天津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃

摘要 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃是災(zāi)害管理的重要內(nèi)容。本文對 1985－2005年累計(jì)地面沉降量、加權(quán)算術(shù)平均速率和地下水開采強(qiáng)度三個(gè)因子進(jìn)行分析和疊 加評(píng)價(jià)，完成了天津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)圖；以人口密度、單位面積GDP 和建設(shè)用地比重作為指標(biāo)進(jìn)行了易損性分析；從每平方公里水準(zhǔn)測量公里數(shù)、地下水壓采量 占開采量的百分比和城市化水平這三個(gè)方面考慮防災(zāi)減災(zāi)能力；在此基礎(chǔ)上，借助GIS空間 分析方法，將危險(xiǎn)性分區(qū)圖、易損性分區(qū)圖和防災(zāi)減災(zāi)能力分區(qū)圖進(jìn)行疊加分析，完成了天 津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖，共分為低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、較 高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)五等。研究結(jié)果可為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展和防災(zāi)減災(zāi)決策提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 地面沉降；風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

中圖分類號(hào) U456.33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1002-2104(2008)04-0028-07 

地面沉降是在自然和人為因素作用下，由于地殼表層土體壓縮而導(dǎo)致區(qū)域性地面標(biāo)高降低的 一種緩變性地質(zhì)災(zāi)害，是一種不可補(bǔ)償?shù)挠谰眯原h(huán)境和資源損失，是地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)破壞所導(dǎo) 致的惡果［1］。國內(nèi)外對地面沉降的研究主要集中在成因分析、監(jiān)測方法、經(jīng)濟(jì)損 失評(píng)估、時(shí)空分布、預(yù)測、危害及防治對策等領(lǐng)域［2～7］。有些學(xué)者對地面沉降危 險(xiǎn)性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了探討［8～9］；部分學(xué)者采用模糊數(shù)學(xué)層次分析法和相應(yīng)的指標(biāo) 體系對廣州市地面沉降危險(xiǎn)性進(jìn)行了評(píng)價(jià)［10］；Ki-Dong Kim等運(yùn)用GIS技術(shù)［ 11］評(píng)估了廢棄地下煤礦的地面沉降危害性；魏風(fēng)華［12］進(jìn)行了河北省唐山市地 面沉降危險(xiǎn)性區(qū)劃和地面沉降物質(zhì)財(cái)富風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究。然而，地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃 尚無成熟先例。地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是地面沉降對人類社會(huì)及其生存環(huán)境所造成危害或不利影 響的可能性及不確定性的描述。為了對地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效管理，減小損失發(fā)生的影 響，必須進(jìn)行地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃。天津市是我國地面沉降比較嚴(yán)重的區(qū)域之一， 地面沉降給天津市造成了多方面的危害，如建筑物下沉變形、開裂乃至破壞；市政給排水管 線的破壞；海水倒灌造成的地下水質(zhì)破壞；地面標(biāo)高損失，風(fēng)暴潮災(zāi)害加?。缓恿餍购槟芰?的喪失；土壤的鹽漬化等。研究區(qū)人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，地面沉降嚴(yán)重，并具備比較完整的 監(jiān)測數(shù)據(jù)。因此，選擇該區(qū)域進(jìn)行地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃具有較大的理論與實(shí)踐 意義。

1 研究區(qū)概況

天津市位于九河下梢，渤海灣西岸。整個(gè)天津和鄰近地區(qū)處于華北斷塊盤地的東北部，從構(gòu) 造分區(qū)上看西部為滄東隆起的一部分，東部則包括了黃驊凹陷的一大部分，由古近紀(jì)以前的 沉積巖層和古老的結(jié)晶基底，組成了本區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造基礎(chǔ)，長期以來緩慢下降，沉積了巨厚 的松散沉積物。

研究區(qū)包括天津市和平、河?xùn)|、河西、南開、河北和紅橋市內(nèi)六區(qū)，以及東麗、西青、津南 和北辰外圍四區(qū)，總面積2 054.01km2(見圖1)。2005年底，總?cè)丝?18.96萬人 ，地區(qū)生產(chǎn)總值760.30億元［13］。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，由于過量開采地下流體資源，地面沉降已經(jīng)成為研究區(qū)最為嚴(yán)重 的災(zāi)害之一，該區(qū)域1985-2005年累計(jì)地面沉降量最大達(dá)2.93m；累計(jì)地面沉降量超過1 000mm 的面積達(dá)623.88km2，占總面積的

