基于GIS的高安地質災害易發程度分區評價

查 芳，吳琳偉，李光復，陳瑩瑩

（江西有色地質勘查二隊，江西 贛州 341000）

地質災害是指在地球的發展演化過程中，由各種自然地質作用和人類活動所形成的災害性地質事件。地質災害易發程度是指在一定的地質環境條件和人類工程活動影響條件下，地質災害發生的可能性的難易程度。地質災害易發程度分區是地質災害調查評價的重要內容，也是地質災害防治規劃的基礎。地質災害危險性與易發性評價研究起源于20世紀60年代，90年代以后，伴隨著數理統計、概率論及信息理論、模糊數學理論等學科不斷被引入地災預測領域中，多種預測模型形成，并被廣泛應用。本文應用GIS技術，采用基于專家經驗的綜合危險性指數法，根據高安市1/5萬地質災害詳細調查資料，對研究區域進行地災易發程度分區評價，為各級政府制定地災防治規劃和實施地災預警工程提供基礎依據[1]。

1 區劃原則與方法

1.1 評價原則

（1）定性與定量相結合的評價原則。由于地質環境的復雜性及區域間差異的模糊性，目前尚無法完全采用定量方法來反映。必須以定性分析為基礎，根據地質災害分布現狀及發育規律，結合定量評價方法來分析地質災害與各種因素之間的關系，并以此進行地質災害易發區劃分。

（2）主導因素原則。影響地質災害發育的條件很多，應根據各類地質災害致災地質作用的大小，確定區內致災地質作用的主次關系。

（3）相似性與差異性的原則。按不同級別區域，以各類地質災害形成發育的地形地貌、地層巖性、地質構造等地質環境條件，結合大氣降水、人類活動強度等外動力破壞因素，概括地質環境單元的相似性和差異性。

（4）類比原則。根據地質災害發育程度與地質環境的相關關系，按照各類地質災害易發區判別特征，定性分析和定量評價相結合，采用類比原理，點面結合綜合劃定易發區。

1.2 評價方法

由于控制地質災害形成的因素很多，既包括內動力地質作用，也包括外動力地質作用，因此，地質災害的分區與區劃是一個復雜的多元系統。目前，國內外可用于區劃的方法很多，主要分為定性分析和定量評價兩種。

本次對高安市地質災害的災害易發性分區評價方法為地質災害易發程度指數法，該方法是以定性分析為主，并采用定量評價相結合進行。將全市采用網格剖分法分成若干個評價單元，對每個評價單元各項分區指標分別打分賦值，經數值化處理后，從而獲得各評價單元的各項指標分級值，然后對各項分級指標進行疊加分析，得出評價單元的易發程度指數。易發程度指數越大，表示該單元地質災害易發程度越高，根據每個單元的易發程度指數，按照易發程度分區的標準進行災害易發程度分區[2]。

易發程度指數法綜合考慮了影響地質災害發育的各項因素，并且以權重值大小來體現影響因素主次，所以能顯著地反映出不同單元的差異。這種方法不但對現狀地質災害發生的原因進行細致分析，找出了控制和影響地質災害發生的主要因素，并對這些因素賦予適當的權重和分級值。而這些權重和分級值是通過對現狀地質災害特征與發展規律的認識，分析對比地質環境條件獲取的，因此基于該方法得出的分區結果，不僅可以較真實地反映現狀地質災害的易發程度，同時可以較準確地反映地質災害的潛在危險區域[3]。

2 地質災害易發程度分區

根據本次調查分析結果，調查區地質災害的形成與發展是各種地質因素和人類活動因素共同作用的結果，影響因素眾多且變化復雜。易發性的分區不僅要選擇合適的評價方法，同時也要根據調查區地質背景條件來確定評價指標或致災因子。

在MapGIS內對高安市行政區劃圖進行網格剖分，取1km×1km為最小分析評價單元格，將全市剖分為 2704 個單元網格。基礎底圖為1/5萬地形圖。

滑坡、崩塌、泥石流的成因與地面塌陷的形成有著本質區別，因此，對地面塌陷地質災害易發性的評價應與崩塌、滑坡、泥石流易發性評價分別進行，然后對兩種評價結果進行迭加，得出全市范圍內地質災害易發性綜合分區結果。其中對滑坡、崩塌、泥石流的易發性評價采用易發程度指數法，對地面塌陷災害的易發性評價則采用地質災害成因分析法。

2.1 致災因素的確定

滑坡、崩塌、泥石流災害的形成與發生，主要與地形地貌、巖土體結構類型、地質構造、降雨量、人類工程活動以及植被覆蓋率等因素有關。另外災害發育現狀（災害點密度）也在一定程度上反映了地質環境條件的脆弱性和地質災害易發程度。在進行地質災害易發分區時，不同影響因素對地質災害的產生所起的作用是不一樣的，因此，采取主成分分析方法，著重考慮對地質災害發生起主導作用的因素，并根據各因素對地質災害的影響大小賦以不同的權重，建立地質災害易發指數模型。

