地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度區(qū)劃方法探討

浙江省有色金屬地質(zhì)勘查局 沈萬里

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度區(qū)劃方法探討

浙江省有色金屬地質(zhì)勘查局 沈萬里

一、前言

以往我們劃分并一直在使用的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)嚴(yán)格意義上講，其實應(yīng)該是崩滑流或地面塌陷、地面沉降、地裂縫等不良地質(zhì)現(xiàn)象容易發(fā)生的區(qū)域，在此不妨統(tǒng)稱為不良地質(zhì)現(xiàn)象易發(fā)區(qū)。

國務(wù)院《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》對“地質(zhì)災(zāi)害”的定義有一項明確的前置條件，即它必須是危害人民生命和財產(chǎn)安全的，也就是說只有當(dāng)不良地質(zhì)現(xiàn)象對人類生命財產(chǎn)、環(huán)境造成了破壞和損失的才被稱之為地質(zhì)災(zāi)害。如果沒有造成損失和傷害，不良地質(zhì)現(xiàn)象只是地表常見的一種破壞和重新塑造過程。因此，如果從嚴(yán)格意義上講，地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)該是與人類活動有交集的不良地質(zhì)現(xiàn)象所帶來的一種自然或人為災(zāi)害。

由此可見，地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)和不良地質(zhì)現(xiàn)象易發(fā)區(qū)應(yīng)該是兩個層次的概念，前者主要分布于人類活動范圍以內(nèi)，隨著人類活動范圍的改變而改變，是一個動態(tài)的指標(biāo)（建議與防治規(guī)劃同步修編），與人類活動休戚相關(guān)。后者是針對崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象是否易發(fā)的一種地質(zhì)環(huán)境屬性，主要與它所處的地形條件和地質(zhì)構(gòu)造條件有關(guān)，也是一個動態(tài)的屬性指標(biāo)，主要隨地形條件的改變而改變。兩類易發(fā)區(qū)針對的對象和所起的作用明顯是不盡相同的。

不良地質(zhì)現(xiàn)象易發(fā)區(qū)主要針對地質(zhì)環(huán)境（條件），它的用途表現(xiàn)在兩個方面：一是使政府部門在制定區(qū)域的經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)劃和環(huán)境保護規(guī)劃時可以預(yù)先采取有針對性的減災(zāi)策略；二是它可為重要工程和村落民居等建設(shè)選址提供依據(jù)，幫助建設(shè)規(guī)劃者選擇合適的場址，即使對潛在的不良地質(zhì)現(xiàn)象易發(fā)區(qū)不能全部避免，也能夠在規(guī)劃的開始階段就采取預(yù)防措施，最大限度地防止地質(zhì)災(zāi)害的形成和發(fā)展。高質(zhì)量的不良地質(zhì)現(xiàn)象易發(fā)程度區(qū)劃圖有助于強化土地利用管理，以減少生命財產(chǎn)損失，同時，也可減少或避免費時且往往耗資很大的斜坡治理或加固工程。而地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)主要針對人類的安全，其作用除了不良地質(zhì)現(xiàn)象易發(fā)區(qū)功能外，更主要的應(yīng)作為指導(dǎo)防災(zāi)，針對不同級別的易發(fā)區(qū)，在不同的氣象（降雨）條件下，采取差別化的防治措施。

目前正值我省農(nóng)村山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作需對地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度區(qū)劃圖進行修編之際，本文就地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分方法提出一些粗淺看法，以祈對地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃編圖工作有所裨益（文中第一輪編圖所稱地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)均為本文所稱的不良地質(zhì)現(xiàn)象易發(fā)區(qū)）。

二、第一輪編圖回顧

從2003年開始，浙江在全面完成1∶10萬地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃工作的基礎(chǔ)上，為解決縣（市、區(qū)）地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃成果圖件中易發(fā)區(qū)劃分方法不一、精度較差、實用性欠缺等問題，全省在1∶10萬地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃工作劃分出的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)范圍內(nèi)開展了1∶1萬地質(zhì)災(zāi)害分布與易發(fā)區(qū)圖編制工作，并通過一系列文件、會議紀(jì)要的形式，不斷完善和規(guī)范編圖的技術(shù)要求。截至目前，不僅全部完成了全省鄉(xiāng)鎮(zhèn)易發(fā)區(qū)編圖工作，部分縣市，如舟山、寧波等還完成了第二輪的修編。

