韋學(xué)松， 江思義， 梁寶疊， 黃 博

(廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，廣西 南寧 530029)

0 引言

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分是地質(zhì)災(zāi)害研究工作的核心內(nèi)容之一，在地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)范圍預(yù)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害損失預(yù)評(píng)估和地質(zhì)災(zāi)害防治工程評(píng)價(jià)等方面發(fā)揮著重要的作用[1]。

2000年我國(guó)制定了縣(市)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃基本要求，陸續(xù)出現(xiàn)了地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)性評(píng)價(jià)的研究成果。2002年，鐘蔭乾[2]總結(jié)了地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)方法和崩塌、滑坡、泥石流、巖溶塌陷的易發(fā)程度評(píng)價(jià)因子，強(qiáng)調(diào)必須同時(shí)注重災(zāi)害現(xiàn)狀和形成條件兩類；其后隨著GIS技術(shù)在我國(guó)的快速發(fā)展，全國(guó)各地以縣(市、區(qū))為單位的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)如雨后春筍一樣不斷冒出；趙彥寧[3]借助GIS技術(shù)對(duì)吉林省敦化市的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃方法進(jìn)行了研究；張英[4]基于ArcGIS平臺(tái)，并利用層次分析法和信息量法對(duì)旬陽(yáng)縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究；宋世鑫[5]基于MapGIS平臺(tái)，利用指數(shù)法和信息量法對(duì)陜西省定邊縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究；王峰[6]選取Logistic回歸模型與模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)四川省巴中市南江縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃進(jìn)行了研究。相關(guān)的研究成果不勝枚舉，區(qū)域不同，選取的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)評(píng)價(jià)的因子不同，再結(jié)合恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法或評(píng)價(jià)模型成為地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)評(píng)價(jià)研究的關(guān)鍵。

1 研究區(qū)概況

田林縣位于廣西壯族自治區(qū)的西北部，地理坐標(biāo)：北緯23°57′～24°48′、東經(jīng)105°31′～106°26′，地處滇、黔、桂三省交界，東與右江、凌云、 樂(lè)業(yè)縣(區(qū))交界，西與隆林、西林兩縣毗鄰，南與云南省富寧縣接壤，北與貴州省冊(cè)亨縣隔南盤江相望?？h境東西長(zhǎng)約80 km，南北寬約70 km，全縣總面積5 523 km2，為廣西國(guó)土面積最大的縣。田林縣地處云貴高原和廣西丘陵山區(qū)的過(guò)渡地帶，境內(nèi)以山地為主，地勢(shì)高峻，山嶺連綿，山峰海拔一般在1 000～2 000 m。該縣人類工程活動(dòng)頻繁，大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)農(nóng)民對(duì)地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)意識(shí)薄弱，是廣西地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)縣。該縣先前做過(guò)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)的研究[7]，年代相隔較遠(yuǎn)，且研究精度相對(duì)較低。

通過(guò)資料搜集和地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查，田林縣地質(zhì)災(zāi)害及隱患共202處，其中，滑坡92處，數(shù)量最多，占45.54%；崩塌58處，占28.71%；不穩(wěn)定斜坡42處，占20.79%；泥石流10處，占4.95%。崩塌、滑坡和不穩(wěn)定斜坡為田林縣地質(zhì)災(zāi)害的主要類型。

2 評(píng)價(jià)方法與評(píng)價(jià)因子研究

2.1 評(píng)價(jià)方法

研究地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)的方法有很多，總體上可分為定性分析和定量評(píng)價(jià)兩種，定量評(píng)價(jià)目前成為主導(dǎo)[3]。本次研究采用在定性分析工作區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，利用GIS技術(shù)定量進(jìn)行易發(fā)區(qū)劃分。具體方法步驟如下：

(1)根據(jù)田林縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特點(diǎn)，確定控制和影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要(n個(gè))因素，建立田林縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；以定性評(píng)價(jià)方法建立各評(píng)價(jià)因子的影響范圍，并進(jìn)行單因素評(píng)價(jià)分區(qū)，劃分為最多4個(gè)等級(jí)、最少2個(gè)等級(jí)，賦單因素評(píng)價(jià)值(Yi)。

(2)采用專家打分法確定各因素權(quán)重值(Wi)。

(3)以GIS平臺(tái)為依托，對(duì)各影響因素進(jìn)行疊加分析，將研究區(qū)按各評(píng)價(jià)因子劃分為地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性各異的多個(gè)分區(qū)。

