思茅區(qū)地質災害危險性評價

許林艷，袁希平，甘 淑

(1.云南國土資源職業(yè)學院 數(shù)字國土與土地管理學院，云南 昆明 650217；2.昆明理工大學 國土資源工程學院，云南 昆明 650093)

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思茅區(qū)地質災害危險性評價

許林艷1，袁希平2，甘 淑2

(1.云南國土資源職業(yè)學院 數(shù)字國土與土地管理學院，云南 昆明 650217；2.昆明理工大學 國土資源工程學院，云南 昆明 650093)

在對思茅區(qū)地質災害進行詳細調查的基礎上，采用信息量法和模糊綜合評判法分別對地質災害進行危險性分區(qū)評價，并對兩種評價結果進行了對比和綜合分析。研究表明：在大部分地區(qū)兩種評價結果一致且與實地調查結果吻合度高；地質災害高度危險區(qū)主要分布在山區(qū)居民集中的溝谷山坡地帶以及交通相對便利的公路沿線地區(qū)，低度危險區(qū)主要分布在地勢相對平坦的盆地一帶以及自然保護區(qū)；在局部地區(qū)，信息量法評價結果相對模糊綜合評判結果與實地調查結果的吻合度更高。

地質災害；危險性評價；信息量法；模糊綜合評判法；思茅區(qū)

0 引言

近年來，國內外眾多學者針對不同區(qū)域的地質災害危險性評價進行了廣泛的理論探討和實證研究，但是目前國內外對地質災害危險性評價尚無統(tǒng)一的評價方法和評價標準[1]，因此，針對云南山區(qū)開展有針對性的地質災害評價研究，對豐富和完善云南山區(qū)典型性地質災害評價研究具有重要的理論意義和實踐意義。本文依托“思茅區(qū)地質災害調查與區(qū)劃項目”，在對研究區(qū)的地質環(huán)境進行全面調查和綜合分析的基礎上，建立研究區(qū)地質災害危險性評價指標體系，利用信息量法和模糊綜合評判法對思茅區(qū)地質災害危險性進行定量和定位分析，并對兩種評價結果進行了對比和綜合分析。

思茅區(qū)位于思茅地區(qū)中南部，地理坐標為北緯22°27′～23°06′、東經100°19′～101°27′，總面積3 982 km2。地處云貴高原之西南緣，東西長，南北窄，地勢由西北分別向東南、西南傾斜，全區(qū)地形呈不規(guī)則的倒梨形，形成構造侵蝕中山、構造侵蝕溶蝕低中山、間有沖積盆地的地貌格局。在自然因素和人類工程活動的影響下，思茅區(qū)滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、不穩(wěn)定斜坡等災害頻發(fā)，已嚴重威脅到人民生命財產安全和區(qū)域經濟發(fā)展。

據2008年11月地質災害普查，思茅區(qū)地質災害類型以滑坡和不穩(wěn)定斜坡為主要發(fā)育災種；災害規(guī)模主要以中、小型為主；災害發(fā)生時間集中在雨季6～9月份，集中性強降雨是誘發(fā)地質災害直接原因；地質災害在區(qū)域上沿主要公路延伸呈帶狀分布明顯，根據災點分布密度，存在兩個災害發(fā)育密集帶：思瀾公路沿線地質災害發(fā)育帶和思江公路沿線地質災害發(fā)育帶。思茅區(qū)已發(fā)生地質災害61處，死亡10人，直接經濟損失1 373.7萬元；存在隱患點114處，潛在威脅人口約2 702人，威脅財產約4 030.5萬元。

1 研究方法

在綜合考慮各類評價模型的優(yōu)缺點以及其適用條件、可操作性、數(shù)據的可得性、分析結果的可靠性等，論文選定了信息量法和模糊綜合評判法兩種數(shù)學模型，建立地質災害評價模型。

