基于突变级数法的陇南市国道沿线泥石流危害严重性评价

Evaluation of soil and water loss severity along Longnan national highway based on abrupt progression method

摘要

目的 通过开展泥石流危险严重性评价以降低泥石流灾害损失，为陇南市的发展规划、应急措施制定和防灾减灾提供一定参考。 方法 以陇南市普通国道沿线35条泥石流沟为研究对象，采用突变级数法，基于孕灾环境、致灾因子、承灾体、知识决策4个维度，构建国道沿线泥石流危害严重性评价体系，对陇南市普通国道沿线泥石流危害严重性进行评估。 结果 陇南市国道沿线泥石流危害严重性阈值范围为：0.688 0~0.765 7，一般（评分值0.688 0~0.688 9）、轻度（0.693 4~0.699 6）、中度（0.706 7~0.720 0）、高度（0.722 4~0.737 3）和极高危险（0.740 8~0.765 7）等级的泥石流沟分别占7.5%、12.5%、15%、27.5%、25%。泥石流高发区位于G212国道的有13个路段，分别为：G212 K461+600、G212 K370+745、G212 K299+680、G212 K358+095、G212 K369+820、G212 K370+110、G212 K656+125、G212 K395+500、G212 K639+015、G212 K299+585、G212 K494+260、G212 K637+100、G212 K650+880；G247国道有6个路段：G247 K861+150、G247 K850+800、G247 K868+500、G247 K595+500、G247 K852+360、G247 K688+850、G247 K600+795，G247国道有1个路段：G567 K176+892。 结论 陇南市国道沿线泥石流严重危害区域位于白龙江、白水江和西汉水流域的宕昌中部、武都中北部、文县中部、礼县中部等地区，影响危险性的主要因素是地质环境、气象水文、植被覆盖和人类活动。

Abstract

Objective This study aimed to evaluate the severity of debris flow hazards along national highways in Longnan City to mitigate disaster losses and provide references for regional development planning，emergency response strategies，and disaster prevention. Method Thirty-five debris flow gullies along the common national highways in Longnan City were analyzed using the mutation level method.An evaluation system was established based on four dimensions: disaster-conceiving environment，disaster-causing factor，carrier and knowledge decision-making. Result The severity threshold of debris flow along the national highway ranged from 0.68 to 0.77，with severity levels categorized as normal (evaluation score: 0.688 0~0.688 9，7.5%)，minor (0.693 4~0.699 6，12.5%)，moderate (0.706 7~0.720 0，15%)，high (0.722 4~0.737 3，27.5%)，and extremely high (0.740 8~0.765 7，25%).High rock flow areas included 13 sections on G212 (K461+600，K370+745，K299+680，K358+095，K369+820，K370+110，K656+125，K395+500，K639+015，K299+585，K494+260，K637+100，K650+880)，7 sections on G247 (K861+150，K850+800，K868+500，K595+500，K852+360，K688+850，K600+795)，and 1 section on G567 (K176+892)，with a total of twenty-one sections. Conclusion The serious harm areas along Longnan National Highway were concentrated in the Bailong River，Baishui River，and Xihan River basins，encompassing central Dangchang，northern Wudu，central Wenxian，and central Li County，with primary influencing factors identified as geological conditions，meteorological-hydrological patterns，vegetation coverage，and anthropogenic activities.

关键词

泥石流 / 危险性评价 / 突变级数法 / 陇南市

Key words

debris flow / risk assessment / abrupt progression method / Longnan City

泥石流地质灾害具有突然爆发、历时短暂、来势凶猛、破坏力大等特点，汛期突发性或持续性暴雨等气象灾害和地震活动造成的泥石流灾害严重影响着区域社会经济可持续发展^［1-3］。甘肃省陇南市是全国地质灾害四大高发区之一，其地形地貌复杂、沟壑纵横、坡度陡峭，为山洪、泥石流发育提供了有利的地形地貌条件^［1］。泥石流是当地最主要的自然灾害，尤其是“5·12”地震之后山体土壤结构松散，自稳能力降低，加上降雨量大、暴雨集中和人为破坏等因素，为区域内的水土流失和泥石流等灾害的形成提供了条件。泥石流频发造成多处道路堵塞、国道和省道部分中断、电力通信设施破坏，对于公路、铁路、水电站等基础设施的安全、应急抢险及灾后恢复防治以及周围生态环境的稳定性都带来了极大的挑战。为了避免泥石流灾害对社会经济和人民生命财产带来巨大的负面影响，国内外学者从泥石流的形成条件^［4］、基本特征到影响范围^［5-8］，探索泥石流发生的的规律和机理^［9］，开展了全面而细致的泥石流危害防治和管理方法研究。

