王陶然 閆麗雯 房浩

【摘 要】地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度區(qū)劃，對交通線路選定、建筑物選址以及地質(zhì)災(zāi)害的防治等至關(guān)重要。秦皇島市西部山區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜脆弱，山區(qū)崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害嚴重，礦山開采還引發(fā)了地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害，已嚴重阻礙了秦皇島市的城鎮(zhèn)化建設(shè)。本文在分析該山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀、形成條件及影響因素的基礎(chǔ)上，選取地質(zhì)、地形地貌、降雨、植被以及人類工程活動等因子建立地質(zhì)災(zāi)害評價體系，根據(jù)各因子的影響程度確定其權(quán)重，計算各地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)程度，將工作區(qū)劃分成地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)和不易發(fā)區(qū)，并進行了分區(qū)評價。為有計劃地開展地質(zhì)災(zāi)害防治、合理開發(fā)地質(zhì)環(huán)境資源提供依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)災(zāi)害 易發(fā)程度分區(qū) 因子加權(quán)法 秦皇島市

【Abstract】The division of geological disasters susceptible degree is critical for selecting traffic lines、buildings and preventing geological disasters. Geological environmental conditions are complex and fragile in the western mountains of Qinhuangdao， mountain collapse， landslide， debris flow disaster and ground fissure caused by mining has seriously hindered the urbanized construction of Qinhuangdao. Based on the analysis of the present development、formation conditions and influence factors of geological disasters in the mountainous area， selected geology、topography and geomorphology、 rainfall、vegetation and human engineering activities as factors to establish geological disaster evaluation system， according to the influence degree of each factor to determine its weight， calculating and evaluating regional geological hazard susceptible degree， dividing work area into medium susceptible district， low susceptible district and unsusceptible district. Providing a basis for geological disaster prevention and reasonable development of geological environment resources.

【Keywords】geological disasters；disasters degree subarea；Factor weighting method；Qinhuangdao

1前言

地質(zhì)災(zāi)害是指在自然或者人為因素的作用下形成的，對人類生命財產(chǎn)、環(huán)境造成破壞和損失的地質(zhì)現(xiàn)象[1]。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)是指具備地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的地質(zhì)環(huán)境條件和氣候條件，容易或可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)的區(qū)域[2]。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)主要依據(jù)地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀和人類工程活動劃分，根據(jù)《縣（市）地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃基本要求》實施細則規(guī)定，可劃分為高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)、非易發(fā)區(qū) 4 級，要求規(guī)定對所屬縣（市）的主要集鎮(zhèn)、廠礦、重要交通沿線、重要工程設(shè)施潛在的地質(zhì)災(zāi)害體進行調(diào)查，對危及人及財產(chǎn)的潛在災(zāi)害點，如不穩(wěn)定斜坡、泥石流流通區(qū)、采空區(qū)等必須進行調(diào)查。

我國是一個多山國家，山地、高原和丘陵占國土面積的69%，每年都產(chǎn)生大量的崩塌、滑坡和泥石流地質(zhì)災(zāi)害[3]。地質(zhì)災(zāi)害分區(qū)評價是目前國內(nèi)外地質(zhì)災(zāi)害科學(xué)研究方面的熱點話題。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分結(jié)果，是制定地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃的重要依據(jù)，也是土地利用總體規(guī)劃編制、氣象地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報的重要基礎(chǔ)資料。

秦皇島市西部山區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件較差，人類經(jīng)濟活動較多，且以往地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作較不完善，造成的損失達數(shù)百萬元，致數(shù)十人死亡，嚴重危害了當?shù)鼐用竦纳敭a(chǎn)安全，阻礙了秦皇島市城鎮(zhèn)化發(fā)展的腳步。這就迫切需要對該區(qū)進行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、進行易發(fā)程度分區(qū)，為該區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治、城鎮(zhèn)化進程及政府決策提供參考。

