尾矿库溃坝灾害脆弱性评估指标体系及方法研究梅国栋

第8卷第12期2012年12月中国安全生产科学技术Journal of Safety Science and Technology Vol．8No．12Dec．2012文章编号：1673－193X （2012）－12－0011－05尾矿库溃坝灾害脆弱性评估指标体系及方法研究*梅国栋1，2（1．中国安全生产科学研究院，北京100012）（2．北京科技大学，北京100083）摘要：目前尾矿库风险评估的通用方法，是以尾矿坝边坡稳定安全系数作为衡量尾矿库溃坝灾害风险度的唯一指标。

该方法忽视了尾矿库固有致灾强度的自然属性，以及尾矿库下游人口分布、社会经济发展水平和资源环境条件的差异，致使在荒无人烟的戈壁滩溃坝风险与在人口密集、经济高度发展的上海市溃坝的风险相同的不科学结论。

基于脆弱性理论，在综合考虑尾矿库溃坝固有风险和承灾体内在脆弱性的基础上，运用层次分析方法，建立了尾矿库溃坝灾害脆弱性评估指标体系；基于损失率的承灾体风险损失评估方法，获得人口、财产和生态系统三类承灾体风险损失度，并建立了尾矿库溃坝灾害风险损失度评估方法。

相关成果有助于进一步完善尾矿库溃坝灾害脆弱性风险评估技术和风险评估的可靠性。

关键词：尾矿库；溃坝灾害；脆弱性评估；指标体系；评估方法中图分类号：X936文献标志码：AResearch on the dam-break hazard vulnerability assessmentindex system and methods of tailings pondMEI Guo-dong1，2（1．China Academy of Safety Science and Technology ，Beijing 100012，China ）（2．University of Science and Technology Beijing ，Beijing 100083，China ）Abstract ：The method ，using slope buckling safety factor to measure the degree of dam-break hazard ，results in the unscientific conclusions of identical dam-break risk with respect to the desolate ＆uninhabited gobi desert anddensely populated ＆highly economic-developed city．On the basis of vulnerability theory ，a dam-break hazard vul-nerability assessment index system ，which comprehensively considering the inherent risks of dam-break and the in-trinsic vulnerability of hazard-affected bodies ，was established．The production of dam-break hazard-causing factorintensity ，including the current dam height ，reservoir capacity ＆downstream main ditch longitudinal ，and accident probability by the Monte Carlo method is the inherent risk level of dam-break．The result by the multiplying physi-cal exposure and the intrinsic vulnerability ，including household fitness index ＆the emergency self-help index ，aswell as the disaster relief capacity is the hazard-affected body vulnerability．Results are contributable to further con-summate the vulnerability risk assessment technology and the reliability of dam-break hazard．Key words ：tailings pond ；dam-break hazard ；vulnerability assessment ；index system ；assessment methods收稿日期：2012－11－12作者简介：梅国栋，博士研究生。

*基金项目：国家科技重大专项课题（2011ZX05040）0引言经过60多年发展，我国已成为世界矿业大国，冶金、有色、黄金、化工和建等行业的矿山都有尾矿设施。

据统计，我国现有11946座尾矿库，其中最大设计坝高260m 、现堆积坝高213m ，超过100m 的有26座；最大设计总库容8．35亿m 3，现堆积库容4．3亿m 3，库容大于1亿m 3的有10座［1］。

随着工业化、城镇化仍将快速推进，社会对矿产品的需求将大幅度增加，矿业开发规模随之加大，预计到2015年铁矿石年开采量达到11亿吨以上、铜达到130万吨以上、铅锌达到700万吨以上。

同时，由于富矿的开采将逐渐减少，贫矿的开采将逐渐增多，势必导致选矿产生的尾矿不断增加，进而使得尾矿库数量不断增大、库容不断扩大、坝高逐年增高。

尾矿库作为具有高势能的人造泥石流危险源，一旦发生溃坝，将严重威胁下游居民和重要工农业、交通设施及环境安全，造成严重的人员伤亡、财产损失和恶劣的社会影响［2］。

据美国克拉克大学公害评定小组的研究，尾矿库事故造成的危害在世界93种事故、灾害和辐射隐患中名列第18位，它仅次于核武器爆炸、DDT、神经毒气、核辐射以及其他13种灾害，且比航空失事、火灾等其他60种灾害还要严重［3－4］。

