長江經(jīng)濟帶宜賓市地質(zhì)災(zāi)害危險性評估

韓磊，孫小飛，黃潔，范敏，何超

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長江經(jīng)濟帶宜賓市地質(zhì)災(zāi)害危險性評估

韓磊1，2，孫小飛1，2，黃潔1，2，范敏1，2，何超1，2

（1.四川省地質(zhì)調(diào)查院,成都 610081；2.稀有稀土戰(zhàn)略資源評價與利用四川省重點實驗室 成都 610081；）

以地處長江經(jīng)濟帶，四川盆地和云貴高原過渡帶的宜賓市為研究區(qū)域，選擇地震加速度、地質(zhì)災(zāi)害隱患、地表起伏、坡度、高程、巖石硬度、與斷層距離、與水系距離、年平均降水和人類工程活動影響等10個指標，利用信息量分析模型對研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性進行評估。結(jié)果表明：宜賓市地質(zhì)災(zāi)害危險度以中危險區(qū)和低危險區(qū)為主，總體處于中等水平；區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害隱患密度和地質(zhì)災(zāi)害危險性相關(guān)，危險性越高，密度越大；評估結(jié)果為宜賓市地質(zhì)災(zāi)害防治提供了依據(jù)，對長江經(jīng)濟帶社會經(jīng)濟和諧發(fā)展具有重要意義。

地質(zhì)災(zāi)害；危險性；分析模型；宜賓市

西南地區(qū)地貌類型以山地為主，約占該區(qū)總面積的90%[1]。山地具有的能量梯度性、形態(tài)破碎性以及物質(zhì)趨下遷移性，在降雨、地震和人類工程活動的影響下，產(chǎn)生了各類地質(zhì)災(zāi)害，使西南地區(qū)成為中國地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)、地質(zhì)環(huán)境脆弱最嚴重區(qū)域之一。頻發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害摧毀了人類居住區(qū)，破壞了人類工程設(shè)施，使河道淤塞，掩埋農(nóng)田和林地，造成巨大的人員傷亡、財產(chǎn)損失和生態(tài)環(huán)境破壞，嚴重威脅著該區(qū)人民生命財產(chǎn)與工程建設(shè)安全，制約了山區(qū)資源開發(fā)和社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展[2]。

地質(zhì)災(zāi)害危險性評估是地質(zhì)災(zāi)害防治的主要工作之一。20世紀80年代以來，關(guān)于地質(zhì)災(zāi)害危險性研究逐步突破傳統(tǒng)的研究模式，出現(xiàn)了一些危險性評估的理論框架，使危險性評估開始轉(zhuǎn)入定量化研究[3]。近年來在GIS和RS技術(shù)的支持下，推動了地質(zhì)災(zāi)害危險性定量化評估的進程?；疑垲惙╗4]、信息量分析模型[5]、多元統(tǒng)計方法[6]、以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[7]等被很好的應(yīng)用到評估中。信息量分析模型具有易操作、穩(wěn)健的特點，易推廣性。同時也有準確度高及評估結(jié)果客觀等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害危險性評估。

宜賓市地處成渝經(jīng)濟區(qū)的中心地帶，岷江、金沙江、長江三江交匯口，轄二區(qū)八縣。介于東經(jīng)103°36′～105°20′，北緯27°50′～29°16′之間。地形整體呈東北低、西南高態(tài)勢。境內(nèi)最高點為海拔2 008m，最低點為海拔236m，地貌以山地為主。宜賓市屬于亞熱帶濕潤季風氣候，年平均氣溫20℃左右，年平均降水量1 050~1 650mm[8]。宜賓市位于西南地區(qū)的中心地帶，是長江經(jīng)濟帶的重要組成部分，也是長江經(jīng)濟帶地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)之一。該市地質(zhì)災(zāi)害隱患點具有“數(shù)量多、面積廣、分布不均”的特點，嚴重威脅當?shù)厝嗣裆敭a(chǎn)安全，制約著該區(qū)社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。開展宜賓市地質(zhì)災(zāi)害危險性評估，為當?shù)亟Y(jié)合國家長江經(jīng)濟帶發(fā)展戰(zhàn)略制定發(fā)展規(guī)劃，開展地質(zhì)災(zāi)害綜合防治，打造長江上游生態(tài)保護屏障提供科學的數(shù)據(jù)支撐。