30.37%；1985-2005年平均地面沉降速率為29.99mm 天津市控制地面沉降工作辦公室.1986-2006天津市地面沉降年報(bào)。。

2 研究方法

2.1 自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法

自然災(zāi)害系指自然變異超過一定的程度，對人類和社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成損失的事件。自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn) 指未來若干年內(nèi)可能達(dá)到的災(zāi)害程度及其發(fā)生的可能性。自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（Risk Assessm ent of Natural Disaster）是指通過風(fēng)險(xiǎn)分析的手段或觀察外表法，對尚未發(fā)生的自然災(zāi) 害之致災(zāi)因子強(qiáng)度、潛在受災(zāi)程度，進(jìn)行評(píng)定和估計(jì)，是風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)在自然災(zāi)害學(xué)中的應(yīng) 用［14］。

胡蓓蓓等：天津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃中國人口#8226;資源與環(huán)境 2008年 第4期[HT] 一定區(qū)域自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是由自然災(zāi)害危險(xiǎn)性(hazard)、承災(zāi)體的易損性(vulnerability)兩 個(gè)因素相互綜合作用而形成的［15］。近年來，一些學(xué)者認(rèn)為防災(zāi)減災(zāi)能力(emergen cy response recovery capability)也是制約和影響自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的因素［16～17］ 。

自然災(zāi)害危險(xiǎn)性，是指造成災(zāi)害的自然變異的程度，主要是由災(zāi)變活動(dòng)規(guī)模(強(qiáng)度)和活動(dòng)頻 次(概率)決定的。一般災(zāi)變強(qiáng)度越大，頻次越高，災(zāi)害所造成的破壞損失越嚴(yán)重，災(zāi)害的風(fēng) 險(xiǎn)也越大。承災(zāi)體的易損性，是指在給定危險(xiǎn)地區(qū)存在的所有任何財(cái)產(chǎn)由于潛在的危險(xiǎn)因素 而造成的傷害或損失程度，其綜合反映了自然災(zāi)害的損失程度。一般承災(zāi)體易損性愈低，災(zāi) 害損失愈小，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)也愈小。防災(zāi)減災(zāi)能力表示受災(zāi)區(qū)在長期和短期內(nèi)能夠從災(zāi)害中恢復(fù) 的程度，包括應(yīng)急管理能力、減災(zāi)投入、資源準(zhǔn)備等，一般分為工程性防災(zāi)減災(zāi)措施和非工 程性防災(zāi)減災(zāi)措施。防災(zāi)減災(zāi)能力越高，可能遭受潛在損失就越小，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)越小［18 ］。

基于以上認(rèn)識(shí)，自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)數(shù)學(xué)計(jì)算公式為：

式中：Dr-災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)；H-危險(xiǎn)性；V-易損性；R-防災(zāi)減災(zāi)能力。

2.2 GIS空間分析方法

主要運(yùn)用ArcGIS空間分析中的內(nèi)插分析、重分類和柵格運(yùn)算等。內(nèi)插分析（Interpolate to

Raster）對矢量點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插產(chǎn)生柵格數(shù)據(jù)，每個(gè)柵格的值根據(jù)其周圍（搜索范圍）的 點(diǎn)的值計(jì)算。ArcGIS柵格分析模塊中，通過柵格插值運(yùn)算生成表面主要有三種實(shí)現(xiàn)方式：反 距離權(quán)重插值（IDW）、樣條函數(shù)插值（Spline）和克里克插值（Kriging）。重分類（Recl assify）即基于原有數(shù)值，對原有數(shù)值重新進(jìn)行分類整理從而得到一組新值并輸出；重分類 一般包括新值替代、舊值合并、重新分類和空值設(shè)置四種基本類型。柵格運(yùn)算（Raster Cal culator）指兩個(gè)以上層面的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)以某種函數(shù)關(guān)系作為復(fù)合分析的依據(jù)進(jìn)行逐網(wǎng)格 運(yùn)算，從而得到新的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)的過程。對多個(gè)柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，常用于綜合評(píng)價(jià) ［19］。國外學(xué)者利用GIS空間分析方法對地面沉降災(zāi)害時(shí)空變化進(jìn)行了科學(xué)預(yù)測［2 0］，Ki-Dong Kim等［11］利用該方法對廢棄地下煤礦的地面沉降危害進(jìn)行了可靠 評(píng)估，本研究將借鑒他們的成功經(jīng)驗(yàn)首次對地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估與區(qū)劃。

