崩塌地質(zhì)災(zāi)害評判模型設(shè)計與應(yīng)用
——以遼寧省綏中縣研究區(qū)為例

楊培奇

1．遼寧省化工地質(zhì)勘查院，遼寧 錦州 121000

應(yīng)用地質(zhì)

崩塌地質(zhì)災(zāi)害評判模型設(shè)計與應(yīng)用
——以遼寧省綏中縣研究區(qū)為例

楊培奇*1

1．遼寧省化工地質(zhì)勘查院，遼寧 錦州 121000

通過以遼寧省綏中縣為研究背景，以地形、地層巖性、結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度、降雨和人類活動為評價因子，應(yīng)用黃金分割原理建立崩塌地質(zhì)災(zāi)害評判模型。并應(yīng)用該模型對綏中縣崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度進行分區(qū)。通過該模型的應(yīng)用能夠更有效的對綏中地區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害進行治理和防治。

崩塌地質(zhì)災(zāi)害 黃金分割原理 評判模型

近年來，我國地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，不僅制約了許多地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，對人類的生命安全也造成了巨大的威脅【1】。地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生和發(fā)展主要受地形地貌、地層巖性、結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度和誘發(fā)因素等條件的影響，而崩塌是眾多地質(zhì)災(zāi)害中較為普遍的一種。如果能夠?qū)δ骋坏貐^(qū)崩塌易發(fā)級別和危險性進行判定，就可以對易發(fā)區(qū)進行防治，避免造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。為了能更有針對性的對崩塌地質(zhì)災(zāi)害進行防治，我們依據(jù)遼寧省綏中縣為研究區(qū)域的情況建立評判模型，通過對影響因子的分析與統(tǒng)計，對研究區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度進行確定。本文采用黃金分割原理來建立崩塌地質(zhì)災(zāi)害評判模型。

1 研究區(qū)概況

綏中縣行政區(qū)劃隸屬于遼寧省葫蘆島市，地處遼西低山丘陵的西端，地形特征表現(xiàn)為明顯的階梯狀，西北高東南低，依次為低山丘陵至沿海平原。綏中縣屬溫帶亞濕潤區(qū)季風(fēng)型大陸性氣候，年平均降雨量為652.5mm，年最大降雨量1087.6mm，最少降雨量295.2mm。綏中縣礦產(chǎn)資源豐富，分布較為廣泛，主要有：金、鉛、鋅、銅、硫、花崗巖等礦種，人類工程活動對環(huán)境影響較大。研究區(qū)地勢起伏明顯，降雨量受季節(jié)影響較大，人類活動較為強烈，研究區(qū)對于崩塌地質(zhì)災(zāi)害的研究具有較強的代表性。

2 崩塌災(zāi)害評判模型的建立

2.1 評價要素的確定

為了能夠?qū)Ρ浪刭|(zhì)災(zāi)害進行分級劃分，依據(jù)崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的機理，結(jié)合研究區(qū)現(xiàn)狀地質(zhì)環(huán)境特征確定評判模型的評價因素。崩塌地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的誘因主要有地質(zhì)環(huán)境因素和成災(zāi)動力因素。前者主要包括：地形坡度、地層巖性、結(jié)構(gòu)面裂隙、風(fēng)化發(fā)育程度等【2】。后者主要是降雨和人類工程活動的影響。具體評價因素見表1。

表1 模型評價因素劃分表Table 1 Evaluation factors of the model

2.2 評價因子分類

2.2.1 地形因子 依據(jù)地形條件將研究區(qū)地形因子分為斜坡坡度和地形兩類。

(1)斜坡坡度 根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計綏中縣不穩(wěn)定斜坡主要為巖質(zhì)斜坡和土質(zhì)斜坡，規(guī)模一般以中小型為主，易發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害主要集中在25°以上的坡度，坡度越大發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害的幾率越高。邊坡坡度與崩塌發(fā)育情況見表2。

