基于GIS的地震誘發(fā)泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究

馮 健 雪

(貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550008)

基于GIS的地震誘發(fā)泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究

馮 健 雪

(貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550008)

通過(guò)對(duì)陜西省地震誘發(fā)的次生災(zāi)害泥石流的資料分析與實(shí)地調(diào)查，總結(jié)了泥石流的災(zāi)害特征，利用次生災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)原則，確定了各影響因子對(duì)泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性的影響程度，建立了泥石流危險(xiǎn)性數(shù)學(xué)模型，利用GIS自然地理信息系統(tǒng)平臺(tái)的空間分析計(jì)算功能，對(duì)陜西省泥石流災(zāi)害進(jìn)行危險(xiǎn)性分區(qū)。

道路工程，危險(xiǎn)性分區(qū)，GIS，泥石流災(zāi)害，危險(xiǎn)度數(shù)學(xué)模型

我國(guó)是一個(gè)泥石流頻發(fā)的國(guó)家，尤其是在西北和西南地區(qū)，每年因泥石流造成的經(jīng)濟(jì)損失及人員傷亡均很大。尤其2008年汶川地震后，我國(guó)泥石流更有漸趨加重的趨勢(shì)，2010年7月18日，陜西省安康市出現(xiàn)的持續(xù)強(qiáng)降雨，造成山洪、泥石流等災(zāi)害多點(diǎn)暴發(fā)，境內(nèi)交通設(shè)施損毀嚴(yán)重，多條公路中斷。2010年8月7日，甘南藏族自治州舟曲縣突降強(qiáng)降雨，暴發(fā)特大泥石流災(zāi)害，整個(gè)縣城被泥石流掩埋，多處公路中斷。因此，筆者將以陜西省作為研究區(qū)域，對(duì)地震誘發(fā)的泥石流災(zāi)害特征進(jìn)行研究，通過(guò)泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，為泥石流的災(zāi)害防治提供參考。

1 自然災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)原則

根據(jù)自然災(zāi)害的特征與區(qū)劃目的，分布規(guī)律與實(shí)用性統(tǒng)一性的區(qū)劃原則，具體區(qū)劃原則主要有以下幾點(diǎn)：1)地帶性和非地帶性相結(jié)合原則。自然災(zāi)害在緯向和經(jīng)向有一定的分布規(guī)律，這一屬性屬于地帶性，地形地貌、氣候、水文的差異在自然災(zāi)害發(fā)生方面也體現(xiàn)了一定分布規(guī)律，泥石流災(zāi)害多屬于這一規(guī)律，在對(duì)自然災(zāi)害區(qū)劃時(shí)，處理好地帶性與非地帶性的關(guān)系十分重要。2)發(fā)生學(xué)原則。指災(zāi)害區(qū)域發(fā)展特征性質(zhì)和災(zāi)害發(fā)生成因的一致性的共同性。在發(fā)生學(xué)原則的指導(dǎo)之下，我們將一定的自然災(zāi)害發(fā)生區(qū)域看作是統(tǒng)一的整體，然后深入研究自然災(zāi)害一定區(qū)域的分異原因，從而發(fā)現(xiàn)自然災(zāi)害與發(fā)生區(qū)域的關(guān)系，從而更好的指導(dǎo)實(shí)踐。3)主導(dǎo)因素原則。自然災(zāi)害是復(fù)雜多變的，影響因素很多，但在影響因素中有主要的，也有次要的，先找出其中起主要控制作用的主要因素，然后將主導(dǎo)因素作為區(qū)劃的依據(jù)。4)綜合性原則。一定區(qū)域中發(fā)生的自然災(zāi)害是多樣的，面對(duì)多樣自然災(zāi)害，我們需要全面分析各種自然災(zāi)害之間的關(guān)系，從而更加客觀綜合的分析。5)因地(災(zāi))制宜原則。自然災(zāi)害分區(qū)的目的是為了更好的為社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人民生命財(cái)產(chǎn)服務(wù)，因此在進(jìn)行自然災(zāi)害分

區(qū)時(shí)要根據(jù)不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，綜合各因素的均衡考慮，做到因地制宜。

2 陜西省泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)

2.1 泥石流危險(xiǎn)性分區(qū)流程

由圖1可以看出要進(jìn)行陜西省泥石流災(zāi)害指數(shù)的計(jì)算，首先要取得泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)度影響因子情況，生成各影響因子的基礎(chǔ)圖件、確定各影響因子權(quán)重值，并在此基礎(chǔ)上建立陜西省泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型。

