綜合危險性指數(shù)法在江西信州區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分中的應(yīng)用

石常亮

(江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六五大隊，江西 鷹潭 335001)

1 引言

信州區(qū)位于江西省東北部，信江上游，其北部與玉山縣接壤，東部毗鄰廣豐縣，南部及西部與上饒縣相鄰，行政區(qū)劃隸屬上饒市管轄。區(qū)域形態(tài)總體呈南北向長條狀，東西向?qū)挾容^窄，信州區(qū)轄區(qū)面積約339 km2。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展、人口增長以及人類工程經(jīng)濟活動的加強，信州區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)量、規(guī)模、強度、危害程度等呈現(xiàn)日益擴展態(tài)勢[1]。

2 地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)評價方法

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)是指容易產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域，反映地質(zhì)災(zāi)害未來發(fā)生的可能性[2]。地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)評價方法是一種綜合了野外調(diào)查情況、現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度和潛在地質(zhì)災(zāi)害強度的定量評價地質(zhì)災(zāi)害的方法[3-6]。

3 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)方法與評價

3.1 評價單元的劃分

根據(jù)信州區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件及地質(zhì)災(zāi)害特點，采用規(guī)則單元劃分方法進行崩滑流地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)分區(qū)研究，采用1 cm×1 cm(實際網(wǎng)格大小0.5 km×0.5 km)方格進行網(wǎng)格化，經(jīng)統(tǒng)計，全區(qū)共劃分出1 544個計算單元格，其中0.5 km×0.5 km單元網(wǎng)格有831個，位于區(qū)界周邊的非整數(shù)網(wǎng)格有713個。

3.2 計算方法

地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)的計算方法：

Z=Zq·r1+Zx·r2

(1)

式中：Z為地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)；Zq為潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)；r1為潛在地質(zhì)災(zāi)害強度權(quán)值，一般經(jīng)驗取值0.6；Zx為現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)；r2為現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度權(quán)值，一般經(jīng)驗取值0.4。

3.3 潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)計算

潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)(Zq)按以下公式計算：

Zq=∑Ti·Ai

=TD·AD+TX·AX+TR·AR+TQ·AQ

(2)

式中：Ti分別為控制評價單元地質(zhì)災(zāi)害形成的地質(zhì)條件D、地形地貌條件X、人為條件R充分程度的表度分值，Ai分別為各形成條件的權(quán)重值。

(1)影響因素的確定。依據(jù)信州區(qū)的崩滑流地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育規(guī)律，確定其基本因素有地形地貌(坡度、地形地貌)、工程地質(zhì)巖類、地質(zhì)構(gòu)造等；影響因素有降雨、地震、破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動等。因信州區(qū)全區(qū)地震裂度均為小于Ⅵ度區(qū)，對各區(qū)段基本上有著共同的作用；降雨是隨機的、動態(tài)的、不確定因素，因此本次評價剔除了降雨和地震兩項因素。

(2)評價因子權(quán)重的確定。Ai分別為各形成條件的權(quán)重值，評價因子為地質(zhì)條件D、地形地貌X，和人為條件R，確定各個評價因子的權(quán)重采用層次分析法。

首先建立準(zhǔn)則層各要素，即地質(zhì)條件、地形地貌、人為因素對目標(biāo)層的判斷矩陣A。

計算矩陣中各要素的特征向量并進行歸一化后得到各要素對潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)的權(quán)重向量，通過計算得到權(quán)重向量Ab=(0.1638，0.5390，0.2972)，其對應(yīng)的CI=0.0046，CR=0.0088，通過一致性檢驗，建立的判斷矩陣A有效。

在構(gòu)建矩陣A后，再分別構(gòu)建地層要素(地質(zhì)構(gòu)造、巖土類型等)對應(yīng)的上一層要素(地質(zhì)條件、地形地貌、人為因素)矩陣B，歸一化后分別得到權(quán)重向量BD、BX、BR，其計算過程同上，計算結(jié)果為BD=(0.6667，0.3333)；BX=(0.6667，0.3333)；人類工程活動對應(yīng)只有1個因素，無需構(gòu)建判斷矩陣。

得到權(quán)重A和B后，自上而下將單準(zhǔn)則下的權(quán)重進行合成，得到最下層巖土類型、地質(zhì)構(gòu)造等因子對潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)的因子權(quán)重Ai，結(jié)果如下：Ai=(0.1085，0.0893，0.0998，0.2119，0.4905)。

