區域地質災害特征與尺度效應的分析

邸克強

內蒙古自治區有色地質勘查局　呼和浩特　010010

區域地質災害特征與尺度效應的分析

邸克強

內蒙古自治區有色地質勘查局呼和浩特010010

本文首先分析了地質災害的區域性特征，指出地質災害的災種分布、形成條件、成災制約因素都存在區域性規律。然后通過深入的研究和科學的尺度效應分析，逐步提高我國對區域地質災害評價的能力。

地質災害區域特征尺度效應有效性周期

經濟發展是一把雙刃劍，一方面可以提高人類生活水平，滿足人類不斷增長的需求；另一方面可能導致環境問題，反饋于人類自身。因此，經濟建設與環境相互協調已成為當前最重要的研究課題之一。隨著人類環境保護意識的提高，地質災害防治工作已被視為各級政府和管理部門的重要日常工作。區域地質災害的危險性評價與預測是地質災害防治工作中的重要環節，對于保障人民生命、財產安全至關重要，同時也是各類工程立項決策的依據，是確保工程獲得經濟效益、社會效益、環境效益的基本保障。

區域地質災害的評價早在上個世紀中期就受到外國地質學者的重視，二十世紀七十年代，美國土地保護部首先對加利福尼亞的地震、滑坡等十種自然災害進行了災害風險的評估，對洪水、地震、臺風、滑坡等自然災害建立了一整套預測模型，出臺了各種減災政策。我國幅員遼闊，地質種類繁多，是世界上地質災害種類最豐富的國家之一，也是系統科學記錄地質災害最早的國家，但由于歷史的局限，地質災害的寶貴歷史記錄悉數失傳。我國對區域地質災害的評價和預警研究起始于上世紀八十年代，早期的研究對象集中與災害分布規律的研究，災害形成機理的研究和災害預警等方面，研究的地質種類包括水文地質、工程地質等。隨著我國經濟的發展，區域地質災害研究的投入增加，GIS的發展，我國地質災害研究逐漸打破成規，評價預警水平日益提高。

一、地質災害的區域特征。

1.地質災害的相關性與群發性。

對于某一特定區域而言，地質災害往往具有群發性和若干災種伴生性兩個基本特征。泥石流災害的群發性最為顯著。例如，我國西南的小江流域、西北的渭河流域，東部的遼寧老帽山地區都是暴雨型泥石流的重災區，每逢暴雨季節，多條溝谷同時爆發泥石流，形成區域性地質災害。究其原因，產生災害性泥石流的基本條件——地形地貌、巖性、地質構造及氣候條件都具有區域性特征，致使泥石流具有區域群發特征。

許多地質災害災種之間都存在相關性，例如：地震災害常常會誘發崩塌、滑坡災害；而由于崩、滑災害可提供大量的物源，從而又往往加劇泥石流災害的規模和強度；區域性的水土流失改變了自然環境，也成為泥石流形成的儲備條件；區域性的地面沉降使地表標高喪失，又為海水入侵提供了基礎，區域地質災害在成災危險性與災害嚴重程度上是相互關聯的。

2.地質災害產生的區域地質背景。

地質災害的產生可以歸結為內在因素和外在因素兩方面的作用。內在因素實際就是地質環境背景條件，主要有地形地貌、地層巖性、地質構造等因素；其外在因素含自然和人為因素兩類。

區域地質環境背景決定了該區域地質災害的主要災種、災害發生的可能性與空間分布規律以及災害的規模和強度。當地質環境條件具備時，災害發生與否、何時發生便取決于其誘發因素，也稱觸發條件。災害發生的觸發條件有自然與人為兩類。自然條件主要有地震、氣候條件、植被條件等；人為觸發因素包括爆破震動、邊坡開挖、坡頂堆載、植被破壞、水庫蓄水、地下水開采等。區域地質背景條件是區域地質災害形成的必要條件，自然與人為觸發因素共同構成的觸發條件則是其形成的充分條件。掌握區域性地質災害的形成規律應從地質環境背景分析入手，同時要了解自然及人為兩方面的相關影響因素。

3.地質災害發生的區域性特征。

這里的區域性特征有兩層含義：

一層含義是指地質災害的分布具有區域特征，另一層含義是指成災條件的區域性特征，了解這兩層含義，可以通過對地質災害形成條件的區域特征分析，判斷地質災害產生的可能性及相關危害。