1.1 信息量法

中國信息量法最早是由晏國珍引入到滑坡預測，繼而被許多學者應用到地質災害評估中。由于地質災害是諸多因素共同作用的結果，雖然各因素本身的性質及對地質災害發(fā)生所起的作用都存在較大差異，但在諸多影響因子中始終存在一種“最佳因素組合”，它對地質災害發(fā)生的“貢獻率”最大，即誘發(fā)地質災害發(fā)生的可能性最大[2]。因此，對地質災害的研究要綜合考慮各評價因子及各因子具體狀態(tài)組合，重視評價過程中數(shù)據信息的數(shù)量和質量。信息量法實際上是通過將各評價因子對地質災害發(fā)生所提供的信息量值進行疊加，進而計算各評價單元的總信息量值，即通過信息量值的大小來反映各評價因子與地質災害發(fā)生的關系密切程度。信息量法評價結果的準確性與選取因子的多少和分級質量無關，它是把各評價單元的信息量值等權重疊加，把各因子對地質災害的貢獻率客觀的反映出來，這類方法的優(yōu)點是可以將專家的主觀經驗和GIS的客觀數(shù)據分析功能結合起來[3-6]。

1.2 模糊綜合評判法

根據模糊綜合評判的原理與方法，模糊綜合評判可用來描述，其中為評價因子的權重，是一個階行矩陣(表示評價因子總數(shù))；為模糊關系矩陣，是一個階矩陣(為劃分的評價等級數(shù))，得出的結果即為階行矩陣。模糊綜合評判用于地質災害危險性評價是指通過選定評價因素集，先進行單因素綜合評判，評價結果構成模糊關系矩陣R，再考慮各評價因子在總評判中的重要性，即權重，最后求取R和W的合成過程[7-8]。

2 評估預測

2.1 建立評價指標體系

在廣泛地查閱文獻資料和實地考察的基礎上，充分考慮因子的關鍵性、可獲得性和思茅區(qū)實地特征，本文選取距斷層距離、地面坡度、地層巖性、距河流距離、地面坡向、距公路距離、降雨量、地質災害分布現(xiàn)狀共8個指標，建立地貌區(qū)地質災害危險性評價指標體系(圖1)，各評價因子與地質災害發(fā)育的相關關系及主要分布特征。

(1)斷層構造：一般情況下，斷層及特殊構造體系部位的地質災害分布密度較大。研究區(qū)地質災害點和隱患點大都發(fā)生在各斷層帶上或向斜、背斜兩翼及斷層夾持帶上，特別是在距離地質構造線2.5 km距離范圍內分布密集。

圖1 思茅區(qū)地質災害危險性評價指標體系圖

Fig.1 The index map of geological hazards risk assessment on Simao Distric

(2)降雨：降雨是誘發(fā)地質災害發(fā)生的重要因素，地質災害具有隨降雨同步或滯后發(fā)生的特性。研究區(qū)降雨量總體分布東多西少，干濕兩季分明，枯季和雨季年內降雨量之比為13.6%：86.4%，各類型地質災害都集中發(fā)生在6～9月份，占地質災害調查點總數(shù)的90.4%。

(3)地形坡度：坡度對地質災害的發(fā)生和規(guī)模有明顯的控制作用，它從幾何特征上決定了地質災害的分布，同時直接決定斜坡的應力分布，控制著坡體的穩(wěn)定性。研究區(qū)內地質災害幾乎發(fā)生在坡度為8°～90°范圍內，其中發(fā)生在8°～25°和25°～60°范圍內的地質災害占總災害面積的比例分別為27.93%、68.65%。

(4)坡向：坡向的不同對水蒸發(fā)量、植被覆蓋、坡面侵蝕等都有影響，從而影響了斜坡的穩(wěn)定性。據實地調查中地質災害發(fā)育于坡向關系的統(tǒng)計分析，研究區(qū)內發(fā)生在東北向、北西向、正北向的地質災害及潛在災害面積占總災害面積的比例分別為44.01%、14.66%、13.65%。

(5)地層巖性：地層巖性與巖土結構特征對地質災害的發(fā)育類型和發(fā)育程度影響不同。研究區(qū)內滑坡主要發(fā)生在軟硬相間的粉砂巖、泥巖、砂質巖層，土地結構相對松散、當遇到一定強度的降雨、地表水及地下水沖蝕和滲透，則容易發(fā)生山體滑坡；斜坡隱患點主要以白云巖和砂巖為主。

