Rapid risk assessment of loss of life in dammed lakes: A case study of the Shiping landslide in the Minjiang River Basin
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摘要:
堰塞湖溃决具有突发性、冲击力大、影响范围广等特点，严重威胁下游群众生命财产安全，快速评估堰塞湖溃决可能造成的生命损失，对应急决策、应急疏散等应急响应工作具有重要的指导意义。为达到及时、快速和准确评估的目的，文章构建了一套基于简化参数的堰塞湖溃决生命损失快速评估方法体系，分别从堰塞坝稳定性、溃决洪水峰值流量、溃决洪水演进、洪水生命损失4个模块进行分析和计算，并利用白格滑坡堰塞湖溃决事件进行验证，准确率达到65%。在此基础上，选取岷江流域堵江风险较高的石坪滑坡为预测分析对象，通过文章提出的方法体系评估了堰塞坝的稳定性，计算了全溃条件下的洪水峰值流量及其洪水演进，划定了洪水风险对汶川县城威州镇造成的影响范围，预测了洪水可能造成的失踪人口或死亡人口。案例计算结果显示，在部分报警情况下，石坪滑坡堰塞湖溃决将造成威州镇人口损失约753 人，需加强监测预警、应急预案和应急疏散演练等防灾减灾备灾工作降低灾害风险。通过堰塞湖溃决生命损失快速评估方法体系的建立，可以为堰塞湖灾害的防灾减灾规划和应急处置与决策提供依据。
Abstract:Dammed lakes are characterized by suddenness,high impact and wide range of influence, which seriously threaten the lives and properties of people downstream. Rapid assessment of the potential loss of life is of great significance for emergency decision-making, emergency evacuation and other emergency response activities. In order to achieve timely, rapid and accurate assessment, this paper constructs a system of rapid assessment methods for barrier lake breaching loss of life based on simplified parameters, analyzing and calculating four modules respectively, barrier body stability, outburst flood peak, failure flood evolution and loss of life, and validating them using the Baige Dammed Lakes event with an accuracy rate of 65%. On this basis, the Shiping landslide, which has a high risk of river blockage in the Minjiang River Basin, was selected for prediction and analysis. The stability of the barrier body was assessed through the methodological system proposed in this paper, the peak flood flow under full breach conditions and its flood evolution were calculated, the impact range caused by the flood risk on the Wenchuan County town of Weizhou was delineated, and the possible missing or dead population caused by the flood was predicted. The results of the case calculations show that under partial alarm conditions, the Shiping landslide barrier lake breaching will result in a loss of population of approximately 753 people in Weizhou town, and that disaster