許 泰， 鄂崇毅， 蔣興波， 郜云峰， 付利釗

(1. 青海師范大學 青藏高原地表過程與生態(tài)保育教育部重點實驗室，青海 西寧 810008； 2. 青海師范大學 地理科學學院青海省自然地理與環(huán)境過程重點實驗室， 青海 西寧 810008； 3. 高原科學與可持續(xù)發(fā)展研究院，青海 西寧 810008； 4. 隴東學院 能源工程學院， 甘肅 慶陽 745000； 5. 甘肅省地質環(huán)境監(jiān)測院，甘肅 蘭州 730050； 6. 河北省第一測繪院， 河北 石家莊 050031)

0 引言

易損性評價作為地質災害風險性評價的重要構建指標，其評價結果直接影響區(qū)域社會發(fā)展的規(guī)劃，對高易損區(qū)的防災救災工作意義重大。雖然國內外學者關于地質災害易損性的研究很多[1-5]，但是我國在地質災害風險評估方面起步較晚、研究內容單一。目前，主要聚焦于單體地質災害的風險評估，有關區(qū)域尺度上的風險評價并不多見，這對體現(xiàn)區(qū)域風險的差異方面是一缺失[6-7]。區(qū)域內防災減災的基礎是風險性評價，風險動態(tài)變化是防災減災措施制定和調整的風向標，故加強區(qū)域內地質災害風險性評估迫在眉睫。永登縣苦水鎮(zhèn)地處隴西黃土高原西部，作為青藏高原東北部與黃土高原西部過渡地帶的重要組成部分，是受地質災害嚴重威脅的地區(qū)之一。前人在永登縣地質災害的調查和研究方面做了富有成效的工作[8-12]，但在地質災害易損性與風險性評價方面的成果并不多見。本文在對苦水鎮(zhèn)地質災害時空分布特征及危險性評價研究的基礎上，開展地質災害易損性與風險性分區(qū)評價，以期能夠準確認知地質災害風險分布的時空變化及其影響因素，這對促進永登縣土地資源的優(yōu)化配置有參考價值。

1 研究區(qū)概況與評價單元劃分

苦水鎮(zhèn)處于永登縣東南部(圖 1)，莊浪河下游。研究區(qū)位于莊浪河河谷左岸和西側丘陵區(qū)邊緣地帶，地貌環(huán)境較為復雜，地形起伏大，東西兩側為丘陵，東西高中間低，平均坡度由10°陡變?yōu)?5°左右。經歷了喜山期和燕山期構造運動，斷裂為莊浪河斷裂，其沿莊浪河南北向展布，褶皺不甚發(fā)育，新構造運動比較明顯，主要表現(xiàn)為沿古構造體系局部地段的繼承性復合。1950年以來歷史地震資料記載境內地震活動多達63次，增加了地質災害發(fā)生的幾率。

圖 1 研究區(qū)位置圖Fig.1 Location of the study area

圖 2 永登縣苦水鎮(zhèn)地質災害易損性評價單元劃分Fig.2 Division of vulnerability evaluation units of geological disasters in Kushui Town， Yongdeng County

劃分評價單元是地質災害易損性與風險性評價的前提工作，在劃分評價單元時，需要確保每個單元內部條件的最大均一性和各單元間的最大差異性。筆者在文獻[13]中將苦水鎮(zhèn)劃分為71個危險性評價單元，在此基礎上，根據地質災害易損性的構成，對危險性評價單元所含的樓房、平房、水庫、廠房等承災體進行類型劃分，通過調查并統(tǒng)計各類承災體的數量以及分布狀況，核算出受災價值，研究各類承災體在不同種類、不同強度地質災害發(fā)生時的破壞程度及其價值損失率，最后劃分出76個易損性評價單元(圖 2)。

圖 3 永登縣苦水鎮(zhèn)地質災害易損性分區(qū)圖Fig.3 Geological disaster vulnerability zoning map of Kushui Town， Yongdeng County

