基于信息量法對(duì)桑日縣危險(xiǎn)性綜合分區(qū)及地災(zāi)評(píng)估

摘 要：桑日縣位于青藏高原東南部，地勢(shì)北高南低，山高谷寬，地形復(fù)雜，活動(dòng)斷層眾多，因此地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生。為了更好地評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，考慮坡度、坡向、降水量、土地利用率、與水系的距離以及道路的遠(yuǎn)近等因素，建立了危險(xiǎn)性綜合分區(qū)評(píng)估模型。研究顯示，陡峭的斜坡和復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要原因，而活動(dòng)斷層附近的災(zāi)害尤為突出。根據(jù)評(píng)估結(jié)果，將桑日縣的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)域分為5個(gè)等級(jí)：極低、低度、中度、高度和極高。這些結(jié)果揭示了不同區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的分布特征，為預(yù)防和管理災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)提供了重要的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：信息量法；地質(zhì)災(zāi)害；危險(xiǎn)性分區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)：P694 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）06–0-03

地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估旨在深入了解特定地區(qū)可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型和程度，以便制定有效的預(yù)防和應(yīng)對(duì)措施。旨在對(duì)桑日縣的地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性進(jìn)行綜合評(píng)估和分區(qū)，為科學(xué)決策提供支持。通過(guò)信息量法分析和綜合評(píng)估坡度、坡向、降水量、土地利用率、距水系距離以及距道路距離等關(guān)鍵因素，能夠量化評(píng)估該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)程度，并進(jìn)一步劃分出不同的危險(xiǎn)性區(qū)域。這將有助于更好地認(rèn)識(shí)桑日縣的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，為相關(guān)決策提供客觀依據(jù)。

1 研究區(qū)環(huán)境概況

1.1 地貌環(huán)境

在桑日縣，滑坡地段斜坡坡度通常超過(guò)20°，崩塌和落石地段的斜坡坡度一般超過(guò)60°。這里的內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜，以脆性和韌性斷裂構(gòu)造為主[1]。高聳陡峭的斜坡地形為滑坡、崩塌和泥石流的形成提供了巨大的勢(shì)能。而地勢(shì)較高的溝谷地帶則有利于大氣降水和冰雪融水向低洼地區(qū)匯集，成為泥石流的主要形成地帶。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

桑日縣及其周邊地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造獨(dú)特，坐落于青藏高原東南部。這一地區(qū)位于喜馬拉雅隆起帶和雅魯藏布江縫合帶之間，新的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)尤為激烈。這種強(qiáng)烈的地殼水平運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致山體巖層積累了巨大的地應(yīng)力，形成了強(qiáng)烈的差異性升降運(yùn)動(dòng)，造就了復(fù)雜的地形和多樣的地貌類(lèi)型。巖層在強(qiáng)烈的擠壓下形成斷裂和褶皺，活動(dòng)斷層密布，地震頻發(fā)，部分老斷裂重新活躍。在活動(dòng)性斷裂帶附近，地質(zhì)災(zāi)害尤為嚴(yán)重。地質(zhì)構(gòu)造是引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害的重要因素之一。地質(zhì)構(gòu)造使巖體形成了極為復(fù)雜的軟弱結(jié)構(gòu)網(wǎng)，包括斷層、節(jié)理、劈理、片理、層理、沉積間斷面、侵入體與圍巖體接觸面、巖漿巖的流面等。這些結(jié)構(gòu)為風(fēng)化侵蝕提供了通道，加速巖石風(fēng)化，為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生創(chuàng)造了有利條件[2]。

1.3 氣象水文

在全球變暖背景下，大氣水循環(huán)加劇，降水的演變特征表現(xiàn)為局地差異加劇和極端降水增加。桑日縣氣候具有明顯的特點(diǎn)：日照充足，空氣稀薄，降水量小，蒸發(fā)量大，濕度小，旱、雨季分明，晝夜溫差大，無(wú)霜期短，多年平均日照時(shí)數(shù)為2 864 h，日照率達(dá)64%，年蒸發(fā)量為1 968.7 mm，年平均相對(duì)濕度43%。平均大風(fēng)日數(shù)73.8 d，平均大風(fēng)速20 m/s，年平均風(fēng)速3.5 m/s。