(4)依據(jù)各分區(qū)評(píng)價(jià)因子打分值及各因子的權(quán)重值，用加權(quán)的方法計(jì)算各分區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性綜合評(píng)價(jià)值(R)。

(5)根據(jù)各區(qū)域綜合評(píng)價(jià)得分的高低，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)。

2.2 評(píng)價(jià)因子的選取

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)的評(píng)價(jià)因子可從現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征、基礎(chǔ)地質(zhì)條件和地質(zhì)災(zāi)害誘發(fā)因素三個(gè)大方向作為一級(jí)要素進(jìn)行評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行再次細(xì)分，可分為地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育密度、地貌類型、地形坡度、工程地質(zhì)巖組、風(fēng)化層厚度、地質(zhì)構(gòu)造、人類工程活動(dòng)、多年平均降雨量8個(gè)二級(jí)要素。在綜合分析了田林縣地質(zhì)災(zāi)害的形成條件和影響因素的前提下，建立了田林縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1。

圖1 田林縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2.1 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育密度

田林縣地質(zhì)災(zāi)害密度分區(qū)結(jié)果，將田林縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育密度單因子評(píng)價(jià)賦值如下：地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育高密度區(qū)賦4分，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育中密度區(qū)、低密度區(qū)依次賦3分、2分，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育極低密度區(qū)賦1分。得到田林縣現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害分布密度單因素評(píng)價(jià)分區(qū)圖。

2.2.2 地貌類型

地貌類型是影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育與分布的重要因素之一。從地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育數(shù)量看，研究區(qū)內(nèi)碎屑巖中山地貌區(qū)發(fā)育災(zāi)點(diǎn)數(shù)量最多，碎屑巖低山地貌區(qū)次之，巖溶峰叢洼(谷)地地貌區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育最少；從地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育密度看，碎屑巖低山地貌區(qū)地災(zāi)發(fā)育密度最大，巖溶峰叢洼(谷)地地貌區(qū)次之，碎屑巖中山地貌區(qū)發(fā)育最少，各地貌單元地質(zhì)災(zāi)害的分布數(shù)量與發(fā)育密度是不均勻的。碎屑巖中山地貌區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分布密度較低山地貌區(qū)低，其原因是中山地貌區(qū)分布面積大，居民點(diǎn)少，人類工程活動(dòng)相對(duì)較弱所致；而巖溶峰叢洼(谷)地地貌區(qū)人口密度大，分布面積最小，且村莊大部分位于石山山腳，易形成巖質(zhì)崩塌地質(zhì)災(zāi)害；碎屑巖低山地貌區(qū)，覆蓋層與基巖接觸面(隔水層)易形成崩滑面，且人口密度大，人類活動(dòng)影響較大，易導(dǎo)致崩塌、滑坡發(fā)生。若僅從地貌角度考慮，低山地貌區(qū)和巖溶峰叢洼(谷)地地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)更易發(fā)生。田林縣地貌類型單因子評(píng)價(jià)賦值為：碎屑巖中山地貌賦3分，碎屑巖低山地貌和巖溶峰叢洼(谷)地地貌賦4分。得到田林縣研究區(qū)地貌類型單因素評(píng)價(jià)分區(qū)圖。

2.2.3 地形坡度

地形坡度主要指自然斜坡坡度。根據(jù)區(qū)內(nèi)調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果，隨著地形坡度的增加，田林縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育數(shù)量和危害程度也呈明顯上升趨勢(shì)，因此，地形坡度對(duì)區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的影響和控制作用明顯。田林縣受自然坡度影響且危害程度大的地質(zhì)災(zāi)害主要分布于>35°的斜坡上，25°～35°的斜坡次之，<15°的斜坡對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的影響較小。田林縣地形坡度單因子評(píng)價(jià)賦值為：坡度>35°得4分，坡度25°～35°得3分，坡度15°～25°得2分，坡度<15°得1分。得到田林縣地形坡度單因素評(píng)價(jià)分區(qū)圖。

