CN109598420A - 一种泥石流评价和风险减缓措施选择及其经济决策的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泥石流评价和风险减缓措施选择及其经济决策的方法，首先获取泥石流的各项参数和发育特征；使用FLO‑2D数值模拟软件模拟泥石流的发生过程，根据模拟结果对泥石流灾害进行危险性分区；然后确定威胁范围内的承灾体类型、数量及易损性，定量分析其风险大小；随后将风险大小与容许风险标准进行判别，判断该风险是否“可接受”，是否需要采取风险控制措施进行干预；接着进行风险控制措施的选择，并对选择的各类风险减缓措施进行具体的工程设计；最后预算各类措施的总费用，计算风险减缓的总效益，根据费用‑效益分析的原则和方法，确定净效益，并按照社会平均收益率折现为净现值，得出实施风险减缓措施是否具有较好的经济效益的结论。
Description
技术领域
本发明涉及的是地质灾害技术领域，具体涉及一种泥石流评价和风险减 缓措施选择及其经济决策的方法。
背景技术
在山区自然灾害当中，泥石流因其发生突然、运动迅速、覆盖面大， 是一种危害较大的灾害类型，对此有许多报道。因此，需要采取恰当的措 施以减缓泥石流的风险。整个风险减缓过程需要当地政府和居民的充分参 与和具体实施，但是由于专业分工的不同，他们往往缺乏对泥石流地质特 征和风险大小的理解，面临着是否应该进行风险防控，以及如何评价风险 减缓措施的经济合理性的问题。因此，需要将专业的泥石流风险评价量化， 将预防和治理措施费用化，将风险减缓的好处效益化，并通过费用-效益的 比较，帮助政府和公众进行理性和经济决策。但是，目前许多研究多关注 泥石流的启动机制、运动距离、风险的定量化、以及防治工程的设计等。 对于容许风险标准判别、费用-效益分析等社会学和经济学的问题则关注较 少，尤其是将这几方面结合起来，进行一个完整的有关泥石流的地质学、 工程学、社会学和经济学的分析决策的方法则没有。
综上所述，本发明设计了一种泥石流评价和风险减缓措施选择及其经 济决策的方法。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明的目的是在于提供一种泥石流评 价和风险减缓措施选择及其经济决策的方法，
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种泥石 流评价和风险减缓措施选择及其经济决策的方法，包括以下步骤：
1、采用机载激光雷达Lidar技术获取该流域的高精度地形数据，然后 进行野外详细调查、实地测试、计算及查阅FLO-2D手册的方法确定模拟 所需的参数。
2、划定流域边界和划分网格，选取集水点和排出点，建立泥石流模型。 设置模拟时间，运行FLO-2D软件，得到最大泥深分布图和最大流速分布 图。按泥深和流速的综合关系判定泥石流强度，在FLO-2D软件中设置泥 石流强度划分准则并予以计算，得到泥石流强度分布图。
3、引入滑坡风险计算的理论公式R＝P(L)×P(T:L)×P(S:T)×V×E来计算 泥石流的风险大小，式中，R为泥石流产生的风险值，用每年可能造成损 失的价值多少来度量；P(L)为泥石流发生的概率；P(T:L)为泥石流到达承灾 体的概率；P(S:T)为承灾体的时空概率；V为承灾体的易损性；E为承灾体 的价值。
4、根据步骤2得到的泥石流强度分区，分别确定不同区域内的受险人 数N，并计算不同区域内的年死亡概率f，最后得到每年≥N人死亡的累积 概率F。以N为横坐标，以F为纵坐标，在对数坐标系里绘制F-N曲线， 得到泥石流每年≥N人死亡的累积概率F与受险人数N的曲线。
5、根据实际情况选取以下某种或几种措施控制泥石流的风险：A：减 少泥石流发生的概率。通过防滑桩、挡墙，或直接清除危岩体，减少中上 游滑坡崩塌的产生，减少泥石流物源，从而达到减少泥石流发生概率的目 的。B：减少泥石流到达承灾体的概率。在中上游修建阻拦坝体，在下游修 建排导堤，在建筑物前修建拦截坝，使泥石流不能到达居民建筑。C：减少 承灾体的时空概率。安装监测预警和公共广播***，提前疏散人群，以减 少承灾体的时空概率。D：减少承灾体的易损性。进行公众教育，增强公众 的防灾意识和应对能力，提高承灾体抗御风险的能力，降低易损性。E：减 少承灾体数量。将现有居民搬迁，将现有财产转移，以减少承灾体的数量 和价值。F：转移风险。通过保险的方式来补偿风险。