1 評估指標構(gòu)建與分析

根據(jù)宜賓市的地質(zhì)災(zāi)害隱患分布特點，在前人的研究基礎(chǔ)之上[9-11]，結(jié)合科學性與可操作性、全面性與主導性的原則，選取了10個具有代表性的評估指標。其中歷史因素有地震加速度和地質(zhì)災(zāi)害隱患，環(huán)境因素有坡度、地表起伏度、高程、巖石硬度、與斷層距離和與水系距離，誘發(fā)因素有年平均降水、受據(jù)人類工程活動影響等（表1）。

1）地震動峰值加速度：根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》，研究區(qū)主要位于地震峰值加速度0.10g和0.05g的區(qū)域，地震峰值加速度值為0.15g和0.2g的區(qū)域主要分布于研究區(qū)西部屏山縣境內(nèi)，動峰值加速度越大，表明地物的潛在受損程度越大。

2）地質(zhì)災(zāi)害隱患點密度：宜賓市有查明的1 065處地質(zhì)災(zāi)害隱患點，按照10km為搜素半徑，統(tǒng)計宜賓市地質(zhì)災(zāi)害隱患點密度最高值約0.66個/km2，較高的地區(qū)主要位于宜賓市的西部和西南部，密度大,地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性大。

3）坡度：基于宜賓市30m空間分辨率的DEM數(shù)據(jù)，進行地形坡度的提取，得到宜賓市平均坡度為18.17°，最高坡度為78.61°，坡度＞40°的區(qū)域主要集中在屏山縣，而宜賓市區(qū)及南溪區(qū)、江安縣則整體地形坡度較緩。坡度越大巖土下滑力則約大。

4）高程：根據(jù)宜賓市地質(zhì)災(zāi)害隱患點空間分布規(guī)律分析，宜賓市地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)育在＜1 000m高程范圍內(nèi)，共發(fā)育有956個地質(zhì)災(zāi)害隱患點，占所調(diào)查地質(zhì)災(zāi)害隱患點總數(shù)的89.77%。高程1 200～2 000m，地質(zhì)災(zāi)害隱患點最少，為21個，占所調(diào)查地質(zhì)災(zāi)害隱患點總數(shù)的1.97%。高程越高，地物在自身重力作用下較易發(fā)生崩塌。

5）地表起伏度：據(jù)宜賓市地形數(shù)據(jù)，其地表起伏度區(qū)域性差異明顯，地表起伏較大的西部和西南片區(qū)起伏度多＞100m，地表起伏較小的東部盆地區(qū)起伏度多在0～60m之間。地表起伏度較大的地區(qū)，更容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。

6）工程地質(zhì)巖組：結(jié)合已有研究和1：25萬地質(zhì)圖，充分考慮了巖土體的類型、物理力學性質(zhì)以及巖土體的結(jié)構(gòu)特征。將研究區(qū)分為松散巖組、軟弱巖組、較軟弱巖組、較堅硬巖組和堅硬巖組，得到碳酸鹽巖，淺灰色灰?guī)r以及白云巖巖土體類型較為堅硬；而紫紅色泥巖、石英砂巖、粉砂巖和泥灰?guī)r巖土體類型較為軟弱。

7）斷裂構(gòu)造：斷層構(gòu)造帶內(nèi)巖體完整性和連續(xù)性受到破壞，進而降低斜坡體的整體穩(wěn)定性和巖體的抗剪強度。據(jù)宜賓市地質(zhì)構(gòu)造圖，按照1km作為緩沖區(qū)分級，一共分為4級，得到研究區(qū)整體斷裂構(gòu)造發(fā)育不明顯。該區(qū)華鎣山基底斷裂帶長約300km，以北東方向穿入宜賓，控制著宜賓的地震活動。

8）水系作用：河流的下切形成陡壁或懸崖，使坡體原來平衡的應(yīng)力狀態(tài)遭到破壞，并引起應(yīng)力釋放，最后形成崩塌。一般而言，距水系200 m的范圍內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生最多，因此，以200m作為緩沖區(qū)分級，共分為4級，得到屏山縣整體水系分布較為密集，河流地質(zhì)作用較大；其余區(qū)縣水系分布較為均勻。