prevention, mitigation and preparedness work such as monitoring and early warning, emergency planning and emergency evacuation drills need to be strengthened to reduce disaster risk. A basis for disaster prevention and mitigation planning and emergency response and decision-making for Dammed Lakes can be provided through the establishment of this rapid assessment method system for loss of life.
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Keywords:
- dammed lakes /
- outburst flood /
- loss of life /
- rapid assessment /
- Minjiang River
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0. 引言
堰塞湖是地震、降雨等因素造成的山体滑坡、崩塌等堵断河道或河谷而形成的[1]，其主要危害方式是坝体溃决导致堰塞湖水体快速下泄从而形成洪水灾害。部分堰塞湖较稳定可以存在较长时间，还有部分堰塞湖在形成后较短时间内会发生溃决，是地质灾害应急处置的重要工作内容。如唐家山堰塞湖遭遇溃坝危机时，专家按照三分之一溃坝方案在下游地区撤离超过19 万民众[2]；金沙江白格堰塞湖发生险情时，应急抢险人员转移安置村民
18849 人[3]。为减少堰塞湖溃决带来的生命财产损失，国内外学者围绕堰塞湖稳定性、溃坝机制和洪水风险等方面开展了深入研究并取得丰硕成果。（1）堰塞湖稳定性评估方面，主要从稳定性定义、影响稳定性指标以及评估方法等角度，通过定性和定量手段，利用野外调查、历史调查等数据，建立了各种堰塞湖稳定性评估模型。如Zheng等[4]在无量纲堆积指标DBI基础上，考虑了坝体材料中值粒径的作用。崔鹏等[5]结合野外考察资料，将坝体结构、物质组成、坝高和最大库容等选作堰塞湖危险性的评估指标。（2）溃决洪峰流量预测方面，主要采用经验模型和物理模型进行计算，其中经验模型容易忽略溃口的发展过程。多数情况是基于坝体的溃坝案例数据来建立模型关系。如吴庆龙等[6]、朱兴华等[7]采用经验模型，分别根据流量—水位关系的计算、野外水槽试验，得到经验公式算出溃决洪峰流量，而物理模型则充分考虑坝体溃口的物理发展过程。（3）溃决洪水演进方面，一般通过水力学方法和数值模拟来实现，水力学方法一般通过实测数据反算出公式里所需参数，数值模拟则是通过数学模型仿真得到演进结果。如晏鄂川等[8]采用水量平衡原理得到概化过程线，看作近似的溃坝洪水过程线。刑爱国等[9]基于Fluent数值模拟分析了下游河道的溃坝洪水演进过程。（4）生命损失评估方面，一般根据历史案例进行溃坝数据回归分析得到统计模型，在致灾因子不完全确定的情况下常采用模糊数学模型，引入神经网络、模糊数学等方法，动态分析模型则将风险人员的撤离行为、撤离过程的变量影响等因子也加以考虑。王志军等[10]以生命以及经济损失为目标对象，构建了基于GIS技术的溃坝损失评估模型。石振明等[11]以2014年鲁甸因地震形成的红石岩堰塞湖为例，利用河道三维地形信息和人口分布数据，实现快速定量生命风险评估。尹卫霞等[12]归纳了洪水灾害人口损失评估的框架，构建了人口损失和风险定量评估的方法。
综上所述，现有堰塞湖溃决风险评估研究理论较为完善，但考虑到我国西南高山峡谷区精细化地形数据覆盖度较低、堰塞湖形成初期详细资料获取难度大等现实问题，亟须探索对评估参数要求低且评价程序便捷的生命损失评估方法。基于此，本文提出一套基于简化参数的堰塞湖溃决生命损失快速评估方法体系，具有堰塞坝稳定性、溃决洪水峰值流量、洪水演进和洪水生命损失等评估功能，验证准确率较高，并通过岷江流域石坪滑坡案例进行了验证，可以为堰塞湖灾害的防灾减灾规划和应急处置与决策提供依据[13]。
1. 快速评估方法体系构建
本文以及时、快速和准确评估为目标，采用易于获取的计算参数（表1），利用准确性较高和适用范围较广的经验公式，构建了一套堰塞湖溃决生命损失快速评估方法体系，主要分为4个功能模块：（1）堰塞坝稳定性判别；（2）溃决洪水峰值流量预测；（3）溃决洪水演进计算；（4）洪水风险区生命损失评估。通过模块一快速判定是否具有溃坝风险后，快速获取数据并按照模块二、模块三进行计算得到演进结果，最后根据堰塞坝演进结果来进行模块四生命损失评估，系统如图1所示。