2.3 加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法(WCA)

加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法綜合考慮了各個(gè)因子對總體對象的影響程度，是把各個(gè)具體的指標(biāo)的優(yōu)劣綜 合起來，用一個(gè)數(shù)量化指標(biāo)加以集中，表示整個(gè)評(píng)價(jià)對象的優(yōu)劣，因此，這種方法特別適合 于對技術(shù)、決策或方案，進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)和優(yōu)選，是目前最為常用的計(jì)算方法之一［ 17，18］，計(jì)算公式為：

式中：Vj是評(píng)價(jià)因子的總值；Wi是指標(biāo)i的權(quán)重；Dij是對于因子j的指標(biāo)i的歸一 化值；n是評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)。

3 地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3.1 地面沉降災(zāi)害系統(tǒng)模式的構(gòu)建

基于自然災(zāi)害系統(tǒng)理論［21］，區(qū)域自然災(zāi)害系統(tǒng)是由孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因 子和承災(zāi) 體共同組成的地球表層異變系統(tǒng)，災(zāi)情是這個(gè)系統(tǒng)中各子系統(tǒng)相互作用的結(jié)果（見圖2）。

地面沉降孕災(zāi)環(huán)境主要受區(qū)域地貌類型、含水巖系、

水文地質(zhì)構(gòu)造條件和地下流體資源等共同影響，這些環(huán)境條件在一定程度上能加強(qiáng)或減弱地面沉降致災(zāi)因子，直接影響災(zāi)情。

地面沉降災(zāi)害影響因素非常復(fù)雜，總體可以歸納為自然和人為兩大因素。自然因素中， 包括 構(gòu)造活動(dòng)引起的沉降、軟弱土層形成的沉降以及地震活動(dòng)等引起的沉降；人為因素中，過量 開采地下流體資源以及大規(guī)模的工程建設(shè)等均可引起地面沉降。許多研究表明，天津地區(qū)地 面沉降最主要的致災(zāi)因子是過量開采地下流體資源和現(xiàn)代構(gòu)造沉降［2，22］。

地面沉降災(zāi)害承災(zāi)體主要包括地面沉降影響地區(qū)的建筑物、地面標(biāo)高、市政給排水管線等生 命線工程和人口等，他們的數(shù)量和質(zhì)量（脆弱性強(qiáng)度）是地面沉降成災(zāi)的重要因素。

地面沉降災(zāi)害災(zāi)情是地面沉降致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體相互綜合作用的產(chǎn)物，主要包括 建筑物下沉變形、市政給排水管線受損等生命線工程受損，以及由其間接導(dǎo)致的風(fēng)暴潮災(zāi)害 加劇、土壤鹽漬化、地下水質(zhì)破壞和洪澇加劇等。

3.2 地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

從系統(tǒng)論觀點(diǎn)出發(fā)，根據(jù)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法的理論，遵循科學(xué)性、綜合性、主導(dǎo)性、層次 性、動(dòng)態(tài)性和可操作性原則，地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系包括危險(xiǎn)性、易損性和防災(zāi)減災(zāi)能 力三個(gè)因素，在此基礎(chǔ)上根據(jù)地面沉降災(zāi)害的特點(diǎn)確定因子層。

與地震等突發(fā)性災(zāi)害不同，地面沉降是緩發(fā)性并逐年累積的，因此累計(jì)地面沉降量是反映地 面沉降危險(xiǎn)性的主要指標(biāo)。此外，有些學(xué)者還用地面沉降速率來劃分地面沉降危險(xiǎn)性［ 9，12］。1986年以來，天津市通過控制淺層地下水開采量、調(diào)整開采層位和人工回灌等措 施，地面沉降趨勢得以緩解；因此，年代越近的地面沉降速率越能反映地面沉降發(fā)展趨勢 。為了反映地面沉降未來發(fā)展趨勢，我們對1985-1990年、1990-1995年、1995-2000年 和200 0-2005年的地面沉降速率進(jìn)行加權(quán)求和計(jì)算出加權(quán)算術(shù)平均速率，采用特爾斐法確定其權(quán)重 依次為0.1、0.2、0.3和0.4。此外，由于地下水開采是研究區(qū)地面沉降最主要的致災(zāi)因子， 雖然近年來研究區(qū)逐年壓減地下水開采量，但是由于生產(chǎn)生活需要，在一定時(shí)期內(nèi)研究區(qū)仍 將開采地下水，因此，地下水開采強(qiáng)度也是研究區(qū)地面沉降危險(xiǎn)性的一個(gè)重要指標(biāo)。

