魏國靈,金云龍,邱錦安,曾凡龍
(1.廣東省水文地質(zhì)大隊,廣東 廣州 510510;2.中山大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院,廣東 廣州 510275)
粵東是廣東省東部地區(qū),包括汕尾、揭陽、汕頭、潮州4個地級市。由于粵東獨特的地理位置,使其成為廣東省沿海經(jīng)濟(jì)帶新的增長點[1]。同時,粵東低山-丘陵地區(qū)是廣東省地質(zhì)災(zāi)害集中分布的區(qū)域之一,區(qū)內(nèi)崩塌、滑坡和邊坡失穩(wěn)等災(zāi)害時有發(fā)生[2-3]。近年來,粵東基礎(chǔ)建設(shè)快速推進(jìn),經(jīng)濟(jì)實力也有了長足的發(fā)展,但區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的頻繁活動制約著地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)[4]。因此,本文以粵東汕尾市陸河縣為例,選取地質(zhì)災(zāi)害個數(shù)密度、面積密度、體積密度、坡度、斷裂密度、巖土類型、降雨量、人類工程活動8個指標(biāo),應(yīng)用綜合危險性指數(shù)法對陸河縣地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性進(jìn)行分析,以期為粵東地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃提供科學(xué)的決策依據(jù)。
陸河縣位于23°08′N~23°28′N、115°24′E~115°49′E之間,總面積1 005.01 km2,現(xiàn)隸屬廣東省汕尾市,下轄河田、新田、河口、上護(hù)、水唇、東坑、南萬、螺溪8個鎮(zhèn)和國營吉溪林場(圖1)。陸河縣縣域戶籍人口35.49萬人,2018年全縣實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值80.24億元。
圖1 陸河縣位置Fig.1 Location of Luhe County
陸河縣地處蓮花山脈東南側(cè),總體地勢東西兩側(cè)高中間低,中部和南部為河流階地及沖積平原,西北部和東南部為中低山,其間有丘陵和臺地錯落,形成錯綜復(fù)雜的多元化地貌景觀。同時,該區(qū)處于粵東斷塊和粵東北斷塊結(jié)合處,區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育;出露的地層簡單,以侏羅系和第四系為主。另外,研究區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),雨量充沛,植被發(fā)育,但降雨多集中于夏秋兩季,若遇長時間大暴雨,河流水量增加迅速,河水涌溢兩岸,易造成洪災(zāi)。脆弱的地質(zhì)環(huán)境條件,加上強烈的人類工程活動,使陸河縣成為地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地區(qū)。
陸河縣近二十年以來地質(zhì)災(zāi)害時有發(fā)生并有逐漸加劇的趨勢,地質(zhì)災(zāi)害危害對象主要是村莊民房、農(nóng)田、公路、水電水利設(shè)施等。截至2018年年底,全縣威脅100人以上的重要地質(zhì)災(zāi)害隱患點11處,威脅100人以下的地質(zhì)災(zāi)害隱患點27處,總威脅人數(shù)6 860人,潛在經(jīng)濟(jì)損失15 927.8萬元。
陸河縣發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害類型以滑坡、崩塌為主,等級以小型為主,不穩(wěn)定斜坡潛在的地災(zāi)隱患點較多。大部分的崩塌和滑坡發(fā)生主要與極端天氣強降雨、地形、地層巖性、人類工程活動有關(guān)。極端天氣強降雨為地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要誘因,雨水大量滲入山體表層,土層受重力等因素作用導(dǎo)致滑坡發(fā)生。在地勢較陡、覆蓋層較厚、地層巖性中含軟弱夾層(如新田鎮(zhèn)分布的下侏羅統(tǒng)金雞群砂巖在河田斷裂部位夾破碎帶)的地區(qū),人類工程活動后(如切坡建房、切坡修路、伐木、采礦活動等)形成高陡的不穩(wěn)定土質(zhì)斜坡,在極端天氣或長期雨水浸泡作用下,易出現(xiàn)崩塌或滑坡。少數(shù)滑坡發(fā)生在斷裂構(gòu)造帶上,此處地勢陡斜、巖層破碎,暴雨后易沿破碎帶下滑或崩塌。在平原地區(qū),人類工程活動不需大挖大填,地質(zhì)災(zāi)害相對較少。還有礦山開采、伐木等活動造成水土流失、植被破壞,容易發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。