表 1 快速评估方法体系计算参数一览表Table 1. List of calculation parameters for the rapid assessment methodology system序号 参数名称 符号 单位 数据来源 所属模块 1 控制流域面积 Ab km2 水文资料、地形图或影像图 （1） 2 堰塞坝高度 Hd m 地形测量 （1） 3 堰塞坝体积 Vd m3 根据坝高和河道地形估算 （1） 4 溃决洪水峰值流量 Qp m3·s−1 根据溃口深度和宽度计算 （2） 5 溃口深度 h m 经验值或计算工况设定 （2） 6 溃口宽度 b m 经验值或Froehlich[14]估算值 （2） 7 堰塞湖库容 Vm1 107 m3 根据坝高和河道地形估算 （2） 8 距坝趾L/m断面的最大演进流量 QLM m3·s−1 李斯特万公式计算 （3） 9 堰塞湖库容 W m3 根据坝高和河道地形估算 （3） 10 坝趾最大流量 Qm m3·s−1 白世录[15]经验公式计算 （3） 11 控制断面距坝趾的距离 L m 根据地图数据测量 （3） 12 经验系数 VK — 山区VK=7.15；半山区 VK=4.76；平原VK=3.13 （3） 13 水力坡降计算参数 αi — αi=100i，i为河道平均水力坡降 （3） 14 洪水断面的水位高度 hi m 严容[16]公式估算值 （3） 15 洪水断面距离坝址的长度 Li km 根据地图数据测量 （3） 16 溃决洪水演进传播时间 T h 根据洪水断面距离坝址的长度计算 （3） 17 经验系数 k — 山区 k=1.1～1.5 （3） 18 洪水期断面最大平均流速 Vm2 m·s−1 洪水期断面最大平均流速，可采用历史最大值，无资料山区可采用3.0～5.0 m/s （3） 19 风险人口数量 PAR 人 根据人口统计数据和淹没建筑面积计算 （4） 20 人口密度 ρ 人/m2 人口统计数量除以建筑总面积计算 （4） 21 淹没建筑面积 A m2 根据演进计算结果划定淹没建筑范围 （4） 22 修正后风险人口死亡率建议值 f — 根据fo进行修正系数计算 （4） 23 风险人口死亡率建议值 f0 — 根据具体情况选定死亡率建议值[17] （4） 24 溃坝程度系数 α — 根据Pi、θi、hj、wj计算 （4） 25 修正系数 β — β= 1.4 （4） 26 直接影响因素权重系数 k1 — k1=0.75 （4） 27 间接影响因素权重系数 k2 — k2=0.25 （4） 28 m1影响程度建议值 Pi — 根据PAR、SD、WT、UD 4方面结果查表[18] （4） 29 m1影响程度权重值 θi — 查看权重数值表[18] （4） 30 m2影响程度建议值 hj — 根据风险人口中青壮年比例、溃坝时间、距坝距离、坝高、库容等6方面情况查表[18] （4） 31 m2影响程度权重值 wj — 查看权重数值表[18] （4） 32 风险人口死亡数量 fs 人 根据风险人口数量和风险人口死亡率建议值计算 （4） 1.1 堰塞坝稳定性判别
Ermini等[19]基于堰塞坝体积（Vd）、坝体高度（Hd）和控制流域面积（Ab），提出用地貌无量纲堆积体指数（dimensionless blockage index，DBI）判堰塞湖坝体稳定性。其中，堰塞坝体积（Vd）是主要稳定因素，它决定坝体的自重；控制流域面积（Ab）是主要失稳因素，它决定河流的流量和水能；坝体高度（Hd）是评价坝体遭遇漫顶或管涌破坏时的重要参数，影响坝体下游坡度、漫顶时水流速度和冲蚀程度，同时也控制坝前水位和坝体内水力比降。DBI判别标准区间值为DBI<2.75堰塞坝稳定；2.75<DBI<3.08堰塞坝稳定性不确定；DBI>3.08堰塞坝属于不稳定域，存在溃坝风险，DBI计算公式如下所示：
$$ DBI\text{ = lg}\left[\frac{A_{\mathrm{b}}\cdot H_{\mathrm{d}}}{V_{\mathrm{d}}}\right] $$ (1) 式中：Ab——控制流域面积/km2；
Hd——堰塞坝高度/m；
Vd——堰塞坝体积/m3。
1.2 溃决洪水峰值流量预测
溃坝过程是由一个诸多因素影响的复杂过程，包括坝体和堰塞湖几何参数、入流量、坝体材料构成和力学参数等，对溃坝过程的合理模拟和对溃决参数的合理预测是溃坝风险分析的基础和前提。溃决洪水峰值流量的计算方法较多，常见的主要有3种方法：一是利用已经溃决土石坝的溃决参数与溃决洪峰流量的回归关系进行计算，相较于其余2种方法精确度偏低，但该种方法能够满足快速粗略估计溃决洪峰流量；二是把参数输入模型计算，即利用溃决的几何特征，并给定估计溃决持续时间进行计算，该模型一般用于溃决洪水的反演；三是基于物理机制的溃决扩展模型，通过溃口的冲刷演变过程对洪峰流量进行计算，该方法精度较高但建立模型周期长。本文为达到快速评估的目的选取第一种经验模型，采用白世录[14]经验公式即根据坝体参数快速估算溃决参数。计算公式如下所示：
$$ {Q_{\mathrm{p}}} = \frac{8}{{27}}b\sqrt g {h^{3/2}} $$ (2) 式中：Qp——溃决洪水峰值流量/（m3·s−1）；