如2008年9月8日襄汾新塔矿业有限公司尾矿库溃坝事故，造成281人遇难，33人受伤，直接经济损失9619．21万元，世界为之震惊［5］。

由于尾矿库的建设标准低，筑坝、维护、管理技术水平较差，大量的尾矿库带病运行，据统计，截止2011年5月底，我国共有2369座危、险、病库。

这是一个巨大的潜在隐患，近些年尾矿库溃坝事故频发，给人民生命财产、社会稳定带来了巨大损失和危害。

自2001年以来，全国共发生73起尾矿库溃坝事故，造成500余人死亡［6］，事故起数和死亡人数呈逐年上升态势，安全生产形势十分严峻。

虽然相关法律法规和标准都明确要求，尾矿库应当每三年至少进行一次风险评估，并应采用瑞典圆弧法、改良圆弧法或简化毕肖普法，对尾矿坝稳定性进行定量评估，但是，现行的尾矿库风险评估方法，均是以尾矿坝边坡稳定安全系数作为评估尾矿库溃坝灾害风险度的依据，忽视了尾矿库固有致灾强度如坝高、库容和尾矿坝下游主沟纵坡降，以及尾矿库下游人口分布、社会经济发展水平和资源环境条件的不同所产生的影响，致使在荒无人烟的戈壁滩溃坝风险与在人口密集、经济高度发展的上海市溃坝的风险相同的不符合实际的结论，故亟待有新的评估方法，以解决上述难题。

1溃坝灾害脆弱性风险评估内容自从联合国“国际减灾战略”从灾害的角度提出风险评估是对给生命、财产、生计及人类依赖的环境等可能带来的潜在威胁或伤害的致灾因子和承灾体的脆弱性进行分析和评估［7］，进而判定出风险性质和范围的一种过程后，国内外的各类灾害评估大都依此提法进一步界定风险评估内容。

例如，张业成、罗元华等将地质灾害风险评估分为地质灾害危险性评估、易损性评估、破坏损失评估和防治工程效益评估等四个方面［8－9］；周寅康则将灾害风险评估划分为灾害研究、风险区确定、风险区特性评估、风险区承受能力评估、可能损失评估、风险等级划分六个内容［10］；任鲁川依据区域灾害系统论的观点，将区域自然灾害风险分析的主要内容概括为区域自然灾害致灾因子特征综合分析、区域相对于各类自然灾害的脆弱性综合分析、单灾种区域自然灾害风险模型和综合自然灾害风险模型的建立及灾害风险值的估算及估算结果的评估四个内容［11］。

根据前人研究成果，结合尾矿库溃坝灾害脆弱性评估的特点，本文将尾矿库溃坝灾害脆弱性评估包括以下三部分基本内容。

1．1尾矿库溃坝固有风险度评估以尾矿库溃坝灾害的固有属性作为基本出发点，通过分析致灾因子强度，来确定溃坝灾害的强度及其发生的可能性，包括：溃坝灾害强度评估、溃坝灾害发生概率评估。

1．2承灾体脆弱性评估承灾体脆弱性指的是承灾客体受到灾害风险冲击时的易损程度，它由一系列影响承灾系统对灾害冲击的敏感程度的自然、社会、经济与环境因素及相互作用过程所决定。

其本质是承灾系统可获得的能够降低风险程度与灾害影响的所有能力和资源的组合。

对于人类社会而言，承灾客体虽然多种多样，但基本上可以划分为人员、财产及经济活动、生态系统三个基本组成部分。

承灾体脆弱性评估包括承灾体物理暴露性评估、承灾体脆弱性评估和抗灾救灾能力评估。

1．3承灾体风险损失度评估承灾体风险损失度评估反映的是承灾体在一定危险性的灾害风险事件下损失的大小，这种损失的大小既可以用绝对量化的形式加以衡量，也可以用相对的等级加以区分。

2尾矿库溃坝固有风险度评估指标及其方法2．1溃坝致灾因子强度评估指标尾矿库溃坝灾害表现在尾砂对人和物的瞬间冲·21·中国安全生产科学技术第8卷击、长时间尾砂的淹埋，因此可用尾砂到达承灾体时的动能（或速度）、堆积厚度两个指标来衡量。

根据尾矿库溃坝致灾机理分析、溃坝模式和溃坝路径的分析和研究，影响尾矿库溃坝淹埋范围内的速度和堆积厚度包含现状坝高（HH）、现状库容（VV）和尾矿坝下游主沟纵坡降（J）。

2．1．1现状坝高现状坝高指尾矿坝现状的堆积高度，对初期坝和中线式、下游式筑坝为坝顶与坝轴线处坝底的高差；对上游式筑坝则为堆积坝坝顶与初期坝坝轴线处坝底的高差。

在其他条件不变的情况下，坝高越高，尾矿库溃坝下泄的速度越快，动能越大，对人体、建筑物、铁路和农作物的冲击力也就越大，产生的危害也就越严重。

2．1．2现状库容现状库容指尾矿坝现状的堆积高度，尾矿坝现状标高顶面、下游坡面及库底所围空间的容积，包括有效库容、死水库容、蓄水库容、调洪库容和安全库容等五部分。

在其他条件不变的情况下，库容越大，也就代表着尾矿库内存的尾砂越多，溃坝后堆积厚度也就越厚，更易造成人员伤亡和农作物的损失。