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        梅州市地質災害易發(fā)性評價方法研究

        2012-09-08 11:10:52稅長軍
        中國水土保持 2012年7期
        關鍵詞:梅州市易發(fā)環(huán)境因素

        姚 勇,稅長軍

        (1.嘉應學院土木工程學院,廣東梅州514015;

        2.中國石油股份有限公司長慶分公司第二采油廠,甘肅慶陽 745000)

        梅州市是個“八山一水一分田”的典型山區(qū)丘陵城市,地質環(huán)境脆弱,花崗巖、變質巖、強風化巖分布范圍廣,屬亞熱帶氣候區(qū),災害性天氣較多,年降雨日數(shù)150 d左右,年均降水量1 483~1 798 mm。在這種特殊的地質地貌和氣候條件下,梅州市崩塌、滑坡、地面塌陷、泥石流、地裂縫等地質災害發(fā)生頻繁,有約6 993個山體滑坡、崩塌等災害隱患點,受威脅人口、財產超過10萬人、5億元。據(jù)不完全統(tǒng)計,近20年來梅州市地質災害共造成171人死亡、166人受傷,直接經濟損失6億元。鑒于這種情況,對梅州市的地質災害易發(fā)性進行系統(tǒng)研究是非常必要和有意義的。

        地質災害易發(fā)性是指地質災害發(fā)生活動的可能性,是地質災害危險性預測與防治的重要依據(jù)。由于地質災害是一個復雜的系統(tǒng),其發(fā)生的時間、地點、規(guī)模和方式具有很大的不確定性,要詮釋地質災害本身的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律十分困難,因此地質災害易發(fā)性的科學評價難度較大[1-3]。本研究以環(huán)境因素控制論為理論基礎,建立地質災害易發(fā)性評價模型,與MapGIS平臺相結合,對梅州市地質災害進行易發(fā)性評價。

        1 評價方法

        1.1 評價因子

        控制和影響地質災害形成的因素有很多,概括起來主要包括地質災害的內在條件和誘發(fā)條件兩個方面。本研究以環(huán)境因素控制論為理論核心。環(huán)境因素控制論[4]包含兩層涵義:一是一切地質災害都是環(huán)境因素綜合作用嚴格控制的結果;二是人類可以通過調節(jié)各種環(huán)境因素來控制災害的發(fā)生或減少災害損失。第一層涵義為研究地質災害提供了理論依據(jù),可以作為地質災害易發(fā)性評價的基本原理;第二層涵義為地質災害防治提供了可能性。本研究選取巖土性質、地質構造、地形地貌、地下水特征、地表水活動、植被覆蓋度、氣候氣象和人類活動等[5]環(huán)境因素,作為地質災害易發(fā)性的評價因子,并將各評價因子按照對地質災害易發(fā)性的影響程度分為4級,分別賦予評分值 1、2、3、4,見表 1。

        表1 梅州市地質災害易發(fā)性評價因子分級

        1.2 評價模型

        在咨詢專家和參考相關研究成果的基礎上,確定地質災害易發(fā)性評價模型的計算公式為

        式中:M為綜合評分值;pi為第i個評價因子評分值;wi為第i個評價因子權值;n為評價因子個數(shù),n=8。

        綜合評分值M是反映該單元地質災害易發(fā)程度的綜合指標,其值越大,地質災害越容易發(fā)生,即地質災害發(fā)生的危險性越高。為確定各評價單元所屬的地質災害易發(fā)區(qū),根據(jù)評價結果將研究區(qū)分為4個等級,即M≥3.2為地質災害高易發(fā)區(qū),2.4≤M <3.2為地質災害中易發(fā)區(qū),1.6≤M <2.4為地質災害低易發(fā)區(qū),M<1.6為不易發(fā)區(qū)。

        1.3 權值確定

        采用A.T.W.Chu提出的權的最小平方法確定權值wi。該方法克服了傳統(tǒng)層次分析法的不足,避免了一致性檢驗,簡化了計算過程,提高了效率[5]。根據(jù)各評價因子的重要性,將其進行兩兩比較,由比較結果確定判斷矩陣A為

        權向量的解析表達式為

        式中:

        求解得 wi=(0.13,0.13,0.25,0.07,0.06,0.05,0.06,0.25)T,即巖土性質、地質構造、地形地貌、地下水特征、地表水活動、地表植被、氣候氣象和人類活動對應的權值分別為0.13、0.13、0.25、0.07、0.06、0.05、0.06、0.25。權值的分布情況反映了內在因素在地質災害易發(fā)性方面的控制作用,也說明人類活動已成為誘發(fā)地質災害的主要因素。

        2 地質災害易發(fā)性分區(qū)

        2.1 地質災害特征

        實地調查結果表明,梅州市地質災害具有災害點數(shù)量多、個體規(guī)模小、穩(wěn)定性差、危害程度較小等特點,地質災害以崩塌、滑坡為主,分布規(guī)律呈現(xiàn)明顯的地域性,且多發(fā)生在雨季,同時地質災害的發(fā)生與人類工程活動關系密切。

        2.2 地質災害分區(qū)