h——溃口深度/m；
b——溃口宽度/m。
其中溃口宽度（b）根据Froehlich[14]基于库容和溃口深度提出的溃口宽度经验公式进行计算：
$$ b=15V_{\mathrm{m1}}^{0.32}h^{0.19} $$ (3) 式中：Vm1——堰塞湖库容/（107 m3）；
h——溃口深度/m。
1.3 溃决洪水演进计算
溃决洪水演进计算包括流量、水位高度和传播时间3部分。溃决洪水演进是复杂多变的，影响因素包括流速、流量、断面面积、断面形状、时间、距离、河流平面及底坡形状、两岸岩土性质等方面，现有的任何一个方程式或方程组都不能反映其流量及流态的变化，本文则分别计算其演进流量、演进水位高度以及演进时间来量化其演进变化。
（1）溃决洪水演进流量采用李斯特万公式进行计算：
$$ Q_{\mathrm{LM}}=\frac{W}{\dfrac{W}{Q_{\mathrm{m}}}+\dfrac{L}{V\mathrm{_{K_{ }}}}} $$ (4) 式中：QLM——距坝趾L/m的控制断面最大溃坝演进流 量/（m3·s−1）；
W——堰塞湖库容/m3；
Qm——坝趾最大流量/（m3·s−1）；
L——控制断面距坝趾的距离/m；
VK——经验系数，山区河道VK=7.15，半山区河道 VK=4.76，平原河道VK=3.13。
（2）溃决洪水演进水位高度，严容[15]通过叠溪堰塞湖溃决洪水水位线拟和最相似的曲线关系，基于计算参数（αi）、距坝距离（L）和水位（hi）的双对数关系提出经验计算公式：
$$ \alpha_{i\mathit{ }}=\frac{\mathrm{lg}\dfrac{h_{i-1}}{h_i}}{\mathrm{lg}\dfrac{L_i}{L_{i-1}}} $$ (5) 式中：αi——计算参数，其值等于100 i，i为河道平均水 力坡降；
hi——洪水断面的水位高度/m；
Li——洪水断面距离坝址的长度/km。
（3）溃决洪水演进传播时间，与洪水流速、断面距坝址距离有关，洪水流速与河道断面形态、比降、糙率等因素有关，本文溃决洪水演进传播时间（T）采用以下经验公式：
$$ T=L_i/kV_{\mathrm{m2}} $$ (6) 式中：T——溃决洪水演进传播时间/h；
Li——洪水断面距离坝址的长度/km；
k——经验系数，山区k=1.1～1.5；
Vm2——洪水期断面最大平均流速，有资料的地区 可采用历史最大值，无资料山区可采用3.0～ 5.0 m/s。
1.4 洪水风险区生命损失评估
（1）风险人口数量的确定
风险人口的数量取决于溃坝洪水的淹没范围和人口分布情况。由于堰塞湖溃坝后的淹没范围非常大，且山区精确数据较为匮乏，难以详细分析人口位置分布，本文采用人口密度法进行估算，即假设一定范围内（通常划分到乡镇级别）人口是均匀分布的，风险人口（PAR）通过以下公式进行估算：
$$ P_{{\mathrm{AR}}}=\rho A $$ (7) 式中：ρ——人口密度，以人口统计数量除以建筑总面积 得到/（人·m−2）；
A——淹没建筑面积/m2。
（2）生命损失评估
溃坝是一个“可能性小”和“严重性大”的突发事件，溃决洪水具有突发性，对于淹没区域内的高风险人群来说，有些人会在洪水的冲击下死亡，而有些人则会成功逃脱，成为幸存者[18]。生命损失评估是分析在溃决洪水中死亡的风险人口，可通过人口死亡率结合风险人口的数量来估算的生命损失。
周克发等[20]用Graham和D&M方法分析了中国8 座溃坝的统计数据，提出了风险人口死亡率计算方法，吴欢强[21]基于直接和间接影响因素对该人口死亡率计算方法做出修改。具体计算公式如下：
$$ f=f_0\cdot\alpha\cdot\beta $$ (8) $$ \alpha = {k_1}{m_1} + {k_2}{m_2} $$ (9) $$ f_{\mathrm{s}}=P_{\mathrm{AR}}\cdot f $$ (10) 式中：f0——风险人口死亡率建议值；
α——溃坝程度系数；
β——修正系数，取值1.4；
m1——直接影响因素的灾害程度影响因子；
m2——间接影响因素的灾害程度影响因子；
k1、k2——直接、间接影响因素的权重系数，取值 分别为0.75和0.25；
fs——风险人口死亡数量/人。
1）直接影响因素的灾害程度影响因子m1
m1是从风险人口（PAR）、洪水严重程度（SD）、报警时间（WT）以及溃坝严重性认识程度（UD）四个维度来计算得到的。
$$ {m_1} = \sum_{i = 1}^n {{P_i}} {\theta _i} $$ (11) 式中：Pi——影响程度建议值；
θi——影响程度权重值[17]。
2）间接影响因素的灾害程度影响因子（m2）
m2是从风险人口中青壮年比例、溃坝发生时间、距坝距离、坝高、库容、下游地形来计算得到的。
