基于GIS的高安地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)評(píng)價(jià)

查 芳，吳琳偉，李光復(fù)，陳瑩瑩

（江西有色地質(zhì)勘查二隊(duì)，江西 贛州 341000）

地質(zhì)災(zāi)害是指在地球的發(fā)展演化過(guò)程中，由各種自然地質(zhì)作用和人類活動(dòng)所形成的災(zāi)害性地質(zhì)事件。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度是指在一定的地質(zhì)環(huán)境條件和人類工程活動(dòng)影響條件下，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性的難易程度。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)是地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容，也是地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃的基礎(chǔ)。地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性與易發(fā)性評(píng)價(jià)研究起源于20世紀(jì)60年代，90年代以后，伴隨著數(shù)理統(tǒng)計(jì)、概率論及信息理論、模糊數(shù)學(xué)理論等學(xué)科不斷被引入地災(zāi)預(yù)測(cè)領(lǐng)域中，多種預(yù)測(cè)模型形成，并被廣泛應(yīng)用。本文應(yīng)用GIS技術(shù)，采用基于專家經(jīng)驗(yàn)的綜合危險(xiǎn)性指數(shù)法，根據(jù)高安市1/5萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查資料，對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行地災(zāi)易發(fā)程度分區(qū)評(píng)價(jià)，為各級(jí)政府制定地災(zāi)防治規(guī)劃和實(shí)施地災(zāi)預(yù)警工程提供基礎(chǔ)依據(jù)[1]。

1 區(qū)劃原則與方法

1.1 評(píng)價(jià)原則

（1）定性與定量相結(jié)合的評(píng)價(jià)原則。由于地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性及區(qū)域間差異的模糊性，目前尚無(wú)法完全采用定量方法來(lái)反映。必須以定性分析為基礎(chǔ)，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害分布現(xiàn)狀及發(fā)育規(guī)律，結(jié)合定量評(píng)價(jià)方法來(lái)分析地質(zhì)災(zāi)害與各種因素之間的關(guān)系，并以此進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分。

（2）主導(dǎo)因素原則。影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的條件很多，應(yīng)根據(jù)各類地質(zhì)災(zāi)害致災(zāi)地質(zhì)作用的大小，確定區(qū)內(nèi)致災(zāi)地質(zhì)作用的主次關(guān)系。

（3）相似性與差異性的原則。按不同級(jí)別區(qū)域，以各類地質(zhì)災(zāi)害形成發(fā)育的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)環(huán)境條件，結(jié)合大氣降水、人類活動(dòng)強(qiáng)度等外動(dòng)力破壞因素，概括地質(zhì)環(huán)境單元的相似性和差異性。

（4）類比原則。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度與地質(zhì)環(huán)境的相關(guān)關(guān)系，按照各類地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)判別特征，定性分析和定量評(píng)價(jià)相結(jié)合，采用類比原理，點(diǎn)面結(jié)合綜合劃定易發(fā)區(qū)。

1.2 評(píng)價(jià)方法

由于控制地質(zhì)災(zāi)害形成的因素很多，既包括內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用，也包括外動(dòng)力地質(zhì)作用，因此，地質(zhì)災(zāi)害的分區(qū)與區(qū)劃是一個(gè)復(fù)雜的多元系統(tǒng)。目前，國(guó)內(nèi)外可用于區(qū)劃的方法很多，主要分為定性分析和定量評(píng)價(jià)兩種。

本次對(duì)高安市地質(zhì)災(zāi)害的災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)評(píng)價(jià)方法為地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度指數(shù)法，該方法是以定性分析為主，并采用定量評(píng)價(jià)相結(jié)合進(jìn)行。將全市采用網(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)分區(qū)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)分級(jí)值，然后對(duì)各項(xiàng)分級(jí)指標(biāo)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，根據(jù)每個(gè)單元的易發(fā)程度指數(shù)，按照易發(fā)程度分區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)[2]。

易發(fā)程度指數(shù)法綜合考慮了影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的各項(xiàng)因素，并且以權(quán)重值大小來(lái)體現(xiàn)影響因素主次，所以能顯著地反映出不同單元的差異。這種方法不但對(duì)現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的原因進(jìn)行細(xì)致分析，找出了控制和影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要因素，并對(duì)這些因素賦予適當(dāng)?shù)臋?quán)重和分級(jí)值。而這些權(quán)重和分級(jí)值是通過(guò)對(duì)現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害特征與發(fā)展規(guī)律的認(rèn)識(shí)，分析對(duì)比地質(zhì)環(huán)境條件獲取的，因此基于該方法得出的分區(qū)結(jié)果，不僅可以較真實(shí)地反映現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)程度，同時(shí)可以較準(zhǔn)確地反映地質(zhì)災(zāi)害的潛在危險(xiǎn)區(qū)域[3]。