当前国内外学者主要是对环境因子采用层次分析法、灰色关联法、神经网络法、模糊评判法、逻辑回归法和机器学习等方法构建模型和数值模拟的方式进行泥石流危险性或敏感性评价^［10］。由于区域之间存在差异性、复杂性、多样性，泥石流危险性容易受到内、外部环境因素变化，具有突变性和不确定性。突变级数法是由突变理论演变而来的具有多准则性和突变性的评估方法，该方法在考虑了各评价指标的相对重要性的同时避免了主观赋权，并且计算简单方便无需建模^［11］。突变级数法常见用于效益绩效评价^［12］、政策绩效评价^［11］、安全管理评价^［13］、水土保持效益评价^［14］等中，目前尚未见有研究将突变理论引入泥石流危害严重性评价中。本文在前人研究的基础上，通过区域资料收集，遥感解译技术，对陇南普通国道沿线且易引发水土流失的泥石流沟进行野外实地考察，选取泥石流沟临近公路段所在区域，考虑多种因素对泥石流危害的影响，采用突变级数法对陇南普通国道沿线泥石流危害严重性进行了深入的调查与评估，为陇南市公路的灾害监测、预警和防灾减灾等工作提供借鉴，为研究陇南地区水土流失分布规律、性质特点提供支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于甘肃省陇南市，N 32°35′45″~34°32′00″，E 104°01′19″~106°35′20″，北靠天水，东连陕西，南接四川，西依甘南，地处秦巴山区西部、青藏高原东部、黄土高原南部的三大地形交汇地带。地势西北高、东南低，最高海拔4 187 m，最低海拔550 m，平均海拔1 000 m，地貌类型主要划分为浅中切割浅山丘陵盆地地貌区、中深切割中高山地貌区、全切割中高山地貌区3个类型^［15］。从地质结构方面看，陇南处于青藏板块东部，昆仑-秦岭构造带的中北部和中部的交汇点，地震活动强烈，跨越Ⅶ类烈度区和Ⅷ类烈度区两个烈度区^［16］。降水主要集中在5~9月份，境内河流属于嘉陵江水系和汉江水系（西汉水），其中一级支流有白龙江、西汉水等，二级支流有白水江、岷江等。陇南市地质灾害高发区内主要国省干线包括有国道5条，分别为G212（兰州-龙邦）、G247（景泰-昭通）、G316（长乐-同仁）、G345（启东-那曲）、G567（礼县-康县）。陇南地区因其复杂的地形地貌、地质构造以及气候降水条件，频繁遭受泥石流灾害的影响。泥石流在陇南各县普遍分布，据研究^［16］调查，陇南灾害性泥石流大小隐患点约1 000余处，以沟谷型泥石流最为常见，一般每年爆发2~4次，部分隐患点发生频次高达5~6次。受强降雨的影响，泥石流灾害主要发生在7~9月。2020年8月，由于陇南持续强降雨天气，造成直接经济损失81.86亿元，全市99个乡镇街道2280个村共40.75万人受灾。多条国省干线公路发生塌方、滑坡、泥石流等地质灾害，其中G212线K428、K482-K512、K574-K590、K614+500-K635+500等路段交通中断；余家湾至碧口方向多处路基悬空，且碧口镇水深达4 m；G247线K841+678-K874+098多处塌方泥石流，低洼路段洪水淹没，K848处路基冲毁；G75渭武高速石门渡槽（石门镇下白杨坝村）处交通全幅阻断^［17］。

