基于綜合指數(shù)法的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃——以湖南省新邵縣為例

段中滿，吳浪輝，李明波，李 姣

(1.湖南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，湖南長(zhǎng)沙 410007;2.湖南省地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急中心，湖南長(zhǎng)沙 410007)

0 引言

自2010年以來(lái)，湖南省開始啟動(dòng)了“1358”計(jì)劃，即100個(gè)縣1∶5萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查、300處地質(zhì)災(zāi)害治理、500處地質(zhì)災(zāi)害勘查、8000戶地質(zhì)災(zāi)害搬遷。新邵縣位于湖南省中部，是全省地質(zhì)災(zāi)害較為嚴(yán)重的縣市之一。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類工程活動(dòng)日趨強(qiáng)烈，滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害呈加劇趨勢(shì)，嚴(yán)重危害人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。開展地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃評(píng)價(jià)是對(duì)新邵縣1∶5萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查成果進(jìn)行綜合研究的一項(xiàng)基礎(chǔ)內(nèi)容，它的結(jié)果可以為當(dāng)?shù)卣牡刭|(zhì)災(zāi)害防治工作提供依據(jù)。

1 地質(zhì)環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害特征

新邵縣地處湘中丘陵與雪峰山脈交匯地區(qū)，邵陽(yáng)盆地與新漣盆地之間。區(qū)內(nèi)地貌以山地為主，其次為丘陵、平原。地勢(shì)中部高，南北低，逐級(jí)遞降。最高海拔1513.6 m，最低海拔260.6 m。境內(nèi)晚古生界碳酸鹽地層發(fā)育，分布范圍廣，早古生界地層次之，中、新生界地層僅有零星分布。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造受洞庭至邵陽(yáng)早-晚期新華夏系坳陷(褶)影響，屬于新華夏系構(gòu)造，構(gòu)造類型為褶皺、斷裂，主要有龍山穹窿、大乘山-龍口溪背斜、白水洞-廟門前背斜、龍山穹窿東緣沖斷帶、渡頭橋-楊家橋壓扭性斷裂帶等。區(qū)內(nèi)屬中亞熱帶大陸性季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，雨量充沛，年平均降水量1233.6 mm，日最大降水量324 mm(1998年5月21日)，時(shí)最大降水量88.6 mm(1998年5月21日)。區(qū)內(nèi)未發(fā)生破壞性地震，屬弱震區(qū)［1］。

根據(jù)新邵縣1:5萬(wàn)調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)(截至2010年底)，共查明各類地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)325處，其中滑坡272處，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)83.7%;崩塌13處，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)4.0%;泥石流22處，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)6.8%;地面塌陷調(diào)查點(diǎn)18處，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)5.5%。

2 評(píng)價(jià)方法

本次采用地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度綜合指數(shù)法，首先選取地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育、發(fā)生的影響因素(如地形地貌、巖土體結(jié)構(gòu)類型、地質(zhì)構(gòu)造、人類工程活動(dòng)、降雨量、植被覆蓋率等)和地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀等評(píng)價(jià)因子進(jìn)行分級(jí)并賦值。第二，將全縣采用網(wǎng)格剖分法分成若干個(gè)評(píng)價(jià)單元，對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)單元各項(xiàng)指標(biāo)分別打分賦值，經(jīng)數(shù)值化處理后，從而獲得各評(píng)價(jià)單元的各項(xiàng)指標(biāo)值。第三，對(duì)各項(xiàng)分級(jí)指標(biāo)值進(jìn)行疊加分析，得出評(píng)價(jià)單元的易發(fā)程度指數(shù)。易發(fā)程度指數(shù)越大，表示該單元地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度越高。最后，對(duì)每個(gè)單元的易發(fā)程度指數(shù)綜合分析，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度區(qū)劃［2-6］。

根據(jù)新邵縣地質(zhì)災(zāi)害類型，分別進(jìn)行崩塌+滑坡+泥石流的易發(fā)程度區(qū)劃和地面塌陷的易發(fā)程度區(qū)劃，然后再綜合分析兩類易發(fā)程度區(qū)劃結(jié)果，最終得到整個(gè)新邵縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)圖。