6、确定泥石流的防洪设计标准，然后按DZT0220-2006《泥石流灾害 防治工程勘查规范》确定泥沙修正系数峰值流量Qc、一次性过流总量Q、 一次性冲出固体物质总量QH根等参数。根据DZ/T0239—2004《泥石流防 治工程设计规范》确定库容、坝体高度等参数，选取拦挡坝的形式、桩基 形式、桩距、桩径、混凝土标号、钢筋标号等，对排导能力和拦挡坝稳定 性进行验算。
7、对于拦挡坝工程，根据《水电工程设计概算编制规定(2013年版)》 和《水电工程费用构成及概(估)算费用标准(2013年版)》预算工程费用； 对于监测预警措施，按照市场价格预算设备购买和安装调试费用；对于其 他风险控制措施，也按照相应价格预算其费用。此外还需预算评价周期内 的维护费、公众教育费用等。
8、引入项目国民经济费用-效益评价方法。确定评价周期的基准年，将 步骤7算出的每年用于风险控制的投入作为费用，将步骤3算出的每年可 以避免的风险损失作为效益，列出评价周期内每年的现金流量表。
9、根据现金流量表合计在评价周期内的总效益(总现金流入)和总费 用(总现金流出)，用总效益减去总费用，得到净效益。
10、用社会平均折现率将评价周期内各年的净效益折算到现在(基准 年)，得到经济净现值ENPV，计算式为：
式中，is为社会平均折现率，B为效益流量，C为费用流量，(B-C)t为第t年的净效益流量，n为项目评价周期；若ENPV为正，则表明实施这 些风险控制措施是有净效益的，且其值越大净效益也越大；若ENPV为负， 则表明实施这些风险控制措施是不划算的，应予以否决。
有益效果
1、引入风险定量评价的方法，使某条泥石流沟的危险性和危害性有了 定量化的认识，而且可以在不同泥石流沟之间进行横向对比。
2、将某条泥石流的定量化风险与社会容许风险进行比较，可以站在社 会学的立场，对某条泥石流沟是否应该治理做出理性判断。
3、将某条泥石流沟所有的硬性和软性风险控制措施进行具体的设计， 并预算一次性投入和长期投入。利用费用-效益法分析净效益的多少，并按 社会平均折现率将未来的全部效益折现到现在，得到经济净现值ENPV，可 以帮助决策者在不同类型的项目(如治理某条泥石流与修建一所养老院) 之间进行比较，进行科学决策。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1本发明的方法和流程。展示从调查评价、工程设计到费用效益分 析的完整流程。
图2为本发明实施例的城北沟遥感影像图。
图3为本发明实施例的城北沟航拍照片(左图为上游概貌，右图为下 游概貌)。
图4为本发明实施例的最大雨强下的中下游最大泥深分布图。
图5为本发明实施例的最大雨强下的中下游最大流速分布图。
图6为本发明实施例的泥石流强度分布图(100年超越概率)。
图7为本发明实施例的承灾体易损性分区。将承灾体的易损性按已经 划分好的泥石流强度进行分区。
图8为本发明实施例的泥石流风险与社会容许风险标准的对比。看泥 石流的风险F-N曲线是落在“不可接受区”、“可容忍区”、还是“普遍可接 受区”，以此作为是否应该采取风险控制措施的依据。
图9为本发明实施例的城北沟泥石流拦挡坝和监测预警装置平面图。
图10为本发明实施例的拦挡坝1#(左)、2#(右)设计断面尺寸图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了 解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1-图10，本具体实施方式采用以下技术方案：一种泥石流评价 和风险减缓措施选择及其经济决策的方法，包括以下步骤(图1)：
1、采用机载激光雷达Lidar技术获取该流域的高精度地形数据，然后 进行野外详细调查、实地测试、计算及查阅FLO-2D手册的方法确定模拟 所需的参数。