1.2 指标选取与数据来源

1） 评价指标确定。评价指标是评价的基础，合适的评价指标可以提高评价结果的准确性和可靠度。本文综合陇南国道沿线地形地貌、地质构造、气象水文、植被情况等复杂特殊自然环境条件，且泥石流引发的水土流失评估工作的主要目的是服务于交通工程，选取代表泥石流历史活动、泥石流形成条件和泥石流危害防治相关评价因子。通过对研究区内国道沿线泥石流沟点实地考察，并结合遥感影像分析，选取孕灾环境、致灾因子、承灾体、知识决策4类一级评价指标。为了进一步表征一级评价指标，选取了地表覆盖、植被类型、气候、地质构造、水文、泥石流、地质构造、公路状况、潜在承灾、防治认知、应急救援等10个指标作为二级评价因子。

2） 数据来源。通过研究区区域资料收集，对陇南普通国道沿线且易引发水土流失的泥石流沟进行野外实地考察，利用ArcGIS软件对遥感影像等分析获取相关参数。数据来源具体如下：气候特征和水文特征数据来源于各临近监测站点多年平均数据以及由国家科技基础条件平台-国家地球系统科学数据中心-地理资源分中心（http：//gre.geodata.cn），地表覆盖和植被类型数据由地理空间数据云网站下载Landsat‐8系列遥感影像中获取。水文特征、泥石流沟发生区域特征数据源于地理空间数据云（https：//www.gscloud.cn/）的30 m分辨率DEM数据。地层岩性、矢量道路、泥石流沟距离、沟口至主河道距离指标信息由高分辨率对地观测系统甘肃数据与应用中心提供。知识决策信息通过对陇南市武都、宕昌、文县、碧口、康县、成县、徽县、两当、礼县、西和等地区，基层公路段、公路管养站工作人员，公路养护人员和当地民众通过访谈、咨询、问卷等方式调查应急救灾和防治认知相关资料。其余评价指标信息通过对研究路段进行实地踏勘得到。

1.3 分析方法

采用突变级数法^［11-14］对陇南国道沿线泥石流危害严重性进行评估。突变级数法只需要考虑各评价指标间的相对重要性，不需要对指标进行赋权，通过定性和定量相结合的方法，减少在指标赋权过程中主观性的问题，使评价具有科学性和合理性。

1.3.1 评价指标体系

根据评价目的，对最高评价目标进行多层次矛盾分组，排列成树状目标层次结构，再利用不同指标由评价总指标到下层指标对各组矛盾指标进行分解，得到下一层指标，以此类推。当分解到对某个子指标可以用具体数据表示时，分解就可以停止了，评价指标得以确定。评价指标确定之后，通过资料查询、现场调查和经验定性确定各指标的重要性，在同一属性、同一层次的指标中，重要程度相对较大的指标放在前面，相对次要的指标放在后面。

1.3.2 突变系统类型

突变系统模型一共有7个，其中最常见的根据控制变量个数由小到大依次划分为尖点突变、燕尾突变和蝴蝶突变3种基本突变系统模型。其数学模型分别为：

尖点突变系统模型：

f\left(x\right)=x⁴＋ax²+bx（1）

燕尾突变系统模型：

f\left(x\right)=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{5}}x⁵＋\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}ax³+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}b{x}^{\mathrm{2}}+cx（2）

蝴蝶突变系统模型：

f\left(x\right)=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}{x}^{\mathrm{6}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}ax⁴＋\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}bx³+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}c{x}^{\mathrm{2}}+dx（3）

式中：x为突变系统中的状态变量；f（x）为状态变量的势函数；a、b、c、d为状态变量x的控制变量。如果1个指标可以分解为2个子指标，该系统可视为尖点突变系统；如果一个指标可以分解为3个子指标，该系统可视为燕尾突变系统；如果一个指标可以分解为4个子指标，该系统可视为蝴蝶突变系统。

1.3.3 由突变系统模型的分歧集方程推出归一公式

根据突变理论，f\left(x\right)的所有临界点集合成曲面M，其方程通过求f\left(x\right)的一阶导数f\left(x\right)\text{'} = 0而得到；其奇点集通过求f\left(x\right)的二阶导数f\left(x\right)" = 0而得到，由f\left(x\right)\text{'} = 0和f\left(x\right)" = 0联立消去\left(x\right)，得到突变系统的分歧点集方程，分歧点集方程表明诸控制变量满足此方程时，系统会发生突变。将其化为突变模糊隶属函数可得到归一公式。

