济损失为
V1=30年×0.4(万元/人·年)×2.7442(万人)+30(年)×1(万元/人·年)×8.6(万元)(1+3.5)=1309.1868(万元)
在一般灾害研究中，对于人员损失一般只分析其直接损失，而不考虑间接损失，如进行计算，采用在直接损失基础上乘上一个修正系数α。为保证计算准确性，采用3.5的修正系数。
2.物质经济损失
有形资产，可用固定资产来表示，包括以下六类。
2.1 建筑损失
建筑损失主要包括被损毁、破坏、掩埋的房屋、商店、住宅、办公楼等建筑物。包括城镇居民住宅、农村住宅、宾馆、饭店、公寓、商厦、学校、医院、机关、部队营房、工业厂房、仓库、车站及码头等各种房屋建筑，计算标准见表6－4－2。
表6－4－2 房屋建筑单价(参考建筑标准)
泥石流威胁面积为8.5km2，按照总体建筑比率，建筑面积约为37%，面积约为8.5km2×37%=3.145km2，按平均建筑损失计算，取600元/m2，X4=3145000m2×600元/m2=188700万元
2.2 资产损失
资产损失主要指泥石流灾害造成的农产品损失、牲畜损失、室内外财产损失、工业损失和其他损失。
2.2.1 农产品损失
农产品损失情况可采用市场价值法进行估算。威胁区域内国内生产总值为40951.59万亩，主要农产品产量为粮食4226t，油料243.5t;防治区域内国内生产总值为27738万亩，主要农产品产量为粮食1827t，油料94t。
Sn=2.5(元/kg)×(4226+1827)(t)×1000+4(元/kg)×(243.5+94)×1000=1648.25(万元)
2.2.2 牲畜损失
牲畜的市场价格各地有所不同。为便于统一计量，取平均价为大牲畜1300元/头，小牲畜30元/头。各按其具体损失数目进行估价。威胁区域内大牲畜2429头，小牲畜1568头;防治区域内大牲畜856头，小牲畜523头。
Sl=1300×(2429+856)+30×(1568+523)=432.32万元
2.2.3 室内外财产损失
室内财产损失一般先调查被损毁和损坏的房屋数量(间)，再计算具体损失。由于所处地区不同，室内财产损失差异也较大。采用室内财产损失按人员平均损失计算。按平均每人1000元计，Sc=1000元/人×11.3442万人=11344.2万元
2.2.4 工业损失
工业损失主要指这些工厂的固定资产损失，共计7413万元。
表6－4－3 罗峪沟泥石流影响区域主要工矿企业调查统计表
表6－4－4 资产损失统计表
2.3 交通损失
泥石流暴发常给当地交通造成严重影响，交通损失是经济损失中的一个重要方面。交通损失主要包括公路、铁路、桥梁等重要交通设施的损失情况。用公式表示为
城市地质环境风险经济学评价
式(6－4－6)中，Sg为公路损失，万元;St为铁路损失，万元;Sq为桥梁损失，万元。
公路损失是被泥石流损毁公路的长度与其相应单位工程造价的乘积。经向有关部门咨询，公路的基本工程造价见表6－4－2。由于地质地貌条件不同，即使同等级的公路其工程造价也有较大差异，需视其具体情况而定。经向有关部门咨询，公路的基本工程造价见下表6－4－5。铁路的基本工程造价见表6－4－6。其计算方法与公路损失的计算方法相同。桥梁按用途分有人行便桥、公路桥及铁路桥等多种类型，所用建筑材料也不一样。因此，在计算桥梁损失时需根据灾区实际情况再做具体分析。
表6－4－5 等级公路的单位工程造价
续表
表6－4－6 不同地形铁路工程造价
有过境公路4条，其中秦城区2条，罗峪沟2条，均为国道。长度共计6km，固定资产合计为12000万元;据资料统计没有过境铁路，不予计算;桥梁8座，等级为2级，总长度为0.4km，按每座600万元计算，固定资产合计为2400万元。
表6－4－7 罗峪沟影响区域交通损失统计表
2.4 管线损失