2、划定流域边界和划分网格，选取集水点和排出点，建立泥石流模型。 设置模拟时间，运行FLO-2D软件，得到最大泥深分布图和最大流速分布 图。按泥深和流速的综合关系判定泥石流强度，在FLO-2D软件中设置泥 石流强度划分准则并予以计算，得到泥石流强度分布图。
3、引入滑坡风险计算的理论公式R＝P(L)×P(T:L)×P(S:T)×V×E来计算 泥石流的风险大小，式中，R为泥石流产生的风险值，用每年可能造成损 失的价值多少来度量；P(L)为泥石流发生的概率；P(T:L)为泥石流到达承灾 体的概率；P(S:T)为承灾体的时空概率；V为承灾体的易损性；E为承灾体 的价值。
4、根据步骤2得到的泥石流强度分区，分别确定不同区域内的受险人 数N，并计算不同区域内的年死亡概率f，最后得到每年≥N人死亡的累积 概率F。以N为横坐标，以F为纵坐标，在对数坐标系里绘制F-N曲线， 得到泥石流每年≥N人死亡的累积概率F与受险人数N的曲线。
5、根据实际情况选取以下某种或几种措施控制泥石流的风险：A：减 少泥石流发生的概率。通过防滑桩、挡墙，或直接清除危岩体，减少中上 游滑坡崩塌的产生，减少泥石流物源，从而达到减少泥石流发生概率的目 的。B：减少泥石流到达承灾体的概率。在中上游修建阻拦坝体，在下游修 建排导堤，在建筑物前修建拦截坝，使泥石流不能到达居民建筑。C：减少 承灾体的时空概率。安装监测预警和公共广播***，提前疏散人群，以减 少承灾体的时空概率。D：减少承灾体的易损性。进行公众教育，增强公众 的防灾意识和应对能力，提高承灾体抗御风险的能力，降低易损性。E：减 少承灾体数量。将现有居民搬迁，将现有财产转移，以减少承灾体的数量 和价值。F：转移风险。通过保险的方式来补偿风险。
6、确定泥石流的防洪设计标准，然后按DZT0220-2006《泥石流灾害 防治工程勘查规范》确定泥沙修正系数峰值流量Qc、一次性过流总量Q、 一次性冲出固体物质总量QH根等参数。根据DZ/T0239—2004《泥石流防 治工程设计规范》确定库容、坝体高度等参数，选取拦挡坝的形式、桩基 形式、桩距、桩径、混凝土标号、钢筋标号等，对排导能力和拦挡坝稳定 性进行验算。
7、对于拦挡坝工程，根据《水电工程设计概算编制规定(2013年版)》 和《水电工程费用构成及概(估)算费用标准(2013年版)》预算工程费用； 对于监测预警措施，按照市场价格预算设备购买和安装调试费用；对于其 他风险控制措施，也按照相应价格预算其费用。此外还需预算评价周期内 的维护费、公众教育费用等。
8、引入项目国民经济费用-效益评价方法。确定评价周期的基准年，将 步骤7算出的每年用于风险控制的投入作为费用，将步骤3算出的每年可 以避免的风险损失作为效益，列出评价周期内每年的现金流量表。
9、根据现金流量表合计在评价周期内的总效益(总现金流入)和总费 用(总现金流出)，用总效益减去总费用，得到净效益。
10、用社会平均折现率将评价周期内各年的净效益折算到现在(基准 年)，得到经济净现值ENPV，计算式为：
式中，is为社会平均折现率，B为效益流量，C为费用流量，(B-C)t为 第t年的净效益流量，n为项目评价周期。若ENPV为正，则表明实施这些 风险控制措施是有净效益的，且其值越大净效益也越大；若ENPV为负， 则表明实施这些风险控制措施是不划算的，应予以否决。
实施例1：城北沟泥石流位于中国黄土高原东部吕梁山区，行政区划属 于山西省吉县(图2)。沟口坐标为110°40′24.90″，36°6′14.09″。2013年7 月3日，山西省南部出现区域性大暴雨，吉县降水量≥100mm，1小时最大 雨强达54.6mm。城北沟发生泥石流，洪流冲进位于沟口的部分居民的院落、 房屋，使财产遭到一定损失。目前，该沟道内还有大量的松散物质，在一 定的降雨条件下，仍旧有再次发生泥石流的危险。因此本实施例就以城北 沟泥石流为例，展示从调查评价、工程设计到费用效益分析的完整过程。
(1)泥石流发育特征