2.1 評(píng)價(jià)單元的劃分

運(yùn)用柵格數(shù)據(jù)處理方法對(duì)新邵縣行政區(qū)劃圖進(jìn)行網(wǎng)格剖分，取1 km×1 km為最小分析評(píng)價(jià)單元格，將全區(qū)剖分為2365個(gè)單元網(wǎng)格。

2.2 崩塌、滑坡、泥石流易發(fā)性區(qū)劃

2.2.1 致災(zāi)因素的指數(shù)化

滑坡、崩塌、泥石流災(zāi)害的發(fā)育與發(fā)生，主要與地形地貌、巖土體結(jié)構(gòu)類型、地質(zhì)構(gòu)造、降雨量、植被覆蓋率、人類工程活動(dòng)以及地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀(災(zāi)害點(diǎn)密度)等因素有關(guān)［7-9］。根據(jù)國(guó)土資源部《縣(市)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃基本要求》實(shí)施細(xì)則(2006年修訂稿)，滑坡、崩塌、泥石流地質(zhì)災(zāi)害各影響因素權(quán)重及分級(jí)評(píng)分值見表1。

2.2.2 崩滑流地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度指數(shù)計(jì)算

根據(jù)崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害各因素的指數(shù)化情況，計(jì)算出易發(fā)性指數(shù)，其計(jì)算公式如下:

2.3 地面塌陷易發(fā)性區(qū)劃

地面塌陷分為巖溶地面塌陷和采空地面塌陷兩種，巖溶塌陷易發(fā)區(qū)劃主要考慮碳酸鹽類型、分布及埋藏特征、巖溶發(fā)育情況、區(qū)域水文地質(zhì)條件、人類工程活動(dòng)以及巖溶塌陷發(fā)育現(xiàn)狀等因素;采空塌陷易發(fā)區(qū)劃主要考慮礦區(qū)地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖土體結(jié)構(gòu)類型、礦山開采規(guī)模、采礦方式、采空區(qū)特征以及采空塌陷發(fā)育現(xiàn)狀等因素［8］。巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃判別特征見表2，采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃判別特征見表3。根據(jù)判別依據(jù)，對(duì)每項(xiàng)判別因子分配權(quán)重并進(jìn)行指數(shù)化，最后疊加得到地面塌陷易發(fā)程度指數(shù)，用ZT表示。

2.4 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性綜合評(píng)價(jià)

綜合分析崩塌、滑坡、泥石流易發(fā)性指數(shù)值(ZBHL)和地面塌陷易發(fā)性指數(shù)值(ZT)，將崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性區(qū)劃結(jié)果與地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃結(jié)果進(jìn)行疊加［9-10］，其中每一個(gè)單元的指數(shù)疊加應(yīng)滿足以下邏輯運(yùn)算公式:

表1 滑坡、崩塌、泥石流評(píng)價(jià)因子權(quán)重及分級(jí)評(píng)分表Table 1 Evaluation factor weights and graded assignment of landslide，collapse，debris flow

表2 巖溶地面塌陷易發(fā)區(qū)劃評(píng)價(jià)表Table 2 Susceptibility evaluation table of ground collapse of karst

表3 采空地面塌陷易發(fā)區(qū)劃評(píng)價(jià)表Table 3 Susceptibility evaluation table of ground subsidence of mined-out

式中，Z——地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性綜合指數(shù)值。

根據(jù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性綜合指數(shù)值(Z)，繪制易發(fā)性指數(shù)等值線圖，按照下列標(biāo)準(zhǔn)劃分地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū):Z≥6時(shí)，為地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū);6＞Z≥3，為地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū);3＞Z≥1為地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū);Z＜1時(shí)為地質(zhì)災(zāi)害不易發(fā)區(qū)。

3 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)評(píng)價(jià)

通過(guò)綜合分析評(píng)價(jià)，新邵縣區(qū)內(nèi)共劃分出了11個(gè)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)(圖1)，其中高易發(fā)區(qū)5個(gè)，中易發(fā)區(qū)4個(gè)，低易發(fā)區(qū)2個(gè)(表4)。

表4 新邵縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度區(qū)劃表Table 4 Susceptibility zoning result of geological hazard in XinShao county

3.1 地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)