管线损失(y4)是指在灾害中遭受破坏的通信、供电、供水、供气等重要管线的损失费用，单位为万元。管线损失也常常被视之为生命线工程损失。管线不同，其相应的每公里工程造价就不同。为便于计量，参考市场价格，高压输电线造价采用20万元/km的统一价格，通讯设施按22万元/km计算，再与受损管线长度相乘即得所需的管线损失。
表6－4－8 罗峪沟影响区域管线损失统计表
2.5 其他损失
水利设施3座，经资料显示固定资产92.9万元;自来水3座，固定资产200万元;公园1座，固定资产1000万元;广场2座，固定资产200万元。
表6－4－9 罗峪沟影响区域物质损失其他类统计表
2.6 无形资产损失
无形资产可用国内生产总值(GDP)来作为代表经济损失的指标。具体计算结果见表6－4－10:
表6－4－10 罗峪沟影响区域无形资产损失统计表
表6－4－11 罗峪沟影响区域无形资产损失统计表
3.资源环境经济损失
在泥石流灾害损失评估中，我们考虑的资源损失主要指受泥石流灾害影响或破坏的土地资源。而在土地资源的量化过程中，判断土地是否遭受永久性破坏是非常重要的。大部分土地资源在灾后是可以通过一定的措施加以部分甚至完全恢复的。因此，在评价资源损失时只需要考虑对其进行清理恢复的费用，具体计算时用灾害破坏面积与该种土地类型基价的1%来进行估价。土地资源基价见表6－4－12。在实际评价中，土地资源基价可根据当地情况做适当调整。
表6－4－12 我国土地资源基价估算表
影响区总土地面积60.47km2，耕地面积5.3万亩。
土地资源价值为
X9=300元/m2×60.47×106m2=1814100万元
X9=200元/m2×5.3×106m2=7059.6万元
总计1814100+7059.6=1821159.6万元
表6－4－13 经济损失汇总
甘肃天水市罗峪沟一旦发生50年一遇的洪水，将产生特大泥石流，其所造成的经济损失总计可达212.4371亿元，数目巨大。
8、泥石流沟的分布规律
一、工程区泥石流沟与流域地貌特征的关系
泥石流的分布与流域地貌特征具有密切的关系。根据对工程区103条沟谷型泥石流沟的统计，流域面积1～5km2的泥石流沟占58.3％，流域面积0.5～5km2的泥石流沟占79.6％；主沟长度1～3km的泥石流沟占61.2％（63条），主沟长度0～5km的泥石流沟占88.3％（91条）；泥石流沟沟口高程都在海拔3000～4000m之间，其中87条（占总数的84.5％）泥石流沟沟口高程分布在海拔3400～3800m之间，15条（占总数的8.4％）泥石流沟沟口高程分布在海拔3400m以下，仅有1条泥石流沟沟口高程>海拔3800m（表3-3）。
表3-3 工程区泥石流沟流域面积、主沟长度和沟口高程统计
通过对103条泥石流沟的沟床平均比降和流域相对高差进行分析比较，发现有51条（占总数的49.5％）泥石流沟的平均沟床比降在0.1～0.3之间，91条（占总数的88.3％）泥石流沟的平均沟床比降在0.1～0.5之间。所有泥石流沟的相对高差都<1500m，相对高差<1000m的泥石流沟共89条（占总数的86.4％）。
二、工程区泥石流沟分布的非线性特征
工程区泥石流沟的分布与流域面积、沟床比降、主沟长度等要素具有密切的关系，不同的流域面积、沟床比降和主沟长度范围内分布有泥石流沟的条数不同，泥石流沟的分布同这些要素之间隐藏着分形规律（幂函数规律），呈现出非线性特征。
1.工程区泥石流沟数目与流域面积的关系
根据对研究区103条泥石流沟的统计，流域面积<10km2的泥石流沟有97条，10～30km2的泥石流沟有5条，30km2以上的泥石流沟只有1条，88％以上的泥石流沟流域面积<5km2，61％的泥石流沟流域面积介于1～5km2之间，表明流域面积<5km2的沟谷有利于泥石流的发生。这类泥石流沟谷在暴雨情况下能迅速汇集足够的降水。流域面积过大的沟谷，除非出现大面积暴雨，即使有丰富的物质来源，也不易具备泥石流启动所要求的水动力条件。