9）平均降水：降雨對地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生具有多方面直接和間接的作用。研究區(qū)以年均降雨量為評估因子，通過對宜賓市降雨數(shù)據(jù)進行插值生成宜賓市年均降雨量空間分布數(shù)據(jù)。結(jié)果得出，宜賓市整體年降雨量集中在800～1 200mm之間。

表1 地質(zhì)災(zāi)害危險性指標權(quán)重

10）人類工程活動：公路、鐵路交通以及礦場建設(shè)等人類活動，是研究區(qū)最具代表性的人類工程活動，對災(zāi)害影響最明顯。因此，以區(qū)內(nèi)的道路和礦場建設(shè)范圍100m作為緩沖區(qū)來量化人類工程活動，得到宜賓市區(qū)、長寧縣和江安縣道路、礦場范圍影響較大，屏山縣和宜賓縣北部地區(qū)道路礦場范圍影響相對較小。

2 地質(zhì)災(zāi)害危險評估模型

2.1 模型構(gòu)建

基于信息量分析模型構(gòu)建宜賓市地質(zhì)災(zāi)害危險評估模型，信息量分析模型通過計算評估指標對斜坡變形破壞所提供的信息量值，作為區(qū)劃的定量指標，能客觀地反映地質(zhì)災(zāi)害的基本規(guī)律，且操作簡便、易于實施和便于推廣。其計算原理與過程如下：

1）計算每個指標a提供斜坡失穩(wěn)（X）的信息量F（a）：

式中：W—已知樣本單元總數(shù)；V—已知樣本中變形破壞的單元總數(shù)；W—有a的單元個數(shù)；V—有指標a的變形破壞單元個數(shù)。

2）計算某一單元種因素組合情況下，提供斜坡變形破壞的信息量F，即：

3）根據(jù)F的大小，給單元確定穩(wěn)定性等級：

Fi＜0表示該單元變形損壞的可能性小于區(qū)域平均變形損壞的可能性；F=0表示該單元變形損壞的可能性等于區(qū)域平均變形損壞的可能性；

Fi＞0表示該單元變形損壞的可能性大于區(qū)域平均變形損壞的可能性，即單元信息量值越大越有利于斜坡變形損壞。

宜賓市地質(zhì)災(zāi)害危險性評估圖

4）經(jīng)統(tǒng)計分析找出突變點作為分界點，將區(qū)域分成不同等級。在評估工作區(qū)之前，需對每個指標進行歸一化、統(tǒng)一綱量處理之后，方可代入評估模型。通過各評估因子對宜賓市危險性的影響分析，得出地質(zhì)災(zāi)害危險性因子權(quán)重（表1）。結(jié)果顯示，地質(zhì)災(zāi)害隱患因子影響較大，人類工程活動和坡度的影響次之，其余因子影響相對較低。

2.2 結(jié)果分析

根據(jù)宜賓市地質(zhì)災(zāi)害危險性評估結(jié)果，將該區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性等級劃分為高危險區(qū)、中危險區(qū)、低危險區(qū)和極低危險區(qū)四個級別(圖1)，經(jīng)統(tǒng)計分析和空間分析得到，宜賓市地質(zhì)災(zāi)害危險度處于中等，但部分極不均勻，且地質(zhì)災(zāi)害密度和地質(zhì)災(zāi)害危險性分區(qū)具有較好的相關(guān)性，危險性越高，密度越大(表2)。

表2 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性統(tǒng)計表

1）地質(zhì)災(zāi)害高危險區(qū)，面積約289.31km2，約占宜賓市總面積的2.18%。災(zāi)害隱患點個數(shù)在高危險區(qū)有54個，災(zāi)害隱患點密度為0.18處/km2。高危險區(qū)主要分布在屏山縣西部山區(qū)以及高縣華鎣山斷裂帶附近。該區(qū)地形起伏較大、坡度較陡，屬深切割地區(qū)。高危險區(qū)面積較大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要有屏山縣的新市鎮(zhèn)、中都鎮(zhèn)、新安鎮(zhèn)、太平鄉(xiāng)、錦屏鎮(zhèn)、屏邊彝族鄉(xiāng)、清平彝族鄉(xiāng)、夏溪鄉(xiāng)，以及宜賓縣的龍溪鄉(xiāng)和龍華鎮(zhèn)。