從總體而言，全省的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)編圖主要是以1∶5萬地質(zhì)圖、氣象植被資料、人口和公路密度及現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害等資料為基礎(chǔ)，按網(wǎng)格單元采用地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)法賦值，并利用計算機實現(xiàn)圖件(等值線)自動生成，然后再通過一定程度的現(xiàn)場校核進行易發(fā)區(qū)等級劃分。

1∶1萬地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)圖的編制為地質(zhì)災(zāi)害危險性評估、工程選址、集鎮(zhèn)和村莊規(guī)劃以及陸續(xù)開展的土地利用總體規(guī)劃修編提供了基礎(chǔ)性資料，是我省地質(zhì)災(zāi)害防治必需的基礎(chǔ)性圖件之一，為地質(zhì)災(zāi)害防治作出較大的貢獻。

三、存在的主要問題及原因分析

（一）存在的主要問題

盡管取得了很大的成績，但從幾年來應(yīng)用過程中，也發(fā)現(xiàn)存在一些問題，反映出目前的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分及其管理有不盡合理之處。這些問題集中體現(xiàn)在易發(fā)程度分區(qū)主要作為建設(shè)項目是否需要作地質(zhì)災(zāi)害危險性評估的依據(jù)，不同級別易發(fā)區(qū)在防災(zāi)管理上似乎沒有多大區(qū)別，而且“逢山必易發(fā)”的易發(fā)區(qū)范圍過大也與實際相悖，給地質(zhì)災(zāi)害防治工作帶來一定的不便，也造成了一些不良影響。

因此，以實事求是的科學(xué)態(tài)度，對其進行一些必要修正，甚至重編也是十分有必要的，這也是本次農(nóng)村山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評價工作的一個主要目的。

（二）原因分析

1.綜合危險性指數(shù)法的缺陷

綜合危險性指數(shù)法確定易發(fā)程度等級前提是假設(shè)易發(fā)程度大小是影響地質(zhì)災(zāi)害形成的i種因素在某一單元格內(nèi)共同作用（或者叫疊加作用）的反映，計算公式如下：

式中Zw— 評價單元的地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)；Ti— 控制評價單元地質(zhì)災(zāi)害形成的各要素特征值；Ai—評價單元各形成條件的貢獻值（權(quán)值）。

然而，地質(zhì)災(zāi)害是否容易發(fā)生，它主要取決于地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的預(yù)備因素（或稱前置因素），預(yù)備因素包括斜坡所處地形條件、地層巖性及構(gòu)造等；而降雨、人類工程活動等則是地質(zhì)災(zāi)害的觸發(fā)因素，觸發(fā)因素通過預(yù)備因素才能起作用。二者關(guān)系可表示為圖1。

圖1 表示斜坡穩(wěn)定性與影響因素之間的關(guān)系

因此我們不能將預(yù)備因素和觸發(fā)因素等同對待，如果把它們簡單地按一定的權(quán)重加在一起，往往會出現(xiàn)與事實相悖的結(jié)果。

其次，對各因素的影響程度采用人為打分賦值方法也不盡科學(xué)，在該方法中對同一類巖性，不管在何種條件下，其分值都是一樣的（地質(zhì)條件按工程地質(zhì)巖組賦分），殊不知同一類地層巖石在不同條件下其性質(zhì)是千差萬別的。例如花崗巖，一般按充分級別給分，但不同種類、不同地域的花崗巖性質(zhì)是極不相同的，如景寧的澄照一帶，風(fēng)化極強，可以按特別充分給分，而縉云的前村花崗巖體則風(fēng)化微弱，至少可以按不充分級別給分。另外，現(xiàn)行的給分方法，人為的主觀性也一定程度上影響了分值的準(zhǔn)確性。這種基于每個研究者的知識經(jīng)驗水平與職業(yè)態(tài)度，憑經(jīng)驗的做法不僅對相鄰地區(qū)的拼圖帶來困難，更嚴(yán)重的是，將對后續(xù)的地質(zhì)災(zāi)害防治工作帶來不利影響，甚至?xí)o重大工程建設(shè)規(guī)劃布局造成隱患。

再次，在某些情況下，人類活動已在一定程度上從地質(zhì)和地形上得到了反映，再把它作為一個單獨條件來打分，有重復(fù)之嫌。另一方面，同樣的人口密度、公路密度在不同的地質(zhì)、地貌環(huán)境中其對地質(zhì)環(huán)境的影響是不同的，也難以定量它們對地質(zhì)環(huán)境的影響程度。如果采用人工邊坡（未經(jīng)治理）發(fā)育數(shù)量和密度（如每單元面積大于某個高度或長度的邊坡數(shù)等）來表征人類活動強弱可能更為合理。通過野外調(diào)查獲得的自然邊坡和人工邊坡的密度應(yīng)該是可信的。