2.2 陜西省泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性的計(jì)算

1)泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性影響因子。泥石流的形成需要三個(gè)基本條件，一是物質(zhì)條件，即豐富的松散堆積物；二是水源，即短時(shí)間內(nèi)能匯集大量的水；三是地形條件，即有利用匯水和松散物質(zhì)的一定坡度地形；坡度越陡，降雨量越大，松散物質(zhì)越多，越容易引發(fā)泥石流地質(zhì)災(zāi)害。通過(guò)調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，影響泥石流發(fā)生的主要因素有地震、植被覆蓋率、降雨量、地表切割深度、地面坡度等，在綜合多方面的分析之后，選取地震、強(qiáng)降雨、地表切割深度、地面坡度作為陜西省泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)度影響因子。a.地震。在地震作用下，巖體發(fā)生應(yīng)力重分布，大量的巖土體失穩(wěn)，發(fā)生滑坡、崩塌、山體表面的松散物質(zhì)沿坡面滑向溝谷底部，從而造成大量松散固體物質(zhì)堆積，構(gòu)成泥石流發(fā)生的重要條件之一。b.強(qiáng)降雨。強(qiáng)降雨是泥石流發(fā)生的重要條件之一，強(qiáng)降雨為松散固體物質(zhì)提供了強(qiáng)大的動(dòng)力作用，也是誘發(fā)山體滑坡的因素，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，日降雨量超過(guò)50 mm就有可能產(chǎn)生泥石流，超過(guò)70 mm引發(fā)的泥石流非常嚴(yán)重。c.地表切割深度。地表切割深度是流域巖性、巖石風(fēng)化程度、地質(zhì)構(gòu)造、水文氣候等因素的綜合反映，切割深度越大，流水侵蝕作用越強(qiáng)，匯水能力越強(qiáng)，泥石流的破壞程度也就越大。d.地面坡度。地面坡度不僅與邊坡穩(wěn)定性有重要的關(guān)系，還對(duì)泥石流的物質(zhì)來(lái)源有決定性的作用，坡度越陡，邊坡越不穩(wěn)定，物質(zhì)來(lái)源也越多，因此，形成泥石流的地形一般為山高坡陡，溝床縱坡大，利于積蓄疏松固體物質(zhì)、匯集大量水源和產(chǎn)生快速流動(dòng)。針對(duì)陜西省泥石流災(zāi)害實(shí)際情況，對(duì)泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)圖件采用地理信息系統(tǒng)(ArcGIS)空間分析模塊矢量化并生成相應(yīng)的各指標(biāo)的圖件。

2)各指標(biāo)影響度確定。筆者將泥石流危險(xiǎn)性的影響因子分級(jí)賦值，按影響程度分輕微、輕度、中度、嚴(yán)重、極嚴(yán)重等五級(jí)，每一級(jí)的賦值分別為1，3，5，7，10，各影響因子等級(jí)劃分體系及賦值見(jiàn)表1。

表1 各影響因子等級(jí)劃分體系及賦值表

3)各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)確定。泥石流危險(xiǎn)性影響因子對(duì)危險(xiǎn)性的貢獻(xiàn)值是不一樣的，為了更好的反映它們的貢獻(xiàn)值，采取層次分析法對(duì)各因子進(jìn)行分析，然后通過(guò)專家系統(tǒng)打分求取平均值，最后得出各自的權(quán)重系數(shù)，具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 陜西省泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)度指數(shù)權(quán)重系數(shù)表

4)地震誘發(fā)泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性數(shù)學(xué)模型的建立。根據(jù)泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性影響因子(地震、降雨、地表切深度、地面坡度)的權(quán)重大小，建立泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)度模型如下：N=x1A1+x2A2+x3A3+x4A4。其中，N為公路邊坡災(zāi)害危險(xiǎn)性指數(shù)；A1為地震影響因子；A2為降雨影響因子；A3為地形坡度影響因子；A4為地表切割深度影響因子；x1，x2，x3，x4為各影響因子的權(quán)重。

