基于綜合指數(shù)法的珠海某地環(huán)境地質災害易發(fā)性研究

(廣東省地質調查院，廣東 廣州 510080)

地質災害評價內(nèi)容主要包括四個部分，即地質災害易發(fā)性評價(敏感性)、危險性評價、易損性評價和風險評價。其中地質災害易發(fā)性是指一定時間內(nèi)某空間區(qū)域在某種誘發(fā)因素作用下發(fā)生地質災害的可能性，主要反映地質災害發(fā)生的歷史和現(xiàn)狀，有一定的預測性。易發(fā)性評價是危險性評價乃至風險評價的基礎，是布置地質災害防治和預報預警等工程的參考依據(jù)。

目前地質災害易發(fā)程度分區(qū)方法很多，主要包括綜合危險性指數(shù)法[1]、層次分析法[2]、模糊綜合評價法[3]、邏輯回歸模型和確定性系數(shù)模型[4]等。隨著地理信息系統(tǒng)(GIS)的發(fā)展，其強大空間信息管理和分析功能為地質災害信息的規(guī)劃化管理提供了有力的工具，也為地質災害在不同模型條件下的風險評估提供了有效的技術支持。

為了體現(xiàn)各影響因素對地質災害的作用，提高地質災害易發(fā)性分區(qū)評價精度和準確性，又使評價工作具有可操作性，根據(jù)地質災害發(fā)育特征及地質環(huán)境條件，本文采用綜合指數(shù)法進行評價。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于珠江三角洲南端，珠海市西南部。地貌以濱海平原為主，次為丘陵，區(qū)內(nèi)東部橫琴島和中部三灶島丘陵、臺地地勢較高，植被較發(fā)育。區(qū)內(nèi)氣候溫和濕潤，多年平均氣溫22.3℃，最高氣溫38.5℃，最低氣溫2.5℃，日溫差較??；4-9月盛行東南季風，為雨季，降雨量約占全年的85%，10月—次年3月盛行東北季風，為旱季。

研究區(qū)地質環(huán)境條件相對脆弱，具體表現(xiàn)為雨水充沛、潮濕炎熱的環(huán)境使得風化作用強烈，而風化程度不均導致球狀風化巖體較常見，極易形成工程建設安全隱患；另外，區(qū)內(nèi)廣泛分布淤泥質軟土，對道路和建筑存在很大的威脅。與此同時，區(qū)內(nèi)人類工程活動頻繁，在一定程度上加劇了地質災害發(fā)生和發(fā)展。

據(jù)調查，研究區(qū)主要的環(huán)境地質災害為斜坡類地質災害和軟土地面沉降地質災害，共發(fā)現(xiàn)斜坡類地質災害42處、軟土地面沉降地質災害75處，其中斜坡類地質災害包括崩塌34處，滑坡4處，不穩(wěn)定斜坡4處。據(jù)統(tǒng)計，這些地質災害威脅人數(shù)已超過1 000人，造成直接經(jīng)濟損失高達1 000萬元，威脅資產(chǎn)價值約為3 000萬元。因此開展研究區(qū)環(huán)境地質災害的易發(fā)性評價變得刻不容緩。

2 評價過程

本次評價采用定性與定量相結合的方法進行。通過MAPGIS劃分評價單元；根據(jù)地質災害特征，地質災害發(fā)育背景及現(xiàn)狀、地質災害形成機理等確定評價因子；利用層次分析法確定各因子權重；將評價因子的量化數(shù)值分配到不同的評價單元上，采用相應數(shù)學評價模型計算出各單元地質災害易發(fā)性指數(shù)，再將疊加后的網(wǎng)格數(shù)據(jù)化進行地質災害易發(fā)性分區(qū)。地質災害易發(fā)性分區(qū)結果經(jīng)專家介入審核，不符合實際的應重新調整權重評價，其主要評價流程如圖1所示。

在進行評價時，將區(qū)內(nèi)第四系分布且軟土分布地區(qū)劃為軟土地面沉降地質災害發(fā)生區(qū)，在該區(qū)主要以軟土地面沉降地質災害易發(fā)性分析為主，其它地區(qū)則以滑坡、崩塌以及不穩(wěn)定斜坡地質災害易發(fā)性分析為主。

圖1 地質災害易發(fā)性評價流程圖

2.1 網(wǎng)格剖分

運用柵格數(shù)據(jù)處理方法對研究區(qū)進行網(wǎng)格剖分，為提高評價結果的精度，本次剖分單元格面積采取0.2 km×0.2 km，共劃分24 179個單元。