河谷地帶年無(wú)霜期150～180 d。冰雹一般一年發(fā)生

3次，多的年份可達(dá)8次。不同地區(qū)多年平均氣溫-0.6

～8.2 ℃。桑日縣城（海拔3 550 m）多年平均氣溫8.2 ℃，

極端最高氣溫39.7 ℃，極端最低氣溫-18.2 ℃。其中大約90%的降水量集中在當(dāng)年6—9月（雨季），其余10%的降水量則分配到了當(dāng)年10月至翌年5月，甚至每年1、2、11、12月等往往缺乏降水天氣。時(shí)常發(fā)生跨年度的大旱或因雨季推遲出現(xiàn)的干旱，以及豐水期間歇性的干旱與洪澇災(zāi)害。雨季時(shí)降水集中，地質(zhì)災(zāi)害大多集中在雨季發(fā)生[3]。

桑日縣水系發(fā)育，雅魯藏布江從該區(qū)中南部流過(guò)，區(qū)內(nèi)河流密布、水流湍急，且大部分支流溪短流急，水位暴漲暴跌，落差很大，沖刷切割山體能力極強(qiáng)。主要河流有沃卡河、比把河、曲松河、達(dá)西母曲等。區(qū)內(nèi)還廣泛分布溝渠、水工建筑物（沃卡三級(jí)電站）等和許多高原湖泊。

1.4 災(zāi)害分布特征

考慮桑日縣所處的地理位置，該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造活躍，地形起伏顯著，降雨量在時(shí)間與空間分布上極為不均。區(qū)內(nèi)災(zāi)害分布情況如下：

在45處泥石流災(zāi)害中，主要集中在S306省道、沃卡河及支流、雅魯藏布江江北公路山前坡地。其中，沿S306省道發(fā)生了12起泥石流災(zāi)害，占總數(shù)的26.7%；沃卡河和支流發(fā)生14起泥石流災(zāi)害，占泥石流總數(shù)的31.1%；雅魯藏布江江北公路山前坡地發(fā)生了8起泥石流災(zāi)害，占總數(shù)的17.8%。此外，還有11起泥石流災(zāi)害分布在調(diào)查區(qū)的各條溝谷地帶，占總數(shù)的24.4%。

滑坡的分布與泥石流的形成相似。它們主要分布在S306省道、沃卡河及其支流、夾叉溝、坡章溝兩側(cè)。根據(jù)對(duì)11處滑坡災(zāi)害點(diǎn)的調(diào)查，其中沿S306省道發(fā)生了2處滑坡，占已發(fā)生滑坡總數(shù)的18.2%；沃卡及其支流兩岸6處，占已發(fā)生滑坡總數(shù)為54.5%；絨鄉(xiāng)夾叉溝2處，占已發(fā)生總數(shù)的18.2%；坡章溝有1處滑坡，占已發(fā)生滑坡總數(shù)的9.1%。崩塌主要分布在人類(lèi)工程活動(dòng)較頻繁的地段，如S306省道、縣鄉(xiāng)公路、坡體開(kāi)挖，建房、水庫(kù)等地段，部分崩塌發(fā)生于河谷陡坡地段。

2 評(píng)價(jià)方法及模型

2.1 信息量法模型的構(gòu)造

信息量法通過(guò)對(duì)現(xiàn)有隱患點(diǎn)的信息處理，將各類(lèi)影響易發(fā)性的評(píng)價(jià)因子的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為反映區(qū)域穩(wěn)定性的信息量值，通過(guò)其大小來(lái)評(píng)價(jià)各因子與研究目標(biāo)的關(guān)系關(guān)聯(lián)密切程度[4-5]。該方法根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的形成條件或誘導(dǎo)因素，基于GIS平臺(tái)，建立評(píng)價(jià)模型，確定地質(zhì)災(zāi)害與致災(zāi)因子之間的相關(guān)性[6]?；聻?zāi)害的發(fā)生受多種因素的共同作用。為了更深入地了解這些因素對(duì)滑坡災(zāi)害的影響，收集了研究區(qū)域內(nèi)已發(fā)生的滑坡災(zāi)害數(shù)量和相關(guān)評(píng)價(jià)因子數(shù)據(jù)[7]。對(duì)這些評(píng)價(jià)因子的實(shí)測(cè)值進(jìn)行分級(jí)量化，以確定它們各自的信息量值。信息量法會(huì)獨(dú)立評(píng)估每個(gè)評(píng)價(jià)因子類(lèi)別對(duì)地質(zhì)災(zāi)害事件發(fā)生所提供的信息量。具體公式