一般認(rèn)為社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件可以定性反映區(qū)域的災(zāi)損敏度，即易損性的高低。社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地 區(qū)，人口、城鎮(zhèn)密集，產(chǎn)業(yè)活動(dòng)頻繁，承災(zāi)體的數(shù)量多、密度大、價(jià)值高，遭受災(zāi)害時(shí)人員 傷亡和經(jīng)濟(jì)損失就大。值得注意的是，社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件較好的地區(qū)，區(qū)域承災(zāi)能力相對較強(qiáng)， 相對損失率較低，但區(qū)域絕對損失率和損失密度都不會(huì)因此而降低。同樣等級(jí)的災(zāi)害，發(fā)生 在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密布的地區(qū)可能造成的損失往往要比發(fā)生在經(jīng)濟(jì)落后、人口稀少的地區(qū)大 得多。社會(huì)經(jīng)濟(jì)易損性分析一般以一定行政單元為基礎(chǔ)，從而可直接利用各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表與年 鑒［23］。由地面沉降災(zāi)害系統(tǒng)模式可知，地面沉降災(zāi)害主要承災(zāi)體是建筑物、市政 給排水管線等生命線工程、地面標(biāo)高等，地面沉降對這些承災(zāi)體造成的破壞和損失，會(huì)直接 或間接影響到區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生產(chǎn)生活；因此，本文選取了人口密度、單位面積GD P及建設(shè)用地比重三個(gè)因子來反映地面沉降災(zāi)害易損性。

天津市控沉工作主要圍繞監(jiān)測和壓縮地下水開采量展開，因此，每平方公里水準(zhǔn)測量公里數(shù) 和地下水壓采量占開采量的比重是影響防災(zāi)減災(zāi)能力的兩個(gè)主要因子；此外，隨著一個(gè)區(qū)域 城市化水平的提高，區(qū)域人口素質(zhì)、文明程度、居民防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)、區(qū)域科研水平、經(jīng)濟(jì)發(fā) 展水平以及政府執(zhí)政管理能力等都會(huì)相對提高，區(qū)域總體防災(zāi)減災(zāi)能力也將隨之提高，因此 ，在一定程度上城市化水平也能反映區(qū)域防災(zāi)減災(zāi)能力。

具體評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其權(quán)重見表1，各因子的權(quán)重利用特爾斐法確定。

3.3 指標(biāo)的量化

地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的目標(biāo)集分為5級(jí)，即低級(jí)、較低級(jí)、中等級(jí)、較高級(jí)和高級(jí)。評(píng)價(jià) 指標(biāo)是數(shù)學(xué)模型中的變量，必須量化。因此，表1中的指標(biāo)應(yīng)進(jìn)行無量綱處理和定量轉(zhuǎn)化。首先根據(jù)對地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)率大小，在Spatial Analyst中選擇Reclassify進(jìn)行重 新分類，將每個(gè)指標(biāo)分為1、2、3、4和5五等，分別對應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低級(jí)、較低級(jí)、中等級(jí)、較高級(jí)和高級(jí)（見表2）。如將累計(jì)地面沉降量分為＜300mm、300～600mm、600～900mm、900～1 200mm和＞1 200mm 5個(gè) 等級(jí)，當(dāng)某個(gè)評(píng)價(jià)單元累計(jì)地面沉降量為＜300mm時(shí)，即重新分類 后 的取值為1，該指標(biāo)對應(yīng)的地面沉降風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)目標(biāo)是低級(jí)；當(dāng)某個(gè)評(píng)價(jià)單元累計(jì)地面沉降 量為＞1 200mm時(shí)，即重新分類后的取值為5，該指標(biāo)對應(yīng)的地面沉降風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)目標(biāo)是高級(jí) ；其他依此類推。

