姚 濤，王 輝，張鵬濤

(1.江西省地質(zhì)局生態(tài)地質(zhì)大隊，江西 南昌 330030；2.江西省地礦資源勘查開發(fā)有限公司，江西 南昌 330030)

通過開展科學(xué)合理的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)評價，可以達(dá)到正確的認(rèn)識地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布現(xiàn)狀、科學(xué)地預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害未來發(fā)展趨勢的目的，從而為搞好地質(zhì)災(zāi)害“群測群防”的預(yù)警預(yù)報和相關(guān)管理部門制定中長期社會發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。近年來，隨著RS、GIS以及統(tǒng)計預(yù)測模型、模式識別模型等技術(shù)方法的進(jìn)步，眾多學(xué)者和科研院所等在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度研究領(lǐng)域引進(jìn)和更新了眾多方法，包括層次分析法(AHP)、RS和GIS法、隨機森林模型、信息量法模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、CF和邏輯回歸模型以及綜合危險性指數(shù)法等。如劉洋等(2013)在ARCGIS平臺上選取年降雨量、坡度、植被覆蓋率等7個影響因子，應(yīng)用AHP-信息量法對四川省通江縣的地質(zhì)災(zāi)害危險性進(jìn)行了分區(qū)評價，劃分了高、中、低3個地質(zhì)災(zāi)害危險區(qū)[1]；張俊等(2016)基于GIS平臺選取地層巖性、構(gòu)造、水系、坡度、坡向等7個影響因子，運用信息量模型和邏輯回歸模型對三峽庫區(qū)萬州區(qū)的滑坡易發(fā)性進(jìn)行了區(qū)劃研究，對比研究結(jié)果認(rèn)為信息量模型的預(yù)測能力大于邏輯回歸模型，預(yù)測精度較高[2]；Tang et al.(2021)采用10種離散型變量，開發(fā)應(yīng)用隨機森林模型對江西萬安縣的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)進(jìn)行了評價，對比分析認(rèn)為ICR指標(biāo)的評價精度高于ILR指標(biāo)[3]。Kahal et al.(2012)利用地形、地質(zhì)以及地震數(shù)據(jù)等多個來源的數(shù)據(jù)集成，基于GIS采用滑坡潛力指數(shù)評估了沙特阿拉伯西北部Neom地區(qū)的滑坡危險分區(qū)[4]；樊芷吟等(2018)基于GIS平臺選區(qū)地形、地質(zhì)、構(gòu)造等9個影響因子，運用信息量模型、邏輯回歸模型以及兩種模型的耦合分析對汶川縣的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行了綜合評價和對比，認(rèn)為耦合模型評價較單一模型的評價精度更高，結(jié)果更加科學(xué)合理[5]。

鑒于永興縣的地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀以及人類工程活動等特征，本文采用基于地質(zhì)災(zāi)害危險性指數(shù)和層次分析模型的地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)法，選取影響地質(zhì)災(zāi)害形成的各類因子，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)評價，以期合理判別永新縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度，為地質(zhì)災(zāi)害防治提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

永新縣位于江西省西部，地處羅霄山脈中段的東側(cè)，地貌以山地、丘陵為主，地勢南北高而中部低，年平均降雨量大(約1 552.7 mm)、降雨時空分布差異明顯(主要集中于每年4-6月，降雨在南北部多中部少、山區(qū)多平原少)、區(qū)內(nèi)地表水系屬禾水流域，河流縱橫交錯、全縣森林植被覆蓋率達(dá)70.8%。在地層巖性方面，區(qū)內(nèi)大面積出露古生代以來的地層，巖漿巖僅在中南部地區(qū)有小面積分布，按照巖體巖性、巖石強度及巖體結(jié)構(gòu)類型等特征可將區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)巖組大致可以分為：(1)較堅硬、堅硬的中厚-厚層狀砂巖、砂礫巖、頁巖巖組；(2)軟硬相間的薄-厚層狀含煤砂巖、頁巖、泥巖巖組；(3)軟弱的、薄-厚層狀較堅硬的砂巖、砂礫巖、泥巖巖組；(4)軟弱、較堅硬的薄層狀頁巖、砂巖、硅質(zhì)巖巖組；(5)堅硬的中厚-厚層狀中等-強巖溶化灰?guī)r、白云巖巖組；(6)較堅硬、堅硬的薄-厚層狀弱巖溶化灰?guī)r、砂巖、頁巖巖組；(7)較堅硬、堅硬薄-厚層狀板巖、變質(zhì)砂巖、千枚巖組；(8)堅硬的塊狀侵入巖巖組。在大地構(gòu)造位置上，該區(qū)位于南華褶皺帶之羅霄-雩山褶皺帶中段的永(新)-吉(安)坳陷，歷經(jīng)多期構(gòu)造活動，使得區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造特征獨特而復(fù)雜，具體表現(xiàn)為加里東運動使得本區(qū)發(fā)育一系列北北東向-近南北向緊密線形復(fù)式褶皺、印支運動使晚古生代蓋層隆起并形成開闊褶皺、燕山-喜馬拉雅運動早期形成了山間盆地和以高角度正斷層為主的脆性斷裂，晚期由于強烈擠壓扭動形成的韌脆性沖斷裂、推覆構(gòu)造帶以及重力滑脫等。