该泥石流沟的主沟道长3776m，上下游高差289m，平均坡降30‰，流 域面积3.39km2。将整个泥石流沟分为上游、中游和下游，上游长3800m， 中游长1360m，下游长1600m(图2)。上游有两条支沟，断面呈“V”字型， 两侧坡度45°(图3左)。两条支沟呈小角度交于一点，其下游180m处沟 道出现弯折并变得宽缓，此处为上中游分界点。从中游开始纵坡比降低， 谷底平坦，沟道平直，但沟道宽度较窄。在距两支沟交汇点1540m处有一 弯道，沟道也由紧束变得宽阔，此为中下游分界点。下游沟道宽缓平直， 流通约1600m后汇入上一级沟道—圪针沟，再经过约400m汇入清水河(此 为黄河的一级支流)。该条沟的中上游沟道内没有人居住，但下游有约600m 长的河道被居民房屋严重挤占，如果发生大的洪水或泥石流，就没有足够 的空间***洪水或堆积泥石流物质(图3右)。
沟内岩性为第四系中晚更新世黄土。中上游共有10处滑坡。泥石流物 质来源主要为黄土滑坡、崩塌、坡面泥流形成的松散物质，以细粒土为主， 块石含量较少。整个流域松散物平均厚度0.5m，体积10万m3。根据现场 测量，固体物质黄土的容重为23.0kN/m3，泥石流容重为18.5kN/m3。
据1957～2016年降水量资料，该沟多年年平均降水量529.4mm；年最 大降水量828.9mm；日最大降水量151.3mm。用水文学方法分析，其100 年一遇的小时最大降水量为56.3mm/h。此时峰值清水流量Qp按如下经验公 式计算：
式中，0.278为单位换算系数；t为流域汇流历时，取值1h；ht为t时 段最大净降雨量，取值56.3mm；A为汇流面积，取值3.39km2。
(2)危险性分析
使用FLO-2D软件模拟泥石流的危险性。首先采用机载激光雷达Lidar 技术获取该流域的高精度地形数据，然后进行野外详细调查、实地测试、 计算及查阅FLO-2D手册的方法确定模拟所需的参数如下(表1)。
表1 FLO-2D模拟所使用的参数
建立泥石流模型。首先划定流域边界和划分网格，然后选取上游两支 沟的交汇处作为集水点，选取流域边界的最低两个网格作为排出点，该点 的实际位置在城北沟出口处，也是其汇入另一条河沟的交汇处。设置模拟 时间为3个小时，通过运行软件，得到最大泥深分布图(图4)和最大流速 分布图(图5)。
根据前人研究成果，可按泥深和流速的综合关系判定泥石流强度，其 强度判定准则如表2。根据这一准则在FLO-2D软件中设置泥石流的强度划 分条件，并予以计算，最终得到泥石流强度分布图(图6)。
表2泥石流强度判定准则
该图是在100年一遇的最大雨强56.3mm/h的情况下模拟泥石流的泥深 和流速综合得到的，意味着在100年的超越概率下，该条沟谷将会有如图 所示的范围被泥石流淹没，且颜色越深的地方泥石流的强度越大。
(3)风险分析
滑坡风险计算的理论公式为：R＝P(L)×P(T:L)×P(S:T)×V×E，式中，R 为滑坡产生的风险值，用每年可能造成损失的价值多少来度量；P(L)为滑 坡发生的概率；P(T:L)为滑坡到达承灾体的概率；P(S:T)为承灾体的时空概 率；V为承灾体的易损性；E为承灾体的价值。
本实施例采用上述理论公式计算泥石流的风险值。P(L)可看做是泥石流 发生的概率。在100年超越概率下，此概率为0.01。P(T:L)为泥石流到达承 灾体的概率。泥石流淹没区的承灾体有财产和人两大类。下面分别计算其 时空概率、易损性和价值。
财产类的承灾体主要是当地的居民建筑及室内物品，因为它们是固定 的，所以其时空概率P(S:T)为1.0。易损性V的大小主要受泥深和流速的影 响，同时也与承灾体本身的坚固程度有关。据现场调查，当地的建筑主要 是1～2层的砖混结构的民居，该类建筑物抵抗外力的能力较差，据前人研 究，当泥石流流速大于4m/s或泥深大于3m时，此类建筑物会完全损毁。 设泥石流强度高的区域易损性为0.9；泥石流强度中等的区域易损性为0.6； 泥石流强度低的区域易损性为0.1(图7)。承灾体的价值E仅做估算。根据 当地房地产市场价格，其房屋单价为1800元/m2，此外，室内物品的价值按 房屋建筑价值的25％估算，则财产类承灾体综合单价为2250元/m2。分别 测量不同易损区内的房屋面积，并乘以综合单价，可得到财产的总价值。