如下：

I（Xi，L）=ln（1）

式（1）中，I（Xi，L）是評(píng)價(jià)指標(biāo)Xi對(duì)研究區(qū)崩塌災(zāi)害危險(xiǎn)性提供的信息量，S是研究區(qū)內(nèi)所有災(zāi)害的總數(shù)量，Si是包含評(píng)價(jià)指標(biāo)Xi信息的災(zāi)害數(shù)量，N是研究區(qū)內(nèi)已知災(zāi)害的數(shù)量，Ni是包含評(píng)價(jià)指標(biāo)Xi信息的已知災(zāi)害的數(shù)量[8]。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取

選用研究區(qū)82個(gè)滑坡災(zāi)害點(diǎn)，基于DEM柵格數(shù)據(jù)，利用ArcGIS將其劃分為30 m×30 m柵格作為評(píng)價(jià)單元。山地災(zāi)害的危險(xiǎn)性屬于其自身的屬性，主要受地質(zhì)、地貌、地震、降雨以及人類(lèi)活動(dòng)等因素的影響。選取以下評(píng)價(jià)因子對(duì)災(zāi)害進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)：坡度、坡向、降水量、土地利用率、距水系距離、距道路距離[9]。

基于各因子間的相對(duì)重要性，在通過(guò)相應(yīng)的檢驗(yàn)后，最終確定了各因子的權(quán)重分配如表1所示。

因此，基于信息量法的危險(xiǎn)性綜合分區(qū)評(píng)價(jià)模型如下：

H區(qū)=0.11X1+0.11X2+0.25X3+0.18X4+0.18X5+0.17X6（2）

2.3 危險(xiǎn)性綜合分區(qū)及地災(zāi)評(píng)估

參考圖2～圖8所展示的滑坡泥石流危險(xiǎn)性分區(qū)的6個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的AcrGIS原始圖件，根據(jù)已建立的滑坡泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)指標(biāo)和模型，對(duì)研究區(qū)內(nèi)的每個(gè)柵格進(jìn)行了危險(xiǎn)值的計(jì)算。基于前文的分析，采用了常見(jiàn)的五分法對(duì)這些危險(xiǎn)值進(jìn)行了分級(jí)，從而確定了山地災(zāi)害的5個(gè)不同危險(xiǎn)性等級(jí)。

3 結(jié)論

研究開(kāi)展了桑日縣地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)。可以得出以下結(jié)論。

（1）極低危險(xiǎn)度區(qū)域的面積總計(jì)為792 km2，占總面積的比例達(dá)到30.1%。在這個(gè)區(qū)、域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害分布為0.92個(gè)災(zāi)害點(diǎn)/100 km2；

（2）低度危險(xiǎn)度區(qū)域的面積總計(jì)為697 km2，占總面積的比例達(dá)到26.5%。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害分布為0.87個(gè)災(zāi)害點(diǎn)/100 km2；

（3）中度危險(xiǎn)區(qū)域的面積總計(jì)為932 km2，占總面積的比例達(dá)到35.43%。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害分布為3.5個(gè)災(zāi)害點(diǎn)/100 km2；

（4）高度危險(xiǎn)度區(qū)域的面積總計(jì)為135 km2，占總面積的比例達(dá)到5.1%。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害分布為14個(gè)災(zāi)害點(diǎn)/100 km2；

（5）極高危險(xiǎn)度區(qū)域的面積總計(jì)為74 km2，占總面積的比例達(dá)到2.8%。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害分布為59個(gè)災(zāi)害點(diǎn)/100 km2。

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收稿日期：2024-04-12

作者簡(jiǎn)介：歐家婷（1999—），男，貴州畢節(jié)人，主要從事巖土工程研究。#通信作者：高悅恒（2000—），男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，主要從事地質(zhì)工程研究，E-mail：1724273438@qq.com。