貴州地質災害趨勢預測實踐與探討

楊森林，彭王星，張 楠

(貴州省地質環境監測院，貴州 貴陽 550004)

0 引言

地質災害趨勢預測是每年初根據往年發生的地質災害情況，通過綜合分析編制的地質災害趨勢預測報告的一項常規性工作。自1996年提出以地質背景為基礎，應用GIS研究區域地質災害趨勢預測理論與方法(殷躍平等，1996)之后，各省根據自己的實際情況，不同程度上應用多種技術方法，開展地質災害趨勢預測工作。有的使用地質環境因素預測(浙江省國土資源廳，2005)，有的采用模糊數學等技術方法(李俁繼等，2004)。

貴州省開展地質災害趨勢預測工作始于2004年，且每年在中國地質環境監測院的組織下與全國主要地質災害發生省份展開交流與研討。至今，經歷了專家分析定性評判、半定量——綜合分析定性評判、定量分析指標法研判、GIS空間分析法成圖等階段，已成為服務于地質災害防治有效的工作之一。但深化地質災害趨勢預測工作，深入探討技術方法，提高趨勢預測效果仍十分必要。

1 技術方法與效果

1.1 技術方法

一般情況下，地質災害趨勢預測包含區域預測和單體預測兩個方面。由于貴州地質環境條件的復雜性，以突發性地質災害占主要比例，因而貴州的地質災害趨勢預測側重于區域預測。引起地質災害有諸多因素，但根據貴州地質災害已有資料的統計，降雨是主要因素。因此，抓住以上特點，采用適合的方法進行趨勢預測，其結果有更好的準確性。

GIS空間分析法成圖是目前工作中使用的方法，即以定量分析指標法研判為基礎，通過MapGIS進行空間分析，生成地質災害趨勢預測圖形，具體如下。

定量分析指標:基于自然屬性的地質與災害研究，觸發因子分析的研究和研判指標的確定作出地質災害趨勢預測。即以區域地質災害易發分區、降雨區域預報，對不同降雨量、降雨時段與不同易發區可能發生地質災害程度進行疊加研判。以2010年趨勢預測(貴州省國土資源廳，2010)為例，選用對貴州地質災害最新研究成果之一的《貴州省環境地質》(楊勝元等，2008)中“貴州省地質災害易發分區圖”;按照降雨是觸發地質災害的主要因子，通過1993—2009年突發性地質災害月報發生數分布進行綜合分析，將降雨因子分為全年總量和汛期降雨量2個時間分布段，以預報降雨量主要分布分為3段。把2009年12月—2010年8月總雨量預報和2010年主汛期降雨量預報與地質災害易發分區結合，得出判別指標如表1和表2。

表1 總降雨量與地質環境條件判別表

表2 主汛期雨量與地質環境條件判別表

GIS空間分析法成圖:通過易發分區圖、總雨量預報圖、主汛期降雨量預報圖和發生情況綜合圖的矢量化，在MapGIS空間分析中生成地質災害趨勢預測圖形。按照觸發因子對地質災害的邏輯關系，把空間分析算式表達為:

式(1)中，W為判別區結果(分為主要發生區、一般發生區);Z為易發程度;Yq為總降雨量;Yy表示主汛期降雨量;C為判別臨界值走勢偏量。

以2010年趨勢預測為例，選取易發分區圖比例尺為1∶50萬，等效中尺度總雨量與主汛降雨量預報圖按照研判指標進行矢量空間分析，生成趨勢預測圖形(圖1)，并得到趨勢預測結論:發生率仍然較高，發生總數在多年平均值左右變動;主要災種為滑坡、崩塌、泥石流，以滑坡所占比例較大;發生時間主要在汛期的5—9月，高峰時段在6—8月。工程活動引發的地質災害不具汛期時間規律分布，枯季也有可能發生。

1.2 預測效果分析

對2010年預測方法下的結果進行效果分析。通過對預測圖中主要發生區與一般發生區測量，其預測面積分別為66 516 km2和109 659 km2，所占比例分別為37.8%和62.2%。根據2010年內地質災害發生情況資料統計，主要發生區與一般發生區的災點分別為81處和118處，所占比例分別為40.7%和59.3%。采用百平方千米發生數來衡量，分別為0.121 493 8處和0.107 757 6處。其中，主要災種滑坡占60.8%、主要發生規模小型的占76.88%，主要發生時間(6—8月)占55.78%。值得一提的是，震驚世界的6·28關嶺崗烏特大滑坡遠程碎屑流復合型地質災害在預測的主要發生區內。

