鄂州市西山雷山地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險分析研究

丁代坡，張 波，閆 俊

（湖北省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊(duì)，湖北 鄂州 436000）

湖北省鄂州市西山雷山地區(qū)地貌類型為丘陵地貌，區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜，雨量充沛，人類工程活動強(qiáng)烈，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育，是鄂州市地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)之一。地質(zhì)災(zāi)害類型有崩塌、滑坡、不穩(wěn)定斜坡，其造成了嚴(yán)重危害與經(jīng)濟(jì)損失。

1 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險分析模型

1.1 危險性評價模型

目前，常用的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價模型包括：信息量法[1]、Logistic回歸法[2]，考慮時間效應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害評估[3]、趨勢面分析法[4]、概率指數(shù)模型[5]、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型[6]、遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[7]、AHP層次分析法[8-9]、確定性系數(shù)法[10]等方法。

1.2 易損性評價模型

Uzielli等(2008)提出了承災(zāi)體易損性模型，如公式（1）：

式中：V——承災(zāi)體易損性；

I——災(zāi)害對承災(zāi)體的作用強(qiáng)度；

R——承災(zāi)體的脆弱性。

以定義中易損性等級0～1準(zhǔn)則為評判標(biāo)準(zhǔn)，確定處于不同地質(zhì)災(zāi)害危險性等級下承災(zāi)體的易損性。利用致災(zāi)強(qiáng)度模型，如公式（2）：

式中：αr、αd、αθ——滑坡滑距、滑動面深度和滑坡坡度指標(biāo)，各值均為0～1之間的無綱量系數(shù)，其指標(biāo)值根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況綜合給定。

1.3 風(fēng)險性評價模型

地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險分析是由地質(zhì)災(zāi)害危險性分析、地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)體易損性分析以及地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)體數(shù)量或經(jīng)濟(jì)價值分析三個部分所構(gòu)成，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險的評價模型如式（3）：

式中：R——地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險；

H——地質(zhì)災(zāi)害危險性；

V——承災(zāi)體易損性；

E——承災(zāi)體經(jīng)濟(jì)價值或人口數(shù)量。

2 研究區(qū)概況

鄂州市位于湖北省東南部，長江中游南岸，南北長約67km，東西寬約48km，西與武漢市接壤，東至西南與黃石市毗連，北臨長江與黃岡市隔江相望，版圖形狀酷似三葉草。

3 地質(zhì)災(zāi)害危險性評價

基于GIS的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價采用的空間數(shù)據(jù)主要包括鄂州市1∶5萬地形圖、1∶5萬地質(zhì)圖、1∶5萬地質(zhì)災(zāi)害分布圖。

3.1 評價單元劃分

斜坡單元網(wǎng)格劃分利用ArcGIS10.5的水文分析功能，劃分斜坡單元，利用山體陰影、三維視圖、等高線和坡向，沿著山谷和山脊手動多次反復(fù)修改完善而成，最后劃分為17個斜坡單元。

3.2 評價指標(biāo)及其權(quán)重的確定

根據(jù)評價區(qū)內(nèi)自然地質(zhì)環(huán)境特征與物理地質(zhì)事件的分布規(guī)律及形成條件，對于地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的分析評價過程中初步選取地貌單元、高差、坡度、工程地質(zhì)巖組、地質(zhì)構(gòu)造及采礦活動6個因素作為評價因子，各因子的權(quán)重如表1所示；計(jì)算得出的斜坡單元危險性圖如圖1所示。

表1 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價因子判斷矩陣

4 易損性評價

4.1 承災(zāi)體類型劃分

將區(qū)內(nèi)承災(zāi)體類型劃分為人口、房屋建筑物、交通道路和土地資源四大類。

以沿江大道60號滑坡為例，該滑坡為降雨誘發(fā)滑坡，導(dǎo)致道路不能正常通行。該滑坡長25m，寬15m，厚約3m，體積589.04m3，測得滑移距離為57m。將所得的數(shù)據(jù)分別帶入Jordi Corominas和Scheidegger運(yùn)動距離公式，如式（4）：

根據(jù)上述發(fā)生滑坡距離的實(shí)際情況估算，選用1996年Jordi Corominas滑坡距離經(jīng)驗(yàn)如公式（5）：

式中：H——滑坡前后緣高程差；

L——從滑坡后緣開始計(jì)算的投影滑動距離；

V——滑坡方量。

滑坡災(zāi)害強(qiáng)度評價指標(biāo)如表2所示。

表2 滑坡災(zāi)害強(qiáng)度評價指標(biāo)

根據(jù)上述分析研究區(qū)內(nèi)承災(zāi)體的屬性和類別，建立相應(yīng)的評價指標(biāo)體系，同時依據(jù)研究區(qū)承災(zāi)體的自身特性和各類經(jīng)驗(yàn)參考建議值，對各承災(zāi)體抗災(zāi)能力評價指標(biāo)值進(jìn)行半定量化表示，以實(shí)現(xiàn)對整個研究區(qū)內(nèi)承災(zāi)體易損性分析。

（1）土地資源。影響土地利用資源抗災(zāi)能力的因素很多，土地利用類型和坡度是重要的因子。通過遙感解譯可以將調(diào)查區(qū)的土地類型分為林地、建設(shè)用地、耕地三種，土地資源抗災(zāi)能力評價指標(biāo)如表3所示。

