利用三度空間分析法開展河南省地質災害易發程度評價研究

2012-11-17 08:10:26戚賞

中國科技信息 2012年17期

關鍵詞：評價

戚賞

河南省地質環境監測院，河南鄭州 450008

利用三度空間分析法開展河南省地質災害易發程度評價研究

戚賞

河南省地質環境監測院，河南鄭州 450008

河南省山地丘陵面積7.4萬平方公里，地質條件和地理條件復雜，不同地區人類工程活動的性質和強度也各不相同，地質災害發育程度也差異甚大。本文采用地質災害發育度、潛勢度、危險度的概念，首次對河南省地質災害易發程度開展了定量評價，為職能部門有效開展地質災害防治管理及相關研究人員開展全省地質災害研究提供參考。

河南省；地質災害；三度空間分析；易發程度；定量評價

引言

河南省山地丘陵面積7.4×104km2，地理、地質及構造條件復雜，為我國中部地區地質災害多發的省份。隨著中原經濟區建設的開展，人類工程經濟活動不斷增強，河南省地質災害發生頻度和密度有增加的趨勢。

河南省已經完成了全部山地丘陵區66個縣（市）地質災害調查與區劃工作，并積累了相當數量的地質災害危險性評估、調查、巡查、監測、勘查和治理資料，在此基礎上開展地質災害易發程度評價研究，可以從整體上提高我省地質災害的防治工作水平，控制和減少地質災害的發生，確保人民群眾的生命財產安全，更好地保障我省社會經濟可持續發展。

1 研究方法與手段

本次研究依托各縣市地質災害空間數據庫系統，完成了省級地質災害數據庫系統建設，據此開展地質災害分布規律研究，通過地質災害發育度、潛勢度、危險度三度空間指標分析方法，以定量手段開展河南省地質災害易發程度分區。

2 評價研究體系

地質災害易發程度綜合評價體系是在單災種評價基礎上建立起來的，其前提是在地質環境調查數據分析的基礎上，利用全省地質災害數據庫、圖形庫，建立地質災害與地質環境圖層因子分析系統，完成各單元單災種地質災害發育度、潛勢度、危險度的計算，而后開展單災種地質災害易發程度分區，最后通過疊合計算完成地質災害易發程度綜合分區評價。

3 網格剖分

采用柵格處理方法，對河南省行政區范圍進行單元網格剖分。以5km×5km作為一個單元，對河南省行政區域進行網格剖分，全省共劃分為6680個單元格，以單元格為最小單位進行信息提取及量化。

4 數學模型的建立

4.1 地質災害發育度

“發育度（F）”是一個描述地質災害現狀的概念，是代表區域地質災害頻率（f）、面積（S）和體積（V）等地質災害發育因子特征的函數，公式為:

式中:Fi- 第i單元的災害發育度；

Rfi- 第i單元的災害頻數比；

Rsi- 第i單元的災害面積模數比；

Rvi- 第i單元的災害體積模數比；

r - 修正指數。

① 地質災害頻數比（Rfi）

計算公式為:

式中:

ρfi為第i單元災害點數與單元面積的比值，跨單元的災害點可重復統計；

ρf為河南省災害總數與省面積的比值，取0.0358（表1）。

表1 河南省各災種地質災害數量與省行政區面積比值（ρf）計算表

② 地質災害面積模數比（Rsi）

地質災害面積模數比Rsi計算公式為:

式中:

ρsi為第i單元災害體分布面積與單元面積的比值；

ρs為災害點總面積與河南省總面積的比值，取0.04516，其計算源數據（各地質災害類型總面積）從河南省地質災害數據庫中提取匯總（表2）。

表2 河南省各災種地質災害發育面積與總面積比值計算表

③ 地質災害體積模數比（Rvi）

地質災害體積模數比Rvi的計算公式為:

式中:ρvi為第i單元內災害點總體積（m3）與單元面積（25km2）的比值；

ρv為調查區內災害點總體積（m3）與調查區面積（167000km2）的比值，取22926.3（表3）。

表3 河南省各災種地質災害點體積與行政區面積比值（Rvi）計算表

（公式1）適用于滑坡、崩塌、泥石流等三維空間展布的地質災害類型，對于地面塌陷、地面沉降、地裂縫災害等二維災害類型，其體積計算中，我們分別以各單元中塌陷陷坑（沉降區）平均深度（總沉降量）、地裂縫平均深度代替三維計算中的高度，以完成其體積計算。

④ 修正值（r）

因河南省縣（市）地質調查原則之一是“以人為本”，無人居住山區可能有地質災害點遺漏，為客觀反映整個調查區內災害發育程度，根據河南省各地貌分區特點，對（公式1）采用修正指數r，一般取0～2.0，平原區取值為0，丘陵區取1.25，中低山區取1.75。

4.2 地質災害潛勢度

地質災害潛勢度是指某一地區在沒有任何降雨、地震和人類工程經濟活動等誘發因素影響下地質環境孕育地質災害的潛在能力，公式為:

i=1，2，…m；j=1，2，…n；

式中:Qi - 第i單元的潛勢度指數。

i - 評價單元數

j - 評價因子數

ai- 第j評價因子在第i單元中的賦值

bj- 第j評價因子的權重

m - 最多評價單元數，取6680

n - 最多評價因子數，取10

潛勢度評價選取的地質災害基礎因子取值標準見（表3）。

表3 地質災害基礎因子取值表

4.3 地質災害危險度

以表征地質環境脆弱程度的地質災害潛勢度計算為基礎，加入地質災害誘發因素，來完成“危險度”指標體系的建立。危險度的判別因子選取原則是:既考慮地質災害形成的內在基本因素（即潛勢度），又兼顧誘發地質災害發生的外部因素，即誘發因子，根據河南省地質災害現狀，我們選取人工切坡、降雨、水利工程建設、礦山開采活動、地震等因素為危險度計算中的誘發因子（表4）。