江慧 于洋

廣東省地質(zhì)局第十地質(zhì)大隊(duì) 廣東 中山 528427

本文以中山市火炬開發(fā)區(qū)為研究區(qū)，在地質(zhì)災(zāi)害野外調(diào)查統(tǒng)計(jì)及分析總結(jié)的基礎(chǔ)上，利用GIS技術(shù)，對(duì)中山市火炬開發(fā)區(qū)開展區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[1-2]，為當(dāng)?shù)卣贫ǔ青l(xiāng)建設(shè)、地質(zhì)災(zāi)害防治、環(huán)境保護(hù)等方面規(guī)劃、最大限度減少地質(zhì)災(zāi)害損失提供了科學(xué)依據(jù)，同時(shí)對(duì)促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)幸福中山，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處具有十分重要的政治意義[3]。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于中山市東部，有低山丘陵和平原兩種地貌類型。低山丘陵位于研究區(qū)南東側(cè)，呈北東走向，大部分為原始地形，植被發(fā)育，較多山腳被人工挖掘，多已開發(fā)成果園、旱田、文化和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中心。研究區(qū)全年氣候溫和濕暖，雨量充沛，日照充足，干濕分明，年平均氣溫在21～24℃之間，全年總雨量在1400～2882mm之間。研究區(qū)位于珠江三角洲河網(wǎng)區(qū)下游，區(qū)內(nèi)的橫門水道與石歧河、區(qū)內(nèi)河涌支流及排水（洪）渠道，形成了縱橫交錯(cuò)的河網(wǎng)地帶。區(qū)內(nèi)交通基建的改擴(kuò)建頻繁，削坡建房現(xiàn)象普遍，露天礦石開采多，人類工程活動(dòng)頻繁，人口密集。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

區(qū)內(nèi)分布的地層較簡(jiǎn)單，主要有第四系軟弱土層、殘坡積層、中元古代長(zhǎng)安巖組云母石英片巖、早白堊世花崗斑巖、早白堊世花崗巖、晚侏羅世花崗巖。其中第四系軟弱土層具親水性強(qiáng)、透水性弱、高壓縮性、含水量大且易觸變、承載力低等特點(diǎn)，易引起地面沉降；第四系殘坡積層，土質(zhì)較松散，物理力學(xué)性質(zhì)較差，遇水易崩解、軟化；區(qū)內(nèi)巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，強(qiáng)度較低，風(fēng)化層厚，遇水易軟化；均為坡體的不利土層[4]。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，按其延伸方向主要有北東向、北西向和近東西向三級(jí)，以北東組最為發(fā)育，并形成了多條規(guī)模宏大的斷裂帶，對(duì)區(qū)內(nèi)侵入巖分布起重要控制作用。北東向的斷裂帶主要有張家邊斷裂帶以及橫門斷裂，兩條斷裂均被第四紀(jì)蓋層覆蓋。北西向斷裂主要為先鋒廟斷裂，兩端被第四紀(jì)地層覆蓋。近東西向斷裂主要為玻璃圍斷裂。以上斷裂帶對(duì)火炬開發(fā)區(qū)內(nèi)的巖體起一定的分割作用，造成巖體破碎，雨水易滲入，加速風(fēng)化，降低巖體強(qiáng)度；形成軟弱面（帶），對(duì)坡體的穩(wěn)定性造成一定影響。

3 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究方法

地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是指地質(zhì)災(zāi)害可能造成的損失。由地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性、承災(zāi)體易損性以及承災(zāi)體數(shù)量或經(jīng)濟(jì)價(jià)值三個(gè)部分構(gòu)成，因此，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)也可表達(dá)為式1。

R為地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值，H為地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性值，C為地質(zhì)災(zāi)害危害性值，Vi為各承災(zāi)體易損性值，Ei為承災(zāi)體價(jià)值，n為承災(zāi)體類型總個(gè)數(shù)。

3.1 易發(fā)性評(píng)價(jià)方法

3.1.1 信息量模型

地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象受多種因素Xi的影響，各種因素所起作用的大小、性質(zhì)是不相同的。相應(yīng)的信息量模型為：

式中：I為預(yù)測(cè)區(qū)某單元信息量預(yù)測(cè)值，Si為因素xi所占單元總面積，S0i為因素xi單元中發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的單元面積之和。