2 易損性評價

2.1 評價因子選取

地質災害易損性指標體系涉及諸多領域，評價指標選取不合理將會導致地質災害易損性的信息與實際不符?？嗨?zhèn)地質災害受災體繁雜，在災情評估中不可能逐一核算其損失，故將受災體劃分為若干類型進行統(tǒng)計分析，獲取災情評估所需的易損性參數。為了易損性指標體系簡單直接、便于操作，盡可能采用較少的指標使反映內容全面，本文參考中國地質科學院編制的《風險評估流程及技術指南》[14]，充分考慮苦水鎮(zhèn)社會經濟統(tǒng)計數據獲取的可行性和經濟性，結合規(guī)劃區(qū)規(guī)劃方案，以及區(qū)內承災體特點，苦水鎮(zhèn)地質災害易損性評價主要注重生命易損性和經濟易損性兩方面，將人口密度和財產密度作為評價因子，結合易損性要素分析方法，建立苦水鎮(zhèn)地質災害易損性評價指標體系。

2.2 評價指標值統(tǒng)計

根據永登縣物價確定苦水鎮(zhèn)地質災害評估價格標準，對研究區(qū)各個評價單元內的承災體的人口、財產價值指標進行調查統(tǒng)計，依據實際情況計算出苦水鎮(zhèn)承災體內的人口密度和財產密度，見表 1。

2.3 易損性值歸一化指數

分區(qū)單元的易損性值歸一化指數為

Y損ij=Yij/Yjmax

(1)

式中，Yjmax為j因素損失最大值；Yij為i評價單元j因素的易損性值，其計算公式為

(2)

式中，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單元的財產密度(萬元/km2)，aij為Xij的損失率。不同條件下，損失率表取值不同，在高危險區(qū)，ai>0.7； 中危險區(qū)，ai在0.4～0.7； 低危險區(qū)，ai<0.4； 極低危險區(qū)，ai=0。

應用上述公式賦值計算獲取各單元的各因子歸一化結果值(表 1)。依據Y損ij的數值將i單元j因素易損程度劃分為4個級別[16]：Y損ij≥0.75，高易損； 0.5

2.4 易損程度(Y損)取值

通過對易損性進行疊加，按就高原則，根據易損程度取值[10]，對隸屬單元進行社會經濟易損性信息提取和數字化，并將數字化后所得結果進行疊加取值，最終易損性評價結果見表 1。

3 易損性評價結果分析與區(qū)劃

根據永登縣苦水鎮(zhèn)劃分的各單元易損性分區(qū)計算結果，形成地質災害易損性區(qū)劃圖(圖 3)。從圖 3可以看出，苦水鎮(zhèn)地質災害易損性可劃分為高易損性、中易損性、低易損性和極低易損性4類，地質災害風險評價結果的空間特征較為明顯。高易損性面積0.000￣￣9km2，占評價區(qū)總面積的0.06%，主要分布于H001大路村1社1號滑坡所在斜坡帶威脅的坡腳前緣部分區(qū)域，包括61號、74號評價單元(表 1)，威脅區(qū)范圍內有大量居民平房及玫瑰榨油廠等廠房，人口和財產密度大，易遭受災害威脅，如果發(fā)生災害，在僅有的0.001km2危險區(qū)域內將威脅人口29人，財產115萬元，面積小但危害巨大，災點數量少但潛在經濟損失大。中易損性面積0.005￣￣6km2，占評價區(qū)總面積的0.36%，分布于H001大路村1社1號滑坡所在斜坡帶威脅的坡腳前緣部分區(qū)域、苦水街村12社和13社的個別斜坡體以及X003大路村6社1號不穩(wěn)定斜坡威脅的坡腳前緣區(qū)域，包括43號、50號、64號、75號評價單元，由于威脅區(qū)范圍內居民區(qū)、廠房密集，人口和財產密度較大，發(fā)生災害后危害大。低易損性面積0.026￣￣0km2，占評價區(qū)總面積的1.65%，主要位于苦水街村12社和13社大部分斜坡體的威脅區(qū)范圍、苦水鎮(zhèn)衛(wèi)生院一帶部分斜坡體的坡腳威脅區(qū)范圍、H001大路村1社1號滑坡及X004、X005不穩(wěn)定斜坡威脅區(qū)范圍、X003、X004所在斜坡體的威脅區(qū)范圍，包括2號、42號、45號、46～47號、53號、58～59號、62～63號、65～66號、68號、72號、76號評價單元，主要威脅坡腳前緣居民區(qū)及少量廠房，由于單位面積內人口及財產分布密度較小，為低易損單元。不易損性面積1.537￣￣5km2，占評價區(qū)總面積的97.93%，主要包括莊浪河Ⅰ、Ⅱ級階地階面、東側黃土丘陵區(qū)部分斜坡體坡腳前緣威脅區(qū)及坡面區(qū)域，Ⅰ、Ⅱ級階地階面地勢平坦，面積開闊，災點少危險低易損性低，主要為農田及居民點，不易發(fā)生地質災害，單位面積內人口和財產密度小，東側黃土丘陵區(qū)斜坡坡面上基本無人口、財產分布，均劃分為不易損區(qū)。