二、尺度效應的研究現狀。

尺度效應是一種客觀存在的量度，是自然過程存在的時空或者地域上的特征量度，能夠邏輯客觀的對人們所觀察事物進行詳細描述。區域直至災害的誘發因素包羅萬象，包括景觀學、地理學、地貌學、氣候學、水文學等學科的研究方向，但針對地質災害的尺度效應研究，國內外還暫時出于貧瘠狀態，特別在地質災害評價的工作精度進行定性的劃分上，對區域地質災害的大小單元歸類整合經驗等方面只是略有涉及。

隨著數字技術的飛快發展，信息的獲取越來越便利，地質災害監測資料的長期積累為地質災害評價儲備了數據庫，豐富的數據資源與GIS技術的結合，衍生出越來越多的理論技術被運用到地質災害評定的尺度效應研究中。尺度效應的研究，對分析地質災害的數據選擇提供了指南和原則，完善了區域地質災害評價的理論體系，提高了區域地質災害評價的結果精度。

三、尺度效應的表征探討。

區域地質災害的評價是根據區域地質條件的背景、誘發災害的自然因素和誘發災害的人類活動，在一定的時空內，對該區域所發生的地質災害的規模、持續時長、所造成影響等方面做出預期推斷與分析。地質災害是客觀存在的自然現象，受到影響的誘發因素千變萬化，地質災害的演變緩慢而長久，因此對地質災害評定的客觀尺度認識相對淺顯。另一方面，人類活動對大自然的破壞日益加重，地下水的過度抽取造成地下水層枯竭，破壞了地下層壓力造成地下層坍塌，地下礦藏、煤炭、石油、天然氣的抽取造成底層段的斷裂，導致地面出現“天坑”和地上水位下降，危害地質穩定。濫砍濫伐、圍湖造田、盲目墾荒等破壞生態環境的逆自然行為造成泥石流、土地荒漠化等自然災害。人類活動對極端自然事件的加快和觸成也成為尺度效應研究的必要要求和可行手段。

區域地質災害的評價媒介，主要依托于一定比例尺的地圖圖層，圖層在空間上的形態特征一般表現為地形地貌、巖性和地質結構等。在充分考慮當前比例尺下相應圖層的信息的同時，另一方面，對其中的不確定性因素帶來的對評價結果精確度的干擾應當重視起來，這是研究尺度效應的重要內容。

四、區域地質災害評價的有效性周期分析。

誘發地質災害的自然條件包括特殊的地區地質構造、當地地形地貌、植被覆蓋面積等，這些因素共同決定了區域地質災害發生的可能性。區域地質災害評價的有效性周期與觸成地質災害的因素有因果聯系。誘發地質災害的外在因素越復雜，帶來的地質災害危險性信息的監測數據就越不不確定，災害評價的有效性周期就相應變短。如果評價時建立各個因素對地質災害影響的模式，分清主要影響因素和次要影響因素，準確把握研究區地質災害的劃分，其評價結果的有效性周期就會相對變長。

突發性自然事件會完全打破區域地質災害評價的有效周期，對于這類區域地質災害的有效周期，應以突發性自然時間為界限，重新進行區域地質災害的評價工作。突發的自然事件包括地震、暴雨、臺風等，這類事件會直接改變區域地質災害的進程，改變地質構成的空間格局，加大地質災害發生的危險率。

區域地質災害的演變具有復雜性和不可預見性，但通過深入的研究和科學的尺度效應分析，通過不同時空尺度的檢測數據進行數據模擬統計，建立統計模型，就可以相對提高區域地質災害評價的精確性。隨著人類對大自然的改造能力提升，以及人類活動帶來自然環境的破壞，各種極端的自然災害事件的發生率愈發頻繁，以至于影響地質災害的自然因素的演變過程迅速加快；同時，隨著地質災害數據資料的統計和預警模式的建立，我國對區域地質災害評價的能力也逐步提高。

［1］陳立德，陳州豐，邵長生，等.南水北調中線大寧河補水工程區區域地質與地質災害［M］北京:中國地質大學出版社，2008:14-28.

［2］高慶華，劉惠敏，李曉麗，等.中國地震次生地質災害區域風險評估［M］北京:氣象出版社，2011:44-58.

［3］馬寅生.黃河上游新構造活動與地質災害風險評價［M］北京:地質出版社，2013:33-57.

［4］黃潤秋，地質環境評價與地質災害管理［M］北京:科學出版社，2008，67-74.

［5］崔霖沛，吳其斌.環境地球物理方法及其應用:環境污染、災害及地球物理場環境效應的監測與治理［M］北京:地質出版社，1997-55-69（2607）.

［6］陳奇，李智毅，等.區域地質災害危險性評價的思路與基本方法［J］地質力學學報，2004，10（1）.