分布于新邵縣東北部和中部，面積604.87 km2，占全縣面積的34.74%，區(qū)內(nèi)有地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)203處，占全縣災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的62.3%，災(zāi)害密度33.6處/100 km2。屬侵蝕剝蝕中低山地貌，海拔高程400～1180 m，相對(duì)高差200～800 m，地形起伏大。地形坡度一般20°～40°，局部坡度大于50°。出露地層巖性主要為燕山期花崗巖，局部分布有志留系兩河組和泥盆系跳馬澗組的石英砂巖、板巖、粉砂巖、頁(yè)巖等。其中花崗巖、板巖和頁(yè)巖風(fēng)化強(qiáng)烈，巖體完整性差，風(fēng)化殘坡積物發(fā)育。區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，主要褶皺有龍山穹窿，形狀似橢圓，其東南翼泥盆系地層內(nèi)次級(jí)褶皺發(fā)育;龍山穹窿東緣斷裂發(fā)育，在扶錫至太芝廟、麥子排一帶寬約6 km范圍內(nèi)，有7～8條沖斷層組成沖斷帶，造成斷裂帶內(nèi)泥盆系地層重復(fù)，缺失現(xiàn)象普遍。在斷層帶附近和穹窿核部地區(qū)，巖體擠壓破碎嚴(yán)重，蝕變和礦化現(xiàn)象普遍。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)

圖1 新邵縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)圖Fig．1 Susceptibility zoning and mapping of geological hazard in Xinshao county

分布于新邵縣西部和中部，面積818.03 km2，占全縣面積的50.61%，區(qū)內(nèi)有地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)107處，占全縣災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的32.8%，災(zāi)害密度13.1處/100 km2。區(qū)內(nèi)地形地貌復(fù)雜，石馬江和嚴(yán)塘鎮(zhèn)以北地區(qū)主要為侵蝕剝蝕和溶蝕剝蝕中低山地貌，以南主要為臺(tái)地與侵蝕剝蝕丘陵地貌。中低山地區(qū)山體起伏大，切割強(qiáng)烈，沖溝發(fā)育。最高海拔高程1259.9 m，最低處為資江河出境處，海拔僅170 m左右，最大高差約1090 m。地形坡度20°～35°為主，局部坡度大于50°。地層出露較齊全，除三疊系和侏羅系外均有出露;巖性主要有砂質(zhì)板巖、冰磧礫巖、灰?guī)r、泥灰?guī)r、頁(yè)巖、石英砂巖、細(xì)砂巖和粉砂質(zhì)泥巖等。巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，抗剪強(qiáng)度低。區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，褶皺、斷裂形跡明顯，使區(qū)內(nèi)多處地層出現(xiàn)缺失或重復(fù)，巖體完整性遭受破壞。

3.3 地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)

分布新邵縣西南角，面積255.02 km2，占全縣面積的14.65%，區(qū)內(nèi)有地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)16處，占全縣災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的4.9%，災(zāi)害密度6.3處/100 km2。地貌類型為平原和臺(tái)地，地勢(shì)相對(duì)平緩，海拔高程一般200～400 m，地形坡度5°～20°。區(qū)內(nèi)年降雨量在700～1000 mm。出露地層巖性主要有泥盆系、石炭系、二疊系和白堊系灰?guī)r、泥灰?guī)r，石英砂巖、細(xì)砂巖、硅質(zhì)巖、砂礫巖和粉砂質(zhì)泥巖等。巖體風(fēng)化中等，節(jié)理裂隙較發(fā)育。區(qū)內(nèi)構(gòu)造較復(fù)雜，有渡頭橋-楊家橋壓扭性斷裂、野馬塘-楊家灣壓扭性斷裂、山背底向斜等。

4 結(jié)論

本文以新邵縣為例，在利用野外調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用綜合指數(shù)法，對(duì)影響地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的各類因素進(jìn)行分級(jí)賦值，把新邵縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度劃分為高、中、低三個(gè)等級(jí)，得到如下結(jié)論:

(1)新邵縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度較高，高易發(fā)區(qū)占34.74%，中易發(fā)區(qū)50.61%，低易發(fā)區(qū)占14.65%。

(2)易發(fā)區(qū)劃結(jié)果較符合新邵縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育實(shí)際情況，可為今后新邵縣政府開展地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)工作提供參考。

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