5)泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)度指數(shù)計(jì)算及分區(qū)結(jié)果。根據(jù)已建立的陜西省泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型，在地理信息系統(tǒng)(ArcGIS)平臺(tái)上，利用其強(qiáng)大的空間分析能力，進(jìn)行陜西省泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性的疊加分析計(jì)算，計(jì)算分析結(jié)果見(jiàn)表3。由ArcGIS分析結(jié)果得出，陜西省泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性指數(shù)最大值為9.1，最小值為1.6。根據(jù)陜西地理自然環(huán)境的特殊性，將泥石流危險(xiǎn)性分為微度危險(xiǎn)、輕度危險(xiǎn)、中度危險(xiǎn)、嚴(yán)重危險(xiǎn)和極嚴(yán)重危險(xiǎn)5個(gè)等級(jí)，

見(jiàn)表3?？傮w上看，陜南山區(qū)大部分處于嚴(yán)重危險(xiǎn)區(qū)和極嚴(yán)重危險(xiǎn)區(qū)，有較大可能甚至易產(chǎn)生嚴(yán)重的泥石流災(zāi)害，只有商洛部分地區(qū)處于中度危險(xiǎn)區(qū)，較陜南其他地區(qū)產(chǎn)生嚴(yán)重泥石流災(zāi)害的可能性小一些；漢中平原基本處于微度危險(xiǎn)區(qū)和輕度危險(xiǎn)區(qū)，較少產(chǎn)生甚至一般不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的泥石流災(zāi)害；陜北黃土地區(qū)大部分處于微度危險(xiǎn)區(qū)和輕度危險(xiǎn)區(qū)，較少產(chǎn)生甚至一般不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的泥石流災(zāi)害，只有榆林的部分地區(qū)處于中度危險(xiǎn)區(qū)，可能會(huì)產(chǎn)生泥石流災(zāi)害。

表3 陜西省泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性分級(jí)

3 結(jié)語(yǔ)

1)本文通過(guò)陜西省地震誘發(fā)泥石流災(zāi)害實(shí)際情況調(diào)查分析，選擇出了陜西省泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)度指數(shù)指標(biāo)(地震、降雨、地表切深度、地面坡度)，確定了各指標(biāo)對(duì)泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性指數(shù)的影響程度，以及各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，建立了泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)度模型。

2)在自然地理信息系統(tǒng)ArcGIS平臺(tái)上，利用其空間分析能力，對(duì)陜西省泥石流進(jìn)行了危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，并對(duì)其分級(jí)，對(duì)泥石流災(zāi)害防治工作有一定的指導(dǎo)意義。

[1] 韓金華.基于GIS的白龍江流域泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究[D].蘭州：蘭州大學(xué),2010.

[2] 交金魚.甘肅岷縣泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究[D].蘭州：西北師范大學(xué)，2009.

[3] 麥華山.高速公路泥石流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2008.

[4] 胡浩鵬.北京市泥石流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系及方法研究[D].北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué),2007.

[5] 陳曉清，謝 洪.基于GIS的泥石流危險(xiǎn)度區(qū)劃研究[J].水土保持學(xué)報(bào)，1999(12)：46-50.

[6] 王霖琳，王明媚，張 建.山東下港泥石流孕災(zāi)環(huán)境分析及危險(xiǎn)度區(qū)劃研究[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005，36(4):524-528.

[7] 張 洪,況明生.基于GIS的云南省海子溝流域泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006,12(6):139-142.

[8] 王霖琳.GIS支持下的泰山地區(qū)泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究[D].濟(jì)南：山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2004.

[9] 唐 川,朱大奎.基于GIS技術(shù)的泥石流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究[J].地理科學(xué),2002(3)：52.

[10] 韋方強(qiáng),謝 洪,鐘敦倫.四川省泥石流危險(xiǎn)度區(qū)劃[J].水土保持學(xué)報(bào),2001(1)：72-74.

Research on debris flow risk evaluation owning to earthquake on the basis of GIS

FENG Jian-xue

(GuizhouVocationalCollegeofTraffic,Guiyang550008,China)

Based on secondary debris flow data and in-situ investigation owning to the earthquake in Shannxi province, the paper summarizes debris flow disaster features, uses the secondary disaster division principles, determines the influencing degree of various influencing factors upon debris flow disasters, establishes debris flow risk math model, and carries out debris flow risk division by applying GIS geology information system platform space analysis calculation functions.

highway engineering, risk division, GIS, debris flow, risk math model

1009-6825(2014)22-0068-02

2014-05-06

馮健雪(1985- )，男，碩士

P642.23

A