人员类的承灾体主要是县城的居民，因为居民是活动的，所以其时空概 率小于1.0，按人均每天有10小时呆在屋内，则P(S:T)＝10/24＝0.42。人员 易损性V的大小与泥石流的强度、发生的时间、预警时长、人员身体素质、 受教育程度、救援机制等均有关，其值介于0(无损害)～1.0(死亡)之间。 设泥石流强度高的区域人员易损性为0.1；泥石流强度中等的区域人员易损 性为0.05；泥石流强度低的区域人员易损性为0.01(图7)。根据现场调查，居住在高强度区的人员有8户24人；居住在中强度区的人员有15户45人； 居住在低强度区的人员有20户60人。从人文主义的观点来说，生命的价 值是不可计算的，但是本实施例要对费用和效益进行评价，所以需要采取 某种方法货币化生命的价值。采用个体生命损失价值计算式Ei＝g·e·(1-w)/4·w， 式中g为人均GDP/年，e为人均预期寿命，w为工作休闲时间比。查阅相 关资料(国家***，2017)g取值为55,000元/年，e取值为73岁，w取 值为0.2，计算得Ei＝402万元。用人数乘以个体生命损失价值Ei可以得到 人员类承灾体的价值。
泥石流风险计算式各因数取值及计算结果见下表(表3)。城北沟泥石 流风险总和货币化后为74万元/年。
表3城北沟泥石流风险值计算表
(4)容许风险标准及风险评价
根据泥石流强度分区，分别确定不同区域内的受险人数N，并计算不 同区域内的年死亡概率f，最后得到每年≥N人死亡的累积概率F(表4)。 以N为横坐标，以F为纵坐标，在对数坐标系里绘制F-N曲线，得到城北 沟泥石流每年≥N人死亡的累积概率F与受险人数N的曲线(图8)。从图 中可以看出，该曲线全部落在“不可接受区”内，表明该泥石流的威胁人数和死亡概率都远远超过了社会所能接受的程度。
表4城北沟泥石流F-N曲线数据表
而根据现场调查，针对这个泥石流可能造成的危害所采取的风险控制 措施很少，仅仅是在沟口设置了警示牌，以及对当地居民进行了必要的告 知义务。现有的风险控制措施不充分，因此需要采取其他的风险控制措施 进行干预。
(5)风险控制措施的选择
从理论上来说，有如步骤5列出的几种措施可以控制泥石流的风险， 但囿于现实的各种制约因素，我们选择B、C、D三种措施来控制风险，即 工程措施、监测预警和公众教育。
工程措施有三个方案。方案一，在建筑物前修建拦截坝，阻止泥石流 到达承灾体。但是很多居民房屋距离泥石流河道很近，而且建筑物密集， 没有施工空间。方案二，改建现有的排导***，将泥石流引至下一级主河 道—清水河。需要拓宽加深现有的排导渠1250m，但是许多居民房屋与排 导堤的距离都小于5m，要加宽排导渠，必须拆迁许多房屋，会引发很多社 会问题。方案三(图9)，在中游修建拦挡坝2座。1#拦挡坝选址在上游与 中游交界处，利用一河道自然转弯处，有利于消减泥石流的动能，河谷宽 度仅15m，也有利于减少工程量。主要作用是拦挡上游两条支沟内的滑坡 形成的松散物源进入中游。2#拦挡坝选址在中游与下游交界处，其河谷宽 度40m。坝址上游是模拟流速最大处，下游是模拟泥深最大处，说明该处 河谷由紧束变为宽缓，在该处修建拦挡坝可以将大部分粗粒物质截留。综 合比较三个方案，选定方案三作为工程措施。
监测预警***包括各类监测装置和软件***及广播(图9)。监测装置 有：(1)雨量监测。在上、中、下游布设3个雨量计，达到降雨量阈值启 动不同等级的预警。(2)泥石流次声监测。在上游布设1个次声报警器， 通过捕捉泥石流源地的次声信号而实现报警。(3)泥位监测。在中游布设1 个，利用回波测距原理测得泥石流泥位的涨落变化而实现预警；(4)视频 监测。在上、中、下游布设3个视频摄像头，监测泥石流发生时的影像变 化信息而实现预警。监测预警***作为工程措施的补充，能加强风险减缓 措施的效果。
公众教育非常重要，它是一项花费较少而效果明显的风险减缓措施。 采取的方式包括张贴宣传画，给中小学生做科普讲座，给社区居民发放宣 传单等。
(6)措施的具体设计