(3)致災(zāi)因素的指數(shù)化。對每一個評價單元格內(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)每類因素的分級賦以不同的分級值，將每類影響因素的權(quán)重值與分級值相乘，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)值計算出潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)，據(jù)此判斷出某一個評價單元或者某一區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性。滑坡、崩塌、泥石流地質(zhì)災(zāi)害各影響因素權(quán)重及分級評分值見表1。

表1 滑坡、崩塌、泥石流地質(zhì)災(zāi)害各評價因子權(quán)重及分級評分表

3.4 現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)計算

現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)Zx可以用災(zāi)害點密度、災(zāi)害面積密度以及災(zāi)害體積密度來求得。(1)崩塌、滑坡、泥石流強度指數(shù)Zx:R=a+b+c；(2)地面塌陷和地裂縫強度指數(shù)Zx:R=a+b，其中：a為歸一化處理后的災(zāi)害個數(shù)密度系數(shù)；b為歸一化處理后的災(zāi)害面積密度系數(shù)；c為歸一化處理后的災(zāi)害體積密度系數(shù)。

首先進行歸一化處理得出災(zāi)害個數(shù)密度系數(shù)，即單元網(wǎng)格面積內(nèi)的災(zāi)害個數(shù)與整個區(qū)劃面積內(nèi)的災(zāi)害個數(shù)之比，同理可以得出面積密度系數(shù)和體積密度系數(shù)。經(jīng)統(tǒng)計分析，網(wǎng)格區(qū)內(nèi)有值網(wǎng)格有75格，其中a值在1.0～3.0之間；b值在0.3634～832.88之間；c值在0.2163～4 164.41之間，則R=a+b+c=1.0～4 998.29。網(wǎng)格內(nèi)值的分布區(qū)間見圖1。從圖中可以看出，R值主要分布在0～455之間，共71格，占有值網(wǎng)格的96%。

圖1 R值分布區(qū)間折線圖

3.5 地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)

根據(jù)各單元的地質(zhì)條件、地形地貌以及人類工程活動等條件，再利用MAPGIS空間分析功能，求取評價單元的潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)與現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)，根據(jù)公式Z=Zq·0.6+Zx·0.4，將各地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)進行換算疊加，獲得評價單元的地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)Z值，Z值在0.6011～2 000.34之間，其值分布區(qū)間見圖2。從圖中可以看出，Z值集中分布于0.6～2.0之間，共1 441個單元網(wǎng)格，占整個網(wǎng)格數(shù)的93.32%。

圖2 Z值分布區(qū)間折線圖

依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)Z值區(qū)間分布圖，按其主要拐點進行取值，根據(jù)其取值范圍進行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分。從上圖2中可以看出，其主要拐點分別為：<0.7，0.7～0.8，0.8～1.0，>1.0四個區(qū)間，將Z值劃分為Ⅳ級，Z值>1.0為地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，有276個單元網(wǎng)格，占整個單元網(wǎng)格數(shù)的17.74%；Z值在0.8

4 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)綜合分區(qū)評價

依據(jù)上述計算結(jié)果，將信州區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)共分為四級，即地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)1個，地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)1個、地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)3個、地質(zhì)災(zāi)害不易發(fā)區(qū)2個(見圖3)。

圖3 信州區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)圖

(1)地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)(A)：分布于水南街道—朝陽鎮(zhèn)—靈溪鎮(zhèn)—秦峰鎮(zhèn)西南部，該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造條件復(fù)雜，巖土類型以巖漿巖為主，區(qū)內(nèi)植被較發(fā)育，人口密度較大，人類工程活動主要表現(xiàn)為切坡建房、修建公路、礦山開采以及水利水電。由于該區(qū)地形起伏較大，主要公路大多數(shù)地段都進行了削坡，農(nóng)村房屋建造時大部分也進行了削坡開挖，大多數(shù)未進行護坡。區(qū)內(nèi)共調(diào)查到地質(zhì)災(zāi)害點363處，災(zāi)害點密度3.05處/km2。其中滑坡73處，崩塌14處，泥石流3處，地面采空塌陷1處，滑坡隱患215處，崩塌隱患57處。地質(zhì)災(zāi)害共造成3人死亡，損壞房間52間，損毀道路483 m，堵塞溝渠298 m，直接經(jīng)濟損失808.74萬元，災(zāi)情等級均為小型。目前區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害隱患點330處，威脅房屋366間，威脅人口2 545人，威脅公路1 960.5 m，威脅水渠43 m，潛在經(jīng)濟損失21 161.13萬元。其中險情中型4處，小型326處。