2 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

因其地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件復(fù)雜，氣象條件獨特，加之一些高強度削坡建房、修路、采礦等人類工程活動，導(dǎo)致在全縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)普遍發(fā)育。經(jīng)1/5萬地災(zāi)調(diào)查，共發(fā)現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害及隱患點620處，主要類型包括滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等，以滑坡和地面塌陷為主，規(guī)模主要為中小型。

從已發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害(隱患)點來看，滑坡是永新縣的主要地質(zhì)災(zāi)害類型，其分布廣、危害大。區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)有滑坡點201處、滑坡隱患點270處，占災(zāi)害(隱患)點總數(shù)的75.97%。這些滑坡地質(zhì)災(zāi)害中除1處規(guī)模等級為中型外，其余均為小型；主要為土質(zhì)滑坡(占滑坡總數(shù)的67.17%)，其次為碎石土滑坡(占滑坡總數(shù)的25.76%)和巖質(zhì)滑坡(占滑坡總數(shù)的7.07%)；且多為新滑坡(占滑坡總數(shù)的97.47%)、淺層滑坡(占滑坡總數(shù)的99%)；在影響滑坡形成的因素方面，綜合成因的滑坡占滑坡總數(shù)的75.76%，其次為自然因素(占滑坡總數(shù)的23.74%)和人為成因(占滑坡總數(shù)的0.51%)。按滑坡運動形式，可以將已發(fā)現(xiàn)的滑坡分為推移式滑坡(占滑坡總數(shù)的2.53%)和牽引式滑坡(占滑坡總數(shù)的97.47%)。

地面塌陷是縣域內(nèi)的次要災(zāi)種，調(diào)查共發(fā)生地面塌陷112處，均為巖溶塌陷。其規(guī)模等級均為小型；多為單坑式，僅個別為呈長列式展布的多坑式；絕大多數(shù)塌陷已趨穩(wěn)定，僅個別塌陷尚未穩(wěn)定。

另外，調(diào)查還發(fā)現(xiàn)有規(guī)模均為小型的10處崩塌和6處泥石流，占災(zāi)害點數(shù)的5.94%。崩塌體主要為碎塊石，以工程崩塌為主，大部分不穩(wěn)定，主要由人類工程活動誘發(fā)；泥石流均為暴雨性泥石流，多發(fā)生于低山地區(qū)，流域形態(tài)以溝谷為主，物質(zhì)組成上則為水石流。

3 研究方法

本次研究采用定性與定量相結(jié)合的方法，在定性分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合統(tǒng)計獲得的地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)進(jìn)行分區(qū)評價。其中定性分析以地質(zhì)災(zāi)害主要特征為分區(qū)依據(jù)進(jìn)行；定量分析的工作流程是(1)依據(jù)研究區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀以及人類工程活動等因素選擇合理的單元面積運用柵格數(shù)據(jù)處理方法劃分單元網(wǎng)格；(2)根據(jù)研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的影響因素(如地質(zhì)條件、地貌條件以及人類工程活動等)確定評價因子后，采用層次分析法對評價因子進(jìn)行權(quán)重賦值(具體方法參見文獻(xiàn)[6])，進(jìn)而按照相關(guān)經(jīng)驗公式[7]計算潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)；(3)對災(zāi)害點密度、災(zāi)害面積密度以及災(zāi)害體積密度等參數(shù)歸一化處理后，按照經(jīng)驗公式計算獲得現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)；(4)以評價單元的潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)與現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)為參數(shù)，依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)計算經(jīng)驗公式進(jìn)行換算疊加，通過對所獲的指數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計分析后確定合理的分區(qū)區(qū)間值從而達(dá)到對地質(zhì)災(zāi)害危險性分級的目的，最終形成定量分析結(jié)果，劃分地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度區(qū)。