綜上，如何修正計算公式本身帶來的誤差是地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度區(qū)劃修編是否合理的關(guān)鍵之一，如果不能修正，倒不如不采用該公式計算。

2.經(jīng)費過低，核查不到位

以往的易發(fā)區(qū)編圖，一般一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的經(jīng)費大約在2-3萬之間，最多也不超過5萬，僅相當(dāng)于做一個三到二級評估的費用。經(jīng)費的限制，不可能做較多的野外調(diào)查、核對工作。因此，我們的易發(fā)區(qū)圖有些界線還是不盡合理，比如山邊是高速公路，按說易發(fā)區(qū)畫到公路內(nèi)側(cè)即可，可是我們往往按50米或100米外推，把公路外的農(nóng)田都圈了進去，平常工作中，有關(guān)鄉(xiāng)鎮(zhèn)人員、企業(yè)主對這些方面也很有意見。

3.編制完成后未經(jīng)可信度和預(yù)測效果檢驗

由于不同的研究者對同一地區(qū)相同資料的認(rèn)知程度不同，不同的人所給出的權(quán)值估計往往不同，甚至大相徑庭，得到的易發(fā)程度區(qū)劃圖也因人而異。因此，從科學(xué)態(tài)度講，應(yīng)對所劃分的易發(fā)區(qū)圖進行可信度檢驗，檢驗各指標(biāo)符合或基本符合實際情況的，才能提交使用，但目前我們均未開展此項工作。

四、修編解決的主要問題

從以上分析，當(dāng)前地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度區(qū)劃修編要解決的主要問題有兩個方面：一是解決易發(fā)區(qū)范圍過濫問題，使我們的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)圖更有利于指導(dǎo)防災(zāi)，既能有效防范地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，又能避免一些不必要的浪費；二是要科學(xué)合理地確定各類易發(fā)區(qū)界線，以預(yù)備因素為主，觸發(fā)因素為輔，該上調(diào)的上調(diào)，該降低的降低，并規(guī)定對不同等級易發(fā)區(qū)在管理上要有所區(qū)別。

五、本次修編的有利條件

通過詳細(xì)的野外調(diào)查，除了全面查清隱患點和不穩(wěn)定斜坡外，還取得了豐富的地質(zhì)環(huán)境條件資料，對這些資料如果不好好地加以利用，就是一種最大的浪費（如果這些資料不在易發(fā)區(qū)劃分上好好利用，它最后將被擱置在各單位的資料室內(nèi)，并不能起到真正的作用）。如果利用好了，將地質(zhì)環(huán)境點的屬性按地形地貌和地層構(gòu)造要素建立成數(shù)據(jù)庫，對今后地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)的開發(fā)、完善是很有幫助的。

本人認(rèn)為：在10多年前，當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃工作尚處于初級階段，由于我們的調(diào)查還不夠全面深入，在認(rèn)識上存在缺陷，利用1∶5萬地質(zhì)圖、氣象植被、人口分布等資料，以室內(nèi)主觀打分為主，輔以現(xiàn)場部分核對的方式進行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度評價與區(qū)劃，還是可取的，甚至可以說也只能通過這種方法進行較粗的劃分。但是，在通過農(nóng)村山區(qū)的全面調(diào)查，當(dāng)我們已掌握大量第一手地質(zhì)環(huán)境資料，且研究方法和技術(shù)手段已迅速發(fā)展的今天，就不應(yīng)該繼續(xù)采用這種方法了，我們應(yīng)該探求一種更加科學(xué)、客觀的方法進行重新評價，使我們所劃分出來的易發(fā)區(qū)更趨符合實際。

六、解決方案探討

（一）簡單調(diào)整

該方案仍按現(xiàn)狀的不良地質(zhì)現(xiàn)象易發(fā)區(qū)作為地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)來使用，以原易發(fā)區(qū)劃分為基礎(chǔ)，根據(jù)本次野外調(diào)查情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。該方法不再進行剖分、賦值，在原Zw等值線圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)新增隱患點的分布、調(diào)查的地質(zhì)環(huán)境條件實際情況進行界線調(diào)整（不推薦）。