總體上,陸河縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特點與災(zāi)害規(guī)律具有以下基本特征:(1)地質(zhì)災(zāi)害以崩塌、滑坡為主。(2)已發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害點絕大多數(shù)屬小型規(guī)模。(3)絕大多數(shù)致災(zāi)體處于不穩(wěn)定-基本穩(wěn)定狀態(tài)。(4)絕大多數(shù)地質(zhì)災(zāi)害點的危害性較小。(5)地質(zhì)災(zāi)害集中發(fā)生在每年的雨季,大氣降水是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要因素。(6)削坡建房、礦產(chǎn)開采等人類工程活動是產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害的主要原因。目前,陸河縣地質(zhì)災(zāi)害防治工作主要存在以下難點:(1)近年來氣候異常所致的強降雨,使陸河縣的地質(zhì)災(zāi)害隱患點點多面廣,防不勝防。(2)監(jiān)測員業(yè)務(wù)素質(zhì)提高難度大,監(jiān)測手段和預(yù)警預(yù)報設(shè)備滯后,監(jiān)測和預(yù)警方法單一、不夠規(guī)范。(3)巡查和防治成本較高,經(jīng)費投入不足,正常開展工作難度較大,導(dǎo)致防治工作落實不到位。(4)部分群眾對地質(zhì)災(zāi)害心存僥幸和麻痹心理,防災(zāi)減災(zāi)意識薄弱,對地質(zhì)災(zāi)害的突發(fā)性、危害性和防治工作的緊迫性認(rèn)識不足。
地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性是指對人類生命財產(chǎn)安全產(chǎn)生影響的地質(zhì)事件的易發(fā)程度[5]。易發(fā)性評價是根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度、分布規(guī)律、影響因素,將地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育條件相似、易發(fā)程度相近或接近的區(qū)塊劃分為同一區(qū)域[6]。孫瑩潔等[7]選取地貌、坡度、巖性、降雨、植被5個因子,采用指數(shù)加權(quán)分析方法對甘肅省涇川縣進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價,結(jié)果表明涇川縣地質(zhì)災(zāi)害總體具有群發(fā)性、突發(fā)性和周期性。饒品增等[8]以云南省2000—2014年發(fā)生的500個典型地質(zhì)災(zāi)害為基礎(chǔ),采用地理加權(quán)回歸模型進(jìn)行易發(fā)性評價,結(jié)果表明地質(zhì)災(zāi)害較高和極高易發(fā)區(qū)主要位于云南省西北部地區(qū)。田春山等[9]選取高程、坡度、地質(zhì)年代、巖性、距斷層距離、距水系距離和植被指數(shù)7個因子利用CF和Logistic回歸模型評價了廣東省地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性,所得結(jié)論中表明崩滑流地質(zhì)災(zāi)害在粵東北山地和粵東南丘陵區(qū)是高易發(fā)的。當(dāng)前,地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價仍以大區(qū)域、小比例尺范圍為主,但在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中小區(qū)域、大比例尺、高精度的易發(fā)性評價是亟需的。唐川等[10]以地貌單元為評價單元,對小區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行分區(qū);付圣等[11]對鄂西南山區(qū)小區(qū)域進(jìn)行了大比例尺的滑坡災(zāi)害易發(fā)性評價;陳偉等[12]針對汶川縣城進(jìn)行了大比例尺評價尺度強震條件下的崩滑災(zāi)害易發(fā)性評價。因此,開展陸河縣地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性評價對區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險管理具有非常重要的現(xiàn)實意義。
本研究數(shù)據(jù)主要來源于以下3個方面:(1)基礎(chǔ)資料:通過地方相關(guān)部門和網(wǎng)絡(luò),收集陸河縣地貌、地質(zhì)構(gòu)造、氣象水文、人口分布、社會經(jīng)濟(jì)、人類工程活動以及地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀等資料。(2)遙感影像解譯:根據(jù)研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律與發(fā)育特征,并結(jié)合區(qū)內(nèi)主要村莊、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、景點、礦山、交通干線以及重要設(shè)施的分布情況,解譯出潛在的地質(zhì)災(zāi)害隱患點。(3)野外實地調(diào)查:在已有地質(zhì)災(zāi)害資料和遙感影像解譯結(jié)果的基礎(chǔ)上,核實和查明村莊(包括分散的居民點)、廠礦、交通沿線、重要工程設(shè)施及大江大河等處的地質(zhì)災(zāi)害狀況。經(jīng)調(diào)查,陸河縣地質(zhì)災(zāi)害及不穩(wěn)定斜坡共809處,其中滑坡46處、崩塌117處、泥石流3處、不穩(wěn)定斜坡643處。