2 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)

根據(jù)本次調(diào)查分析結(jié)果，調(diào)查區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的形成與發(fā)展是各種地質(zhì)因素和人類活動(dòng)因素共同作用的結(jié)果，影響因素眾多且變化復(fù)雜。易發(fā)性的分區(qū)不僅要選擇合適的評(píng)價(jià)方法，同時(shí)也要根據(jù)調(diào)查區(qū)地質(zhì)背景條件來(lái)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)或致災(zāi)因子。

在MapGIS內(nèi)對(duì)高安市行政區(qū)劃圖進(jìn)行網(wǎng)格剖分，取1km×1km為最小分析評(píng)價(jià)單元格，將全市剖分為 2704 個(gè)單元網(wǎng)格?；A(chǔ)底圖為1/5萬(wàn)地形圖。

滑坡、崩塌、泥石流的成因與地面塌陷的形成有著本質(zhì)區(qū)別，因此，對(duì)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的評(píng)價(jià)應(yīng)與崩塌、滑坡、泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)分別進(jìn)行，然后對(duì)兩種評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行迭加，得出全市范圍內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性綜合分區(qū)結(jié)果。其中對(duì)滑坡、崩塌、泥石流的易發(fā)性評(píng)價(jià)采用易發(fā)程度指數(shù)法，對(duì)地面塌陷災(zāi)害的易發(fā)性評(píng)價(jià)則采用地質(zhì)災(zāi)害成因分析法。

2.1 致災(zāi)因素的確定

滑坡、崩塌、泥石流災(zāi)害的形成與發(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、人類工程活動(dòng)以及植被覆蓋率等因素有關(guān)。另外災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀（災(zāi)害點(diǎn)密度）也在一定程度上反映了地質(zhì)環(huán)境條件的脆弱性和地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度。在進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)時(shí)，不同影響因素對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生所起的作用是不一樣的，因此，采取主成分分析方法，著重考慮對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生起主導(dǎo)作用的因素，并根據(jù)各因素對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響大小賦以不同的權(quán)重，建立地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)指數(shù)模型。

2.2 致災(zāi)因素的指數(shù)化

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生是由多種因素綜合作用形成的，具有一定的隨機(jī)性。但是在宏觀角度上而言，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與當(dāng)?shù)鼗蛘咝^(qū)域范圍內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境條件有著密切的關(guān)系，因而小區(qū)域范圍內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境條件這一點(diǎn)是有規(guī)律可尋的。所以對(duì)每一個(gè)評(píng)價(jià)單元格內(nèi)各類地質(zhì)環(huán)境條件等致災(zāi)因素按照影響程度賦以不同的權(quán)重，并根據(jù)每類因素的分級(jí)賦以不同的分級(jí)值，將每類影響因素的權(quán)重值與分級(jí)值相乘，得出各影響因素的指數(shù)值，然后疊加各影響因素的指數(shù)值計(jì)算出地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性指數(shù)，建立易發(fā)指數(shù)模型，據(jù)此判斷出某一個(gè)評(píng)價(jià)單元或者某一區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性。

根據(jù)《縣（市）地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃基本要求》調(diào)查區(qū)地質(zhì)災(zāi)害基本特征及主要影響因素，本次評(píng)價(jià)選擇了地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)密度、地形地貌、巖土體結(jié)構(gòu)類型、地質(zhì)構(gòu)造、植被發(fā)育情況、降雨量、人類工程活動(dòng)等七個(gè)因素作為地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)這些指標(biāo)與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的關(guān)系和權(quán)重系數(shù)建立地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)指數(shù)模型，以此對(duì)高安市地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)程度進(jìn)行分區(qū)評(píng)價(jià)。

（1）災(zāi)害點(diǎn)密度。以往災(zāi)害發(fā)生的情況，可以反映在當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境條件以及人類工程活動(dòng)下發(fā)生災(zāi)害的可能性大小,災(zāi)害發(fā)生的密度在一定程度上也表明災(zāi)害的頻發(fā)程度。

（2）地形地貌。不同地貌類型單元，其發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性存在較大的差異。根據(jù)以往統(tǒng)計(jì)資料分析，災(zāi)害發(fā)生的頻率與當(dāng)?shù)氐匦纹露扔兄芮械年P(guān)系。

（3）巖土體工程地質(zhì)條件。巖土條件是崩塌、滑坡、泥石流形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。斜坡的穩(wěn)定性與巖土體類型、力學(xué)性質(zhì)、巖體風(fēng)化程度、結(jié)構(gòu)面特征和完整性等關(guān)系密切。