$$ m_2=\sum_{j=1}^n{{h_\mathit{j}}}{{\mathrm{w}}_{j}} $$ (12) 式中：hj——影响程度建议值；
wj——影响程度权重值[17]。
2. 评估方法体系准确率验证
2.1 白格堰塞湖概况
2018年11月3日17点40分左右，白格堰塞湖原山体滑坡点发生二次滑坡，堵塞上次自然泄流通道，堰塞坝总体积约
3020 ×104 m3。白格堰塞坝位于西藏自治区江达县波罗乡白格村附近，距离上游规划的波罗水电站20 km。2.2 白格堰塞湖溃决快速评估
根据白格堰塞湖实际数据[22]如表2所示，白格堰塞坝高度110 m ，体积
3020 ×104 m3，控制流域面积参照附近铜叶巴滩水电站取值为173484 km2。将地貌特征参数代入判别式（1）计算，得到地貌无量纲堆积体指数为5.8。根据判断标准，当 DBI>3.08，堰塞坝属于不稳定域，存在溃坝风险。表 2 白格堰塞湖基本参数Table 2. Basic parameters of the Baige weir日期 坝高/m 库容/
（108 m3）垭口
高程/m堰塞坝
体积/（104 m3）控制流域
面积/km211月3日 110 7.75 2966 3020 173484 白格滑坡形成的堰塞湖，其溃决洪水对昆明、丽江、大理、迪庆4个州（市）11个县造成影响。本文分析仅针对丽江市辖区，根据模块一至三计算得到的演进水位高度、演进流量以及演进时间结果如表3所示，确定淹没范围为洪水风险区域。利用地形图或影像资料圈定洪水风险区的建筑物面积，代入式（8）即可得到风险人口数量，由于统计人口数据与灾害发生时实际人口数据有一定偏差得到计算结果约为
26720 人，与丽江市实际撤离人数20213 人数的误差小于35%。表 3 白格堰塞湖溃决至丽江市的洪水计算结果Table 3. Flood calculations for the Baige weir outburst to Lijiang City地点 Li/km QLM/（m3·s−1） hi/m T/h 丽江市 565 6585.95 2.81 24.15 3. 典型滑坡堰塞湖溃决生命损失快速评估
3.1 石坪滑坡概况
石坪滑坡地处岷江上游南段一龙门山巨型推覆断褶带中央推覆构造带，其前缘紧挨岷江边，后缘坡度较陡，局部地区出露破碎基岩。勘查数据显示，滑坡面积约为
3532430 m2，平均深度约50 m，体积1900 ×104 m3。滑坡体表面农作物、植被，覆盖率约80%。滑坡体西北低、东南高，大致滑动方向315°，坡度比较平缓，平均约18°，坡脚高程1400 m，后缘高程1615 m，相对高差215 m，石坪滑坡全貌如图2所示。石坪滑坡主要由第四系的滑坡堆积和冲洪积组成，物质组成主要为夹碎石及角砾的粉质黏土，松散-稍密，干燥-稍湿，其碎石含量一般在10%～30%，偶见达到40%以上。碎石粒径多数在10～50 mm，较少在50 cm以上。石坪滑坡一直处于滑动变形的活动中，坡脚发育大规模崩滑堆积体，在降雨、地震等情况下极易形成新的不稳定滑坡体，甚至发生整体滑动失稳而堵断岷江形成堰塞湖。根据刘宁等[23]预测分析，石坪滑坡堰塞坝顶宽120 m，河床原始高程
1413 m，坝高60 m，有效坝长312 m，迎水面边坡25°，背水面边坡12°，横断面积19528 m2，堰塞湖库容将达到1.05×108 m3，是岷江流域一处潜在高风险堰塞湖隐患，对下游安全构成严重威胁。3.2 堰塞坝稳定性判别
根据预测，石坪滑坡堰塞坝高度60 m ，体积6.09×106 m3，控制流域面积参照附近铜钟水电站取值为
13912 km2。将地貌特征参数代入判别式（1）计算，得到地貌无量纲堆积体指数为5.14。根据判断标准，当DBI>3.08，堰塞坝属于不稳定域，存在溃坝风险。3.3 溃决洪水峰值流量预测
石坪滑坡堰塞坝为天然土石坝，根据研究表明[24]，溃坝方式主要为漫顶诱发的逐渐溃决或局部溃决。因此，本文采用1/3溃决模式，将参数代入式（2）—（4），计算预测石坪堰塞湖溃决的峰值流量Qp。根据估算结果，1/3溃决条件下，石坪堰塞湖溃决洪水峰值流量Qp为
4665.8 m3/s，远大于坝址处200 a一遇的设计洪峰流量2460 m3/s[25]。3.4 溃决洪水演进计算
将堰塞湖、岷江河流等基本参数代入式（5）—（7），得到石坪滑坡堰塞湖1/3溃决条件下洪水演进至汶川县威州镇的计算结果（表4）。其中，溃决洪水演进水位高度计算过程中，选取距离石坪滑坡坝址2 km处的断面作为计算的起点，因该断面与溃坝时水位非常相似，即L1=2 km，其水位h1=60 m，茂县到雁门乡α取0.29，雁门乡到汶川县河床断面较为宽阔，岸坡接近直立，是U型河谷，河流的坡降较大，则α取0.65[16]。从威州镇境内开始以0.5 km为间隔，计算每个点位的洪峰高度并且划定影响范围。