3.4 數(shù)據(jù)來源

天津市自1986年開始實(shí)施三年一期的控沉措施，并在國家原有高程控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上逐年增設(shè) 水準(zhǔn)測量點(diǎn)，現(xiàn)已形成覆蓋全市范圍的地面沉降水準(zhǔn)測量網(wǎng)。截至2006年11月，全市范圍 內(nèi)共有一等水準(zhǔn)測量路線1 520.2km，二等水準(zhǔn)測量路線4 855km，共有2 003個(gè)水準(zhǔn)測 量點(diǎn)①。本文選 取19 85－2005年天津市水準(zhǔn)測量點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)，計(jì)算得到每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的累計(jì)地面沉降量和地面沉降 速 率，并利用ArcGIS9.1 中Spline插值法進(jìn)行空間插值，柵格單元大小為200m×200m，地下水 開采強(qiáng)度由1985-2005年地下水開采量計(jì)算整理所得；按區(qū)統(tǒng)計(jì)的人口、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)根據(jù)《天 津市統(tǒng)計(jì)年鑒》相關(guān)數(shù)據(jù)整理計(jì)算所得［13］；按區(qū)統(tǒng)計(jì)的建設(shè)用地面積來自《天津 市土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)匯編》②；防災(zāi)減災(zāi)能力由截至2005年底水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)和1985-2005年地下水 開采量計(jì)算整理所得。為保證良好的空間重合性，各評(píng)價(jià)因子數(shù)據(jù)圖均在濱海新區(qū)地形圖的 基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)字化，形成統(tǒng)一的坐標(biāo)系和投影系統(tǒng)。由于GIS空間分析功能采用柵格數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)各種代數(shù)和邏輯運(yùn)算［24］，因此本文利用ArcGIS中F eatures to Raster功能將數(shù)字化后的矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為柵格數(shù)據(jù)。

4 天津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū) 劃

對于地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估應(yīng)當(dāng)遵循地面沉降災(zāi)害的形成機(jī)制，結(jié)合GIS技術(shù)分別對 形成 地面沉降風(fēng)險(xiǎn)的3個(gè)因子——危險(xiǎn)性、易損性和防災(zāi)減災(zāi)能力進(jìn)行分析。首先利用ArcGIS的 空間分析方法對各個(gè)因素的因子進(jìn)行疊加分析，得到地面沉降災(zāi)害危險(xiǎn)性、易損性和防災(zāi)減 災(zāi)能力分區(qū)圖（圖3～圖5）；在此基礎(chǔ)上，采用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法(WCA)，通過柵格運(yùn)算得到 地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖(見圖6)。

4.1 天津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降災(zāi)害危險(xiǎn)性、易損性和防災(zāi)減災(zāi)能力

綜合考慮了1985-2005年累計(jì)地面沉降量、地面沉降速率和地下水開采強(qiáng)度得到 天津市區(qū)及 近郊區(qū)地面沉降危險(xiǎn)性分區(qū)圖（見圖3），由圖3可知：天津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降高危 險(xiǎn)區(qū)和較高危險(xiǎn)區(qū)主要位于津南區(qū)和西青區(qū)，低危險(xiǎn)區(qū)和較低危險(xiǎn)區(qū)主要位于市內(nèi)六區(qū)和東 麗區(qū)， 1985年之前地面沉降嚴(yán)重的市內(nèi)六區(qū)情況逐漸好轉(zhuǎn)，市區(qū)地面沉降漏斗逐漸消失，初步分析 其原因主要是1986年至今市區(qū)采取了大量壓縮地下水開采量等措施，多年來中心市區(qū)地下水 開采量維持在較低水平，地下水開采量已經(jīng)低于可開采量；而津南區(qū)和西青區(qū)地面沉降危險(xiǎn) 性大主要原因是地下水開采以及地?zé)岽笠?guī)模的開發(fā)利用。目前，津南區(qū)主要沉降漏斗分布 于咸水沽鎮(zhèn)、津南經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)至葛沽鎮(zhèn)一帶，基本與圖中津南區(qū)高危險(xiǎn)區(qū)分布一致；西青區(qū) 主要沉降漏斗分布于楊柳青鎮(zhèn)、辛口鎮(zhèn)、張家窩鎮(zhèn)、南河鎮(zhèn)和大寺鎮(zhèn)，基本與圖中西青區(qū) 高危險(xiǎn)區(qū)分布一致。

綜合考慮人口密度、地均GDP和建設(shè)用地比重得到天津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降易損性分 布圖（見圖4），由圖4可知：總體來說，市區(qū)的易損性比近郊區(qū)大，因?yàn)槭袇^(qū)承災(zāi)體的數(shù)量 多 、密度大、價(jià)值高，一旦地面沉降達(dá)到一定程度導(dǎo)致建筑物倒坍、生命線中斷等災(zāi)難時(shí)人員 傷亡和經(jīng)濟(jì)損失就大。其中高易損區(qū)為市中心的和平區(qū)，低易損區(qū)為北辰區(qū)和西青區(qū)。和平 區(qū)是天津市經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)、人口最密集、商業(yè)最繁榮的區(qū)，2005年和平區(qū)的人口密度達(dá)43 845 人/km2，單位面積生產(chǎn)總值59 379.69萬元/km2；而北辰區(qū)和西青區(qū)相對來說人口稀疏 、經(jīng)濟(jì)落后 ，西青區(qū)是研究區(qū)人口最稀疏的區(qū)，人口密度為556人/km2，北辰區(qū)是研究區(qū)建設(shè)用地比 重最低的區(qū)，其比重為32.87%。