随着流域面积的增大，相应的泥石流沟条数快速减少。在双对数坐标系中对泥石流沟条数与相应流域面积进行相关分析，表明两者具有良好的相关性（表3-4）。根据分形学理论，这种强相关性表明，泥石流流域面积确实存在分形现象，分维值为0.885。
表3-4 研究区泥石流沟数目与相应流域面积的相关分析
2.工程区泥石流沟数目与沟床比降的关系
沟床比降是泥石流沟谷形态的重要特征指标，在沟内物源充足时，其大小直接影响着松散物质补给泥石流的速率和多少；当水力条件满足时，沟床比降控制着泥石流暴发的规模及危害程度。对研究区103条泥石流沟统计表明，泥石流沟平均沟床比降都在7％～65％之间，平均值为32％，尤其以10％～60％之间者最为发育（96条），>60％的泥石流沟只有3条。从泥石流发育流域条件来看，平均沟床比降并不是越大越有利于泥石流的发生，过大的沟床比降往往不利于松散物质的储集，发生的多为小规模泥石流，如达曲拉德沟、达尼沟、申达沟，麻尔曲5号沟等就属于这样的泥石流沟。
对统计资料进一步分析表明，随着平均沟床比降的增大，相应的泥石流沟数目逐渐减少。对两者进行双对数相关分析，两者具有较好的相关性，说明平均沟床比降也存在分形现象，分维值为1.359（表3-5）。
表3-5 研究区泥石流沟数目与相应的平均沟床比降的相关分析
3.工程区泥石流沟数目与主沟长度的关系
统计表明，研究区内泥石流主沟长度普遍<10km，占总数的96％，其中以1～5km的沟占83.5％（86条）。主沟长度>10km的泥石流沟只有4条，最长的泥石流沟为达曲色弄巴沟（12.1km）。这说明，短小冲沟因落差大，有利于泥石流的启动。
一般而言，流域面积越小，流程越短，越利于碎屑物质的启动，在水力条件具备的情况下，越有利于泥石流的形成。对泥石流沟数目与主沟长度的统计分析表明（表3-6），随着主沟长度的增大，泥石流沟数目逐渐减少，两者具有良好的相关性，即主沟长度存在分形现象，分维值为1.412。
表3-6 研究区泥石流沟数目与相应主沟长度的相关分析
综上所述，在工程区内流域面积<5km2，主沟长度<5km和主沟平均沟床比降10％～60％的沟谷，有利于泥石流的发生，且往往能够产生较大规模的泥石流。据统计，工程区满足上述条件的泥石流沟87条，占总数的84.5％，其中达曲19条、泥曲10条、色曲15条、阿柯河18条、麻尔曲12条、阿柯河11条、若果郎2条。
从泥石流沟数目与其流域面积、平均沟床比降和主沟长度的非线性关系来看，以流域面积显示出分维值最小（0.885），平均沟床比降的分维值次之（1.359），主沟长度的分维值（1.412）最大。如果把泥石流的形成和发生作为一个系统，显然这是一个开放的自组织系统，泥石流的上述3个形态要素均具有统计意义上的自相似性。流域面积、平均沟床比降和主沟长度实质上描述的是这一系统组成的空间结构（即分形结构）。各形态要素分维值的大小，一方面反映了沟谷及其泥石流演变的自相似性；另一方面则表明不同形态要素对沟谷及其泥石流演化所起控制作用程度的差异性。分维值越小，表明该因素对沟谷及其泥石流的形成、演变所起的控制作用越显著。因此，从形态要素上看，尽管流域面积、平均沟床比降和主沟长度都影响着泥石流的发育和形成的规模，但以流域面积最为显著。
三、工程区泥石流沟分布的区域分异规律
1.线密度差异
以坝址和渡槽为分段点，对7个流域不同河段泥石流沟进行了线密度统计（见表3-1）。结果表明，对各坝址下游河段线密度进行比较，若果郎渡槽下游河段线密度最大，为0.88条/km；色曲3枢纽下游河段线密度次之，为0.87条/km；加塔坝址线密度最小，为0.17条/km。对各坝址上游库区河段线密度进行比较，洛若坝址库区河段线密度最大，为1.06条/km；仁达坝址库区最小，为0.04条/km。若以下坝址下游所考察到的第一条泥石流沟所在位置为起点，以上坝址正常蓄水位所在位置为终点作为每个流域的河段，则以若果郎流域线密度最大（为0.79条/km），其次是色曲、阿柯河、泥曲、杜柯河、达曲，麻尔曲最小（为0.24条/km）。
2.坡向差异