(6)公路分布：由于修筑公路需要對邊坡進行切坡開挖，特別是在第四紀松散堆積物地帶，在降雨或地下水的作用下就會打破這種暫時的平衡狀態(tài)，引發(fā)崩滑地質災害的發(fā)生的可能性極大。研究區(qū)內地質災害具有隨公路的延伸呈現(xiàn)出明顯的帶狀分布特征，且集中分布在距離公路5 000 m范圍內地區(qū)，離公路越近，地質災害及潛在地質災害面積占總災害面積的比例越大。

(7)河流分布：河流具有強烈的下切與侵蝕作用，會使河流兩岸的松散堆積物和破碎巖體受到侵蝕和滲透，使得對山體斜坡的崩塌和滑坡穩(wěn)定性受到影響。研究區(qū)內山嶺、溝谷發(fā)育齊全，河流縱橫，地質災害點及潛在災害點主要集中分布在距離河流1 500 m范圍以內。

(8)地質災害分布現(xiàn)狀：災害現(xiàn)狀是實地調查中已發(fā)生地質災害和潛在災害的綜合反映，調查點多的地區(qū)也就是地質災害嚴重的地區(qū)。研究區(qū)地質災害在區(qū)域上沿主要公路延伸呈帶狀分布明顯，根據災點分布密度，存在兩個災害發(fā)育密集帶：思瀾

公路沿線地質災害發(fā)育帶和思江公路沿線地質災害發(fā)育帶。同時，地質災害分布現(xiàn)狀也是評估預測結果的對照標準，用來檢驗評估預測結果的準確性和可靠性。

為定量評估地質災害危險性，結合研究區(qū)實際情況、制圖效果以及經驗公式，選取70m×70m的格網大小，將研究區(qū)一共劃分為8 013 626個柵格評價單元。

2.2 模糊綜合評判法應用

(1)確定因素集：U={u1，u2，u3，u4，u5，u6，u7，u8}，見圖1。

(2)確定評價集及評價等級劃分：本文將評價指標劃分為3級V={v1,v2,v3}，v1—低度危險，v2—中度危險，v3—高度危險，各指標評價分級情況見表1。

表1 評價因子等級劃分Tab.1 Reclassify of evaluation factors degree

(3)確定權重集：權重表示各評價因子對地質災害發(fā)生的貢獻率，本文依據具有高級職稱的地質學專家打分及數(shù)據的可獲得性和實地調查分析，采用在傳統(tǒng)層次分析方法上有所改進的模糊一致層次分析法[9]，即通過構造模糊判斷矩陣，用公式求解權值W，并進行一致性檢驗。通過計算得到權重集為：

W=(ρ1，ρ2，ρ3，ρ4，ρ5，ρ6，ρ7，ρ8)=(0.171,0.079,0.0161,0.017,0.161,0.064,0.157,0.1000)

(4)確定隸屬函數(shù)：本文中對于分類指標越大越好的定量指標，采用升半梯形分布隸屬函數(shù)曲線來確定其隸屬度：對于分類指標越小越好的定量指標，采用降半梯形分布隸屬函數(shù)曲線來確定其隸屬度；對于定性指標則按照其隸屬關系直接賦值1或0。并且在計算隸屬度前先對數(shù)據進行了無量綱化處理，剔除單位差異對函數(shù)的影響。各因子隸屬函數(shù)及圖像如下：

①降雨量的隸屬函數(shù)及圖像

②地面坡度的隸屬函數(shù)及圖像

③距斷層距離、距河流距離、距公路距離、距災害點距離的隸屬函數(shù)及圖像

④地層巖性的隸屬函數(shù)

⑤坡向的隸屬函數(shù)

(5)模糊綜合評判實踐：根據模糊關系的定義，以及在上述工作的前提下，建立起地質災害危險性模糊綜合評判模型：

公式(5)