3.1 單元網(wǎng)格劃分

用于評價的單元面積一般可以為1 km×1 km～3 km×3 km，在地質(zhì)條件變化不大的區(qū)域，單元面積可取高限，地質(zhì)條件復(fù)雜或需詳細(xì)研究的地區(qū)，單元面積可取低限[8]。結(jié)合永新縣獨特的地質(zhì)環(huán)境條件及地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特點，本次研究工作將縣內(nèi)單元網(wǎng)格面積取0.5 km×0.5 km，最終形成單元網(wǎng)格數(shù)為9 082個，其中縣界周邊的非整數(shù)網(wǎng)格有802個。

3.2 評價因子權(quán)重賦值

從發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害(隱患)點特征來看，研究區(qū)內(nèi)影響地質(zhì)災(zāi)害形成的主要因素以內(nèi)在因素為主。本次選用地質(zhì)條件(巖土類型、地質(zhì)構(gòu)造)、地貌條件(自然坡度、自然坡高)以及人類工程活動(礦山開采、人工切坡)為主要評價因子，采用層次分析法結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行分析計算，獲得各評價因子的權(quán)重值分別為0.195 8、0.493 4以及0.310 8(表1)。

3.3 潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)計算

潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)是控制評價單元地質(zhì)災(zāi)害形成的各評價因子充分程度的表度分值與各形成條件權(quán)重值的乘積之和。本次研究采用mapgis軟件對網(wǎng)格內(nèi)的各因子進(jìn)行疊加，獲得本區(qū)的潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)值為0.558 7～3.475 6，主要集中分布在1.1～2.5之間。

3.4 現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)計算

研究區(qū)各評價單元的現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)主要為崩、滑、流及地面塌陷強度指數(shù)。首先進(jìn)行歸一化處理得出災(zāi)害個數(shù)密度系數(shù)(a)，即單元網(wǎng)格面積內(nèi)的災(zāi)害個數(shù)與整個區(qū)劃面積內(nèi)的災(zāi)害個數(shù)之比，同理可以得出歸一化處理后的面積密度系數(shù)(b)和體積密度系數(shù)(c)。

經(jīng)分析計算，永新縣崩、滑、流網(wǎng)格區(qū)內(nèi)有值的為181格，占整個網(wǎng)格數(shù)的1.99%，其中a=0.871 9～16；b=0.114～106.78；c=0.004 6～22.717，由此計算獲得全縣的崩、滑、流強度指數(shù)R=a+b+c=1.164～130.376；地面塌陷網(wǎng)格區(qū)內(nèi)有值的為91格，占整個網(wǎng)格數(shù)的1.001%，其中a=8.251～33.088；b=0.017 5～386.85；由此計算獲得全縣的地面塌陷強度指數(shù)R=a+b=8.29～395.12。

表1 永新縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)評價因子及權(quán)重

3.5 地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)計算

根據(jù)各單元的地質(zhì)條件、地形地貌以及人類工程活動等條件按上述方法進(jìn)行定量統(tǒng)計后，利用MAPGIS空間分析功能[9]，對潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)和現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)分別取權(quán)重值=0.6和0.4后進(jìn)行換算疊加分析，獲得各評價單元的地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)Z=0.335 2～159.015 1。

3.6 易發(fā)程度分區(qū)

依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)值區(qū)間分布特征，按其主要拐點(0.38、0.7、1.16)進(jìn)行取值，根據(jù)取值范圍進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分，將研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)(Z值)劃分為4級，其中Z>1.16為地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，有3 379個單元網(wǎng)格，占整個單元網(wǎng)格數(shù)的37.21%；0.7

4 分區(qū)結(jié)果與分區(qū)評價

4.1 分區(qū)結(jié)果

以定性與定量評價相結(jié)合的方式，將永新縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)劃分為4個區(qū)域，即高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)和不易發(fā)區(qū)。其中高易發(fā)區(qū)分布于永新縣北部的龍?zhí)?龍門-蘆溪以北和南部的三灣-曲白-坳南一帶，分區(qū)面積約1 285.71 km2，占全縣總面積的58.61%，分區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害點405處，占災(zāi)害點總數(shù)的65.53%。中等易發(fā)區(qū)分布于永新縣中部的文竹鎮(zhèn)、煙閣鄉(xiāng)、才豐鄉(xiāng)一帶，分區(qū)面積497.76 km2，占全縣總面積的22.69%；已發(fā)現(xiàn)災(zāi)害點103處，占災(zāi)害點總數(shù)的16.67%。低易發(fā)區(qū)分布于永新縣中西部的龍?zhí)?澧田-高市以南和東部的懷忠鎮(zhèn)一帶，分區(qū)面積約234.24 km2，占總面積的10.68%；已發(fā)現(xiàn)災(zāi)害點30處，占災(zāi)害點總數(shù)的4.85%。不易發(fā)區(qū)分布于永新縣中部的臺嶺-龍門-象形一帶，分區(qū)面積約175.89 km2，占總面積的8.02%；已發(fā)現(xiàn)災(zāi)害點3處，占災(zāi)害點總數(shù)的0.48%。

