鄂州市西山雷山地區(qū)地質災害風險分析研究

丁代坡，張 波，閆 俊

（湖北省地質局第五地質大隊，湖北 鄂州 436000）

湖北省鄂州市西山雷山地區(qū)地貌類型為丘陵地貌，區(qū)內地質條件復雜，雨量充沛，人類工程活動強烈，地質災害發(fā)育，是鄂州市地質災害高易發(fā)區(qū)之一。地質災害類型有崩塌、滑坡、不穩(wěn)定斜坡，其造成了嚴重危害與經濟損失。

1 地質災害風險分析模型

1.1 危險性評價模型

目前，常用的地質災害易發(fā)性評價模型包括：信息量法[1]、Logistic回歸法[2]，考慮時間效應的地質災害評估[3]、趨勢面分析法[4]、概率指數模型[5]、BP神經網絡模型[6]、遺傳神經網絡[7]、AHP層次分析法[8-9]、確定性系數法[10]等方法。

1.2 易損性評價模型

Uzielli等(2008)提出了承災體易損性模型，如公式（1）：

式中：V——承災體易損性；

I——災害對承災體的作用強度；

R——承災體的脆弱性。

以定義中易損性等級0～1準則為評判標準，確定處于不同地質災害危險性等級下承災體的易損性。利用致災強度模型，如公式（2）：

式中：αr、αd、αθ——滑坡滑距、滑動面深度和滑坡坡度指標，各值均為0～1之間的無綱量系數，其指標值根據研究區(qū)實際情況綜合給定。

1.3 風險性評價模型

地質災害風險分析是由地質災害危險性分析、地質災害承災體易損性分析以及地質災害承災體數量或經濟價值分析三個部分所構成，地質災害風險的評價模型如式（3）：

式中：R——地質災害風險；

H——地質災害危險性；

V——承災體易損性；

E——承災體經濟價值或人口數量。

2 研究區(qū)概況

鄂州市位于湖北省東南部，長江中游南岸，南北長約67km，東西寬約48km，西與武漢市接壤，東至西南與黃石市毗連，北臨長江與黃岡市隔江相望，版圖形狀酷似三葉草。

3 地質災害危險性評價

基于GIS的地質災害易發(fā)性評價采用的空間數據主要包括鄂州市1∶5萬地形圖、1∶5萬地質圖、1∶5萬地質災害分布圖。

3.1 評價單元劃分

斜坡單元網格劃分利用ArcGIS10.5的水文分析功能，劃分斜坡單元，利用山體陰影、三維視圖、等高線和坡向，沿著山谷和山脊手動多次反復修改完善而成，最后劃分為17個斜坡單元。

3.2 評價指標及其權重的確定

根據評價區(qū)內自然地質環(huán)境特征與物理地質事件的分布規(guī)律及形成條件，對于地質災害易發(fā)性的分析評價過程中初步選取地貌單元、高差、坡度、工程地質巖組、地質構造及采礦活動6個因素作為評價因子，各因子的權重如表1所示；計算得出的斜坡單元危險性圖如圖1所示。

表1 地質災害易發(fā)性評價因子判斷矩陣

4 易損性評價

4.1 承災體類型劃分

將區(qū)內承災體類型劃分為人口、房屋建筑物、交通道路和土地資源四大類。

以沿江大道60號滑坡為例，該滑坡為降雨誘發(fā)滑坡，導致道路不能正常通行。該滑坡長25m，寬15m，厚約3m，體積589.04m3，測得滑移距離為57m。將所得的數據分別帶入Jordi Corominas和Scheidegger運動距離公式，如式（4）：

根據上述發(fā)生滑坡距離的實際情況估算，選用1996年Jordi Corominas滑坡距離經驗如公式（5）：

式中：H——滑坡前后緣高程差；

L——從滑坡后緣開始計算的投影滑動距離；

V——滑坡方量。

滑坡災害強度評價指標如表2所示。

表2 滑坡災害強度評價指標

根據上述分析研究區(qū)內承災體的屬性和類別，建立相應的評價指標體系，同時依據研究區(qū)承災體的自身特性和各類經驗參考建議值，對各承災體抗災能力評價指標值進行半定量化表示，以實現對整個研究區(qū)內承災體易損性分析。

（1）土地資源。影響土地利用資源抗災能力的因素很多，土地利用類型和坡度是重要的因子。通過遙感解譯可以將調查區(qū)的土地類型分為林地、建設用地、耕地三種，土地資源抗災能力評價指標如表3所示。