1.3.4 利用归一公式进行综合评价

归一公式把系统内诸控制变量的不同质态化为同一质态，即把控制变量统一化为状态变量表示的质态。控制变量在利用归一公式计算每个状态变量值时，对该变量所对应的各个控制变量无量纲化计算出的、值采用“大中取小”的原则或取平均值。若系统的诸控制变量之间“非互补”，则从诸控制变量a、b、c、d对应的突变级数值x_{\mathrm{1}}、x_{\mathrm{2}}、x_{\mathrm{3}}、x_{\mathrm{4}}中选取最小的一个作为整个系统的x值，即：

x=min｛x_{\mathrm{1}}^{\mathrm{1}/\mathrm{2}},x_{\mathrm{2}}^{\mathrm{1}/\mathrm{3}},x_{\mathrm{3}}^{\mathrm{1}/\mathrm{4}},x_{\mathrm{4}}^{\mathrm{1}/\mathrm{5}}\}

而当系统的各个控制变量之间可“互补”时，通常取诸控制变量相应突变级数值的平均值作为系统的x值，即：

x=（x_{\mathrm{1}}^{\mathrm{1}/\mathrm{2}}+x_{\mathrm{2}}^{\mathrm{1}/\mathrm{3}}+x_{\mathrm{3}}^{\mathrm{1}/\mathrm{4}}+x_{\mathrm{4}}^{\mathrm{1}/\mathrm{5}})

2 结果与分析

2.1 递阶评价指标体系构建

根据突变级数法的基本思想，建立陇南国道沿线泥石流危害严重性评价的突变级数模型，国道沿线泥石流危害严重性评价指标体系如表1所示。设定总评价目标为“A”，其一级指标为：孕灾环境、致灾因子、承载体、知识决策，分别设为“B₁”“B₂”“B₃”和“B₄”。对一级指标再行分解，组成二级指标体系。其中“B₁”的二级指标体系为地表覆盖、植被类型、气候特征、水文特征，分别设为“C₁”“C₂”“C₃”和“C₄”；“B₂”的二级指标体系为发生区域、地质构造，分别设为“C₅”和“C₆”；“B₃”的二级指标体系为公路状况、潜在承灾，分别设为“C₇”和“C₈”；“B₄”的二级指标体系为防治认知、应急救援、分别设为“C₉”和“C₁₀”。

2.2 指标无量纲化

根据突变级数法的要求，指标必须按重要性进行排序，本文在指标体系的设计过程中已将指标体系按重要性排序，因此不再进行调整。国道沿线泥石流危害严重性评价涵盖多方面的指标，由于各指标原始数据在内容、单位、量纲及优劣标准等方面均有不同，影响了各指标间的量化比较，因此在应用突变系统模型归一公式进行绩效评价之前必须对原始数据进行无量纲化处理。依据其大小对系统作用影响的趋向性，可分为正向指标（越大越优）和逆向指标（越小越优）。

常见归一化方法为最大最小值归一化，其公式为：

y_{\mathrm{i}\mathrm{j}}=a+\frac{(b-a)x_{\mathrm{i}\mathrm{j}}-\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}(x_{\mathrm{i}\mathrm{j}})}{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}(x_{\mathrm{i}\mathrm{j}})-\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}(x_{\mathrm{i}\mathrm{j}})}（4）

式中：y_{\mathrm{i}\mathrm{j}}为无量纲化后的数据，x_{\mathrm{i}\mathrm{j}}为原始数据，a、b为归一化范围下限（取0）和上限（取1）；\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}(x_{\mathrm{i}\mathrm{j}})、\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}(x_{\mathrm{i}\mathrm{j}})分别为因子量化的最小值和最大值。对于正向指标，如公式（4）所示处理；对于逆向指标，计算时需用归一化上限减去归一化值。陇南国道沿线泥石流危害严重性评价指标标准化数据见表2。