2.2 評價因子及權重的選取

影響地質災害形成與發(fā)展主要受兩個方面因素的影響，即地質災害形成條件和誘發(fā)條件，地質災害的形成條件包括地形地貌、地層巖性、地質構造等；地質災害的誘發(fā)條件包括氣象水文、人類工程活動等。這兩方面因素的綜合作用，影響了地質災害的形成、分布、規(guī)模、種類、密度和危害程度等特征。另外，地質災害現(xiàn)狀發(fā)育程度可以直接地反映地質災害現(xiàn)狀易發(fā)程度，是對地質災害形成條件和誘發(fā)條件分析的驗證，是本次分區(qū)的最重要的影響因子。

2.2.1 斜坡類地質災害

1)斜坡類地質災害現(xiàn)狀發(fā)育程度以災害點發(fā)育密度來判別，考慮到不穩(wěn)定斜坡如失去平衡，一般轉變?yōu)榛?、崩塌的實際情況，把不穩(wěn)定斜坡一并考慮在其中。

2)斜坡類地質災害形成條件包括地形地貌、地層巖性和地質構造等。

其中地形地貌主要體現(xiàn)為地形坡度，根據(jù)研究區(qū)地形起伏和坡度相對大小，結合不同坡度下滑坡和崩塌的發(fā)生情況，以30°和50°為分界值；

地層巖性包括巖石風化層厚度、工程巖組及節(jié)理裂隙發(fā)育情況等。受限于研究區(qū)工程巖組主要為侵入巖，成分單一；且對巖石風化層的調查數(shù)據(jù)不足，所以僅考慮節(jié)理裂隙發(fā)育情況為地層巖性的二級因子；

在斷裂構造附近，巖石較為破碎，有利于地質災害形成和發(fā)育。本次評價根據(jù)距離斷層的遠近來刻畫斷層對地質災害易發(fā)性的影響。

3)斜坡類地質災害誘發(fā)條件包括氣象水文和人類工程活動。

斜坡類地質災害的主要誘因為強降雨，所以選取年降雨量因子作為評價氣象水文的影響因子；

人類工程活動也是一重要因子，根據(jù)人類工程活動(如建房、修路等)的相對強度劃分“強烈”、“中等”、“弱”。

評價因子的權重采用層次分析法并通過驗證確定，首先對所選取的主要評價因子進行大致權重確定，而后按照九標度對兩兩因子之間進行對比，逐層比較后通過試算檢驗，形成評價因子權重表(見表1)。

表1 斜坡類地質災害易發(fā)性分區(qū)評價因子及權重一覽表

2.2.2 軟土地面沉降地質災害

研究區(qū)廣泛分布第四系，且第四系中軟土發(fā)育，造成軟土地面沉降地質災害較發(fā)育。第四系中軟土地面沉降地質災害易發(fā)性分區(qū)評價因子為已發(fā)地質災害點的密度、地貌、軟土層厚度以及建筑工程密度(上部荷載)等因素，其中已發(fā)地質災害點的密度、軟土層厚度等因素可定量分級，具體劃分標準如下(見表2)。

表2 軟土地面沉降地質災害易發(fā)性分區(qū)評價因子及權重一覽表

2.3 評價方法

評價方法采用綜合指數(shù)法，其數(shù)學評價模型為：

i=1，2，…，n；j=1，2，…，m

式中：Pi為第i單元的易發(fā)性指數(shù)；Wi為第j個評價因子的權重；ai為第j個評價因子在第i評價單元的賦值；i為評價單元；j為評價因子；m為評價因子數(shù)；n為評價單元數(shù)。

2.4 易發(fā)等級劃分

利用MapGIS的空間分析模塊，按照各影響因子的權重，對各因子數(shù)據(jù)圖層進行疊加分析，得到易發(fā)性指數(shù)剖分圖，后進行線條優(yōu)化處理后可得到易發(fā)性分區(qū)圖(見圖2所示)。

圖2 主要環(huán)境地質災害易發(fā)性分布圖

3 易發(fā)區(qū)評價

由斜坡類地質災害易發(fā)程度分區(qū)圖可以看出，斜坡類地質災害易發(fā)區(qū)主要集中在白藤山、三灶島局部山麓位置，區(qū)內(nèi)地質災害點數(shù)量占總災害點數(shù)量的64%(見表3)；其他地區(qū)由于人為活動較弱、植被保護較好，為斜坡類地質災害中、低易發(fā)區(qū)。評價結果能夠準確地反映研究區(qū)斜坡類地質災害分布情況、發(fā)育現(xiàn)狀和危害程度。

表3 易發(fā)性分區(qū)統(tǒng)計表

3.1 地質災害高易發(fā)區(qū)

