孫書勤 黃潤秋

(成都理工大學“地質(zhì)災害防治與地質(zhì)環(huán)境保護”國家重點實驗室,成都610059)

科學技術的飛速發(fā)展,把人類帶入前所未有的物質(zhì)文明的同時,也給人類環(huán)境帶來深重的災難,威脅到人類的生存與發(fā)展[1]。

四川省遂寧市素稱“川中重鎮(zhèn)”,是一座具有悠久文化歷史的城市。1985年撤縣建市以來,經(jīng)濟發(fā)展取得了長足進步,城市規(guī)模得到飛速發(fā)展[2]。隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展,人口的增長,城市空間的拓展,對土地、水資源、地下空間等資源開發(fā)強度的增大,一方面帶來的城市環(huán)境地質(zhì)問題日顯突出,另一方面使城市發(fā)展規(guī)劃所需的環(huán)境地質(zhì)資料嚴重缺乏。

因此,調(diào)查地質(zhì)環(huán)境條件和主要環(huán)境地質(zhì)問題及帶來的社會經(jīng)濟影響、損失,進行城市地質(zhì)環(huán)境綜合評價和功能區(qū)劃,提出防治對策建議,為國土開發(fā)與整治、城市規(guī)劃、建設、管理和社會公眾對地質(zhì)環(huán)境信息的需求服務是目前的一項重要任務[3]。

1 環(huán)境地質(zhì)背景

遂寧市位于四川盆地中部,地處涪江中游,以紅層丘陵構造剝蝕地貌為主,地形西北高東南低,呈波狀緩傾。該區(qū)域?qū)俅ㄖ衼啛釒嘏瘽駶櫄夂騾^(qū),季風氣候顯著,多年平均降水量為927.5 mm,區(qū)內(nèi)溪河眾多,均為季節(jié)性河流,河短水急,呈不對稱樹枝狀,構成涪江水系。涪江由北而南貫穿全境,流程 67 km,流域面積 128.89 km2。區(qū)內(nèi)出露地層有中生界侏羅系上統(tǒng)遂寧組(J3s)、中統(tǒng)沙溪廟組()及第四系中更新統(tǒng)和全新統(tǒng)(Q4al,Q2+3gl)。該市位于新華夏系第三沉降帶川中褶皺帶內(nèi)。主要構造形跡為近東西向展布,未見大的斷裂,褶皺寬闊平緩,地層傾角小于5°。城區(qū)地震基本烈度小于Ⅵ度,地下水類型為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水(表1)。

2 地質(zhì)災害危險性評價

2.1 地質(zhì)災害易發(fā)程度評價

根據(jù)遂寧市城市地質(zhì)災害形成的地質(zhì)環(huán)境條件、發(fā)育分布特征等方面分析,確定以下致災因子[5](圖1)。

其中地形地貌、地層巖性和地質(zhì)構造控制了地質(zhì)災害的發(fā)生與發(fā)展,尤其是地形地貌。它決定了地質(zhì)災害發(fā)生的動力大小和能量轉(zhuǎn)化條件、松散碎屑物質(zhì)的堆積和成災可能性及地質(zhì)災害發(fā)育分布的區(qū)域特征。降水、河流沖刷及人類工程活動等因素對地質(zhì)災害的發(fā)生、發(fā)展起促進和誘發(fā)作用。

表1 地下水類型及基本特征Table 1 Groundwater types and essential characteristics

圖1 影響因素與致災因子分析框圖Fig.1 Analysis frame map of influential factors and disaster-causing factors

依據(jù)遂寧市地質(zhì)災害形成的地質(zhì)環(huán)境條件、發(fā)育現(xiàn)狀特征及人類工程活動強度,并結合該城市的實際情況,按照地質(zhì)災害形成的地質(zhì)環(huán)境條件差異性,將研究區(qū)劃為3個評價單元(表2)。

從表2可看出,該城區(qū)的地質(zhì)災害類型主要為滑坡。根據(jù)對區(qū)內(nèi)典型滑坡形成的工程地質(zhì)條件的綜合分析,選取主要致災因子進行易發(fā)影響程度分級,每個因子量值的大小決定其影響程度的大小(表3)。對該區(qū)劃分的各評價單元進行賦值(表4),然后采用“綜合性指數(shù)評價模型”對滑坡易發(fā)性進行綜合評價[6]。其數(shù)學表達式為：