3.1.2 層次分析法

層次分析法建模時(shí)，一般分為四個(gè)步驟:建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型、構(gòu)造判斷矩陣、計(jì)算權(quán)向量和一致性檢驗(yàn)。地質(zhì)災(zāi)害在各評(píng)價(jià)指標(biāo)的不同分級(jí)中所表現(xiàn)的易發(fā)性程度不同，各指標(biāo)因子權(quán)重采用層次分析法進(jìn)行確定。

3.2 危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性是指在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性。地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性采用定量評(píng)價(jià)的方法進(jìn)行災(zāi)害發(fā)生概率的分析評(píng)價(jià)，考慮規(guī)模概率以充分顯示災(zāi)害在歷史發(fā)生頻次、規(guī)模體積的差異性。由此，災(zāi)害的在一定區(qū)域發(fā)生概率HL，可以由災(zāi)害發(fā)生的空間概率 P（SL）、時(shí)間概率 P（NL）和規(guī)模概率P（AL）共同決定（式3）。

地面沉降地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性是利用已有地面沉降資料，計(jì)算每個(gè)易發(fā)性等級(jí)地面沉降的重現(xiàn)時(shí)間，然后利用以下算法（Canuti和Casagli 1996）計(jì)算每個(gè)危險(xiǎn)性等級(jí)的時(shí)間概率。

其中T是重現(xiàn)時(shí)間，N是考慮的時(shí)間段，P{H(N)}是時(shí)間概率在給定的時(shí)間跨度內(nèi)發(fā)生地面沉降事件N種結(jié)果。

3.3 易損性評(píng)價(jià)方法

地質(zhì)災(zāi)害易損性的確定可從兩方面入手：一是地質(zhì)災(zāi)害對(duì)承災(zāi)體的作用強(qiáng)度，二是承災(zāi)體的抗災(zāi)能力。區(qū)域尺度下地質(zhì)災(zāi)害的作用強(qiáng)度通常以地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的面密度表征；承災(zāi)體的抗災(zāi)能力通常是通過歷史資料類比分析和綜合判斷的方法來獲得。本次研究采用綜合評(píng)判法進(jìn)行易損性評(píng)價(jià)，主要是通過確定承災(zāi)體易損性分析的評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)矩陣，通過專家打分和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，得到承災(zāi)體易損性的綜合判斷結(jié)果。

4 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生是由自身基礎(chǔ)地質(zhì)條件與外界環(huán)境因素兩方面共同作用所造成，前者對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生起控制性作用，如工程地質(zhì)巖組、地質(zhì)構(gòu)造等，后者是對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生起觸發(fā)作用，如地震和人類工程活動(dòng)等。而地質(zhì)災(zāi)害的主要危害的是人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此，評(píng)價(jià)因子應(yīng)從對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生關(guān)系密切、影響較大的方面選取。

4.1 易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)的崩滑災(zāi)害均由人類工程活動(dòng)引起，通常人工切坡坡度越大，越容易誘發(fā)滑坡崩塌災(zāi)害?？紤]到人工切坡活動(dòng)主要發(fā)生在自然坡度緩和的區(qū)域（如自然坡度陡峭，不需要再進(jìn)行人工切坡）；因此，本次研究選取建房距離、道路距離和自然坡度來表達(dá)人工切坡活動(dòng)的強(qiáng)度。因此選擇高程、自然坡度、坡向、地層巖性、斷層距離、道路距離、建房距離7個(gè)孕災(zāi)因子作為滑坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的建模評(píng)價(jià)指標(biāo)。

地面沉降的形成包括內(nèi)因和外因兩個(gè)方面。內(nèi)因主要是地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造等，而外因主要是人類工程活動(dòng)。因此選擇地層巖性、軟土厚度、地面沉降速率、距斷層的距離、地面沉降密度以及建筑荷載作為地面沉降易發(fā)性分析的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

4.2 危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)包括災(zāi)害的空間、時(shí)間和規(guī)模三個(gè)方面的概率。其中，空間概率采用易發(fā)性結(jié)果，將其歸一化后取值為0-1之間的概率值，規(guī)模概率取均值0.5。時(shí)間概率計(jì)算的是10、20、50和100年重現(xiàn)期地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率。

4.3 易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)

易損性包括承災(zāi)體自身的脆弱性以及地質(zhì)災(zāi)害的強(qiáng)度兩個(gè)方面。因此，通過收集整理資料，以人口、建筑、道路和土地資源四類主要承災(zāi)體為研究對(duì)象。土地資源、建筑、道路的抗災(zāi)能力分析主要依據(jù)承災(zāi)體的重要性級(jí)別、投入程度以及修筑成新度。