        基于MapGIS平臺,采用前文確定的地質災害易發(fā)性評價模型對梅州市地質災害易發(fā)性進行評價和分區(qū)。

        單元剖分的形式及大小對易發(fā)性區(qū)劃的結果影響較大[6],因此本研究采用最常用的20 m×20 m矩形網(wǎng)格單元進行計算。首先以梅州市地質災害分布圖(1∶2萬)為基圖,將采集到的各個評價因子信息分別作為一個單獨的圖層,分別與基圖在GIS中作空間疊加分析;然后根據(jù)綜合評分值計算公式,對各評價因子的柵格圖層進行重新分類疊加;最后利用GIS柵格計算功能完成各評價因子的綜合評分值計算,生成以綜合評分值大小衡量的地質災害易發(fā)程度指數(shù)計算結果,即地質災害易發(fā)性分區(qū)圖(圖1)。

        圖1 梅州市地質災害易發(fā)性分區(qū)

        據(jù)調查,梅州市地質災害高易發(fā)區(qū)面積為6 008.52 km2,在各縣皆有分布,占全市土地總面積的37.85%,有災害點5 104處,占全市災害點總數(shù)的83.22%,災害點密度為0.85處/km2;中易發(fā)區(qū)面積為4 729.28 km2,占土地總面積的29.79%,有災害點789處,占災害點總數(shù)的12.86%,災害點密度為0.17處/km2;低易發(fā)區(qū)面積為 4 384.57 km2,占土地總面積的27.62%,有災害點224處,占災害點總數(shù)的3.65%,災害點密度為0.05處/km2;不易發(fā)區(qū)面積為753.68 km2,占土地總面積的4.75%,有災害點16處,占災害點總數(shù)的0.26%,災害點密度為0.02 處/km2。

        地質災害易發(fā)性分區(qū)結果與地質災害調查結果相符程度高,較好地反映了梅州市地質災害的分布情況和易發(fā)程度,其中高易發(fā)區(qū)可劃分為東南崩塌、滑坡高易發(fā)亞區(qū)和西北崩塌、滑坡、塌陷高易發(fā)亞區(qū),并進一步劃分為長治—青溪、大埔西河、大埔銀河—三河、大埔大東—豐順黃金、豐順建橋—湯坑、豐順八鄉(xiāng)山、五華郭田—硝芳、五華周江—華陽、五華華城—小都—潭下、蕉嶺長潭—五華雙頭、平遠差干—仁居—八尺—中行及蕉嶺南磜—梅縣丙村等12個小區(qū),是地質災害防治重點。地質災害易發(fā)性分區(qū)圖可作為今后地質災害防治、監(jiān)測等工作的依據(jù)。

        3 結語

        對梅州市地質災害高發(fā)的現(xiàn)狀進行了初步分析,通過實地調查確定易發(fā)性主要影響因子,建立地質災害易發(fā)性評價模型,并借助MapGIS軟件生成地質災害易發(fā)性分區(qū)圖,得到如下結論:

        (1)以環(huán)境因素控制論為理論基礎,以巖土性質、地質構造、地形地貌、地下水特征、地表水活動、地表植被、氣候氣象和人類活動等8項指標為評價因子建立地質災害易發(fā)性評價模型。

        (2)采用A.T.W.Chu提出的權的最小平方法來確定權值,巖土性質、地質構造、地形地貌、地下水特征、地表水活動、地表植被、氣候氣象和人類活動對應的權值分別為0.13、0.13、0.25、0.07、0.06、0.05、0.06、0.25。權值的分布情況反映了內在因素在地質災害易發(fā)性方面的控制作用,也充分考慮了人為因素的影響。該方法的優(yōu)越性體現(xiàn)在避免了一致性檢驗,簡化了計算過程,提高了工作效率。

        (3)基于MapGIS,根據(jù)易發(fā)性評價方法對梅州市地質災害易發(fā)性進行評價和分區(qū),將各評價因子的圖層與基圖進行疊加得出綜合評分值,生成易發(fā)性分區(qū)圖(圖1),其中高易發(fā)、中易發(fā)、低易發(fā)和不易發(fā)4種類型在梅州市各地均有分布,其中高易發(fā)區(qū)可劃分為東南崩塌、滑坡高易發(fā)亞區(qū)和西北崩塌、滑坡、塌陷高易發(fā)亞區(qū),并進一步劃分為12個小區(qū)。地質災害易發(fā)性分區(qū)結果與地質災害調查結果相符程度高,可作為今后地質災害防治工作的重要參考。

        [1]姚勇,高加成,姚文花.臨潼大水溝泥石流特征分析及危險性評價[J].鐵道工程學報,2010(11):5 -9.

        [2]姚勇,高加成,姚文花.國道G212線魯班崖滑坡特征分析及穩(wěn)定性評價[J].公路,2011(3):67-70.

        [3]姚玉增,李仁峰,溫守欽,等.遼寧省凌源市山地地質災害易發(fā)性評價研究[J].地球學報,2010,31(1):109 -116.

        [4]居恢揚,顧仁杰.地質災害研究的基礎理論——環(huán)境因素控制論[J].自然災害學報,1994,3(4):15 -22.

        [5]王念秦,姚勇,羅東海.泥石流空間預判技術[J].蘭州大學學報:自然科學版,2009,45(1):8 -11.

        [6]霍艾迪,張駿,盧玉東,等.地質災害易發(fā)性評價單元劃分方法——以陜西省黃陵縣為例[J].吉林大學學報:地球科學版,2011,41(2):523 -528.

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