表2 邊坡坡度與崩塌發(fā)育分級表Table 2 Slope collapse and development scale

(2)地形 具備發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害條件與地形有著一定的聯(lián)系，根據(jù)綏中縣的具體情況，可將綏中縣地形分為3類：平原、丘陵、低山。主要的劃分依據(jù)為當(dāng)?shù)馗叱?，地勢較高處，崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育可能性較大，平原地區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育可能性較小，見表3。

表3 地形與崩塌發(fā)育分級表Table 3 Topography and collapse development scale

2.2.2 地層巖性因子 地層巖性也是影響崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的重要因子，由于巖性的軟硬程度不同，導(dǎo)致風(fēng)化程度和節(jié)理裂隙的發(fā)育程度有所不同，堅硬或較堅硬的脆性巖石，在一定的坡度上易發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害，而較軟的巖石，在邊坡上發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害的幾率較小。由此可見，崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育程度與地層巖性有著密切的聯(lián)系。依據(jù)綏中縣地層巖性的特點可將其分為：堅硬塊狀巖組、堅硬層狀碎屑巖巖組、松軟柔性巖組，見表4。

2.2.3 結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度因子 結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度主要受節(jié)理裂隙發(fā)育和風(fēng)化程度影響，節(jié)理裂隙的發(fā)育程度主要受節(jié)理傾角、間距、節(jié)理組數(shù)量和充填情況所影響【3】。依據(jù)綏中縣調(diào)查的情況，可將結(jié)構(gòu)面節(jié)理發(fā)育程度分為三個等級——Ⅰ級：節(jié)理發(fā)育，節(jié)理3組以上，不規(guī)則，以構(gòu)造或風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于0.4m ，部分有充填物；Ⅱ級：節(jié)理較發(fā)育，節(jié)理2～3組，較規(guī)則，多以構(gòu)造型為主，多數(shù)間距大于0.4m，少有充填物；Ⅲ級：節(jié)理不發(fā)育，節(jié)理1～2組，規(guī)則，多為密閉節(jié)理。

表4 地層巖性與崩塌發(fā)育分級表Table 4 Formation lithology and collapse development scale

風(fēng)化程度一般可分為三級——Ⅰ級：風(fēng)化強烈、主要表現(xiàn)在巖體表面破碎嚴(yán)重，以巖屑堆積為主要存在形式；Ⅱ級：風(fēng)化作用一般，巖體表面有輕微破碎，巖體裂縫斷續(xù)發(fā)育；Ⅲ級：風(fēng)化作用較輕，巖體一般比較完整，無破碎情況，無裂隙發(fā)育。顯而易見，巖體風(fēng)化嚴(yán)重區(qū)為崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了大量的物源，也成為崩塌極易發(fā)生區(qū)。

2.2.4 降雨因子 降雨為誘發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害的主要影響因素，降雨強度、降雨時間和降雨量都與崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生有著密切的關(guān)系【4】。在降雨條件下，降水沿巖體裂隙和空隙在短期內(nèi)大量滲入巖土體內(nèi)，使巖土失穩(wěn)，引發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害。根據(jù)降雨程度，將降雨因子劃分為：降雨強烈、降雨一般、降雨較小三個等級。

2.2.5 人類活動因子 人類活動因子主要包括：建筑、開發(fā)、采礦等活動。這些生產(chǎn)活動對地標(biāo)巖體結(jié)構(gòu)造成不同程度的損毀和擾動。綏中縣礦業(yè)活動較多，因此人類活動因子表現(xiàn)也較為明顯。人類活動因子一般可分為二級——Ⅰ級：大規(guī)模開挖及爆破，影響面積大，破壞方式較多；Ⅱ級：較小規(guī)模的人工開挖或局部擾動。

2.3 評價因子賦值

通過對影響因子的分類和分析，可見影響崩塌地質(zhì)災(zāi)害的因子有很多，所選取的因子都是具有代表性和普遍性的影響因子。但是不同的影響因子對崩塌災(zāi)害的影響程度是不同的，因此需要根據(jù)影響因子影響程度的權(quán)重對其進行賦值劃分。黃金分割原理在人們分析問題的過程中應(yīng)用較為廣泛，對影響因子依據(jù)其影響程度的大小應(yīng)用黃金分割比例進行賦值，所得出的結(jié)果能夠較為精確。因此，本模型采用黃金分割原理對崩塌地質(zhì)災(zāi)害的影響明顯的因子進行賦值。但對于影響程度相近或無法確定其影響程度的因子采用平均賦值法。