斜坡類地質災害高易發(fā)區(qū)分布面積3.35 km2，占區(qū)內(nèi)基巖出露面積的5.0%，共有斜坡類地質災害點27個，占斜坡類地質災害點總數(shù)的64.3%。特點是村莊主要集中在山麓、山前平原位置，村民建房、修路切削山坡普遍，形成了大量的不穩(wěn)定斜坡，斜坡巖性主要為花崗巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，風化強烈，斜坡坡度較陡，降水充沛，有利于崩塌等斜坡類地質災害的形成。

軟土地面沉降地質災害高易發(fā)區(qū)分布面積為145.91 km2，占區(qū)內(nèi)第四系總面積的64.3%，已發(fā)軟土地面沉降地質災害65處，占軟土地面沉降調查點總數(shù)的83.3%。特點是軟土層厚度均大于20 m，最深達53 m，區(qū)內(nèi)人類工程活動(修路、建房等)強度大，對地質環(huán)境影響強烈，在工程建設過程中易發(fā)生軟土地面沉降和工后沉降，主要表現(xiàn)為房屋傾斜、開裂和地面(路面)下沉，且目前仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，存在持續(xù)發(fā)展趨勢。

3.2 地質災害中易發(fā)區(qū)

斜坡類地質災害中易發(fā)區(qū)分布面積24.06 km2，占區(qū)內(nèi)基巖出露面積的36.1%，共有斜坡類地質災害點14個，占斜坡類地質災害點總數(shù)的33.3%。主要分布在殘丘、丘陵山腰至山麓位置，人類工程活動較頻繁，因修建公路或建筑房屋，山體部分已被削平，地形坡度不大，巖性以花崗巖為主，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，整體較為破碎，在降雨的情況下，較易形成崩塌、滑坡等地質災害。

軟土地面沉降地質災害中易發(fā)區(qū)分布面積為39.77 km2，占區(qū)內(nèi)第四系總面積的17.5%，已發(fā)軟土地面沉降地質災害13處，占軟土地面沉降調查點總數(shù)的16.7%。特點是軟土層厚度在10～20 m之間，區(qū)內(nèi)人類工程活動(建房)強度較大，對地質環(huán)境影響較強烈，較易發(fā)生工后沉降，主要表現(xiàn)為房屋傾斜、開裂和地裂縫。

3.3 地質災害低易發(fā)區(qū)

斜坡類地質災害低易發(fā)區(qū)分布面積39.28 km2，占區(qū)內(nèi)基巖出露面積的58.9%，共有斜坡類地質災害點1個，占斜坡類地質災害點總數(shù)的2.4%。主要分布在海拔較高，人類活動弱的低山區(qū)域，植被覆蓋較好，地質災害相對不發(fā)育，僅發(fā)育的1處崩塌，規(guī)模及災情等級均為小型。

軟土地面沉降地質災害低易發(fā)區(qū)分布面積為41.28 km2，占區(qū)內(nèi)第四系總面積的18.2%，未見有明顯軟土地面沉降地質災害。特點是位于殘積物分布區(qū)，軟土層厚度在10 m以下，且軟土多為近固結狀態(tài)，地面沉降不明顯。

4 結語

(1)根據(jù)研究區(qū)主要環(huán)境地質災害發(fā)

育的地質環(huán)境條件、地質災害發(fā)育現(xiàn)狀以及人類工程活動強度等因素，細化評價因子，通過“層次分析法”確定各評價因子的權重，采用“綜合指數(shù)法”，利用MapGIS空間分析模塊對研究區(qū)進行主要環(huán)境地質災害易發(fā)性評價，將研究區(qū)丘陵山地劃分為斜坡類地質災害高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)和低易發(fā)區(qū)，平原區(qū)劃分為軟土地面沉降地質災害高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)和低易發(fā)區(qū)。

(2)從分析結果可以看出，研究區(qū)的斜坡類地質災害高易發(fā)區(qū)主要分布在山麓、山前位置，建房、修路等人類工程活動切削山坡普遍，形成了不穩(wěn)定斜坡，而斜坡巖性主要為花崗巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，風化強烈，斜坡坡度較陡，降水充沛，導致崩塌、滑坡等斜坡類地質災害極易發(fā)生；而軟土地面沉降地質災害的高易發(fā)區(qū)主要位于近河道、海域位置，軟土層厚度大且處于未完全固結狀態(tài)，人類工程活動較強烈，建筑工程密度較大。

(3)根據(jù)易發(fā)性分區(qū)統(tǒng)計表數(shù)據(jù)可知，大多數(shù)的地質災害點位于本次評價的高、中易發(fā)區(qū)內(nèi)，證明本次易發(fā)性評價結果具備可信度和參考價值。這對于指導開展地質災害防治和預報預警等工程提供了參考依據(jù)。

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