(2)地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)(B)：分布于靈溪鎮(zhèn)北部，楊家山—牛頭山一帶，該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造弱發(fā)育，巖土類型以巖漿巖為主，切坡建房等人類工程活動較強烈。區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害點共10處，其中滑坡4處，崩塌1處，滑坡隱患3處，崩塌隱患2處，直接經(jīng)濟損失0.2萬元，災(zāi)情等級均為小型；目前區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害隱患點共6處，威脅房屋2間，威脅人口13人，潛在經(jīng)濟損失122.3萬元，險情等級均為小型。

(3)地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)(C1)：分布于茅家?guī)X街道南部，周田村—塔水村一帶，巖土類型主要為紅色碎屑巖，人類工程活動一般。區(qū)內(nèi)災(zāi)害點11處，其中滑坡隱患7處，崩塌隱患4處，規(guī)模等級均為小型。目前區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害隱患點9處，威脅房屋8間，威脅人口31人，威脅公路118 m，潛在經(jīng)濟損失399萬元，險情等級均為小型。

(4)地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)(C2)：分布于秦峰鎮(zhèn)以北，東塘村—老塢村一帶，巖土類型主要為紅色碎屑巖，人類工程活動一般。區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害點7處，其中滑坡隱患6處，崩塌隱患1處，規(guī)模等級均為小型。目前該分區(qū)內(nèi)7處災(zāi)害點均為地質(zhì)災(zāi)害隱患點，共威脅房屋8間，威脅人口39人，威脅公路12 m，潛在經(jīng)濟損失259.5萬元，險情等級均為小型。

(5)地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)(C3)：分布于沙溪鎮(zhèn)北東部，向陽村—何家村—油圩村—龍頭村—鉛嶺村一帶。巖土類型主要為紅色碎屑巖、一般碎屑巖，人類工程活動一般。區(qū)內(nèi)災(zāi)害點10處，其中滑坡1處，崩塌1處，滑坡隱患6處，崩塌隱患2處，規(guī)模等級均為小型，損毀道路15 m，堵塞溝渠10 m，直接經(jīng)濟損失0.38萬。目前區(qū)內(nèi)災(zāi)害隱患點有9處，威脅房屋9間，威脅人口56人，威脅公路55 m，潛在經(jīng)濟損失398.6萬元。

(6)地質(zhì)災(zāi)害不易發(fā)區(qū)(D)：主要分布在信江河流域兩岸、信州城區(qū)以及沙溪鎮(zhèn)北部溝谷平原地帶，信江以北地段的城區(qū)原屬于剝蝕堆積崗地地貌，由于人類工程活動，經(jīng)過人為搬山填湖，大部分已經(jīng)整平。但本次地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查仍有8個地災(zāi)點，其中滑坡隱患點5個崩塌隱患點3個。目前地質(zhì)災(zāi)害隱患點有3個，威脅房屋2間，威脅人口8人，威脅公路40 m，潛在經(jīng)濟損失225萬?？傊搮^(qū)屬于建成區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害基本不發(fā)育。區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害不易發(fā)區(qū)共劃分2個亞區(qū)，即信江河流域兩岸—信州區(qū)城區(qū)地質(zhì)災(zāi)害不易發(fā)區(qū)(D1)，沙溪鎮(zhèn)北部溝谷平原地質(zhì)災(zāi)害不易發(fā)區(qū)(D2)。

5 結(jié)論

本文在綜合考慮影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的各種因素(地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、坡度、工程地質(zhì)巖類、降雨、人類工程活動等)和目前地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及潛在發(fā)育特征的基礎(chǔ)上，應(yīng)用綜合危險性指數(shù)法對信州區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進行了定量評價，將信州區(qū)劃分為地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)1個，中易發(fā)區(qū)1個，低易發(fā)區(qū)3個和不易發(fā)區(qū)2個，為信州區(qū)今后開展地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報和防治工作提供了依據(jù)，為地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險調(diào)查與區(qū)劃提供了參考。