表 4 石坪滑坡堰塞湖1/3溃决洪水演进计算结果（汶川县威州镇境内）Table 4. Calculation of the evolution of the 1/3 breaching of the Shiping landslide weir断面 Li/km QLM/（m3·s−1） Hi/m T/h 洪水淹没宽度/m 1 11.2 4362.17 36.41 0.48 277 2 11.7 4349.53 35.39 0.50 545 3 12.2 4336.97 34.44 0.52 639 4 12.7 4324.48 33.55 0.54 502 5 13.2 4312.06 32.72 0.56 577 6 13.7 4299.71 31.94 0.59 313 7 14.2 4287.43 31.20 0.61 294 8 14.7 4275.22 30.51 0.63 296 9 15.2 4263.08 29.85 0.65 212 10 15.7 4251.01 29.23 0.67 286 11 16.2 4239.01 28.64 0.69 367 12 16.7 4227.08 28.08 0.71 599 13 17.2 4215.21 27.55 0.74 467 14 17.7 4203.41 27.04 0.76 549 15 18.2 4191.68 26.55 0.78 566 16 18.7 4180.01 26.09 0.80 407 17 19.2 4168.40 25.65 0.82 342 18 19.7 4156.86 25.22 0.84 340 19 20.2 4145.39 24.81 0.86 386 20 20.7 4133.97 24.42 0.88 481 21 21.2 4122.62 24.05 0.91 193 22 21.7 4111.34 23.68 0.93 331 23 22.2 4100.11 23.34 0.95 257 24 22.7 4088.94 23.00 0.97 429 25 23.2 4077.84 22.68 0.99 450 26 23.7 4066.79 22.37 1.01 399 27 24.2 4055.81 22.06 1.03 267 28 24.7 4044.88 21.77 1.06 238 29 24.9 4040.53 21.66 1.06 257 3.5 洪水风险区生命损失评估
（1）风险人口数量的确定
石坪滑坡如果形成堰塞湖，其溃决洪水将影响茂县南新镇，汶川县雁门乡、威州镇、绵虒镇、银杏乡及映秀镇，影响范围沿岷江干流约80 km。本文分析仅针对威州镇辖区，根据表2计算得到的演进水位高度和淹没宽度结果，确定淹没范围为洪水风险区域（图3）。通过第七次人口普查数据统计，威州镇常住人口
34460 人，其中40岁以下中青年占比41.5%。利用地形图或影像资料圈定洪水风险区的建筑物面积，代入式（8）即可得到风险人口数量，约为11093 人。![]()
图 3 石坪滑坡堰塞湖1/3溃决洪水风险区域划定Figure 3. The delineation of the flood risk area for the potential breach of one-third of the Shiping landslide dam lake（2）生命损失评估
1）直接影响因素的灾害程度影响因子（m1）计算
石坪滑坡堰塞湖溃决洪水的风险人口为11594人；根据表2洪水演进计算结果，估算得到威州镇洪水严重程度为中等；报警时间（WT）假设小于0.25 h；溃坝严重性认识程度（UD）；根据计算式（11）以及具体权重[17]计算得出m1=0.64；
2）间接影响因素的灾害程度影响因子（m2）计算
根据第七次人口普查数据统计，风险人口中青壮年比例假设为41.5％；溃坝假设发生在工作日白天；威州镇距坝距离为11.2 km；坝高为60 m；库容为1.05×108 m3；下游地形为山地；最终根据计算式（12）以及具体权重[17]计算得出m2=0.39。
3）危险人口死亡人口（fs）
综上所述，石坪滑坡堰塞湖溃坝程度系数α=0.58，结合风险人口死亡率建议值[20]，得到不同情况下的威州镇溃决洪水风险区生命损失（表5）。评估结果显示可以看出，警报时间的长短对溃决洪水造成的伤亡人数有明显影响。
表 5 石坪滑坡堰塞湖1/3溃决洪水不同报警程度下的生命损失（汶川县威州镇境内）Table 5. Life losses under different alarm levels of the one-third breach flood of the Shiping landslide dam lake (within the jurisdiction of Weizhou Town, Wenchuan County)编号 名称 距坝址距离/km 人口 无报警死亡人口 部分报警死亡人口 充分报警死亡人口 1 雁门乡 11.2 6535 1592 425 53 2 雁门乡过街楼村 12.7 750 183 49 6 3 威州镇郭主铺村 19.2 1173 286 76 10 4 威州镇凤坪坝村 20.0 300 73 19 2 5 威州镇沙窝子村 20.9 690 168 45 6 6 威州镇新桥村 21.8 400 97 26 3 7 七盘沟村 22.7 1476 360 96 12 8 威州镇新桥村木兰组 23.7 270 66 18 2 总计 11594 2824 753 94 4. 结论与展望