因此，可以肯定貴州省地質災害趨勢預測中所使用的技術方法總體得當，其結果對省內地質災害預防工作有一定的指導作用，地質災害趨勢預測工作具有現實意義。

2 技術方法深化的探討

2.1 探索敏感因子分區

由于造成地質災害的因素主要為內力地質作用和外力地質作用兩大類。這兩類因素的共同作用是一個漫長的時間過程，并使巖體演變處于相對穩定或臨界穩定狀態。當兩類因素中某一因子，如地震、降雨、人類工程活動等對臨界穩定巖體產生不穩定作用時，則有可能發生地質災害。這一因子造成的地質災害現象具有一般性、普遍性和觸發性，即為敏感性因子。

從貴州地質災害發育分區(楊森林等，2011)及其特征來看，不同發育程度的區域主要與構造巖性、地形地貌、降雨和人類工程活動等因子密切關聯，而降雨和人類工程活動是主要的觸發因子，并以降雨占主要地位。因此，將不同組合的構造巖性、地形地貌等因子作為地質環境基礎，降雨和人類工程活動作為主要敏感因子，其間關系通過已有地質災害資料進行數理相關分析，得出不同敏感程度等級指標，進而繪制出降雨、人類工程活動敏感性分區。

其中，由于巖層組合、地形坡度、裂隙發育、降雨作用等諸多地質環境條件的復雜性和多樣性，各類地質災害的引發因素、發生機理、種類組合、災情狀況等的差異性較大，導致地質災害的降雨、人類工程活動觸發值不同，即獲得共性地質環境條件下破壞巖體穩定“閥值”將由各種地質災害的多個“閥值”組成“閥值”帶。通過各種地質災害發生頻譜統計，再結合地質環境區域特征，將“閥值”帶組合劃分出敏感程度等級指標。

2.2 敏感因子下的趨勢預測模式

從上述敏感性分區的討論中可得知，敏感性因子的變化是影響分區下的地質災害發生機率的主要因素，敏感性因子的變化決定了地質災害發生與變化情況，即敏感性因子的可預測性成為地質災害發生趨勢的可預測性。

圖1 2010年貴州省地質災害趨勢預測分布圖

因此，在地質災害發生的敏感性分區的基礎上，將可預報的降雨和可規劃的人類工程活動數據進行敏感性指標分級，結合反映危害對象遭受破壞機會的地質災害易損性就可得出綜合性更可靠的地質災害可能發生的情況預報，即所討論的趨勢預測結果。

運用GIS空間分析手段，沿用式(1)對預報的降雨量的分組、人類工程活動程度、地質災害易損性程度，可將敏感性概念下的地質災害觸發邏輯關系計算式表達為:

式(2)中，Q為判別區結果(分為高發區、中發區、低發區);Qm為敏感程度;Qq為年度總降雨量;Qy為年度主汛期降雨量;Qr為年度工程活動程度;Qs為易損性程度;C為專家判別臨界值走勢偏量。

其中，判別區結果分為高、中、低發區的指標，要將式(2)計算歷史年分地質災害發生情況，并綜合統計數據來制定。由于各類分區線之間是一過渡帶，即分區間的發生情況是逐步遞增 或遞減趨勢，在綜合預測分區界限劃分時，可能會出現不符合常規趨勢地塊，應按照專家經驗來進行分區界線的邊沿化處理，即式(2)中的C值。

2.3 趨勢預測與地質災害預警體系

筆者認為，年度(半年度)地質災害趨勢預測作為中尺度預警預報;未來24h地質災害預警為短期，即小尺度預警預報;短時地質災害預警為災前預報，即臨界預警。它們與地質災害監測預警、群測群防網絡共同組成了地質災害預警預報體系，從而提高地質災害防治效率。

上述各類地質災害預測預報在地質災害防治工作的不同階段起著重要的作用。年度(半年度)地質災害趨勢預測系為全年地質災害的防治提供了技術指導，是明確省、市(州、地)年度地質災害重點預防地區;未來24h地質災害預警系為縣、鄉地質災害防治提供即時工作信息，并指出主要預防和可能發生地質災害的搶險地段;短時地質災害預警作為災前預報，主要為鄉、村實施地質災害防災預案和躲避突發性地質災害提供預警信息，從而更有利于預防地質災害的發生和搶險救災工作。

3 結論

深化地質災害趨勢預測方法，進一步對趨勢預測條件與過程精細化綜合分析，提高地質災害趨勢預測效果，結合地質災害風險性評估的開展，提高地質災害防御的有效性，逐步建立全面趨勢評估方法體系，對提升地質災害防治的主動性和實效性具有深遠意義。

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