參考《縣(市)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃基本要求(實施細(xì)則)》[13],運用柵格數(shù)據(jù)處理方法,對研究區(qū)1 005.01 km2范圍內(nèi)的區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格剖分,每個單元的面積為2 km×2 km,共劃分出305個評價單元。
地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度受地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性的控制,其發(fā)生發(fā)展與降雨、人類工程活動密切相關(guān),同時現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害的類型、數(shù)量、規(guī)模也影響著區(qū)域災(zāi)害的易發(fā)性[14]。因此,本研究從現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害選取個數(shù)密度、面積密度和體積密度3個指標(biāo),從潛在地質(zhì)災(zāi)害選取坡度、斷裂密度、巖土體類型、降雨量和人類工程活動5個指標(biāo)開展地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度評價。
(1)個數(shù)密度、面積密度、體積密度
依據(jù)研究區(qū)各單元地質(zhì)災(zāi)害情況,個數(shù)密度=單元格地質(zhì)災(zāi)害個數(shù)/4,面積密度=單元格地質(zhì)災(zāi)害面積之和/4,體積密度=單元格地質(zhì)災(zāi)害體積之和/4。各密度系數(shù)分為4級,即個數(shù)密度:≥1.00、0.50~1.00、0~0.50和0;面積密度:≥1 000、500~1 000、0~500和0;體積密度:≥5 000、1 000~5 000、0~1 000和0。
(2)坡度
坡度對地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生有明顯的控制作用。不同坡度不僅會影響斜坡地質(zhì)體的穩(wěn)定性,還會影響斜坡變形失穩(wěn)的模式。陸河縣自然山坡和人工邊坡的坡度為0°~70°不等,現(xiàn)將研究區(qū)邊坡劃分為≤20°、20°~45°、45°~60°、≥60° 4個級別。
(3)斷裂密度
研究區(qū)斷裂分為北東向和北西向2組:北東向斷裂主要有河田斷裂和連塘斷裂;北西向斷裂包括船步頭斷裂和大坪斷裂。按單元斷裂帶長度劃分為密集區(qū)、較密區(qū)、一般區(qū)和稀疏區(qū)4級。
(4)巖土體類型
根據(jù)研究區(qū)巖土特征及物理力學(xué)性質(zhì),將區(qū)內(nèi)巖土劃分為侵入巖-塊狀變質(zhì)巖、砂頁巖-層狀變質(zhì)巖、灰?guī)r和沖洪積層4種類型的工程地質(zhì)巖土組。
(5)降雨量
大氣降雨是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要因素。特別是久旱之后的連場大暴雨,在較短時間內(nèi)迅速增加致災(zāi)體自重,并減少致災(zāi)體與災(zāi)源體之間的摩擦力,打破原有平衡,導(dǎo)致滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。陸河縣年降雨量可分為≥2 000 mm、1 800~2 000 mm、1 600~1 800 mm和≤1 600 mm 4級。
(6)人類工程活動
隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人民生活水平的提高,城鄉(xiāng)一體化步伐的加快,陸河縣人類工程活動逐漸加劇。區(qū)內(nèi)與地質(zhì)災(zāi)害密切相關(guān)的人類工程活動主要有:交通建設(shè)、人工切坡建房、水資源開發(fā)、墾植坡地、森林砍伐、礦山開采和旅游景區(qū)開發(fā)等。根據(jù)研究區(qū)人類工程活動強度,將其分為強烈、中等、弱和較弱4級。
參考《縣(市)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃基本要求(實施細(xì)則)》[13],將其中“地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)法”應(yīng)用于本研究。具體計算公式如下:
Z=Zq·r1+Zx·r2
式中:Z——地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù);
Zq——現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù),可用歸一化后災(zāi)害個數(shù)密度a、面積密度b以及體積密度c的表度分值(表1)的和來表示,即Zq=a+b+c;