（4）人類工程活動(dòng)強(qiáng)度。區(qū)內(nèi)常見(jiàn)的人類工程活動(dòng)有切坡建房、切坡修路、修建水電站和采礦活動(dòng)等，這些工程活動(dòng)破壞了當(dāng)?shù)卦械牡刭|(zhì)環(huán)境條件，改變了原始斜坡結(jié)構(gòu)和巖土體的應(yīng)力狀態(tài)，使邊坡穩(wěn)定性降低，當(dāng)遇到強(qiáng)降雨等其他外在條件作用時(shí)，就有可能產(chǎn)生滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

（5）地質(zhì)構(gòu)造體系。構(gòu)造對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響主要是褶皺核部巖體或者斷層帶及其附近一定范圍內(nèi)的巖體結(jié)構(gòu)遭到破壞，使巖體的完整性和力學(xué)性能降低，同時(shí)有可能成為地下水通道，破壞斜坡的穩(wěn)定性。在碳酸鹽巖地區(qū)，構(gòu)造對(duì)巖溶發(fā)育更是起著控制作用。

（6）降雨量。崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與降雨有著密切聯(lián)系，他們大多數(shù)都發(fā)生的降雨時(shí)或降雨后。

（7）植被因素。植被覆蓋率的高低對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生有一定影響，一般植被覆蓋率越高的地方產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害的概率越小。

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

根據(jù)崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷地質(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：

Z＝ ∑ NⅠ·KⅠ = N1×KA+ N2×KB+ N3×KC+N4×KD+ N5×KE+ N6×KF+N7×KJ

式中： Z：評(píng)價(jià)單元內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度指數(shù)值；N1、2、3、4、5、6、7：評(píng)判單元格內(nèi)的各影響因子的脆弱性指數(shù)； KA：地形地貌因子的權(quán)重；KB：巖土工程地質(zhì)因子的權(quán)重；KC：地質(zhì)構(gòu)造因子的權(quán)重；KD：人類工程活動(dòng)因子的權(quán)重；KE：降雨量因子的權(quán)重；KF：植被因子的權(quán)重。

邏輯運(yùn)算結(jié)果得到調(diào)查區(qū)所有地質(zhì)災(zāi)害類型易發(fā)性綜合指數(shù)值，繪制易發(fā)性指數(shù)等值線圖，按照以下分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)劃分地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)：Z>5 時(shí)，為地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)；5≥Z＞3，為地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)；3≥Z＞2 為地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)；Z ≤2時(shí)為地質(zhì)災(zāi)害非易發(fā)區(qū)[4,5]。

圖1 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)域劃分圖

3 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)評(píng)價(jià)

通過(guò)綜合分析評(píng)價(jià)，結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件，即地形地貌、巖土體類型，以及人類工程活動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)參考高安市1/10萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)成果（主要是考慮到高安市地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度分區(qū)系統(tǒng)性、連續(xù)性），高安市地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度劃分為四級(jí)，地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害不易發(fā)區(qū)。

高安市內(nèi)共劃分出了9個(gè)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)和1個(gè)不易發(fā)區(qū)，其中地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)3個(gè)，占全市總面積的13.98%，地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)216處，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的48.54%；中等易發(fā)區(qū)3個(gè)，占全市面積的39.90%，地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)160處，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的35.96%；低易發(fā)區(qū)3個(gè)，占全市總面積的29.38%，地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)44處，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的9.89%；不易發(fā)區(qū)1個(gè)，占全市面積的16.74%。

4 結(jié)語(yǔ)

高安境內(nèi)地勢(shì)北高南低，中間舒緩平坦，屬低山丘陵與河谷平原相間的馬鞍形總貌，加上其擁有豐富的煤炭資源和特殊的地理地質(zhì)環(huán)境條件，屬滑坡、崩塌、地面塌陷災(zāi)害的相對(duì)較高易發(fā)區(qū)。根據(jù)高安市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)結(jié)果分析，地災(zāi)高易發(fā)區(qū)主要位于北部的華林山鎮(zhèn)—伍橋鎮(zhèn)—汪家圩鄉(xiāng)一帶的山區(qū)和相城鎮(zhèn)、建山鎮(zhèn)附近的低山丘陵區(qū)，地災(zāi)不易發(fā)區(qū)位于高安市中部的河谷階地與低丘崗地，這與高安地質(zhì)災(zāi)害分布的實(shí)際情況較為符合，較好地反映了研究區(qū)域的地災(zāi)發(fā)育狀況，為地質(zhì)災(zāi)害防治科學(xué)決策，城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃，社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)等方面提供十分重要的基礎(chǔ)資料。