2.2 致災因素的指數化

地質災害的發生是由多種因素綜合作用形成的，具有一定的隨機性。但是在宏觀角度上而言，地質災害的發生與當地或者小區域范圍內的地質環境條件有著密切的關系，因而小區域范圍內的地質環境條件這一點是有規律可尋的。所以對每一個評價單元格內各類地質環境條件等致災因素按照影響程度賦以不同的權重，并根據每類因素的分級賦以不同的分級值，將每類影響因素的權重值與分級值相乘，得出各影響因素的指數值，然后疊加各影響因素的指數值計算出地質災害易發性指數，建立易發指數模型，據此判斷出某一個評價單元或者某一區域地質災害發生的可能性。

根據《縣（市）地質災害調查與區劃基本要求》調查區地質災害基本特征及主要影響因素，本次評價選擇了地質災害點密度、地形地貌、巖土體結構類型、地質構造、植被發育情況、降雨量、人類工程活動等七個因素作為地質災害易發性分區的評價指標，通過這些指標與地質災害發生的關系和權重系數建立地質災害易發指數模型，以此對高安市地質災害的易發程度進行分區評價。

（1）災害點密度。以往災害發生的情況，可以反映在當地的地質環境條件以及人類工程活動下發生災害的可能性大小,災害發生的密度在一定程度上也表明災害的頻發程度。

（2）地形地貌。不同地貌類型單元，其發生地質災害的可能性存在較大的差異。根據以往統計資料分析，災害發生的頻率與當地地形坡度有著密切的關系。

（3）巖土體工程地質條件。巖土條件是崩塌、滑坡、泥石流形成的物質基礎。斜坡的穩定性與巖土體類型、力學性質、巖體風化程度、結構面特征和完整性等關系密切。

（4）人類工程活動強度。區內常見的人類工程活動有切坡建房、切坡修路、修建水電站和采礦活動等，這些工程活動破壞了當地原有的地質環境條件，改變了原始斜坡結構和巖土體的應力狀態，使邊坡穩定性降低，當遇到強降雨等其他外在條件作用時，就有可能產生滑坡、崩塌、泥石流等地質災害。

（5）地質構造體系。構造對地質災害的影響主要是褶皺核部巖體或者斷層帶及其附近一定范圍內的巖體結構遭到破壞，使巖體的完整性和力學性能降低，同時有可能成為地下水通道，破壞斜坡的穩定性。在碳酸鹽巖地區，構造對巖溶發育更是起著控制作用。

（6）降雨量。崩塌、滑坡、泥石流地質災害的發生與降雨有著密切聯系，他們大多數都發生的降雨時或降雨后。

（7）植被因素。植被覆蓋率的高低對地質災害的產生有一定影響，一般植被覆蓋率越高的地方產生地質災害的概率越小。

2.3 地質災害易發性綜合評價

根據崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷地質災害各因素的指數化情況，計算出易發性指數，其計算公式如下：

Z＝ ∑ NⅠ·KⅠ = N1×KA+ N2×KB+ N3×KC+N4×KD+ N5×KE+ N6×KF+N7×KJ

式中： Z：評價單元內地質災害易發程度指數值；N1、2、3、4、5、6、7：評判單元格內的各影響因子的脆弱性指數； KA：地形地貌因子的權重；KB：巖土工程地質因子的權重；KC：地質構造因子的權重；KD：人類工程活動因子的權重；KE：降雨量因子的權重；KF：植被因子的權重。

邏輯運算結果得到調查區所有地質災害類型易發性綜合指數值，繪制易發性指數等值線圖，按照以下分區標準劃分地質災害易發區：Z>5 時，為地質災害高易發區；5≥Z＞3，為地質災害中易發區；3≥Z＞2 為地質災害低易發區；Z ≤2時為地質災害非易發區[4,5]。

圖1 地質災害易發區域劃分圖

3 地質災害易發程度分區評價

通過綜合分析評價，結合區內地質環境條件，即地形地貌、巖土體類型，以及人類工程活動強度，同時參考高安市1/10萬地質災害易發分區成果（主要是考慮到高安市地質災害發育程度分區系統性、連續性），高安市地質災害發育程度劃分為四級，地質災害高易發區，地質災害中易發區，地質災害低易發區，地質災害不易發區。

高安市內共劃分出了9個地質災害易發區和1個不易發區，其中地質災害高易發區3個，占全市總面積的13.98%，地質災害點216處，占災害點總數的48.54%；中等易發區3個，占全市面積的39.90%，地質災害點160處，占災害點總數的35.96%；低易發區3個，占全市總面積的29.38%，地質災害點44處，占災害點總數的9.89%；不易發區1個，占全市面積的16.74%。

4 結語

高安境內地勢北高南低，中間舒緩平坦，屬低山丘陵與河谷平原相間的馬鞍形總貌，加上其擁有豐富的煤炭資源和特殊的地理地質環境條件，屬滑坡、崩塌、地面塌陷災害的相對較高易發區。根據高安市地質災害易發程度分區結果分析，地災高易發區主要位于北部的華林山鎮—伍橋鎮—汪家圩鄉一帶的山區和相城鎮、建山鎮附近的低山丘陵區，地災不易發區位于高安市中部的河谷階地與低丘崗地，這與高安地質災害分布的實際情況較為符合，較好地反映了研究區域的地災發育狀況，為地質災害防治科學決策，城鎮建設規劃，社會主義新農村建設等方面提供十分重要的基礎資料。