根据统计，占总数76％的泥石流沟位于河流左岸，右岸泥石流沟只占24％。在地质地理条件类似的情况下，阳坡比阴坡日照时间长，太阳辐射强，气温高，日较差大，蒸发强烈，湿度低，寒冻风化更强烈。近于西北-东南方向的7个流域，左岸为阳坡，右岸为阴坡，加上该区地形陡，植被较疏，土层薄等特性突出，使得泥石流分布的坡向差异较为明显。
9、地质灾害危险性现状评估
以定性分析为主，定量为辅的评估方法，按“技术要求”规定，根据评估区地质环境条件和已有取得资料，采用地质历史分析法、工程地质类比法和稳定状态，按大、中等、小三级（表5-14）对各类地质灾害危险性现状进行评估。
表5-14 地质灾害危险性分级表
（一）崩塌（危岩）
首先对其稳定性进行评价，之后结合危害对象进行灾害（危害）程度分级评价，在此基础上进行危险性分级，如稳定性好，危害程度轻，则危险性小，相反即为危险性大，介于二者之间为危险性中等。
1.稳定性评价
根据崩塌体所处的地质环境条件，重点依据变形迹象，并与以往同类崩塌发生条件进行类比，综合分析后判定其稳定性。评估区内崩塌大部分稳定性为较差至差，其中差的有19处，较差的有72处，好的有14处。差和较差者存在有再次滑塌的可能。
2.灾害（危害）程度分级评价
根据调查，区内已发生崩塌灾情均为一般级。现依据“基本要求”对崩塌危害程度进行分级评价，其中属于重的有1处，编号b117，位于清水县土门乡老坟村（天水支线38km附近）；该危岩体为黄土及下伏新近系泥岩组成的陡坡，由于人为开挖削坡形成，方量1.2×104m3，坡下学校被危及，管道也在下方通过。中等的有5处，其余99处均为轻度危害。主要危害对象为农田和简易公路，少数危害居民、学校，同时为泥石流提供了松散固体物质。
3.危险性评价
结合稳定性和灾害（危害）程度结果，评价得出危险性大的有3处，分别位于张家川木河（b80）、清水县土门（b117）、北道区北部（b120）；中等的有 10处，主要分布于皋兰山、清水金集—北道等地；其余92处均为危险性小的。危险性大的前2处距管线较近。
（二）滑坡
对稳定性和危险性分别进行评价。
1.稳定性评价
按滑坡稳定性判别表（表5-15）进行评价，其中稳定性差的有7处，分别位于通渭碧玉、张家川木河、清水金集—北道；较差的有28处，分别位于兰州范家坪、马营—通渭、静宁仁大—秦安莲花、清水土门—天水北道等地；稳定性好的有23处。
现将2处典型滑坡的特征分析一下。
（1）下河里滑坡（h28）
位于张家川木河乡下河里村东侧。滑坡发育在木河上游北岸，沟谷较窄，谷地宽约 100～180m，呈“U”型，发育有一级阶地，高出河床3～5m，沟谷两侧为黄土丘陵，相对高差为80～100m。出露地层为新近系砂质泥岩并夹有灰绿色泥岩条带，出露段表层风化强烈，其上为马兰黄土，厚约30～50m，坡体有细小冲蚀沟槽和零星落水洞。
表5-15 滑坡稳定性判别表
该滑坡为黄土—泥岩滑坡，滑坡体长500m，宽300～350m，平均土体厚20m，约40×104m3。滑距约100m，为一老滑坡，滑体下陡、上缓，坡度25°～40°，成因是地表水流侧蚀形成。目前该滑坡前缘因修路削坡，形成一定的临空面，局部已出现崩塌和浆砌护坡鼓胀开裂，极可能导致开挖段部分滑体复活。现场调查，推断复活体长约50～60m，宽约100～150m，推测滑体厚度5～10m。现状主要威胁对象为公路和农田，有再次发生的可能（图5-5）。管线滑坡体下方，距其前缘剪出口约40m。
图5-5 下河里滑坡示意剖面图
1.黄土 2.泥岩及砂质泥岩 3.黄土状土 4.滑坡堆积物 5.滑床及滑向 6.推测复活体滑床及滑向
（2）莲花城—郭家河滑坡群
位于清水河河谷北岸，共有5处，由巨型和大型老滑坡组成（图5-6），自西向东编号依次为：h127、h128、h129、h130、h131。相应的管道里程桩号283km～288km。该段相对高差120～180m，平均坡度30～35°，出露地层为新近系泥岩、第四系黄土、黄土状土，黄土厚约40～60m，披覆于谷坡及顶部，落水洞及冲蚀沟发育。