2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外地質(zhì)災(zāi)害分區(qū)評價發(fā)展過程基本上是按著定性化、半定性半定量化方法向定量化方法過渡。依據(jù)過去及現(xiàn)在發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害推測未來的地質(zhì)災(zāi)害狀況是地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價中經(jīng)常用到的方法。許多學(xué)者在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價研究中依據(jù)該規(guī)則做了大量嘗試，并取得了一些成功的經(jīng)驗[4-5]。

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)的劃分方法有綜合危險性指數(shù)法、模糊綜合評判法、襲擾系數(shù)法等。2007年韓娟等應(yīng)用綜合危險性指數(shù)法對蒼山縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)進行了劃分[6]；陳國鈞等應(yīng)用模糊綜合評判法解決了地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃定中的模糊性與復(fù)雜性問題，為該類研究提供參考[7]；2004年張建萍采用襲擾系數(shù)法對陽泉市郊區(qū)進行了地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)評價[8]。綜合危險性指數(shù)法是將影響地質(zhì)災(zāi)害形成的各種因素疊加起來，但各因素影響的大小主要根據(jù)經(jīng)驗來判斷，這就往往出現(xiàn)于事實相悖的結(jié)果；模糊綜合評判就是對擬評判對象選定一些主要因素，先進行單因素綜合評判，再考慮諸因素在總綜合評判中的地位，但分級標準也是由經(jīng)驗制定，具有一定的人為性；襲擾系數(shù)法主要采用地質(zhì)災(zāi)害個數(shù)密度、面積密度和體積密度來計算單元體的襲擾系數(shù)（R），以R值的大小生成易發(fā)區(qū)圖，該方法簡便易行，但往往忽視了地質(zhì)環(huán)境條件、人類工程活動等因素的重要影響，隨著外界條件的改變，一些低易發(fā)區(qū)仍會產(chǎn)生較多的地質(zhì)災(zāi)害。

無論采用何種方法，進行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分，都應(yīng)當做到易發(fā)區(qū)的內(nèi)涵清晰，評價單元選擇合理，指標選取和賦值依據(jù)充分，劃分結(jié)果層次分明，體現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境條件對于地質(zhì)災(zāi)害形成和發(fā)展的控制規(guī)律與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的基本特點?；谝陨峡紤]，為了對大范圍邊坡地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進行有效、定量的評價，提出了多因子加權(quán)法對地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)進行分區(qū)評價。此原則主要根據(jù)境內(nèi)地形地貌、巖土體類型及性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)背景條件，結(jié)合植被降雨和人類活動等動力破壞因素，充分考慮現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育強度、分布規(guī)律及發(fā)展趨勢，采用定性分析為主、定量分析為輔，定性分析與定量評價相結(jié)合的方法進行易發(fā)區(qū)劃分。

3實例研究分析

3.1研究區(qū)概況

秦皇島市西部山區(qū)主要包括盧龍、昌黎兩縣。盧龍縣總面積961km2，境內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件較差，低山重疊，丘陵起伏，山巒重疊，溝壑縱橫，水土沖刷嚴重，地表多為巖石風(fēng)化殘積物和裸露基巖。昌黎縣總面積1230km2，地貌類型為山丘區(qū)和平原區(qū)，共有較大山峰6座，山勢陡峻。調(diào)查區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季雨量充沛，年平均降水量 679.5mm。兩縣位處燕山褶斷帶東南邊緣，經(jīng)歷了長期多次構(gòu)造演變，區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主，褶皺次之。該區(qū)人類工程經(jīng)濟活動強烈，礦山數(shù)量多，開發(fā)規(guī)模小，采掘方法落后，開采過程中破壞了原有的地形地貌及山上的植被，形成了高陡的不穩(wěn)定斜坡，同時也堆棄了大量的土石，為崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生埋下了隱患。