4 地質災害風險評價

危險性和易損性評價構成了永登縣苦水鎮(zhèn)地質災害風險評價體系，借鑒苦水鎮(zhèn)地質災害危險性和易損性分區(qū)結果，采用定性和定量相結合的方法確定每個評價單元風險性等級，最后完成苦水鎮(zhèn)地質災害風險性區(qū)劃圖。

圖 4 永登縣苦水鎮(zhèn)地質災害風險性區(qū)劃Fig.4 Geological disaster risk zoning in Kushui Town， Yongdeng County

4.1 風險性定性分析

風險定性分析為定量評價的前提，本文定性分析前提條件是：危險性是指地質災害發(fā)生的可能性，易損性是指地質災害對人類生命與財產造成的后果。在對苦水鎮(zhèn)地質災害定性評價時，極低危險區(qū)對應災害發(fā)生可能性屬于不可能、低危險區(qū)對應災害發(fā)生可能性屬于可能性很小、中危險區(qū)對應災害發(fā)生可能性屬于可能、高危險區(qū)對應災害發(fā)生可能性屬于基本確定； 不易損區(qū)對應人類生命和財產產生的后果屬于輕微、低易損區(qū)對應人類生命和財產產生的后果屬于較輕、中易損區(qū)對應人類生命和財產產生的后果屬于中等、高易損區(qū)對應人類生命和財產產生的后果屬于重大。參照地質災害風險定性分析評價中危險性與易損性對應組合特征對各個單元的風險性等級進行評價，將苦水鎮(zhèn)地質災害風險劃分為高風險、中風險、低風險和極低風險4個等級(表 2)，為了確?？嗨?zhèn)地質災害風險性評估結果的可靠性與真實性，進一步利用統(tǒng)計分析、實地驗證、專家檢查等手段對評價結果進行檢驗和完善。

4.2 風險性定量評價

根據上述風險性定量計算方法以及危險性和易損性確定的各單元的指數，對單元風險性指數歸一化采用公式R風i=Ri/Rmax計算，并結合地質災害風險性區(qū)劃分級標準評價分級，各評價單元風險性定量計算，如表 2中各單元地質災害風險性定量計算所示。