图5-6 莲花城—郭家河滑坡群平面分布图
5处滑坡均为黄土—泥岩滑坡，上覆第四系马兰黄土，下伏新近系泥岩夹砂质泥岩。滑坡后壁高约10～30m，滑坡形态清晰，坡体长300～500m不等，宽500～800m，推测平均厚度30～40m，主滑方向垂直清水河流向。由于本段所发育的滑坡全是老滑坡，滑坡体受水流冲蚀切割强烈，坡体表面树枝状冲沟十分发育，切割较深的冲沟两侧小型崩塌发育，部分滑坡后壁在黄土与泥岩接触处有泉水出露。滑坡群整体稳定，但组成物较松散，现状前缘受河流侧蚀和开挖削坡的影响，局部出现掉块和崩塌等轻微的变形迹象，可能导致前缘较陡段复活。目前受威胁的对象为村庄、公路。管线在该5处滑坡下方通过（图5-7）。
图5-7 h131滑坡示意剖面图
1.黄土 2.黄土状土及砂砾石 3.泥岩及砂质泥岩 4.滑坡堆积物 5.滑床及滑向 6.泉
2.危险性评价
据调查结果，区内已发生滑坡灾情从一般级到特大级都存在。危害程度严重的有3处，主要位于通渭碧玉等地；危害程度中等的有6处，主要位于秦安莲花、天水北道等地；其余49处属于危害程度轻的。主要危害农田、公路、零星住户，同时构成泥石流的松散补给物质。
根据滑坡稳定性和危害程度评判结果，评估区危险性大的滑坡有4处，分别位于范家坪—彭家大山（h3、h5）、通渭碧玉峡口（h49）、张家川木河（h28）；中等的有30处，分别位于兰州范家坪、静宁仁大—秦安莲花、清水土门～天水北道等地；危险性小的24处。
（三）泥石流
分泥石流灾情和现状危险性评估两部分。
1.泥石流灾情评估
区内已发生过多次灾害性泥石流，按表5-16分级标准进行灾情评估与分级，经调查后初步认为，评估区灾害程度中和轻的较多，特重程度的泥石流一般很少发生。由于无法取得准确的资料，只能从简单的走访中了解。
表5-16 地质灾害灾情与危害程度分级标准
2.泥石流现状危险性评估
按泥石流规模、易发性以及危害情况综合评估危险性。
（1）泥石流规模。
本次按一次最大冲出量划分（表5-17），计算方法采用径流折算法概算，经验公式为：
WH=1000K·H.a.F.
式中：
WH——一次最大冲出量（104m3）;
K——系数，取0.1～0.5;
H——小时最大降水量（mm）;
a——系数，取0.73;
F——流域汇水面积（km2）；
——增流系数。
根据公式
＝（γc-10)/(yh-yc）计算求得，其中γ。为泥石流重度（k N/m3），根据泥石流数量化评分直接查得，γh为泥沙颗粒重度（k N/m3），取26.5k N/m3。
计算得出区内一次最大冲出量介于0.1×104m3～7.5×104m3之间，其中属于小一型的16条，小二型的47条。
（2）泥石流易发性
主要依据已经作过的《县（市）地质灾害调查与区划》成果进行易发程度分区评价。在没有作过此项工作的地区，首先按表5-18进行泥石流易发程度分级评价，其中易发程度（严重程度）按表5-19进行量化。
区内共有泥石流沟57条，中易发性泥石流沟有21条，低易发32条，不易发者4条。
表5-17 评估区泥石流规模划分标准表
表5-18 泥石流易发程度分级表
（3）泥石流危害程度及危险性
评估区泥石流沟多属深切沟谷，而村庄一般均座落于沟谷较高地段，泥石流危害相对较轻，仅对靠近沟口的村庄、农田以及公路有轻微危害，但在城镇附近和人口集中的地方泥石流危害最大，往往对沟谷两侧及沟口设施形成大的威胁和危害，并诱发一些崩塌和滑坡发生，如通渭碧玉、秦安莲花城、张家川韩家硖等地。区内泥石流危害程度轻的有24条，危害程度中等的有33条。
表5-19 泥石流易发程度（严重程度）数量化表
根据泥石流的易发性、规模和危害程度，区内危险性大的泥石流沟有2条，位于燕麦庄（N8）和高崖（N9）；危险性中等的泥石流沟有31条，分别位于兰州小坪子、马营镇、莲花城、阎家店等地；危险性小的泥石流沟有24条。2条危险性大的泥石流沟距管线有一定距离，影响小。
（四）洪水冲蚀