r1——現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度的權(quán)值;
Zx——潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù),即Zx=∑Ti·Ai,其中Ti為控制評價單元地質(zhì)災(zāi)害形成的地形地貌、斷裂密度、巖土類型、降雨量和人類工程活動等條件的表度分值(表1),Ai為各形成條件的權(quán)值;
r2——潛在地質(zhì)災(zāi)害強度的權(quán)值。
表1 陸河縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性指標(biāo)賦值Table 1 Factor assignment of susceptibility assessment of geological hazard in Luhe County
利用ArcGIS空間分析功能,對評價單元的現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害與潛在地質(zhì)災(zāi)害的強度指數(shù)進(jìn)行換算疊加,獲得評價單元的地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)。依據(jù)該指數(shù),合并相同單元格,劃定地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)。
為體現(xiàn)陸河縣地質(zhì)環(huán)境對災(zāi)害的形成和發(fā)展的影響,參考相鄰省市地質(zhì)災(zāi)害的評估結(jié)果,結(jié)合研究區(qū)實際情況,得出本文現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害、潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)的權(quán)值,以及地質(zhì)災(zāi)害各影響因素的權(quán)值(表2)。
表2 陸河縣地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)及影響因素的權(quán)值Table 2 Weights of intensity and influencing factors of geological hazards in Luhe County
利用地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)法,得出各評價單元的綜合危險性指數(shù)。在ArcGIS軟件中,采用自然斷點法將其分為3級,即>4.0為高易發(fā)區(qū),3.2~4.0為中易發(fā)區(qū),<3.2為低易發(fā)區(qū)。同時依據(jù)研究區(qū)實際情況做出微量調(diào)整,合并相鄰類似單元格,劃定地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)(圖2)。然后,統(tǒng)計陸河縣各易發(fā)區(qū)面積和災(zāi)害隱患點數(shù)等情況。
圖2 陸河縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)Fig.2 Susceptibility zoning of geological hazard in Luhe County
(1)地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)
地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)共有5個亞區(qū),分別為上護(hù)鎮(zhèn)東北部—河田鎮(zhèn)西南部—螺溪鎮(zhèn)南北部、河田鎮(zhèn)北部—東坑鎮(zhèn)—水唇鎮(zhèn)、新田鎮(zhèn)—河口鎮(zhèn)東南部、南萬鎮(zhèn)鎮(zhèn)中心、新田鎮(zhèn)西部,面積為290.25 km2,占研究區(qū)總面積的28.88%。區(qū)內(nèi)有各種類型地質(zhì)災(zāi)害隱患點605處(占全區(qū)地質(zhì)災(zāi)害隱患點的74.78%),其中滑坡38處,崩塌81處,泥石流2處,不穩(wěn)定斜坡484處,地質(zhì)災(zāi)害隱患點平均密度為2.08處/km2。該區(qū)主要分布于低山、丘陵和平原。區(qū)內(nèi)坡地自然坡角為20°~50°,人工坡角為30°~70°;坡高為5~30 m。地質(zhì)構(gòu)造較簡單,巖性條件中等,工程地質(zhì)巖組以殘坡積含砂礫黏性土單層土體和塊狀較硬-堅硬侵入巖組等為主,殘坡積層厚度為5~20 m,植被較發(fā)育。同時,區(qū)內(nèi)人類工程活動多,主要為修建公路、削坡建房、礦山開采和景區(qū)開發(fā)等。
(2)地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)