5 風險性評價及區(qū)劃

5.1 風險性評價結果分析

依據風險性定性和定量相結合的評價結果以及各評價單元內地質災害的發(fā)育情況、威脅特征等，將兩種評價結果采用“就高原則”進行修整、調適，結合危險性、易損性評價結果，最終確定苦水鎮(zhèn)地質災害各評價單元風險性綜合評價結果，形成地質災害風險性區(qū)劃圖(圖 4)。從圖 4可以看出，苦水鎮(zhèn)可劃分為高風險區(qū)、中風險區(qū)、低風險區(qū)和極低風險區(qū)4類地質災害風險區(qū)，地質災害風險評價結果的空間特征較為明顯。其中，地質災害高風險區(qū)面積為0.05km2，占評價區(qū)總面積的3.19%，主要分布于H001大路村1社1號滑坡和X001苦水街村12社不穩(wěn)定斜坡所在斜坡體威脅的坡腳前緣區(qū)域、X003大路村6社1號不穩(wěn)定斜坡威脅的坡腳前緣區(qū)域，包括43號、61號、64號、74～75號評價單元，主要威脅上述地區(qū)的居民和玫瑰榨油廠等廠房。地質災害中風險區(qū)面積為0.03km2，占評價區(qū)總面積的1.91%，主要分布于苦水街村12社和13社大部分斜坡體的威脅區(qū)范圍、苦水鎮(zhèn)衛(wèi)生院一帶部分斜坡體的坡腳威脅區(qū)范圍、H001大路村1社1號滑坡及X004、X005不穩(wěn)定斜坡威脅區(qū)范圍、X003、X004所在斜坡體的威脅區(qū)范圍，包括2號、42號、45號、46～47號、50號、53號、58～59號、62～63號、65～66號、68號、72號、76號評價單元，主要威脅坡腳前緣居民區(qū)及少量廠房。地質災害低風險區(qū)面積為0.22km2，占評價區(qū)總面積的14.01%，主要包括東側黃土丘陵區(qū)斜坡坡面區(qū)域及部分斜坡體潛在威脅的前緣坡腳區(qū)域，包括1號、3～17號、19～25號、27～38號、40號、44號、48～49號、51～52號、54～57號、60號、67號、69～71號、73號評價單元，主要威脅上述地區(qū)的少量居民點。地質災害極低風險區(qū)面積為1.27km2，占評價區(qū)總面積的80.89%，主要包括莊浪河左岸Ⅰ、Ⅱ級階地階面區(qū)以及東側黃土丘陵區(qū)內的五里墩水庫、大石頭溝水庫、三里墩水庫所在區(qū)域，包括18號、26號、39號、41號評價單元，現(xiàn)為城鎮(zhèn)建成區(qū)、農田和水庫，地勢平坦，相對高差小，受地質災害威脅小。

圖 5 永登縣苦水鎮(zhèn)適宜性區(qū)劃Fig.5 Suitability zoning of site in Kushui Town， Yongdeng County

5.2 適宜性區(qū)劃

結合永登縣苦水鎮(zhèn)土地利用及城鎮(zhèn)規(guī)劃現(xiàn)狀，以地質災害風險性區(qū)劃結果為依據，將研究區(qū)場地適宜性分區(qū)劃分為適宜區(qū)、基本適宜區(qū)及不適宜區(qū)3個級別(圖 5)。其中，不適宜區(qū)面積0.118km2，分布在莊浪河左岸苦水街村12社部分地段、苦水街村13社三里墩水庫南側部分地段、大石頭溝水庫至苦水鎮(zhèn)衛(wèi)生院南側一帶、玫瑰榨油廠東側一帶、苦水鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府以北至五里墩水庫一帶的黃土丘陵前緣斜坡區(qū)及坡腳受斜坡威脅的部分地區(qū)，涉及1～2號、6～7號、12號、15～17號、19～21號、24～25號、30～38號、42～43號、47～48號、52～58號、61～76號評價單元。不適宜區(qū)為地質災害高風險及高危險區(qū)，研究區(qū)內所有滑坡、不穩(wěn)定斜坡均包含在內，由于災害體規(guī)模較小，并未實施有效的治理工程措施。主要威脅苦水街村12社和13社、大路村1社和6社等村社部分居民點、玫瑰榨油廠、玫瑰花茶廠等廠房以及大石頭溝水庫、五里墩水庫等水利設施。受地質、地形、氣候等因素影響，存在明顯地質災害安全隱患，不適宜建設用地開發(fā)及利用，確需在坡腳地段及溝道內建設，應嚴格參照地質災害防治條例，實行嚴格的土地用途管制，控制人為因素對自然生態(tài)的干擾，做好對已破壞的生態(tài)環(huán)境的恢復工作。