本次研究將崩塌地質(zhì)災(zāi)害影響因素分為三級，一級評價因素分為地質(zhì)環(huán)境因素和成災(zāi)動力因素，我們用黃金分割法來對這兩個因素進行賦值；對于二級影響因子如：地形、地層巖性和結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度等均與崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育存在密切聯(lián)系，我們采用平均賦值法進行賦值；對于三級影響因子我們采用黃金分割法進行賦值。

假定地質(zhì)環(huán)境因素賦值為16，則按照黃金分割原理成災(zāi)動力因素賦值則為9.888，二級評價因子采用平均賦值法，三級評價因子則仍采用黃金分割原理賦值，各影響因子具體賦值，見表5。

表5 評價因子賦值表Table 5 The evaluation factor assignment table

2.4 崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險程度評判模型

崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險性劃分主要是依據(jù)在各評價因子的作用下，引起崩塌的可能性大小。崩塌危險性評判模型定義為【5】：

2.5 崩塌危險度劃分標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)評判模型的計算，可將綏中地區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險度劃分為三個等級：

(1)高易發(fā)區(qū)：經(jīng)過計算崩塌危險度TD≥0.62。該區(qū)地形多為陡坡，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，巖體松散，在一定降雨和人類活動干擾條件下，極易發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害。

(2)較易發(fā)區(qū)：經(jīng)過計算崩塌危險度0.37＜TD＜0.62。該區(qū)地形較陡，結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，巖體較松散，在一定降雨和人類活動干擾條件下，較易發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害。

(3)低易發(fā)區(qū)：經(jīng)過計算崩塌危險度TD≤0.37。該區(qū)地形較為平緩，結(jié)構(gòu)面節(jié)理不發(fā)育，風(fēng)化程度輕，巖性多為柔性松軟巖組，在降雨和人類干擾條件下發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害肯能性小。

3 模型應(yīng)用

應(yīng)用該模型，對綏中縣崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險程度進行計算，并按危險度進行分區(qū)。經(jīng)過對綏中縣地形、地層巖性、結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度、降雨和人類工程活動的調(diào)查與分析，確定綏中縣符合崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育條件的樣點共計17處，對17處樣點的評價因子和級別進行賦值，應(yīng)用該模型進行計算，具體分區(qū)情況見表6。

表6 綏中地區(qū)崩塌危險度分區(qū)統(tǒng)計結(jié)果Table 6 The collapse risk zoning of statistical results in Suizhong area

4 結(jié)論

通過計算所得出的結(jié)論，可見綏中地區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生危險度的整體情況，高易發(fā)區(qū)所占比重較大，應(yīng)當(dāng)對高易發(fā)區(qū)及時進行監(jiān)測和防治，可以依據(jù)樣點所在地實際情況選擇針對性的防治措施和手段，從而最大限度的降低其危害性。該模型的建立和應(yīng)用能夠為崩塌地質(zhì)災(zāi)害的治理和防治提供較為可靠的依據(jù)和保障。

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Abtract

This article based on Suizhong county, With topography, stratum lithology, development degree of structure surface, rainfall and human activity for evaluation factors, set up the geological hazards evaluate model with the golden principle. And using the model to analyse and divide the Suizhong county collapse geological hazards development degree. Through the application of the model can governance and control the collapse geological hazards in suizhong region more effectively.

DESIGN AND APPLICATION FOR THE COLLAPSE OF THE GEOLOGICAL HAZARDS EVALUATION MODEL

Yang peiqi
Liaoning chemical geology exploration institute, Liaoning Jinzhou 121000

The Collapse Geological Hazards; The Golden Principle; Evaluate Model

P694

A

1006-5296（2014）01-0043-05

* 第一作者簡介：楊培奇（1982～），男，水工環(huán)專業(yè)，主要從事地質(zhì)災(zāi)害治理及防治、土地整理等相關(guān)工作，工程師

2013-012-11；改回日期：2014-01-15