兩縣地質(zhì)災(zāi)害的類型主要有崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫四類。盧龍縣主要是開挖山坡腳建房、露天采石礦誘發(fā)的滑坡、潛在的巖土體崩塌及歷史上地震時曾形成過的地裂縫，昌黎縣地質(zhì)災(zāi)害主要是泥石流，見表1。共造成9人死亡、地質(zhì)災(zāi)害直接經(jīng)濟損失274萬元，其中盧龍縣損失巨大。較大的災(zāi)害為1998年11月2日盧龍縣石門鎮(zhèn)武山石礦發(fā)生的山體滑坡，造成死亡9人、重傷3人、輕傷1人，毀壞運輸拖拉機11輛，直接經(jīng)濟損失250萬元。

表1 盧龍縣、昌黎縣山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類型統(tǒng)計表

災(zāi) 害

類 型 泥石流（處） 崩塌（處） 滑坡（處） 地裂縫（處） 合計

已發(fā)生 未發(fā)生 已發(fā)生 未發(fā)生 已發(fā)生 已發(fā)生

建卡編號點 2 - - 13 1 1 17

合 計 2 - - 13 1 1 17

占總數(shù)（%） 12 - - 76 6 6 100

3.2研究區(qū)易發(fā)程度指標體系的建立

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性反映的是一個地區(qū)在各種因素如地層巖性、區(qū)域構(gòu)造、氣象水文等綜合作用下導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性大小。通過以量化定級的方法確定“什么地方最容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害”的問題，是進行危險性和風(fēng)險評價的基礎(chǔ)。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)評價指標包括已有地質(zhì)災(zāi)害群體統(tǒng)計和地質(zhì)災(zāi)害形成條件兩類。在評價因子的選取時，既要考慮各參評因子易于定量化，更要考慮所選因素必須具有反映地質(zhì)環(huán)境特征的代表性及區(qū)域范圍內(nèi)的系統(tǒng)性。

已有地質(zhì)災(zāi)害群體統(tǒng)計評價指標主要包括地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)量和規(guī)模。影響地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的因素主要有地質(zhì)環(huán)境條件和地質(zhì)災(zāi)害誘發(fā)因素。災(zāi)害點密度是一個區(qū)域內(nèi)已發(fā)生或者有正在發(fā)育的災(zāi)害現(xiàn)狀，該單元內(nèi)災(zāi)害情況可以通過該項得到直觀反映；對于山區(qū)來說，地貌類型和坡度是產(chǎn)生崩塌、滑坡、泥石流的根源。兩縣的地質(zhì)災(zāi)害都分布在低山丘陵區(qū)，地形條件—坡度大于20°，如長峪山泥石流主溝長2km，溝坡度25°，武山滑坡體也發(fā)生于32°的山坡上；地質(zhì)構(gòu)造是一個區(qū)域內(nèi)災(zāi)害產(chǎn)生的動力基礎(chǔ)，巖土體是崩塌、滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的物質(zhì)基礎(chǔ)，對災(zāi)害的發(fā)育及活動起到了決定性的作用，盧龍武山石礦一帶層理發(fā)育，昌黎縣娘娘頂一帶巖石節(jié)理裂隙發(fā)育、風(fēng)化強烈，造成坡體巖石破碎，為地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生提供了有利的物質(zhì)條件；從兩縣的災(zāi)害點來看，泥石流多發(fā)區(qū)為變質(zhì)巖、混合花崗巖節(jié)理發(fā)育強風(fēng)化區(qū)，殘留在斜坡上的浮石及變質(zhì)巖類地區(qū)松散碎屑物質(zhì)成為泥石流的物源，不穩(wěn)定斜坡巖性以亞砂土類碎石為主，結(jié)構(gòu)疏松，存在崩塌的危險，所以地層巖性是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的一個重要因素；植被發(fā)育狀況對地質(zhì)災(zāi)害的形成也有一定的影響，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在其它致災(zāi)條件相同的情況下，當植被覆蓋率大于80%時，一般不易誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，當植被覆蓋率小于60%時，則相對較易誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。因此地質(zhì)災(zāi)害形成條件選取災(zāi)害點密度、坡度、地貌類型、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、植被，它們決定了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的動力大小和能量的轉(zhuǎn)化條件，松散碎屑物質(zhì)的聚積和成災(zāi)可能性。