（二）重新編制（易發(fā)性指數(shù)法）

先編制不良地質(zhì)現(xiàn)象易發(fā)區(qū)圖，再編制地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)圖，地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)圖是在不良地質(zhì)現(xiàn)象易發(fā)區(qū)圖的基礎(chǔ)上疊加人類活動范圍圖，二者重疊區(qū)域作為地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，易發(fā)區(qū)等級參照不良地質(zhì)現(xiàn)象易發(fā)區(qū)等級。以下對不良地質(zhì)現(xiàn)象易發(fā)區(qū)圖編制方法提出本人的一些認(rèn)識，供參考。

1.編制思路

（1）資料選擇

人們往往會認(rèn)為在編制易發(fā)程度區(qū)劃圖時使用的資料種類越多越好，似乎資料種類越多，結(jié)果越可信。然而，在現(xiàn)有條件下獲得的各種數(shù)據(jù)常常是不盡完善的，比如最為主要的1∶5萬地質(zhì)圖，主要側(cè)重于基巖，而多數(shù)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生于土坡，難免會存在不同程度的不確定性，并且像“綜合危險性指數(shù)”這類方法將不可定量（類別）數(shù)據(jù)與可定量數(shù)據(jù)簡單疊加使用。在這種情況下，使用的數(shù)據(jù)種類越多，帶來的不確定性可能也會隨之增加，結(jié)果往往適得其反。本人認(rèn)為選擇資料要具有針對性，要找出能夠反映地質(zhì)環(huán)境屬性的本質(zhì)，才能客觀的做出評價。

（2）內(nèi)因查找

不良地質(zhì)現(xiàn)象易發(fā)區(qū)（借用地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)定義）是指容易產(chǎn)生崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象的區(qū)域，也就是形成崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象各條件相對集中、與其關(guān)系密切的各影響因素活動強度相對強烈的區(qū)域。

在易發(fā)區(qū)的定義中，關(guān)于不良地質(zhì)現(xiàn)象的形成有兩個方面的因素，一是條件因素，即預(yù)備條件（內(nèi)因）；二是觸發(fā)因素（外因）。斜坡是否容易發(fā)生崩滑流等不良地質(zhì)現(xiàn)象，其主因是斜坡地質(zhì)體內(nèi)部條件決定的，即內(nèi)因主要決定易發(fā)等級。那么，在以住評價選取的地質(zhì)、地形地貌、氣候植被、人類活動、現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害等因子中，哪些是屬于內(nèi)因呢？顯然只有地質(zhì)和地形地貌。至于降雨和人類活動則是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的外部條件，也就是外因。氣候植被主要指的是降雨，以及地表對降雨的承接能力，是通過水對地質(zhì)體產(chǎn)生作用，它可以影響或調(diào)節(jié)易發(fā)性，但對規(guī)模等級一般不起決定作用。在一個不大的區(qū)域范圍內(nèi)，其條件是相似的。人類工程活動則是通過改變地形或地質(zhì)條件來影響地質(zhì)體。

現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害是地質(zhì)體易發(fā)程度本身的反映，可以反過來驗證易發(fā)程度的合理程度，可作為可信度和預(yù)測效果檢驗之用，用以檢驗、修正我們所定易發(fā)等級的合理性。因此，一個區(qū)域是否易發(fā)生崩滑流等不良地質(zhì)現(xiàn)象取決于地質(zhì)和地形地貌，其它條件可以作為影響系數(shù)或檢驗其準(zhǔn)確程度進行考慮。

2.易發(fā)性指數(shù)計算

按照內(nèi)因主導(dǎo)易發(fā)程度考慮，易發(fā)性指數(shù)主要與地形坡度、微地貌特征、松散層性質(zhì)(巖質(zhì)為破碎和風(fēng)化程度)及其與下伏完整基巖面關(guān)系等有關(guān)，氣候植被、人類工程活動強弱作為系數(shù)調(diào)節(jié)較為合理。因此易發(fā)性指數(shù)可簡化表述為：