2.2.4 工程地質(zhì)巖組

工作區(qū)工程地質(zhì)巖組對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響和控制作用較明顯，雖然堅(jiān)硬-較堅(jiān)硬砂巖、粉砂巖、泥巖巖組和堅(jiān)硬-較堅(jiān)硬砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾較軟弱泥巖、頁(yè)巖巖組發(fā)育密度相對(duì)較小，但從實(shí)際來(lái)看，該巖組風(fēng)化帶厚，風(fēng)化層透水性更好，若僅考慮自然狀況下不同的巖組易發(fā)性，認(rèn)為在田林縣堅(jiān)硬-較堅(jiān)硬砂巖、粉砂巖、泥巖巖組和堅(jiān)硬-較堅(jiān)硬砂巖、泥質(zhì)粉砂巖巖組更易發(fā)，其次為純碳酸鹽巖巖組、弱-中等巖溶化堅(jiān)硬碳酸鹽巖夾軟弱碎屑巖巖組。田林縣工程地質(zhì)巖組單因子評(píng)價(jià)賦值為：堅(jiān)硬-較堅(jiān)硬砂巖、粉砂巖、泥巖巖組和堅(jiān)硬-較堅(jiān)硬砂巖、泥質(zhì)粉砂巖巖組得4分，純碳酸鹽巖巖組和弱-中等巖溶化堅(jiān)硬碳酸鹽巖夾軟弱碎屑巖巖組得3分，塊狀堅(jiān)硬侵入巖巖組得2分。得到田林縣工程地質(zhì)巖組單因素評(píng)價(jià)分區(qū)圖。

2.2.5 風(fēng)化土層厚度

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，風(fēng)化土層厚度越大的區(qū)域，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育密度越大，為成倍增長(zhǎng)。將田林縣劃分為≤1 m、1～3 m、3～5 m和>5 m等四個(gè)風(fēng)化土層厚度區(qū)。風(fēng)化土層厚度(按平均厚度計(jì))單因子評(píng)價(jià)賦值為：風(fēng)化土層厚度>5 m得4分，風(fēng)化土層厚度3～5 m得3分，風(fēng)化土層厚度1～3 m得2分，風(fēng)化土層厚度≤1 m得1分。得到田林縣風(fēng)化土層厚度單因素評(píng)價(jià)分區(qū)圖。

2.2.6 地質(zhì)構(gòu)造

地質(zhì)構(gòu)造對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育及分布也具有一定的影響。構(gòu)造帶上及其兩側(cè)影響帶往往巖體破碎，巖石較容易風(fēng)化形成崩滑所需的松散固體物質(zhì)，構(gòu)造節(jié)理面形成崩滑面。故本次研究以區(qū)內(nèi)已查明的構(gòu)造線為基準(zhǔn)，向其兩側(cè)按間距設(shè)置≤1 km、1～3 km、3～5 km、>5 km等四個(gè)緩沖區(qū)。地質(zhì)構(gòu)造單因子評(píng)價(jià)賦值為：≤1 km得4分，1～3 km得3分，3～5 km得3分，>5 km得1分。得到田林縣地質(zhì)構(gòu)造單因子評(píng)價(jià)分區(qū)圖。

2.2.7 多年平均降雨量

降雨是崩滑流災(zāi)害發(fā)生的直接誘發(fā)因素，特別是暴雨季節(jié)，在相同地質(zhì)環(huán)境條件下，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的數(shù)量與降雨量大小呈正比。因此，這里選用田林縣多年平均降雨量作為致災(zāi)單因子進(jìn)行評(píng)價(jià)賦值。田林縣多年平均降雨量單因子評(píng)價(jià)賦值：多年平均降雨量1 400～1 600 mm得2分，<1 400 mm得1分。得到田林縣多年降雨量單因素評(píng)價(jià)分區(qū)圖。

2.2.8 人類工程活動(dòng)

人類工程活動(dòng)是研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害重要的誘發(fā)因子之一。區(qū)內(nèi)人類工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害影響主要表現(xiàn)為切坡，切坡使一些原本斜坡穩(wěn)定性較好、地質(zhì)災(zāi)害不易發(fā)緩坡地段變成易發(fā)，使原本斜坡穩(wěn)定性較差、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)陡坡地段變成更易發(fā)。因此，區(qū)內(nèi)切坡的分布是判斷人類工程活動(dòng)強(qiáng)度最重要指標(biāo)。這里選用野外地災(zāi)點(diǎn)調(diào)查及易發(fā)村屯核查工作中統(tǒng)計(jì)的、對(duì)致災(zāi)有影響的高陡切坡及低矮致災(zāi)切坡分布情況對(duì)田林縣人類工程活動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行劃分，將田林縣共劃分為人類工程活動(dòng)強(qiáng)、較強(qiáng)、中、弱四個(gè)區(qū)。田林縣人類工程活動(dòng)強(qiáng)度單因子賦值為：人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈得4分，人類工程活動(dòng)較強(qiáng)得3分，人類工程活動(dòng)中等得2分，人類工程活動(dòng)弱得1分。得到田林縣人類工程活動(dòng)強(qiáng)度單因素評(píng)價(jià)分區(qū)圖。