2.3 突变级数法计算结果

采用突变级数法对陇南国道沿线泥石流危害严重性进行了评价研究。评价结果见表3，按突变级数值将严重性等级按：0.68~0.69 为一般危险性、0.69~0.70为轻度危险性、0.70~0.72为中度危险性、0.72~0.74 为高危险性、0.74~0.77为极高危险性等5个严重性等级。从表3中突变级数值分析结果来看，一般危险性等级泥石流沟有3条，占7.5%，位于G567 K064+800，G316 K2295+000，G212 K526+600路段；轻度危险性泥石流沟有5条，占12.5%，位于G212 K342+780、K364+880，G247 K682+400，G567 K065+250，G316 K2426+650路段；中度危险性等级泥石流沟有6条，占15%，位于G212 K377+850、K621+170、K516+970、K658+355，G247 K674+800，G316 K551+520路段；高危险性等级泥石流沟有11条，占27.5%，位于G212 K299+585、K370+110、K395+500、K656+125、K650+880、K639+015、K637+100、K494+260，G247 K688+850、K600+795、K852+360路段；极高危险性等级泥石流沟有10条，占25%，位于G212 K369+820、K370+745、K461+600、K299+680、K358+095，G247 K595+500、K850+800、K861+150、K868+500，G567 K176+892路段。对比4个B层二级指标的得分，致灾因子指标得分最高的有3个公路段，分别为：G247 K595+500、G247 K850+800、G247 K861+150；承灾体指标得分最高的有15个公路段，分别为：G212 K461+600、G567 K176+892、G247 K868+500、G212 K299+585、G212 K395+500、G247 K688+850、G247 K600+795、G212 K637+100、G247 K852+360、G212 K621+170、G212 K516+970、G247 K682+400、G567 K065+250、G316 K2426+650、G567 K064+800，剩余的17个公路段知识决策指标得分最高，包括有G212 K299+680、G212 K358+095、G212 K369+820、G212 K370+745、G212 K370+110、G212 K656+125、G212 K650+880、G212 K639+015、G212 K494+260、G212 K377+850、G247 K674+800、G316 K551+520、G212 K658+355、G212 K342+780、G212 K364+880、G316 K2295+000和G212 K526+600。

3 讨论

通过对调查的35条泥石流沟利用突变级数法计算后陇南普通国道泥石流危害极高严重性和高严重性等级的泥石流沟有21条。从整体分布来看，国道沿线泥石流危害高发区域分布具有明显的区域特征，极高危险性和高危险性等级泥石流沟主要分布于的白龙江、白水江和西汉水流域的宕昌中部、武都中北部、文县中部、礼县中部等区域，康县西部有少量分布。地形、水源、物源是形成泥石流的3个基本条件^［18］，国道沿线公路泥石流灾害高发区（极高危险性和高危险性等级）地质环境复杂，泥石流灾害的形成往往是多种因素共同作用的结果。

泥石流沟所在地区地形地貌、地质岩性等是泥石流形成的条件，一方面沟床地势条件是衡量产生泥石流活动已具备能量的重要指标，另一方面在坡地和沟槽的一定演变阶段内的崩塌滑坡等自然堆积物为泥石流提供大量土石体^［19］。从地质环境来看，G212 K299+680、G212 K358+095、G212 K369+820、G212 K370+745、G212 K461+600、G247 K595+500、G567 K176+892、G247 K850+800、G212 K299+585、G212 K395+500、G247 K688+850、G212 K656+125、G212 K650+880、G212 K639+015、G212 K637+100、G212 K377+850、G316 K551+520、G212 K658+355等高发区公路段地质岩性标准化数值均在0.5000以上，这些区域地处临潭-宕昌断裂带、礼县-罗家堡断裂带、康县-略阳断裂带、哈南-青山湾-稻畦子断裂带、临江-范家坝断裂带，地质构造复杂，新构造运动活跃，造成泥石流、崩塌、滑坡灾害等众多^［16］。G212 K370+745、G212 K461+600、G247 K595+500、G567 K176+892、G247 K850+800、G247 K861+150、G212 K299+585、G212 K395+500、G247 K688+850、G247 K600+795、G212 K650+880、G212 K621+170等高发区公路段不良地质指标标准化数值相对较高。土石体的分布、类型、储备量为泥石流的形成提供了物质来源，地层岩性和风化作用决定了土石体的来源。高发区区域内出露地层主要有第四系、新近系和古近系、白至系和侏罗系、三叠系、石炭系、泥盆系等。灰岩、钙质砂岩、板岩、千枚岩、砾岩、砂砾岩、片岩等属于易风化岩石，这些岩石的风化物质最容易受到侵蚀、冲刷，形成坡残积物、沟床内的冲洪积物以及崩塌、滑坡堆积物，为泥石流提供了丰富的松散固体物质来源^［20-21］。