地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)共有4個亞區(qū),主要為新田鎮(zhèn)西北部—上護(hù)鎮(zhèn)—南萬鎮(zhèn)—螺溪鎮(zhèn)、河口鎮(zhèn)西南部、河田鎮(zhèn)南部—東坑鎮(zhèn)南部、東坑鎮(zhèn)北部—水唇鎮(zhèn)南部,面積為223.80 km2,占研究區(qū)總面積的22.27%。區(qū)內(nèi)有各種類型地質(zhì)災(zāi)害隱患點141處(占全區(qū)總地質(zhì)災(zāi)害隱患點的17.43%),其中滑坡4處,崩塌23處,不穩(wěn)定斜坡114處,地質(zhì)災(zāi)害隱患點平均密度為0.63處/km2。該區(qū)主要分布在丘陵、平原。區(qū)內(nèi)坡地自然坡角為15°~50°,人工坡角為40°~70°,坡高為5~20 m。地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜,工程地質(zhì)巖組主要有殘坡積含砂礫黏性土單層土體、層狀軟變質(zhì)巖組和塊狀較硬-堅硬侵入巖組等,基巖風(fēng)化強烈,殘坡積層厚度為5~15 m,植被較發(fā)育(局部較差)。人類工程活動以修建公路、削坡建房為主。
(3)地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)
地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)共有5個亞區(qū),主要為新田鎮(zhèn)—上護(hù)鎮(zhèn)—河口鎮(zhèn)、南萬鎮(zhèn)南部—上護(hù)鎮(zhèn)西部—新田鎮(zhèn)北部、螺溪鎮(zhèn)西部、螺溪鎮(zhèn)東部—河田鎮(zhèn)北部、水唇鎮(zhèn)東部,面積為490.96 km2,占研究區(qū)總面積的48.85%。區(qū)內(nèi)有各種類型地質(zhì)災(zāi)害隱患點63處(占全區(qū)總地質(zhì)災(zāi)害隱患點的7.79%),其中滑坡4處,崩塌13處,泥石流1處,不穩(wěn)定斜坡45處,地質(zhì)災(zāi)害隱患點平均密度為0.13處/km2。該區(qū)主要分布在低山-丘陵,區(qū)內(nèi)坡地自然坡角為10°~45°,人工坡角為30°~70°,坡高為5~10 m,人工邊坡大部分無防護(hù)措施。同時,該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造和巖性條件簡單,工程地質(zhì)巖組以殘坡積含砂礫黏性土單層土體和塊狀較硬-堅硬侵入巖組等為主。人類工程活動較弱,主要為削坡建房。
本文在查明陸河縣現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害和潛在地質(zhì)災(zāi)害的基礎(chǔ)上,對滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性進(jìn)行區(qū)劃,得到陸河縣地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)的面積小且災(zāi)害密度大,地質(zhì)災(zāi)害整體發(fā)育在低山-丘陵-平原、以殘坡積含砂礫黏性土單層土體和塊狀較硬-堅硬侵入巖組為主、人類工程活動主要為削坡建房的區(qū)域。
研究所得的陸河縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價結(jié)果可形成區(qū)域災(zāi)害管理的圖鑒,將其并入?yún)^(qū)域的發(fā)展規(guī)劃中,有助于加強當(dāng)?shù)鼐用裆⑸a(chǎn)生活的安全。同時,地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價是區(qū)域災(zāi)害風(fēng)險管理的基礎(chǔ),在其基礎(chǔ)上可深入開展區(qū)域的危險性評價和風(fēng)險評價等工作。
針對陸河縣地質(zhì)災(zāi)害的特征提出以下綜合防治對策:(1)不斷加強組織領(lǐng)導(dǎo),防災(zāi)責(zé)任制始終要貫穿于整個地質(zhì)災(zāi)害防治工作過程,堅持“五到位”(防災(zāi)責(zé)任到位、預(yù)案保障到位、排查整治到位、預(yù)警值班到位、處理措施到位),認(rèn)真組織力量加大檢查督促力度,確保有效落實地質(zhì)災(zāi)害防治工作。(2)大力開展地質(zhì)災(zāi)害防治知識宣傳普及教育,建設(shè)地質(zhì)災(zāi)害群測群防體系,提高地質(zhì)災(zāi)害防治工作人員的防災(zāi)減災(zāi)能力和人民群眾的防災(zāi)減災(zāi)意識。(3)加大搬遷避讓安置工程資金投入,確保安置工程順利完成。拆除已搬遷避讓的農(nóng)戶舊房,從根源上消除地質(zhì)災(zāi)害隱患。(4)強化地質(zhì)災(zāi)害治理工程項目管理。選調(diào)管理和技術(shù)人才充實到地質(zhì)災(zāi)害治理工程項目中,認(rèn)真完成項目審計和驗收工作。積極向上級部門爭取財政資金,繼續(xù)加大地質(zhì)災(zāi)害隱患區(qū)工程治理力度。步入新時代,要始終貫徹落實以上防治對策與措施,陸河縣地質(zhì)災(zāi)害加劇的趨勢才能得到有效緩解。