（1）为达到及时、快速和准确开展堰塞湖溃决风险评估，本文构建了一套基于简化参数的洪水生命损失快速评估方法体系，分别从堰塞坝稳定性、溃决洪水峰值流量、溃决洪水演进和洪水生命损失4个模块进行分析和计算，并利用白格滑坡堰塞湖溃决事件进行验证，准确率达到65%。
（2）本文以岷江流域石坪滑坡为分析对象，快速评估方法体系预测结果显示石坪滑坡堰塞坝不稳定，容易突发溃坝险情，1/3溃决条件下坝址洪峰流量约4.36×103 m3/s，洪水演进至威州镇造成的风险人口高达
11594 人，其中2824 人面临生命损失风险。（3）根据预测评估结果，不同报警程度下溃决洪水的死亡人口差异高达9倍，建议加强石坪滑坡和岷江干流洪灾的监测预警。同时，为提高群众对预警的响应行动效率，建议通过科普宣传和应急演练等方式，加强沿岸居民安全风险意识，减少或避免堰塞湖溃坝造成的生命损失。
（4）白格堰塞湖案例的评估结果较实际数值偏高，快速评估方法体系评估结果的准确度有待提高，本文对于造成生命损失的因素考虑有限，为提高评价体系的实际应用能力，还可以从多维度更加全面的进一步研究堰塞湖溃决带来的生命损失。
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图 3 石坪滑坡堰塞湖1/3溃决洪水风险区域划定
Figure 3. The delineation of the flood risk area for the potential breach of one-third of the Shiping landslide dam lake
表 1 快速评估方法体系计算参数一览表
Table 1 List of calculation parameters for the rapid assessment methodology system
序号 参数名称 符号 单位 数据来源 所属模块 1 控制流域面积 Ab km2 水文资料、地形图或影像图 （1） 2 堰塞坝高度 Hd m 地形测量 （1） 3 堰塞坝体积 Vd m3 根据坝高和河道地形估算 （1） 4 溃决洪水峰值流量 Qp m3·s−1 根据溃口深度和宽度计算 （2） 5 溃口深度 h m 经验值或计算工况设定 （2） 6 溃口宽度 b m 经验值或Froehlich[14]估算值 （2） 7 堰塞湖库容 Vm1 107 m3 根据坝高和河道地形估算 （2） 8 距坝趾L/m断面的最大演进流量 QLM m3·s−1 李斯特万公式计算 （3） 9 堰塞湖库容 W m3 根据坝高和河道地形估算 （3） 10 坝趾最大流量 Qm m3·s−1 白世录[15]经验公式计算 （3） 11 控制断面距坝趾的距离 L m 根据地图数据测量 （3） 12 经验系数 VK — 山区VK=7.15；半山区 VK=4.76；平原VK=3.13 （3） 13 水力坡降计算参数 αi — αi=100i，i为河道平均水力坡降 （3） 14 洪水断面的水位高度 hi m 严容[16]公式估算值 （3） 15 洪水断面距离坝址的长度 Li km 根据地图数据测量 （3） 16 溃决洪水演进传播时间 T h 根据洪水断面距离坝址的长度计算 （3） 17 经验系数 k — 山区 k=1.1～1.5 （3） 18 洪水期断面最大平均流速 Vm2 m·s−1 洪水期断面最大平均流速，可采用历史最大值，无资料山区可采用3.0～5.0 m/s （3） 19 风险人口数量 PAR 人 根据人口统计数据和淹没建筑面积计算 （4） 20 人口密度 ρ 人/m2 人口统计数量除以建筑总面积计算 （4） 21 淹没建筑面积 A m2 根据演进计算结果划定淹没建筑范围 （4） 22 修正后风险人口死亡率建议值 f — 根据fo进行修正系数计算 （4） 23 风险人口死亡率建议值 f0 — 根据具体情况选定死亡率建议值[17] （4） 24 溃坝程度系数 α — 根据Pi、θi、hj、wj计算 （4） 25 修正系数 β — β= 1.4 （4） 26 直接影响因素权重系数 k1 — k1=0.75 （4） 27 间接影响因素权重系数 k2 — k2=0.25 （4） 28 m1影响程度建议值 Pi — 根据PAR、SD、WT、UD 4方面结果查表[18] （4） 29 m1影响程度权重值 θi — 查看权重数值表[18] （4） 30 m2影响程度建议值 hj — 根据风险人口中青壮年比例、溃坝时间、距坝距离、坝高、库容等6方面情况查表[18] （4） 31 m2影响程度权重值 wj — 查看权重数值表[18] （4） 32 风险人口死亡数量 fs 人 根据风险人口数量和风险人口死亡率建议值计算 （4） 