水动力条件是泥石流发育的基本要素之一，强降雨或短历时暴雨使泥石流沟内快速汇集大量径流，搬运沟道自然堆积物和人工弃体堆积物等。G212 K358+095、G567 K176+892、G212 K656+125、G212 K650+880、G212 K639+015、G212 K658+355等高发区公路段所处区域年均降水量在750 mm以上，年降水天数在100 d以上。有研究发现前期有效降雨和降雨强度在泥石流形成过程中起着重要作用，降雨量增大会增加泥石流发生的危险性，且泥石流与大雨、暴雨的发生具有很好的一致性^［22］。从距离河流位置来看，与公路泥石流灾害低发区（一般危险和轻度危险）相比，高发区泥石流沟至主河道距离或公路距离河面高度值均相对较小，如G212 K370+000、G212 K370+745、G212 K656+125等路段附近泥石流沟至主河道距离小于30m；G212 K358+095、G212 K370+745、G212 K370+110、G212 K395+500等路段附近泥石流沟枯水期距离河面高度均小于3 m。公路修建切坡工程破坏了坡体的原有应力，弱化坡体结构，加上河流对坡脚的冲刷及侵蚀作用，河流水位的季节性变化造成坡体水文条件的周期变化，直接引起边坡破坏，诱发崩塌、滑坡灾冻融物理风化强烈，易形成泥石流灾害^［23］。陇南地区泥石流大部分发生在5~9月份，在7~8月份达到顶峰^［24］。据甘肃省水资源公报，5~9月是陇南市的丰水季，降水集中且爆发强度较大，嘉陵江、白龙江、西汉水等主干流的汛期为7~10月，降水和河流径流的双重作用从而使得水动力条件达到了泥石流启动阈值，诱发泥石流发生。

地表覆盖情况可以反映该地区的水土保持情况，植物叶茎的挡水作用和根系的固土作用的存在可以减少土壤侵蚀的发生。乔木、灌木和草本植物不同植被类型均能增强松散堆积物和土壤的抗侵蚀能力、整株抗拔及根土复合体抗剪强度，影响水流的水动力特征和泥沙输送过程^［25］。相比泥石流灾害低发区，G212 K461+600、G247 K595+500、G567 K176+892、G247 K861+150、G212 K299+585、G212 K656+125、G212 K650+880、G212 K639+015、G212 K637+100、G212 K377+850、G247 K674+800、G316 K551+520、G316 K2426+65等高发区公路段草地覆盖面积相对较低，有研究发现，相比林地，草的活根通过在表层土壤中形成土壤-根基质来提高土壤的抗蚀性，高覆盖率的草地能有效减缓坡面侵蚀，降低泥沙流失^［25］。受空间限制影响，白龙江沿岸许多河谷段被人为开垦，原始植被毁坏，地面裸露，大片的坡地因耕作而松动，加强了雨水对地面表层土体的冲刷作用，增补泥石流固体物源。部分房屋聚集地甚至建设在沟道内，阻塞了泥石流、排洪排泄通道，增加泥石流发生的严重性。

通过表3可见B层指标承灾体、知识决策评价分数得分最高的公路段占91.4%，这2层主要是公路自身状况、潜在在承灾能力和人员救援防治方面的指标。公路承灾性受承灾体自身特征和灾害属性综合影响，反应公路灾害发生频次的多少和威胁程度的轻重。公路承灾性相对较差时，泥石流往往会冲击桥梁、淤埋路基、堵塞涵洞直接破坏道路或威胁形成安全。公路灾害监测预警、资源保障、救援恢复等防治管理建设可以减少灾害损害和提高道路突发事件应急能力。泥石流危害的发生与边坡稳定性有着密切关系。近年来，陇南市加快了公路建设和城乡基础设施建设，交通干线多沿沟谷、坡脚、坡体或以隧洞形式修建，城镇和乡村普遍人为开挖建房、占地利用，使斜坡原有的稳定性受到了极大的影响，为滑坡、崩塌等发生埋下隐患。武都、礼县部分地区由于不合理的矿产资源的开采形成采空区，地表发生塌陷，采矿过程中弃渣废石挤占行洪通道，山坡稳定性降低和地表大量的矿渣堆积增加泥石流危险性^［16］。受空间限制影响，白龙江沿岸许多河谷段被人为开垦，原始植被毁坏，地面裸露，大片的坡地因耕作而松动，加强了雨水对地面表层土体的冲刷作用，增补泥石流固体物源。部分房屋聚集地甚至建设在沟道内，阻塞了泥石流、排洪排泄通道，增加泥石流发生的严重性。