式中：W為評價因子權重集，R為模糊關系矩陣，其

中rkj表示第i個評價單元中第k個評價因子以被評為第j級危險性的隸屬度，即評價因子k對于評價集j的隸屬度(各因子隸屬函數(shù)和圖像略)。根據最大隸屬性原則，選擇Q向量中最大分量作為模糊綜合評判的結果，即Qmax=max(q1,q2,q3)，得到模糊綜合評判結果見圖2。

圖2 模糊綜合評判危險性評價結果圖Fig.2 The result map of geological hazards risk assessment from fuzzy comprehensive evaluation method

2.3 信息量法應用

(1)評價因子重分類：由于各因子對地質災害的影響并非與要素量的多少成正比，而往往是在一定區(qū)間內對地質災害的影響一定，呈階梯型變化，因此需要對部分連續(xù)數(shù)據進行重分類，重分類主要利用ArcGIS空間分析模塊中的Reclassify命令完成。

(2)單因子信息量計算：將距斷層距離、降雨量、坡度、地層巖性、距公路距離、距河流距離、坡向專題圖層分別與地質災害現(xiàn)狀分布圖進行空間疊加，求出單因子信息量值(單因子重分類及計算過程略)。

(3)總信息量計算：每個影響因子中各狀態(tài)集的信息量值求出來后，再利用ArcGIS的空間疊加功能將能將各評價因子各狀態(tài)集信息量疊加，計算各評價單元信息量總和，并使用自然斷點分類法進行重分類，得到信息量法地質災害危險性評價結果圖(圖3)。

3 危險性評價結果分析

由于兩種模型所運用的數(shù)學原理和所選取的參數(shù)不一樣，因此其評價結果也不完全一致。本文從數(shù)量和空間分布兩個角度將兩種評價結果分別與實地調查數(shù)據進行對比分析，當評價結果不一致時，以實地調查結果為標準確定危險性等級。

通過對比兩種評價結果各級危險區(qū)所含災害點比例(表2)，可以發(fā)現(xiàn)：信息量法評價結果與模糊綜合評判法評價結果基本吻合，高度危險、中度危險、低度危險所含災害點占總災害點百分比的差異分別為-3.20%、-2.40%、5.60%，差異較小，且兩種評價方法各等級中包含的地質災害點絕對數(shù)量隨著危險等級增高而逐步遞增，同時地質災害發(fā)生比例亦增高。這說明兩種評價結果與已有的地質災害分布區(qū)有較好的對應關系，地質災害頻發(fā)區(qū)對應地質災害高度危險區(qū)，同時也從實際調查結果的角度說明了評價結果的準確性和可靠性。但仔細分析，可以發(fā)現(xiàn)信息量法中高度危險區(qū)所包含的災害點數(shù)量更多，也就說明了信息量法與實際調查結果更加接近。

圖3 信息量法地質災害危險性評價結果圖Fig.3 The result map of geological hazards risk assessment from information method 表2 兩種評價結果的對比分析表 Tab.2 The compare analysis table of two evaluation results

危險性分級評價方法災害點數(shù)/個占總災害點/%信息量法201600低度危險區(qū)模糊綜合評判法241920對比差異-4-320信息量法302400中度危險區(qū)模糊綜合評判法332640對比差異-3-240信息量法756000高度危險區(qū)模糊綜合評判法685440對比差異7560