表2 評價單元劃分表Table 2 Division of evaluation cells

根據(jù)表4知遂寧市城區(qū)地質(zhì)災害易發(fā)程度可劃分為中易發(fā)和低易發(fā)2個大區(qū),無高易發(fā)區(qū)和不易發(fā)區(qū)。其中第1大區(qū)又分了2個亞區(qū),各區(qū)名稱按地理位置+地貌類型+災害類型進行命名(表5)。各區(qū)分布及主要特征見表6及圖2。

2.2 地質(zhì)災害易損性評價

易損性是指受災體遭受地質(zhì)災害破壞機會的多少與發(fā)生損毀的難易程度。地質(zhì)災害易損性評價指標體系由生命損失、經(jīng)濟損失、社會損失和資源與環(huán)境損失4個部分構成[7]。分區(qū)單元地質(zhì)災害的經(jīng)濟易損程度用易損性指數(shù)度量,公式如下：

其中 ：Yi為i單元的易損性值 ;xi1為i單元的人口密度(人/km2);xi2為i單元的財產(chǎn)密度(萬元/km2);xi3為i單元的社會損失指標(表7);xi4為i單元的資源與環(huán)境損失指標(表7);aij為i單元的損失值(表8)。指數(shù)值越大,則社會經(jīng)濟易損程度越高。

表3 滑坡易發(fā)程度量化評分取值表Table 3 Digitalization of slip susceptible degree

表4 評價單元滑坡易發(fā)程度量化評分取值計算表Table 4 Digitalization of slip susceptible degree in evaluating cells

表5 研究區(qū)地質(zhì)災害易發(fā)程度分區(qū)表Table 5 Zoning of geological disaster susceptible degree in research area

圖2 地質(zhì)災害易發(fā)程度分區(qū)圖Fig.2 Zoning of geological disaster susceptible degree

表6 地質(zhì)災害易發(fā)分區(qū)評價表Table 6 Evaluation table of geological disaster susceptible degree

表7 社會損失和資源與環(huán)境損失指標取值表[1]Table 7 Valuing of losing indices of society,resource and environment

表8 損失率查值表Table 8 Checking data of loss ratio

分區(qū)單元的易損性值歸一化指數(shù)計算公式：

式中：Yjmax為 j因子損失最大值。根據(jù)Y損ij的大小將i單元j因子易損程度分為4級(高易損);(中易損);0.25～0.50(低易損),(不易損)。評價單元易損程度根據(jù)表9取值,該表是對研究區(qū)所屬單元進行社會經(jīng)濟易損性信息提取和數(shù)字化后得到的。

綜合上述信息并將結果疊加用1,2,3,4,5數(shù)值表示,當有兩種以上高易損因子重疊時,則取值為5;同時在計算機上用Surf等軟件自動生成等值線,其結果可定量化地綜合反映出城市地質(zhì)災害社會經(jīng)濟易損程度(表10)。

表9 社會經(jīng)濟易損程度取值表[1]Table 9 Digitalization of vulnerability grade ofsocial economy

表10 社會經(jīng)濟易損性表[1]Table 10 Vulnerability of social economy

根據(jù)城區(qū)內(nèi)人口分布密度、城市布局及設施分布的差異性,將研究區(qū)劃分為7個評價單元(圖3),根據(jù)表9、表10對評價單元進行賦值,其計算結果見表11。

2.3 地質(zhì)災害危險性評價

2.3.1 地質(zhì)災害危險性指數(shù)計算

根據(jù)城市地質(zhì)環(huán)境分區(qū)單元的易發(fā)性和易損性,計算出每個單元的地質(zhì)災害危險性指數(shù)[8]：

式中：W危為評價單元的地質(zhì)災害危險性指數(shù);為評價單元的地質(zhì)災害易發(fā)性指數(shù);為評價單元的地質(zhì)災害易損性指數(shù);a1為地質(zhì)災害易發(fā)性指數(shù)的權重為地質(zhì)災害易損性指數(shù)的權重。