2.3 評(píng)價(jià)因子權(quán)重計(jì)算和分級(jí)賦值

根據(jù)前述分析及總結(jié)，田林縣地質(zhì)災(zāi)害形成的因素中，地形地貌、風(fēng)化土層厚度是客觀因素，建房修路、降雨作用是激發(fā)因素，而風(fēng)化土層厚度又受工程地質(zhì)巖組和地形控制，地質(zhì)構(gòu)造僅僅在局部控制著地災(zāi)點(diǎn)的發(fā)育。在對(duì)選用的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育密度、地貌類型、地形坡度、工程地質(zhì)巖組、風(fēng)化層厚度、地質(zhì)構(gòu)造、人類工程活動(dòng)、多年平均降雨量等8項(xiàng)評(píng)價(jià)因子確定權(quán)重，權(quán)重總和為1。根據(jù)田林縣地質(zhì)災(zāi)害形成因素的主次控制條件，各個(gè)評(píng)價(jià)因子所占權(quán)重賦值見表1。

表1 田林縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度評(píng)價(jià)中各參評(píng)因素賦值標(biāo)準(zhǔn)及權(quán)重分配表

2.4 ArcGIS加權(quán)疊加及量化分析

利用ArcGIS系統(tǒng)的空間分析功能將8個(gè)參與易發(fā)程度評(píng)價(jià)的單因素圖作疊加分析(Analysis Tools->Overlay->intersect)，得出帶有疊加屬性的不同分區(qū)。在疊加分區(qū)的基礎(chǔ)上，利用ArcGIS系統(tǒng)的“字段計(jì)算(Data Management Tools->Fields->Calculate Field)”功能，計(jì)算每一個(gè)分區(qū)各自的綜合評(píng)價(jià)值。為便于田林縣最終的易發(fā)區(qū)綜合劃分，按綜合評(píng)價(jià)值對(duì)各區(qū)進(jìn)行了漸變賦色。

按地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性綜合評(píng)價(jià)得分的高低，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)。本次采用突變點(diǎn)法進(jìn)行確定，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，從中找出突變點(diǎn)作為易發(fā)程度分區(qū)界線值。結(jié)合田林縣野外調(diào)查實(shí)際情況與評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，將田林縣劃分為高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)3個(gè)不同等級(jí)的區(qū)域，其中高易發(fā)區(qū)分為4個(gè)亞區(qū)，中易發(fā)區(qū)分為6個(gè)亞區(qū)，低易發(fā)區(qū)分為5個(gè)亞區(qū)，具體分區(qū)見圖2。

圖2 田林縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)圖

據(jù)統(tǒng)計(jì)，田林縣地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)(A)：總面積為668.88 km2，占全縣總面積的12.11%，包括A1、A2、 A3和A4共4個(gè)地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)亞區(qū)；田林縣地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)(B)：總面積為2 701.99 km2，占全縣總面積的48.92%，包括B1、B2、 B3、B4、B5和B6共6個(gè)地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)亞區(qū)；田林縣地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)(C)：總面積為2 152.13 km2，占全縣總面積的38.97%，包括C1、C2、C3、C4和C5共5個(gè)地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)亞區(qū)。田林縣各地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)亞區(qū)的具體情況及基本特征見表2。

表2 田林縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)表

3 結(jié)論

(1)建立了田林縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，田林縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)因子包括地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育密度、地貌類型、地形坡度、工程地質(zhì)巖組、風(fēng)化層厚度、地質(zhì)構(gòu)造、人類工程活動(dòng)、多年平均降雨量8個(gè)影響地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的地質(zhì)環(huán)境因素。

(2)依據(jù)預(yù)測(cè)分區(qū)指標(biāo)計(jì)算，田林縣地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)總面積為668.88 km2，占全縣總面積的12.11%；田林縣地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)總面積為2 701.99 km2，占全縣總面積的48.92%；田林縣地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)總面積為2 152.13 km2，占全縣總面積的38.97%。

(3)以田林縣地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查成果資料作為依據(jù)，建立田林縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用ArcGIS的空間分析功能對(duì)研究區(qū)地質(zhì)易發(fā)性進(jìn)行評(píng)價(jià)研究，其結(jié)果相對(duì)科學(xué)、直觀、準(zhǔn)確。