誘發(fā)因素選取降雨情況和人類工程活動，能直接導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。本區(qū)以往發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害大都由降雨引起，且一般出現(xiàn)在降雨強度較大的7、8月份；人類工程活動對地質(zhì)災(zāi)害的形成常具有決定性作用，其中包括建房修路和采礦活動兩個方面。工作區(qū)不穩(wěn)定斜坡大部分是因開挖坡腳建房、修路、毀林開荒形成的，采礦形成的尾礦庫和陡立的工作面也是形成地質(zhì)災(zāi)害的重要隱患，如盧龍武山石礦發(fā)生的巖質(zhì)滑坡，即是由于人為采石形成，造成了人員及設(shè)備的較大損失。由此將以上8項主要因素作為地災(zāi)害易發(fā)區(qū)評價的主要因子，根據(jù)《縣（市）地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃基本要求》實施細則及上述兩縣地質(zhì)災(zāi)害的特征，各指標權(quán)重分值如表2所示，對崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫4種地質(zhì)災(zāi)害進行易發(fā)程度劃分與評價。

圖1 研究區(qū)易發(fā)程度評價指標體系

表2 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)評價指標

評價指標 分值

4 3 2 1

指標1 災(zāi)害點密度（個/km2） ≥1 0.1-1 0-0.1 0

指標2 坡度（℃） ≥40 30—40 20—30 ≤20

指標3 地貌類型 低山 丘陵 臺地 盆地谷地

指標4 地質(zhì)構(gòu)造 區(qū)域 次級 裂隙 無

指標5 地層巖性 片麻巖類 碳酸巖類

巖漿巖類 碎屑巖類 第四系

指標6 植被 無 雜草莊稼 灌木 喬木

指標7 降雨mm/a >700 600-700 500-600 <500

指標8 人類工程活動 強烈 中等 弱 微

3.3易發(fā)程度分區(qū)方法

按單元格面積2 km×2km作為最小評價單元對工作區(qū)剖分，將剖分的網(wǎng)格與數(shù)字化地質(zhì)災(zāi)害圖件進行單要素疊加。地質(zhì)災(zāi)害高、中、低和不易發(fā)區(qū)取值分別為4、3、2、1，當有兩種以上地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)重疊時，則取值為5；最后將疊加結(jié)果在計算機上用Surfer軟件自動生成等值線。對同等地質(zhì)災(zāi)害級別的界線，根據(jù)地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、人類工程活動特征等致災(zāi)地質(zhì)環(huán)境條件，將網(wǎng)格法的分界線進行修正，編制地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)圖（圖2）。

圖2 綜合地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度區(qū)劃圖

3.4易發(fā)程度分區(qū)評價結(jié)果

分析將調(diào)查區(qū)分為中易發(fā)區(qū)B、兩個低易發(fā)區(qū)C和不易發(fā)區(qū)D。B為滑坡、不穩(wěn)定斜坡災(zāi)害低易發(fā)區(qū)； C=C1為泥石流災(zāi)害低易發(fā)區(qū)；C=C2為滑坡、不穩(wěn)定斜坡、泥石流災(zāi)害低易發(fā)區(qū)。

（1）地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)（B）。本區(qū)分布于桃林口—宣家溝一帶，面積82km2，地貌類型為低山丘陵區(qū)，區(qū)內(nèi)已發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害1處，還存在隱患點6處，威脅人口32人，威脅資產(chǎn)113萬元。區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害主要是邊坡穩(wěn)定性問題，有土質(zhì)、巖質(zhì)崩塌的隱患。