且當(dāng)D或X中任一項取值為0時，Zw值 為0。

式中：Zw— 易發(fā)性指數(shù)；K1—氣候植被調(diào)整系數(shù)(針對浙江，年降雨量1500毫米、植被覆蓋率70%定為1，降雨量每超過100毫米或植被覆蓋率每降低20%，系數(shù)增加0.1，反之亦然)；K2—人類活動調(diào)整系數(shù)(采用某個等級人工邊坡（未經(jīng)治理）發(fā)育密度表示，密度為0，k2取1，密度0.001，即每平方公里達(dá)1000平方米，k2取1.1，依此類推，其中參與統(tǒng)計的邊坡高度原則上應(yīng)大于2米)；D—地質(zhì)構(gòu)造因素(取值范圍0-3，分別對應(yīng)不易發(fā)、低易發(fā)、中易發(fā)和高易發(fā)4個級別，即單因素評價取值，詳見表1)；X—地形地貌因素(取值范圍0-3，分別對應(yīng)不易發(fā)、低易發(fā)、中易發(fā)和高易發(fā)4個級別，即單因素評價取值，詳見表1)。對浙江而言，可不考慮地震影響（若地震影響強烈，可增加地震影響系數(shù)k3）

在確定各影響因素分值時，主要依據(jù)野外調(diào)查取得的地質(zhì)環(huán)境點調(diào)查資料，當(dāng)單元格內(nèi)有環(huán)境調(diào)查點時，參照該調(diào)查點所描述的地質(zhì)和地形地貌及植被發(fā)育情況確定，若恰好該單元格內(nèi)無地質(zhì)環(huán)境調(diào)查點，可按相似性原則，就近參考附近的地質(zhì)環(huán)境調(diào)查點。

3.易發(fā)程度劃分

（1）不良地質(zhì)現(xiàn)象易發(fā)區(qū)劃分：根據(jù)計算結(jié)果，按易發(fā)性指數(shù)值的高低劃分，參考標(biāo)準(zhǔn)詳見表2。

（2）地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)初分：在不良地質(zhì)現(xiàn)象易發(fā)區(qū)的基礎(chǔ)上，疊加人類活動區(qū)。取二者的交集為地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，并分別命名為崩滑流地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)和地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)等。

（3）可信度和預(yù)測效果檢驗

編制的易發(fā)程度區(qū)劃圖在提供政府部門發(fā)布使用前，必須對它的可信度和預(yù)測效果進行檢驗（參見李長江等作者著《降雨型滑坡預(yù)報的理論、方法及應(yīng)用》（地質(zhì)出版社，2008）、《基于分形的滑坡易發(fā)程度區(qū)劃方法》（《中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報》，201 0）、《地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度區(qū)劃工作亟待規(guī)范》（《浙江國土資源》，2012）文章），主要原則是通過該地區(qū)已有（發(fā)生）的事件來檢驗對未來可能出現(xiàn)或發(fā)生的同一類事件預(yù)測的合理性與置信度。對易發(fā)程度區(qū)劃圖的檢驗應(yīng)當(dāng)包括兩個方面：檢驗組樣本落在高易發(fā)區(qū)的百分比和不易發(fā)區(qū)占整個工作區(qū)的面積百分比，這兩個百分值應(yīng)當(dāng)最大化；檢驗組樣本落在各等級區(qū)的百分比對各等級區(qū)的面積百分比的比值，對于一個合理的易發(fā)程度分區(qū)，從不易發(fā)區(qū)到高易發(fā)區(qū)，這個比值應(yīng)當(dāng)是增大的。

基于上述檢驗準(zhǔn)則，如果易發(fā)程度被分為4個等級，即不易發(fā)區(qū)（I）、低易發(fā)區(qū)（I I）、中易發(fā)區(qū)（III）、高易發(fā)區(qū)（Ⅳ），以A(pi) 表示第i級區(qū)的面積占工作區(qū)總面積的百分比，L(pi)表示落在第i級區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害點占檢驗組地質(zhì)災(zāi)害點總數(shù)的百分比，則可以用L(pi)對A(pi)的比值，即以

表2 不良地質(zhì)現(xiàn)象易發(fā)區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)分值參考表

作為對易發(fā)程度分區(qū)的評價指數(shù)，該指數(shù)定量表征了地質(zhì)災(zāi)害活動的強度，如果

成立，則說明對易發(fā)程度的相對分區(qū)是合理的，也是可信的。

（4）地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)

對初分易發(fā)區(qū)結(jié)合可信度檢驗結(jié)果，進行適當(dāng)微調(diào)，必要時可再次到需要微調(diào)區(qū)域進行核對，確定最終地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃。

4.圖式

以地質(zhì)災(zāi)害分布圖為底圖。用普染色表示不同的發(fā)育程度；不良地質(zhì)現(xiàn)象易發(fā)區(qū)用Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅱ1、Ⅱ2……表示；地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)用A1、A2、B1、B2……表示。

鑲表：地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)表。