2.3.2 地質(zhì)災害危害程度分級

地質(zhì)災害危害程度按表12進行分級[9]。

2.3.3 歷史地質(zhì)災害危險性評價

根據(jù)各評價單元地質(zhì)災害的穩(wěn)定狀況、危害對象及危害程度,參照表13[10],通過研究對比得出遂寧市歷史地質(zhì)災害危險性分級表(表14)。

圖3 地質(zhì)災害易損程度分區(qū)圖Fig.3 Zoning of geological disaster vulnerability

2.3.4 潛在地質(zhì)災害危險性評價

潛在地質(zhì)災害的危險性是指具有災害形成條件,但尚未發(fā)生地質(zhì)災害的地質(zhì)體所具有的災害危險性。這類地質(zhì)體的地質(zhì)災害易發(fā)程度越高,危害程度越大,危險性就越大,由此可能造成的災害損失也就越嚴重。根據(jù)受地質(zhì)災害威脅人數(shù)及潛在經(jīng)濟損失考慮,對比表13對遂寧潛在地質(zhì)災害危險性進行分級(表15)。

2.3.5 地質(zhì)災害危險性分區(qū)

采用歷史地質(zhì)災害危險性評價和潛在地質(zhì)災害危險性評價方法確定遂寧城市地質(zhì)環(huán)境分區(qū)單元的災害危險性等級,分析研究與其他地質(zhì)災害危險性指數(shù)的關系,確定城市地質(zhì)災害危險性等級的災害危險性指數(shù)分界值。根據(jù)災害危險性指數(shù)和每個單元的地質(zhì)災害程度進行遂寧城市地質(zhì)災害危險性分區(qū)(表16,圖4)。

表11 地質(zhì)災害易損性評價表Table 11 Evaluation of geological disaster vulnerability

表12 地質(zhì)災害險情(災情)程度分級標準表Table 12 Standard of classification for risk grades of geological disaster

表13 歷史地質(zhì)災害體危險性分級表Table 13 Classification of history geological disaster risk

表14 遂寧市歷史地質(zhì)災害危險性分級Table 14 Classification of history geological disaster risk in Suining

表15 遂寧潛在地質(zhì)災害危險性分級Table 15 Classification of potential geological disaster risk in Suining

表16 遂寧市地質(zhì)災害危險性評價表Table 16 Evaluation of geological disaster risk in Shuining

圖4 地質(zhì)災害危險性評價圖Fig.4 Evaluation map of geological disaster risk

3 結論

a.遂寧市地貌類型以河谷平壩和丘陵地形為主,地勢較為開闊平緩;出露第四系沖積成因的黏性土、砂礫卵石層及侏羅系砂泥巖層;地質(zhì)構造為寬緩褶皺,斷裂不發(fā)育,地震活動性弱,基本烈度Ⅵ度,區(qū)域地殼穩(wěn)定。

b.城區(qū)地下水類型有第四系松散巖類孔隙水和紅層基巖裂隙水。前者主要儲集于涪江一級階地和漫灘中,分布面窄,范圍小。后者水位埋藏淺,厚度小,分布普遍,但富水性差。涪江東部富水性較西部強。

c.該城區(qū)地質(zhì)災害主要有滑坡、潛在不穩(wěn)定斜坡。已查明滑坡4處、潛在不穩(wěn)定斜坡1處。分布在西山斜坡帶、建房和公路切坡處。區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害是由斜坡地層巖性、土壤植被、地形地貌、氣象水文、人類工程活動等多種因素綜合作用的結果,特別是降雨、人類工程活動對各類地質(zhì)災害起到了促進、引發(fā)的作用。

d.根據(jù)地質(zhì)災害易發(fā)程度將評價區(qū)劃為：地質(zhì)災害中等易發(fā)區(qū),包括涪江以西構造剝蝕侵蝕丘陵滑坡地質(zhì)災害中易發(fā)亞區(qū),涪江以東構造剝蝕丘陵滑坡地質(zhì)災害中易發(fā)亞區(qū);地質(zhì)災害低易發(fā)區(qū),即涪江侵蝕堆積河谷平壩地質(zhì)災害低易發(fā)區(qū)。

e.根據(jù)歷史地質(zhì)災害危險性評價法和潛在地質(zhì)災害危險性評價法,本研究區(qū)被分為危險性大、危險性較大、危險性中等、危險性小4個區(qū)。

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