單位面積生產(chǎn)總值綜合考慮每平方公里水準(zhǔn)測量公里數(shù)、地下水壓采量占開 采量的比重和城市化水平得到天

津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降防災(zāi)減災(zāi)能力分區(qū)圖（見圖5），由圖5可知：總體來說市區(qū)防災(zāi)減災(zāi)能 力強(qiáng)于近郊區(qū)，這與研究區(qū)實(shí)際控沉工作相符；此外，隨著城市化水平的提高，相對來說， 市區(qū)人口素質(zhì)高、防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)強(qiáng)、政府管理能力強(qiáng)，并且財(cái)政收入高，防災(zāi)減災(zāi)有充足的 資金保證。

4.2 天津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

根據(jù)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)數(shù)學(xué)計(jì)算公式和表1中的指標(biāo)體系和權(quán)重，計(jì)算了天津市區(qū)及近郊區(qū)地面 沉降災(zāi)害系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)度，應(yīng)用GIS技術(shù)，編制了天津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖 （見圖6），并對地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析。綜合考慮各因子指數(shù)編制的地面沉降災(zāi)害 風(fēng) 險(xiǎn)分布有以下特點(diǎn)：津南區(qū)咸水沽鎮(zhèn)、雙河鎮(zhèn)和葛沽鎮(zhèn)等地遭受地面沉降災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)最 大，應(yīng)該加強(qiáng)防御；地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)次高值主要分布在津南區(qū)最高值的外圍及西青區(qū)的楊 柳青鎮(zhèn)、辛口鎮(zhèn)、張家窩鎮(zhèn)、南河鎮(zhèn)，這些區(qū)域地面沉降災(zāi)害危險(xiǎn)性大，防災(zāi)減災(zāi)能力較弱 ，因此地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)較大；東麗區(qū)東北部和北辰區(qū)東北部是研究區(qū)地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)度 最小的區(qū)域，這些區(qū)域地面沉降危險(xiǎn)性較小，人口相對較少、經(jīng)濟(jì)相對落后，因此風(fēng) 險(xiǎn)度最小。

5 結(jié) 論

綜合考慮危險(xiǎn)性、易損性和防災(zāi)減災(zāi)能力，形成了一套基于GIS的從數(shù)據(jù)采集→空間屬性數(shù) 據(jù)庫建立→指標(biāo)體系選擇→評(píng)價(jià)分析→地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的技術(shù)路線和方法體系；構(gòu)建 了地面沉降災(zāi)害系統(tǒng)模式；建立了地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的基本評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并提出了其 數(shù)量化方法。以天津市區(qū)及近郊區(qū)為研究區(qū)，構(gòu)建了與地面沉降災(zāi)害相關(guān)的1:1 000 000比 例 尺空間圖形數(shù)據(jù)庫；以200m×200m的區(qū)劃單元對地面沉降風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了空間分析，最終編制了 研究區(qū)的地面沉降災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖。

地面沉降危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)表明，高危險(xiǎn)區(qū)主要位于津南區(qū)和西青區(qū)；易損性評(píng)估表明，高易損區(qū) 主要位于和平區(qū)；防災(zāi)減災(zāi)能力評(píng)價(jià)表明，市區(qū)防災(zāi)減災(zāi)能力相對較強(qiáng)，而近郊區(qū)相對較弱 ；風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃表明高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要位于津南區(qū)咸水沽鎮(zhèn)、雙河鎮(zhèn)和葛沽鎮(zhèn)等地。由研究結(jié)果可 以看出，目前津南區(qū)和西青區(qū)應(yīng)該成為天津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降災(zāi)害防御的重點(diǎn)。

本研究主要是用來為天津市區(qū)及近郊區(qū)政府機(jī)構(gòu)制定資源分配、制定高級(jí)防御管理計(jì)劃決策 、提高公眾對地面沉降災(zāi)害成因和控制方法的認(rèn)識(shí)等提供幫助。但由于資料和水平有限，難 免有考慮不足之處。

(編輯：王興杰)

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