表3 土地資源抗災能力評價指標體系

（2）建筑物。研究區(qū)內實測地形數據和補測數據，建筑物結構類型是影響其抗災能力的主要因素。由于建筑年限調查時戶主也只能給出大概模糊的值，其準確率較低，故暫不考慮。將建筑物結構和層數納入抗災能力指標體系，其值越高抗災能力越強，建筑物抗災能力評價指標如表4所示。

表4 建筑物抗災能力評價指標體系

（3）人口。人口的易損性指標比較復雜，涉及很多方面選擇的評價指標包括人口年齡、人口結構、人口密度等。

①人口年齡結構。按照國家劃分為老（大于64歲）、中（15～64歲）、幼（0～15歲）三個年齡層次，老人和幼兒躲避滑坡災害的能力較弱。根據社區(qū)統(tǒng)計資料，年齡結構指標為0.41。

②人口密度。西雷山屬構造剝蝕丘陵地貌，地形較陡。人口整體沿坡腳分布，且集中分布在西雷山南側，其它地段零星分布，人口空間分布極不均勻。在30～60m高程范圍內，房屋建筑較為集中，是人類活動頻繁的地帶，人口數約占據總人口的90%，人口分布與建筑物的分布有極大的相關性，經過幾個滑坡的抽樣調查可以估算整個研究區(qū)建筑物內的人口數，通過人口密度公式計算即可得到西雷山各斜坡單元的人口密度，用此密度作為各個人口密度，可得到西雷山人口密度分布圖。

③政府投入減災工作的力度。西雷山重點變形的滑坡都有GPS監(jiān)測、地表自動裂縫監(jiān)測和警示牌并有專業(yè)工作人員進行長期的專業(yè)監(jiān)測，形成了群測群防和專業(yè)監(jiān)測的滑坡監(jiān)測預警網。當地民眾生活在各個滑坡的包圍之中，對滑坡的認知能力較強，加上政府地質災害的宣傳，群眾防災避災意識達到良好水平，鄂州市國土局對滑坡災害重視程度為優(yōu)。研究區(qū)地質災害點人口結構抽樣調查如表5所示。

表5 研究區(qū)地質災害點人口結構抽樣調查表

將土地資源、建筑物、人口的評價指標分別帶入計算可得到對應承災體的易損性分布，如圖2所示。

4.2 承災體價值估算

承災體價值估算對于建筑物和土地是計算其經濟價值，以貨幣形式表示。人口由于其具有特殊性則無法用經濟價值計算，用評價單元內的人口數量表征。根據鄂州市房產局發(fā)布的2016年商品房成交情況，2016年房屋均價為3900元/m2。確定調查區(qū)城鋼筋混泥土結構房屋建造價格為3900元/m2；按照當地的實際經濟水平和各類建筑物的一般造價，以及對研究區(qū)的實地抽樣調查，確定研究區(qū)磚混房屋為2100元/m2，磚木房屋為2100元/m2。根據調查區(qū)城測繪圖中標注的房屋層數及結構資料，根據公式（6）：

式中：d——每個柵格單元的房屋價值；

b——房屋造價；

l——樓層數；

s——柵格單元面積（10m×10m）例如，3層的磚混房屋柵格單元價值為630000元。

根據鄂州市國土資源局發(fā)布的基準地價表，居民地為1300元/m2，耕地360元/m2，林地190元/m2。人口數量是人口分布與建筑物的分布有極大的相關性，經過幾個滑坡的抽樣調查可以估算整個研究區(qū)的人口分布，如圖3所示。

將前文計算的地質災害危險性、承災體易損性及承災體價值通過ArcGIS軟件平臺進行相乘疊加得到西雷山的經濟風險分布圖，如圖4所示；得到人口損失風險分布圖，如圖5所示。

5 結論

目前的低風險區(qū)僅是在現狀下分析的。將來在降雨及人類工程活動作用影響下，可能誘發(fā)新的地質災害，隨著地質災害與承災體數據的更新，風險級別也會相應發(fā)生改變。

對于經濟風險較高的區(qū)域要加強滑坡監(jiān)測，嚴格制止該區(qū)域私蓋房屋亂砍樹木的行為，減小人類工程活動的影響，嚴格控制土地利用的方式；對于人口風險高的地方，可以加強防災減災宣傳，進行滑坡避險演練，提高群眾的防災減災意識。對高風險的區(qū)域可采取搬遷避讓的措施，重新選擇居住地，風險較小的地方可以正常居住，但要注意防范地質災害的發(fā)生。