本泥石流的拦挡坝工程按100年一遇的洪水设计，根据DZT0220-2006 《泥石流灾害防治工程勘查规范》，其泥沙修正系数为：
式中，γc为泥石流容重，取值18.5kN/m3，γH为泥石流容重，取值 23.0kN/m3，γw为水的容重，取值10.0kN/m3。
泥石流的峰值流量Qc为：
Qc＝(1+φ)Qp·Dc＝(1+1.89)×53.05×1.5＝229.9m3/s
式中，是泥沙修正系数，为1.89；Qp是频率为p的清水峰值流量，按 100年一遇的设计频率，其值为53.05m3/s；Dc是泥石流堵塞系数，查阅规 范取值为1.5。
泥石流的一次性过流总量Q为：
Q＝KTQc＝0.202×1800×229.9＝8.35×104m3
式中，Qc为泥石流峰值流量，为229.9m3/s；T为泥石流历时，取值 30min(1800s)；K为经验系数，取值0.202。
泥石流一次性冲出固体物质总量QH为：
式中，Q为一次性过流总量，为8.35×104m3；γc、γH、γw含义和取值同 上。
根据DZ/T0239—2004《泥石流防治工程设计规范》，可利用泥石流冲 出的固体物质总量确定库容，从而确定坝体高度。采取等高线分层累加法， 计算得1#拦挡坝高度为9m，2#拦挡坝高度为6m。
采用浆砌石重力式拦挡坝的形式(图10)。1#坝设计坝顶宽度2m，上 游坝体斜率0.6，下游坝体斜率0.2，上游迎水面加长0.8m，坝底加厚2.0m。 根据坝址处地形剖面，坝顶长度为25m。另在坝体两端分别设计0～9m高的 翼墙。2#坝设计坝顶宽度2m，上游坝体斜率0.6，下游坝体斜率0.2，上游 迎水面加长1.4m，坝底加厚2.0m。根据坝址处地形剖面，坝顶长度为45m。 另在坝体两端分别设计0～7m高的翼墙。1#、2#拦挡坝地基均为中更新世黄土，设计低承台人工挖孔混凝土灌注桩，桩距6m，桩径2.5m，混凝土标号 C35，钢筋标号HRB400。
本着节约的原则，可继续利用原有的排导渠，因此需要对排导能力进 行检验。城北沟泥石流经两道坝体拦蓄后，流体中泥沙含量减少，重度降 低，呈水流状态，其流速按曼宁公式计算如下：
式中，n为渠道粗糙系数，取值0.05；H为水力半径，取值0.8m；I为 水力坡度，取值0.03。
排导槽平均宽度3m，深度2.5m，断面尺寸为7.5m2，按水流流速 V＝8.54m/s计算，断面流量为64.05m3/s，大于100年一遇的清水峰值流量 53.05m3/s，因此排导渠的过流能力满足要求。
拦挡坝稳定性验算略。
(7)费用-效益分析
对于拦挡坝工程，根据《水电工程设计概算编制规定(2013年版)》和 《水电工程费用构成及概(估)算费用标准(2013年版)》，计算费用如下 (表5)：
表5风险减缓工程措施预算表
对于监测预警措施，按照设备购买和安装调试费预算如下(表6)：
表6风险减缓监测预警措施预算表
以上拦挡坝工程和监测预警工程预计1年内施工完成，合计费用为262 万元，此为一次性投入费用。此外每年还需投入一定的维护费用约8万元， 以及公众教育费用约1万元。拦挡坝设计寿命和城北沟泥石流风险减缓措 施的实施周期均为100年。在此，引入项目的国民经济的费用-效益评价方 法。以2019年作为费用-效益评价的基准年，将每年用于风险减缓的投入作 为费用，将每年可以避免的风险损失作为效益(据前计算该值为74万元/年)，可以列出每年的现金流量表(表7)。
表7风险减缓措施费用-效益流量表(评价期100年)
由该表的计算结果可知，如果从2019年开始实施风险减缓措施，到2118 年共100年。在这个评价周期内，总效益(总现金流入)为7326万元，总 费用(总现金流出)为1154万元，净效益(总效益减总费用)为6172万 元，按社会平均折现率折现到现在的净现值是508万元，具有较好的经济 效益，可以实施。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本 行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和 说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前 提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的 本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (1)