通過將兩種評價結果的空間分布與地質災害現(xiàn)狀分布進行對比分析可知：思茅區(qū)高度危險區(qū)主要集中在地質災害高度危險區(qū)主要分布在山區(qū)居民集中的溝谷山坡地帶以及交通相對便利的公路沿線地區(qū)，主要指的是思茅至江城公路和思茅至瀾滄公路沿線兩側、云仙鄉(xiāng)西北部以及龍?zhí)多l(xiāng)與倚象鎮(zhèn)和六順鄉(xiāng)交界區(qū)，此區(qū)域兩種評價結果一致，且都與實地調查結果吻合。但局部地區(qū)也存在明顯差異：如思茅港鎮(zhèn)西部地區(qū)的糯扎度自然保護區(qū)，信息量法顯示為高度危險區(qū)，模糊綜合評判法卻顯示為低度危險區(qū)；南屏鎮(zhèn)，信息量法顯示為低度危險區(qū)，模糊綜合評判法卻顯示為高度危險區(qū)。通過對比實際調查結果，可發(fā)現(xiàn)這兩個區(qū)域地質災害點密度都較低，都為低度危險區(qū)。思茅港鎮(zhèn)西部糯扎度自然保護區(qū)是國家自然保護區(qū)，從該處地質環(huán)境看，緊靠瀾滄公路和瀾滄江，地層巖性以J2X和T2X為主、地形坡度陡峭，是地質災害高度和中度險情區(qū)的集合。由于該地區(qū)人煙稀少，雖是高易發(fā)區(qū)，但是可能造成生命財產損失較少，不能稱之為地質災害，只能稱之為不良地質現(xiàn)象，因此在地質災害調查過程中并非重點調查區(qū)。思茅鎮(zhèn)和南屏鎮(zhèn)地處思茅盆地一帶，地勢相對平坦，評價結果卻顯示為地質災害高度危險區(qū)，主要是因為該區(qū)域除了地形以外的其他部分影響因子(降雨量、距公路距離、距斷層距離)屬于高度危險區(qū)的隸屬度高，從而導致該區(qū)域屬于高度危險區(qū)可能性偏大。

4 結論與討論

在現(xiàn)實工作中，單獨采用某一種方法對地質災害危險性進行評價會存在諸多不足，一般采用多方法結合的方式，如將層次分析法、信息量法、模糊綜合評判法、GIS、Logistic回歸模型、人工神經模型等結合[10-13]。本文在對思茅區(qū)地質環(huán)境條件和災害現(xiàn)狀進行全面、深刻、細致的調查分析的基礎上，建立地質災害危險性評價指標體系，在GIS技術支持下，成功地將信息量法和模糊綜合評判法應用到地質災害危險性區(qū)劃與評價中，兩種評價結果與實地調查結果吻合度高，同時也存在局部差異。在局部地區(qū)，信息量法評價結果較模糊綜合評價結果與實地調查結果吻合度更高，主要是因為信息量法整個評價過程相對客觀，而模糊綜合評判法中評價集、權重、隸屬函數(shù)的確定都與評價者對地質災害的認識程度和經驗有很大關系，主觀性相對較大。

論文最初設想將兩種評價結果進行空間對比，即用ARCGIS柵格計算器進行減運算，得出差異區(qū)域，結果會更具說服力。但由于各評價單元中信息量法的評價結果是在信息量值，而模糊綜合評判法的評價結果是隸屬度值，兩者不具可比性，因此只能從空間分布上進行直觀分析。怎樣將多種評價結果進行歸一化處理并進行對比分析有待進一步研究。

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GEOLOGICAL HAZARDS RISK ASSESSMENT ON SIMAO DISTRICT

XU Lin-yan1，YUAN Xi-ping2，GAN Shu2

(1.CollegeofDigitalLandandLandManagement，YunnanLandandResourcesVocationalCollege，Kuming650217，Yunnan，China；2.FacultyofLandResourceEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650093，Yunnan，China)

Based on detailed investigation of geological hazards in Simao District，the geological hazards risk assessment was carried out using information model and fuzzy comprehensive evaluation model，then，two evaluation results are compared with each other on figures and lists. Studies had indicated that the information model evaluation results was consistent with fuzzy comprehensive evaluation results in most of the region，which had a high degree of agreement with the results of field survey；and the high-risk zone of geological hazard mainly distribute in the mountain valley hillside where hillmen resident in，as well as the relevant convenient transport areas along the highway；the low-risk zone of geological hazard mainly concentrate on the basin where the terrain is relatively flat and Nature Reserve；and there is a higher matching degree between the information model evaluation results and the actual investigation results than fuzzy comprehensive evaluation results in the local area.

geological hazards；risk assessment；information model；fuzzy comprehensive evaluation；Simao District

2014-12-22；

2015-01-24．

P694

A

1001-7852(2015)01-0065-08