本文根据研究区泥石流危害发生的主要影响因素，将突变级数法初步尝试应用于泥石流危害评价中。该研究方法在一定程度上消除了传统研究中主观性较大的局限性，使研究结果更加符合研究区实际情况。通过突变级数法计算后陇南市国道沿线泥石流危害严重性阈值范围为：0.68~0.77。与其他研究^{［9，26-27］}得到的阈值相比，采用突变级数法对评价指标进行逐层向上归一计算后，得到的泥石流危害严重性评价阈值相对较高，这很容易造成国道沿线泥石流危害严重性状态被夸大，从而引起一定的误导。在后续的相关研究中，需要针对此现象找出相应的的方法改进模型，更科学客观的反映国道沿线泥石流危害严重性状况。

4 结论与建议

4.1 结论

本文以陇南市普通国道沿线泥石流沟为研究对象，采用突变级数法，基于孕灾环境、致灾因子、承载体、知识决策指标对陇南市普通国道沿线泥石流危害严重性做出了评价。调研分析的陇南市35条公路泥石流沟严重性结果中，一般危险性、轻度危险性、中度危险性、高危险性等级和极高危险性等级的泥石流沟分别有3、5、6、11、10 条，分别占7.5%、12.5%、15%、27.5%、25%。在空间分布上，受地质环境、气象水文、植被条件和人类活动等主要因素的影响，公路泥石流灾害高发区具有明显的区域性特点，主要分布于白龙江、白水江和西汉水流域的宕昌中部、武都中北部、文县中部、礼县中部等区域，康县西部有少量分布。

4.2 建议

泥石流是一个长期存在的自然灾害问题，频发区段基础资料薄弱、山区交通不便、周边环境危险等因素影响，造成应急抢险难度极大。在对陇南市国道沿线泥石流危害严重性分析研究的基础上，提出3点防灾减灾对策和建议以预防和减轻公路沿线泥石流灾害的危害。

1） 多源融合监测与智能预警。通过设置监测站点、安装监测设备等手段收集遥感影像、行政区划、交通道路分布、河流水系、人口设施、以及降水蒸发等气象数据，综合考虑各影响因素之间的内在联系，构建普适性更强的的智能预警模型，开展针对宕昌G212 K370+000、G212 K370+745、G212 K358+095、G212 K370+745、G212 K370+110、武都G212 K395+500、文县G212 K656+125等路段等典型、重点泥石流流域的周期性和实时监测。

2） 工程联合生态措施治理易发区。通过岩土力学、水文学、生态学、土壤学等多学科交叉，深入研究防治结构对岸坡锚固作用和突发性暴雨入渗的调控机制。根据泥石流危害的成因和影响因素，对礼县G212 K370+745、G247 K688+850、文县G247 K595+500、G212 K639+015、G212 K637+100、宕昌G212 K299+585、武都G247 K688+850等路段采取加固边坡、建设挡墙、设立沟道排水系统、治理源头沟壑、植被覆盖等措施，减少土地侵蚀、水土流失和泥石流的形成，提高道路安全性^［28-29］。

3） 完善灾害预防及救援预案。政府、相关部门和企事业单位要对涉及公路泥石流灾害的法律、法规和标准进行修订和完善，加强公路建设前的勘察、设计和验收等环节的管理，严格执行公路建设规范和安全生产标准，规范相关单位和人员的责任和义务等^［30］。根据受灾害影响范围内的人口和基础设施情况，对宕昌G212 K370+745、G212 K370+745、G212 K370+100、G212 K395+500、文县G212 K656+125、G212 K651+100、G212 K651+100、G212 K637+100，制定和完善公路灾害应急预案和救援机制，明确职责分工、指挥调度和协同配合等方面的具体事项，实现快速响应和高效处置。同时还要开展公路泥石流、滑坡、崩塌等灾害应急演练和培训，提高相关人员的应急处置能力。

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基金资助

甘肃省交通运输厅科技项目(2021-18)