1.一种泥石流评价和风险减缓措施选择及其经济决策的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用机载激光雷达Lidar技术获取该流域的高精度地形数据，然后进行野外详细调查、实地测试、计算及查阅FLO-2D手册的方法确定模拟所需的参数；
(2)划定流域边界和划分网格，选取集水点和排出点，建立泥石流模型；设置模拟时间，运行FLO-2D软件，得到最大泥深分布图和最大流速分布图；按泥深和流速的综合关系判定泥石流强度，在FLO-2D软件中设置泥石流强度划分准则并予以计算，得到泥石流强度分布图；
(3)引入滑坡风险计算的理论公式R＝P(L)×P(T:L)×P(S:T)×V×E来计算泥石流的风险大小，式中，R为泥石流产生的风险值，用每年可能造成损失的价值多少来度量；P(L)为泥石流发生的概率；P(T:L)为泥石流到达承灾体的概率；P(S:T)为承灾体的时空概率；V为承灾体的易损性；E为承灾体的价值；
(4)根据步骤(2)得到的泥石流强度分区，分别确定不同区域内的受险人数N，并计算不同区域内的年死亡概率f，最后得到每年≥N人死亡的累积概率F；以N为横坐标，以F为纵坐标，在对数坐标系里绘制F-N曲线，得到泥石流每年≥N人死亡的累积概率F与受险人数N的曲线；
(5)根据实际情况选取以下某种或几种措施控制泥石流的风险：A：减少泥石流发生的概率；通过防滑桩、挡墙，或直接清除危岩体，减少中上游滑坡崩塌的产生，减少泥石流物源，从而达到减少泥石流发生概率的目的；B：减少泥石流到达承灾体的概率；在中上游修建阻拦坝体，在下游修建排导堤，在建筑物前修建拦截坝，使泥石流不能到达居民建筑；C：减少承灾体的时空概率；安装监测预警和公共广播***，提前疏散人群，以减少承灾体的时空概率；D：减少承灾体的易损性；进行公众教育，增强公众的防灾意识和应对能力，提高承灾体抗御风险的能力，降低易损性；E：减少承灾体数量；将现有居民搬迁，将现有财产转移，以减少承灾体的数量和价值；F：转移风险；通过保险的方式来补偿风险；
(6)确定泥石流的防洪设计标准，然后按DZT0220-2006《泥石流灾害防治工程勘查规范》确定泥沙修正系数峰值流量Qc、一次性过流总量Q、一次性冲出固体物质总量QH根等参数；根据DZ/T0239—2004《泥石流防治工程设计规范》确定库容、坝体高度等参数，选取拦挡坝的形式、桩基形式、桩距、桩径、混凝土标号、钢筋标号等，对排导能力和拦挡坝稳定性进行验算；
(7)对于拦挡坝工程，根据《水电工程设计概算编制规定(2013年版)》和《水电工程费用构成及概(估)算费用标准(2013年版)》预算工程费用；对于监测预警措施，按照市场价格预算设备购买和安装调试费用；对于其他风险控制措施，也按照相应价格预算其费用；此外还需预算评价周期内的维护费、公众教育费用等；
(8)引入项目国民经济费用-效益评价方法；确定评价周期的基准年，将步骤7算出的每年用于风险控制的投入作为费用，将步骤3算出的每年可以避免的风险损失作为效益，列出评价周期内每年的现金流量表；
(9)根据现金流量表合计在评价周期内的总效益和总费用，用总效益减去总费用，得到净效益；
(10)用社会平均折现率将评价周期内各年的净效益折算到现在，得到经济净现值ENPV，计算式为：
式中，is为社会平均折现率，B为效益流量，C为费用流量，(B-C)t为第t年的净效益流量，n为项目评价周期；若ENPV为正，则表明实施这些风险控制措施是有净效益的，且其值越大净效益也越大；若ENPV为负，则表明实施这些风险控制措施是不划算的，应予以否决。
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