表3 土地資源抗災(zāi)能力評價指標(biāo)體系

（2）建筑物。研究區(qū)內(nèi)實(shí)測地形數(shù)據(jù)和補(bǔ)測數(shù)據(jù)，建筑物結(jié)構(gòu)類型是影響其抗災(zāi)能力的主要因素。由于建筑年限調(diào)查時戶主也只能給出大概模糊的值，其準(zhǔn)確率較低，故暫不考慮。將建筑物結(jié)構(gòu)和層數(shù)納入抗災(zāi)能力指標(biāo)體系，其值越高抗災(zāi)能力越強(qiáng)，建筑物抗災(zāi)能力評價指標(biāo)如表4所示。

表4 建筑物抗災(zāi)能力評價指標(biāo)體系

（3）人口。人口的易損性指標(biāo)比較復(fù)雜，涉及很多方面選擇的評價指標(biāo)包括人口年齡、人口結(jié)構(gòu)、人口密度等。

①人口年齡結(jié)構(gòu)。按照國家劃分為老（大于64歲）、中（15～64歲）、幼（0～15歲）三個年齡層次，老人和幼兒躲避滑坡災(zāi)害的能力較弱。根據(jù)社區(qū)統(tǒng)計(jì)資料，年齡結(jié)構(gòu)指標(biāo)為0.41。

②人口密度。西雷山屬構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，地形較陡。人口整體沿坡腳分布，且集中分布在西雷山南側(cè)，其它地段零星分布，人口空間分布極不均勻。在30～60m高程范圍內(nèi)，房屋建筑較為集中，是人類活動頻繁的地帶，人口數(shù)約占據(jù)總?cè)丝诘?0%，人口分布與建筑物的分布有極大的相關(guān)性，經(jīng)過幾個滑坡的抽樣調(diào)查可以估算整個研究區(qū)建筑物內(nèi)的人口數(shù)，通過人口密度公式計(jì)算即可得到西雷山各斜坡單元的人口密度，用此密度作為各個人口密度，可得到西雷山人口密度分布圖。

③政府投入減災(zāi)工作的力度。西雷山重點(diǎn)變形的滑坡都有GPS監(jiān)測、地表自動裂縫監(jiān)測和警示牌并有專業(yè)工作人員進(jìn)行長期的專業(yè)監(jiān)測，形成了群測群防和專業(yè)監(jiān)測的滑坡監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)。當(dāng)?shù)孛癖娚钤诟鱾€滑坡的包圍之中，對滑坡的認(rèn)知能力較強(qiáng)，加上政府地質(zhì)災(zāi)害的宣傳，群眾防災(zāi)避災(zāi)意識達(dá)到良好水平，鄂州市國土局對滑坡災(zāi)害重視程度為優(yōu)。研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)人口結(jié)構(gòu)抽樣調(diào)查如表5所示。

表5 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)人口結(jié)構(gòu)抽樣調(diào)查表

將土地資源、建筑物、人口的評價指標(biāo)分別帶入計(jì)算可得到對應(yīng)承災(zāi)體的易損性分布，如圖2所示。

4.2 承災(zāi)體價值估算

承災(zāi)體價值估算對于建筑物和土地是計(jì)算其經(jīng)濟(jì)價值，以貨幣形式表示。人口由于其具有特殊性則無法用經(jīng)濟(jì)價值計(jì)算，用評價單元內(nèi)的人口數(shù)量表征。根據(jù)鄂州市房產(chǎn)局發(fā)布的2016年商品房成交情況，2016年房屋均價為3900元/m2。確定調(diào)查區(qū)城鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)房屋建造價格為3900元/m2；按照當(dāng)?shù)氐膶?shí)際經(jīng)濟(jì)水平和各類建筑物的一般造價，以及對研究區(qū)的實(shí)地抽樣調(diào)查，確定研究區(qū)磚混房屋為2100元/m2，磚木房屋為2100元/m2。根據(jù)調(diào)查區(qū)城測繪圖中標(biāo)注的房屋層數(shù)及結(jié)構(gòu)資料，根據(jù)公式（6）：

式中：d——每個柵格單元的房屋價值；

b——房屋造價；

l——樓層數(shù)；

s——柵格單元面積（10m×10m）例如，3層的磚混房屋柵格單元價值為630000元。

根據(jù)鄂州市國土資源局發(fā)布的基準(zhǔn)地價表，居民地為1300元/m2，耕地360元/m2，林地190元/m2。人口數(shù)量是人口分布與建筑物的分布有極大的相關(guān)性，經(jīng)過幾個滑坡的抽樣調(diào)查可以估算整個研究區(qū)的人口分布，如圖3所示。

將前文計(jì)算的地質(zhì)災(zāi)害危險性、承災(zāi)體易損性及承災(zāi)體價值通過ArcGIS軟件平臺進(jìn)行相乘疊加得到西雷山的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險分布圖，如圖4所示；得到人口損失風(fēng)險分布圖，如圖5所示。

5 結(jié)論

目前的低風(fēng)險區(qū)僅是在現(xiàn)狀下分析的。將來在降雨及人類工程活動作用影響下，可能誘發(fā)新的地質(zhì)災(zāi)害，隨著地質(zhì)災(zāi)害與承災(zāi)體數(shù)據(jù)的更新，風(fēng)險級別也會相應(yīng)發(fā)生改變。

對于經(jīng)濟(jì)風(fēng)險較高的區(qū)域要加強(qiáng)滑坡監(jiān)測，嚴(yán)格制止該區(qū)域私蓋房屋亂砍樹木的行為，減小人類工程活動的影響，嚴(yán)格控制土地利用的方式；對于人口風(fēng)險高的地方，可以加強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)宣傳，進(jìn)行滑坡避險演練，提高群眾的防災(zāi)減災(zāi)意識。對高風(fēng)險的區(qū)域可采取搬遷避讓的措施，重新選擇居住地，風(fēng)險較小的地方可以正常居住，但要注意防范地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。