（2）地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)（C）。本區(qū)面積199km2，地貌為低山、丘陵區(qū)。區(qū)內(nèi)已發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害3處，地質(zhì)災(zāi)害隱患點7處，威脅人口163人，資產(chǎn)299萬。區(qū)內(nèi)大小礦山較多，1998年2月17日因開采形成的危巖工作面造成過滑坡地質(zhì)災(zāi)害，現(xiàn)狀條件下還存在著巖石崩塌或滑坡的隱患。盧龍縣城關(guān)鎮(zhèn)金剛鐵礦堆積的尾礦砂一旦在雨季決口很可能形成崩塌或泥石流，將威脅溝口下的20戶居民的安全。1959年8月竭石山附近發(fā)生的泥石流造成毀壞房屋12間，沖毀土地22畝，直接經(jīng)濟損失16萬元。今后該區(qū)有發(fā)生泥石流的危險，另外村民建房切割坡腳形成的陡坎，雨季也易形成崩塌地質(zhì)災(zāi)害。

（3）地質(zhì)災(zāi)害不易發(fā)區(qū)（D）。本區(qū)分布于盧龍縣南部的丘陵區(qū)及盆地區(qū)，面積約625km2，本區(qū)地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育。僅在盧龍城關(guān)沿青龍河走向，地下存在著一條桃園活動斷裂，在1976年唐山大地震時產(chǎn)生過地裂縫、噴沙冒水現(xiàn)象，現(xiàn)早已填平。目前沒有發(fā)現(xiàn)其它地質(zhì)災(zāi)害點及隱患點。

3.5評價結(jié)果校驗

易發(fā)程度區(qū)劃結(jié)果在使用前必須對它的可信度和預(yù)測效果進行檢驗，主要原則是通過該地區(qū)已有的事件來檢驗對未來可能出現(xiàn)或發(fā)生的同一類事件預(yù)測的合理性與置信度。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度的4個等級，即不易發(fā)區(qū)1、低易發(fā)區(qū)2、中易發(fā)區(qū)3、高易發(fā)區(qū)4，以Ai表示第i級區(qū)的面積占工作區(qū)總面積的百分比，Li表示落在第i級區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害點數(shù)占總災(zāi)害點的百分比，以Li對Ai的比值，即

Ri=Li/Ai，i=1，2，3，4

作為對地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)的評價指數(shù)，該指數(shù)表征了地質(zhì)災(zāi)害活動的強度，如果R1〈R2〈R3〈R4成立，則說明對易發(fā)程度的分區(qū)是合理可信的。通過計算可得各易發(fā)區(qū)Ri值為：RB=3.87；RC=2.51；RD=0.14。符合校驗準則，證明本次分區(qū)結(jié)果科學(xué)合理。

4結(jié)語

（1）本次工作詳細分析了秦皇島市西部山區(qū)即盧龍、昌黎兩縣的地質(zhì)災(zāi)害的分布、規(guī)模、危害、形成條件及影響因素，建立了地質(zhì)災(zāi)害空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

（2）調(diào)查區(qū)主要為丘陵低山區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害及隱患點雖然不多，可一但發(fā)生災(zāi)害，危害較重，經(jīng)濟損失較大，尤其是礦山開采原因造成的不穩(wěn)定斜坡引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模較大。

（3）根據(jù)地形地貌、地質(zhì)災(zāi)害點數(shù)、環(huán)境地質(zhì)條件及危害性，采用定性評價和網(wǎng)格定量化數(shù)值處理相結(jié)合的方法生成的易發(fā)分區(qū)圖，共分三個低易發(fā)區(qū)和一個不易發(fā)區(qū)。低易發(fā)區(qū)面積271km2，地質(zhì)災(zāi)害隱患點13處，威脅人數(shù)220人，預(yù)測威脅資產(chǎn)447萬元，表明秦皇島市西部山區(qū)潛在地質(zhì)災(zāi)害對境內(nèi)的影響較小。

（4）根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)結(jié)果、地質(zhì)災(zāi)害潛在危害的嚴重程度以及地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律等，應(yīng)對重要地質(zhì)災(zāi)害隱患點作出防災(zāi)預(yù)案、建立完善的地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)工作管理體制和運行機制，保證該區(qū)地質(zhì)環(huán)境資源的合理和利用城鎮(zhèn)化發(fā)展進程。

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