4.2 分區(qū)評價

地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)地貌以中山、低山為主，在中鄉(xiāng)至永新縣城一帶以丘陵及堆積平原為主。自然坡高一般8～60 m，自然坡度15°～40°。區(qū)內(nèi)多年平均降雨量1 321.6～1 346.5 mm。巖土類型以碎屑巖、碳酸巖以及變質(zhì)巖為主，其次為松散巖類。地質(zhì)構(gòu)造活動較強烈，可分基底褶皺和蓋層褶皺。公路切坡、切坡建房等人類工程活動強烈，房后及公路切坡高1.5～35 m，坡度35°～80°。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害點共405處，其中滑坡136處，崩塌8處，地面塌陷52處，泥石流5處，災(zāi)點密度0.32處/km2。區(qū)內(nèi)滑坡隱患184處，崩塌隱患20處。

地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)地貌以侵蝕構(gòu)造高丘及堆積平原為主；山體坡度一般為20°～35°，溝谷多呈“U”形，局部地段基巖裸露，植被良好。區(qū)內(nèi)多年平均降雨量1 355.9左右。巖土類型以松散巖體為主，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜。區(qū)內(nèi)切坡建房、公路切坡等人類工程活動較強烈。房后切坡及公路切坡高2～25 m，坡度32°～85°。區(qū)內(nèi)共有地質(zhì)災(zāi)害點103處，其中滑坡54處，崩塌1處，地面塌陷48處。災(zāi)點密度0.21處/km2，隱患點共74處，其中滑坡隱患73處，崩塌隱患1處。隱患點密度0.15處/km2。

地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)內(nèi)地貌為丘陵及堆積平原為主；自然斜坡較矮，山體坡度一般為15°～25°，溝谷多呈“U”形，植被良好。區(qū)內(nèi)多年平均降雨量1 405.6 mm左右。巖土類型以松散巖體為主。區(qū)內(nèi)切坡建房、公路切坡等人類工程活動較強烈。房后切坡及公路切坡高1.5～10 m，坡度45°～85°。區(qū)內(nèi)災(zāi)害類型為滑坡、地面塌陷，共有地質(zhì)災(zāi)害點30處，其中滑坡9處，地面塌陷12處。災(zāi)點密度0.21處/km2。地質(zhì)災(zāi)害隱患點共74處，其中滑坡隱患73處，崩塌隱患1處。地質(zhì)災(zāi)害隱患點密度0.12處/km2。

地質(zhì)災(zāi)害不易發(fā)區(qū)內(nèi)地貌以丘陵及堆積平原為主；自然斜坡較矮，山體坡度一般為15°～25°；巖土體類型主要為松散巖類及紅色碎屑巖類為主。區(qū)內(nèi)地形較平坦，公路切坡、切坡建房等人類工程活動不太強烈。區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害隱患點3處，地質(zhì)災(zāi)害點密度0.02個/km2。

5 結(jié)語

(1)在層次分析模型基礎(chǔ)上選取地質(zhì)條件、地形地貌、人為條件為評價因子并賦權(quán)重值，獲得永新縣潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)為0.558 7～3.475 6；利用歸一化處理后得出的災(zāi)害個數(shù)密度系數(shù)、面積密度系數(shù)和體積密度系數(shù)計算獲得永新縣崩、滑、流強度指數(shù)為1.164～130.376，地面塌陷強度指數(shù)為8.29～395.12。通過換算疊加獲得永新縣地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)為0.335 2～159.015 1。

(2)依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)(Z值)分布區(qū)間統(tǒng)計結(jié)果，可以將本區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)劃分為4個，即Z>1.16為地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)；0.7

(3)依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)主要特征進(jìn)行的定性評價與依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)綜合進(jìn)行的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)結(jié)果與實地調(diào)查的災(zāi)害點、隱患點分布基本吻合，較為準(zhǔn)確的反映了地質(zhì)條件、地形地貌條件以及人為條件對地質(zhì)災(zāi)害形成的控制作用和規(guī)律?？梢詾橄乱徊降刭|(zhì)災(zāi)害防治分區(qū)和評價提供科學(xué)依據(jù)。