2）地質(zhì)災(zāi)害中等危險區(qū)，面積約2 649.58km2，約占宜賓市總面積的19.98%。災(zāi)害隱患點個數(shù)在中危險區(qū)有278個，災(zāi)害隱患點密度為0.1處/km2。該區(qū)人類活動較大、礦業(yè)活動明顯。中危險區(qū)面積較大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要有宜賓縣的富榮鎮(zhèn)、商州鎮(zhèn)、書樓鎮(zhèn)、大乘鎮(zhèn)、蕨溪鎮(zhèn)、雙龍鎮(zhèn)、可久鎮(zhèn)、鴨池鄉(xiāng)以及筠連縣的蒿壩鎮(zhèn)、武德鄉(xiāng)。

3）地質(zhì)災(zāi)害低危險區(qū)，面積約7 251.21km2，約占宜賓市總面積的54.69%。災(zāi)害隱患點個數(shù)在低危險區(qū)有606個，災(zāi)害隱患點密度為0.08處/km2。主要分布在高縣、南溪區(qū)西北部及興文縣西南區(qū)域。

4）地質(zhì)災(zāi)害極低危險區(qū)，面積約3 068.74km2，約占宜賓市總面積的23.14%。災(zāi)害隱患點個數(shù)在極低危險區(qū)有127個，災(zāi)害隱患點密度為0.04處/km2。該區(qū)域主要分布于較為平緩的地區(qū)，包括南溪區(qū)、江安縣和宜賓縣北部，高程較低、地勢較平緩的地區(qū)。

3 結(jié)論與討論

宜賓市地質(zhì)災(zāi)害高危險區(qū)和中危險區(qū)面積相對較少，占總面積的22.17%；宜賓市地質(zhì)災(zāi)害危險性整體上處于中等；地質(zhì)災(zāi)害密度和地質(zhì)災(zāi)害危險性具有較好的相關(guān)性。

目前，對地質(zhì)災(zāi)害危險性評估常用的方法有灰色聚類法、多元統(tǒng)計方法、以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等?；疑垲惙ㄒ资墉h(huán)境因子的影響，使本身的穩(wěn)定性降低，結(jié)果的精度受到影響；多元統(tǒng)計的方法雖然具有嚴密的邏輯推理，但應(yīng)用條件比較苛刻，不易操作和推廣；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法主要根據(jù)研究者的知識和經(jīng)驗選取指標，研究者的個人水平直接影響到研究結(jié)果。信息量分析模型結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)和易推廣，能快速計算出評估指標對地質(zhì)災(zāi)害的貢獻，具有較高的客觀性，其評估結(jié)果更加可靠。

本研究針對宜賓市的地質(zhì)災(zāi)害隱患分布特點，構(gòu)建了適合于該地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害危險性評估指標體系，利用信息量分析模型對該區(qū)進行地質(zhì)災(zāi)害危險性評估和分析，為該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治提供依據(jù)，對長江經(jīng)濟帶社會經(jīng)濟和諧發(fā)展具有重要意義。

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Risk Assessment of Geohazards of Yibin City, Yangtze River Economic Belt

HAN Lei1,2SUN Xiao-fei1,2HUANG Jie1,2FAN Min1,2HE Chao1,2

(1-Sichuan Institute of Geological Survey, Chengdu 610081; 2-Sichuan Key Laboratory of Evaluation and Utilization of RE and REE Strategic Resources, Chengdu 610081)

Yibin City is located in the transition belt between the Sichuan Basin and the Yunnan- Guizhou Plateau, belonging to the Yangtze River economy belt. This paper makes risk assessment of geohazards of Yibin City by the use of an information value model and an evaluation index system consisting of such 10 indices as earthquake acceleration, geological hazards threat, surface fluctuation, slope, elevation, lithologic hardness, distance to faults, distance to water system, annual precipitation and distance to human activities. The results indicate that risk of geohazards of Yinbin City is dominated by medium and low risk area with overall at medium level. Potential density of geological hazards has a direct relationship to risk of geohazards.

geological hazards risk evaluation; information value model;Yibin City

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目“西南地區(qū)國土遙感綜合調(diào)查”（12120115065001）

韓磊（1983-），男，四川省成都人，工程師，主要從事資源環(huán)境遙感研究工作

孫小飛（1993-），男，四川省成都人，工程師，主要從事遙感地質(zhì)工作

P642.2

A

1006-0995（2019）01-0139-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.01.032