洪水冲蚀强度东部大于西部，相应的危害性和威胁性也较大。通渭以西年降水量较低，属中易发区，除少数河沟外，主要对农田、道路的威胁大，危害程度较小～中等。通渭以东，年降水量较多，特别是局地性阵雨及暴雨突发频率较高，汛期洪峰流量大，来势猛，对居民区和道路构成威胁，危害程度中等。除上述危害外，由于水流的不断冲刷、浸泡和侧蚀作用，常引起沟岸坍塌，加剧了水土流失，据有关部门资料和本次调查情况，通渭以西侵蚀模数500～2000t/(km2·a），强侧蚀段坍岸速度0.1～0.5m/a，危害程度轻。通渭以东侵蚀模数小于2000～5000t/(km2·a），局部大于5000 t/(km2·a），危害程度中等。
依据调查成果，对评估区内洪水冲蚀灾情和危险性分别给予评估。
灾情评估依据表5-16分级标准进行，评价结果：属于轻度灾害的有4次，中等灾害的有5次，重灾害有2次（表5-20），表明本区洪水冲蚀危害一般为轻和中等，当遇降水多的年份或遇暴雨很可能造成较大的灾害损失。
表5-20 已发生主要洪水冲蚀灾害灾情一览表
易发性根据实地调查结果，并结合沟谷已发生洪水频次和降水量分布情况确定。评价结果：高易发1处、中易发者1处，低易发10处（表5-21）。
根据洪水冲蚀灾情和易发性结果，区内洪水冲蚀危险性小的有8处，中等的有4处（见表5-21）。
表5-21 评估区区洪水冲蚀沟现状危险性评估一览表
（五）地面塌陷
根据野外调查，评估区采空区目前仅有兰州西固人防工程、地下水位上升引起的地面塌陷，人防工程与管线距离＞1.5km，黄土丘陵区开挖窑洞引起的地面塌陷很少，其他地段不存在地面塌陷现象。所以评估区内地面塌陷危害小，危险性小。
（六）特殊岩土灾害
1.黄土湿陷和潜蚀
根据《湿陷性黄土地区建筑规范》，对黄土的湿陷类型及等级作了初步评价。丘陵区黄土为Ⅱ－Ⅳ级自重湿陷性土，属中等—很严重等级，河谷区黄土状土多为Ⅰ—Ⅱ级非自重湿陷性土，仅黄河、渭河二级阶地局部地段为Ⅱ级自重湿陷性土，属轻微—中等级。
黄土湿陷和潜蚀现象主要表现为陷穴、陷坑、落水洞和竖井等。多零星分布于地形低洼地带和陡岸处，规模均较小，落水洞一般深2～5m，洞口直径0.5～2.5m。目前主要危害公路、渠道和农田，另外，引起崩塌、滑坡和水土流失发生。在黄土丘陵和河谷地带对乡间公路危害较大，危险性中等，其余地段危害小，危险性小。
2.盐渍土的盐胀和腐蚀
盐渍土以硫酸—氯化物型为主，经收集资料分析，通渭以西0.0～1.0m段土壤平均含盐量为3.4%，最大可达 8%～15%左右，表层有弱胀缩性和腐蚀性；该类土现状分布面积很小，对农田等不具危害性，因此危害小，危险性小。对建筑基础工程有一定影响，但危害小，危险性小。
高矿度水分布区，矿化度1.7～3.2g/L,p H值1～8，氯离子和硫酸根离子含量大于500mg/L,对混凝土和钢结构有一定的腐蚀性，按《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）指标对比评价，评价区高矿化度水对混凝土具弱—中等结晶性侵蚀，小面积强腐蚀区位于黄河二级阶地后缘和葫芦河、牛谷河及关川河等地；对钢材的腐蚀性均为中等（表5-22）。
3.膨胀岩的胀缩
根据岩样分析结果，白垩系泥岩自由膨胀率（Fs）为20%～60%，蒙脱石含量8.17%～19.09%；页岩自由膨胀率（Fs）为40%～54.3%，蒙脱石含量8.94%～15.59%。
新近系泥岩自由膨胀率（Fs）为11%～59%，膨胀力（Ps)(4～25)k Pa，饱和吸水率（Wsa)9.9%～34.9%。
依据《岩土工程勘察规范》，按自由膨胀率（Fs）分类（表5-23）评价，本区膨胀岩在大部分地段具胀缩性，但均属弱膨胀潜势，主要危害是剥落、掉块造成农田、道路和水利设施等的掩埋，致灾现状轻微，危险性小。此外黄土自由膨胀率变化较大，现状危害轻微，危险性小。
表5-22 高矿化水对混凝土和钢结构腐蚀性评价结果表
表5-23 膨胀岩的膨胀潜势分类表