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表 2 白格堰塞湖基本参数
Table 2 Basic parameters of the Baige weir
日期 坝高/m 库容/
（108 m3）垭口
高程/m堰塞坝
体积/（104 m3）控制流域
面积/km211月3日 110 7.75 2966 3020 173484
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表 3 白格堰塞湖溃决至丽江市的洪水计算结果
Table 3 Flood calculations for the Baige weir outburst to Lijiang City
地点 Li/km QLM/（m3·s−1） hi/m T/h 丽江市 565 6585.95 2.81 24.15
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表 4 石坪滑坡堰塞湖1/3溃决洪水演进计算结果（汶川县威州镇境内）
Table 4 Calculation of the evolution of the 1/3 breaching of the Shiping landslide weir
断面 Li/km QLM/（m3·s−1） Hi/m T/h 洪水淹没宽度/m 1 11.2 4362.17 36.41 0.48 277 2 11.7 4349.53 35.39 0.50 545 3 12.2 4336.97 34.44 0.52 639 4 12.7 4324.48 33.55 0.54 502 5 13.2 4312.06 32.72 0.56 577 6 13.7 4299.71 31.94 0.59 313 7 14.2 4287.43 31.20 0.61 294 8 14.7 4275.22 30.51 0.63 296 9 15.2 4263.08 29.85 0.65 212 10 15.7 4251.01 29.23 0.67 286 11 16.2 4239.01 28.64 0.69 367 12 16.7 4227.08 28.08 0.71 599 13 17.2 4215.21 27.55 0.74 467 14 17.7 4203.41 27.04 0.76 549 15 18.2 4191.68 26.55 0.78 566 16 18.7 4180.01 26.09 0.80 407 17 19.2 4168.40 25.65 0.82 342 18 19.7 4156.86 25.22 0.84 340 19 20.2 4145.39 24.81 0.86 386 20 20.7 4133.97 24.42 0.88 481 21 21.2 4122.62 24.05 0.91 193 22 21.7 4111.34 23.68 0.93 331 23 22.2 4100.11 23.34 0.95 257 24 22.7 4088.94 23.00 0.97 429 25 23.2 4077.84 22.68 0.99 450 26 23.7 4066.79 22.37 1.01 399 27 24.2 4055.81 22.06 1.03 267 28 24.7 4044.88 21.77 1.06 238 29 24.9 4040.53 21.66 1.06 257
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表 5 石坪滑坡堰塞湖1/3溃决洪水不同报警程度下的生命损失（汶川县威州镇境内）
Table 5 Life losses under different alarm levels of the one-third breach flood of the Shiping landslide dam lake (within the jurisdiction of Weizhou Town, Wenchuan County)
编号 名称 距坝址距离/km 人口 无报警死亡人口 部分报警死亡人口 充分报警死亡人口 1 雁门乡 11.2 6535 1592 425 53 2 雁门乡过街楼村 12.7 750 183 49 6 3 威州镇郭主铺村 19.2 1173 286 76 10 4 威州镇凤坪坝村 20.0 300 73 19 2 5 威州镇沙窝子村 20.9 690 168 45 6 6 威州镇新桥村 21.8 400 97 26 3 7 七盘沟村 22.7 1476 360 96 12 8 威州镇新桥村木兰组 23.7 270 66 18 2 总计 11594 2824 753 94
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