5 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果

在全面收集研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查資料和經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合中山市野外地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，根據(jù)前文的研究模型以及評(píng)價(jià)因子，基于ArcGIS開展地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果如下。

5.1 易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)易發(fā)性計(jì)算方法及前文選擇的易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，計(jì)算得到各指標(biāo)信息量值，將各指標(biāo)信息量進(jìn)行疊加，得到全區(qū)的總信息量值。利用ArcGIS自然間斷點(diǎn)法進(jìn)行分級(jí)，將研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分為四個(gè)等級(jí)（圖1）。

5.2 危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)危險(xiǎn)性計(jì)算方法，將以上結(jié)果分別代入，計(jì)算各柵格單元內(nèi)，地質(zhì)災(zāi)害在不同重現(xiàn)期發(fā)生的概率，并將其確定為危險(xiǎn)性概率值，并進(jìn)行分級(jí)，以50年重現(xiàn)期為例，其危險(xiǎn)性分布如圖2所示。

圖2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)圖

5.3 易損性評(píng)價(jià)結(jié)果

按照易損性評(píng)價(jià)模型，易損性為承災(zāi)體易損性分布與承災(zāi)體數(shù)量或經(jīng)濟(jì)價(jià)值的乘積。一般按照人口（式5）和經(jīng)濟(jì)價(jià)值（式6）兩個(gè)部分。根據(jù)人口及經(jīng)濟(jì)損失計(jì)算結(jié)果，疊加得出地質(zhì)災(zāi)害易損性分布圖（圖3）。

圖3 地質(zhì)災(zāi)害易損性分布圖

5.4 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果

按照前文地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的定義，以GIS為平臺(tái)，對(duì)火炬開發(fā)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)圖和易損性分布圖進(jìn)行乘積疊加分析，進(jìn)而得到火炬開發(fā)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害險(xiǎn)分布圖（圖3圖4）。

6 結(jié)論與討論

本文從區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)角度，在地質(zhì)災(zāi)害影響因素分析、致災(zāi)因子及承災(zāi)體識(shí)別的基礎(chǔ)上，建立易發(fā)性、易損性評(píng)估指標(biāo)體系，進(jìn)而建立地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，完成中山市火炬開發(fā)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是風(fēng)險(xiǎn)性管理和減小災(zāi)害管理的基礎(chǔ)，可為中山市自然資源規(guī)劃，重點(diǎn)工程選址及防災(zāi)減災(zāi)工作提供科學(xué)依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)有效的風(fēng)險(xiǎn)決策、控制與管理，使減災(zāi)管理做到有的放矢。

地質(zhì)災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)且建筑物分布較為密集的地區(qū)。西北部三角洲平原地區(qū)建筑物分布密集，地面沉降發(fā)育強(qiáng)烈，為典型的地面沉降引起的經(jīng)濟(jì)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。在平地與丘陵的交接帶，由于人類工程活動(dòng)形成了大量的失穩(wěn)斜坡，為崩滑災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，在這些地帶的建筑物，容易受到崩滑災(zāi)害的破壞，也是地質(zhì)災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

本次研究在全面收集中山市火炬開發(fā)區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查資料和經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合野外調(diào)查數(shù)據(jù)，根據(jù)崩滑災(zāi)害和地面沉降的發(fā)育機(jī)理差異，選擇不同的評(píng)價(jià)因子，從而使用不同的模型、不同的指標(biāo)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分析及危險(xiǎn)性分析，進(jìn)而完善了中山市火炬開發(fā)區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的精度和準(zhǔn)確度。但本研究也存在不足，其中, 由于受資料限制，僅考慮了人口所處的崩滑危險(xiǎn)性等級(jí)環(huán)境，未區(qū)分全區(qū)人口的抗災(zāi)能力，例如：沒有依據(jù)城鄉(xiāng)居民文化程度差異、年齡結(jié)構(gòu)分布差異、身體健康狀況分布差異等對(duì)人口的抗災(zāi)能力進(jìn)行進(jìn)一步的劃分。最后該評(píng)價(jià)是基于中山市地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律而進(jìn)行，因此該評(píng)價(jià)指標(biāo)不適用于對(duì)其他地區(qū)，基于此,今后將不斷完善資料，多采用其他方法進(jìn)行計(jì)算評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。