基本適宜區(qū)面積0.066km2，分布在莊浪河左岸苦水街村12社部分地段、苦水街村13社三里墩水庫南側部分地段、玫瑰榨油廠南側一帶、苦水鎮(zhèn)衛(wèi)生院以北至苦水鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府以南一帶的黃土丘陵前緣斜坡區(qū)及坡腳受斜坡威脅的部分地區(qū)，涉及3～5號、8～11號、13～14號、22～23號、27～29號、40號、44～46號、49～51號、59～60號評價單元。基本適宜區(qū)為地質災害中-低風險區(qū)及中-低危險區(qū)，現(xiàn)狀無地質災害發(fā)育，但緊鄰的斜坡單元體發(fā)育滑坡、不穩(wěn)定斜坡，且本區(qū)內生態(tài)環(huán)境較脆弱、斜坡體地勢較陡，相對高差較大，資源環(huán)境承載力較低，存在發(fā)生滑坡、崩塌等災害的隱患。該區(qū)建設宜堅持保護優(yōu)先，適度開發(fā)、點狀發(fā)展，實行限制開發(fā)。

適宜區(qū)面積1.386km2，分布在莊浪河左岸Ⅰ、Ⅱ級階地階面區(qū)以及東側黃土丘陵區(qū)內的五里墩水庫、大石頭溝水庫、三里墩水庫所在區(qū)域，涉及18號、26號、39號、41號評價單元，適宜區(qū)為地質災害極低風險區(qū)及極低危險區(qū)，現(xiàn)狀無地質災害發(fā)育，現(xiàn)為城鎮(zhèn)建成區(qū)、農田和水庫。由于本區(qū)地勢平坦，相對高差小，可做為建設用地，但考慮到人口密度、建筑密度和經濟密度都很高，長期的人為干擾導致環(huán)境質量有所下降，需要加強城市生態(tài)環(huán)境建設。

6 結論

(1)按危險性評價單元所含的樓房、平房、水庫、廠房等不同類型承災體劃分出76個易損性評價單元，采用社會經濟統(tǒng)計指標表征研究區(qū)易損性。根據地質環(huán)境分區(qū)單元易損性指數值，綜合信息疊加，將苦水鎮(zhèn)劃分為地質災害高、中、低易損區(qū)和不易損4個區(qū)，其中地質災害高易損性面積0.000￣￣9km2，占評價區(qū)總面積的0.06%； 地質災害中易損性面積0.005￣￣6km2，占評價區(qū)總面積的0.36%； 地質災害低易損性面積0.026￣￣0km2，占評價區(qū)總面積的1.65%； 地質災害不易損性面積1.537￣￣5km2，占評價區(qū)總面積的97.93%。

(2)綜合苦水鎮(zhèn)地質災害危險性與易損性指數確定地質災害風險指數，將地質災害風險性分為高、中、低、極低四個級別。其中，地質災害高風險區(qū)面積為0.05km2，占評價區(qū)總面積的3.19%； 地質災害中風險區(qū)面積為0.03km2，占評價區(qū)總面積的1.91%； 地質災害低風險區(qū)面積為0.22km2，占評價區(qū)總面積的14.01%； 地質災害極低風險區(qū)面積為1.27km2，占評價區(qū)總面積的80.89%。

(3)劃定了工程建設適宜區(qū)、基本適宜區(qū)及適宜性差區(qū)。適宜性差區(qū)面積0.118km2，為地質災害高風險及高危險區(qū)； 基本適宜區(qū)面積0.066km2，為地質災害中-低風險區(qū)及中-低危險區(qū)； 適宜區(qū)面積1.386km2，為地質災害極低風險區(qū)及極低危險區(qū)。