摘 要:廣東省清遠(yuǎn)市禾云鎮(zhèn)屬山地丘陵區(qū),地質(zhì)環(huán)境條件較復(fù)雜,屬于地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)。為了滿足地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警、防災(zāi)減災(zāi)和鄉(xiāng)村建設(shè)規(guī)劃的需求,切實(shí)保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全,迫切需要對(duì)禾云鎮(zhèn)開(kāi)展更加系統(tǒng)翔實(shí)、精細(xì)化的調(diào)查工作。文章以現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)、歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)、野外調(diào)查數(shù)據(jù)為評(píng)價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù),采用信息量模型法,選擇地形地貌(高程、坡度、坡形、坡向、地形起伏度)、地質(zhì)背景(巖土體類型、地質(zhì)構(gòu)造、土層厚度)和地表覆蓋(植被覆蓋度、土地利用類型)等指標(biāo),對(duì)禾云鎮(zhèn)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià),將其全域劃分為高、中、低3種地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。
關(guān)鍵詞:地質(zhì)災(zāi)害;孕災(zāi)地質(zhì)條件;風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià);信息量模型
Risk assessment of geological hazards based on information model: Taking Heyun Town of Qingyuan City as an example
WEI Renxing1, CHEN Shangfeng2, ZHAO Shibo2, YANG Xuelian2, WANG Yue2,
HUANG Weiye2, WU Hua2
(1.Guangdong Geological Engineering Company, Guangzhou 510080, Guangdong, China;
2.Guangdong Geological Disaster Emergency Rescue Technology Center, Guangzhou 510080, Guangdong, China)
Abstract: Heyun Town is a mountainous and hilly area with complicated geological environment conditions and high risks for geological disasters. In order to meet the needs of geological disaster monitoring and early warning, disaster prevention and mitigation and rural construction planning, and effectively protect the safety of people's lives and property, it is urgent to carry out a more systematic, detailed and refined investigation work in Heyun Town. In this paper, the existing hidden danger points of geological disasters, historical disaster data and field investigation data are taken as the basic data for evaluation, and the information model method is adopted, with landform (elevation, slope, slope shape, slope direction, topographic relief), geological background (rock and soil type, geological structure, soil layer thickness) and surface coverage (vegetation coverage and land use type) as indicators to carry out geological disaster risk evaluation. The whole area of Heyun Town is divided into high, medium and low risk areas of geological disasters.
Keywords: geological disasters; geological conditions of disaster preparation; risk evaluation; information model
地質(zhì)災(zāi)害包括自然因素或者人為活動(dòng)引發(fā)的危害人民生命和財(cái)產(chǎn)安全的山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等與地質(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)害(王萬(wàn)金等,2023;Sciarra et al.,2017)。廣東省清遠(yuǎn)市常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害為崩塌、滑坡,大多集中發(fā)生在龍舟水和臺(tái)風(fēng)期間的強(qiáng)降水季節(jié),此類地質(zhì)災(zāi)害具有運(yùn)動(dòng)快、歷時(shí)短、預(yù)防難等特點(diǎn),嚴(yán)重威脅到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全(雷成銘等,2023;劉春艷,2023)。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性是指地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的難易程度,是地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ),是進(jìn)行國(guó)土空間規(guī)劃、地質(zhì)災(zāi)害防治及工程建設(shè)的重要依據(jù)(彭金星等;2023;張群等,2023;葉澤宇等,2023;譚偉等,2022)。本文以禾云鎮(zhèn)為研究對(duì)象,采用信息量模型法,以野外調(diào)查數(shù)據(jù)為評(píng)價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù),以地形地貌(高程、坡度、坡形、坡向、地形起伏度、地表切割深度)、地質(zhì)背景(巖土體類型、斜坡結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、土層厚度)、地表覆蓋(植被覆蓋度、土地利用類型)為指標(biāo),進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià),結(jié)合危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)和易損性評(píng)價(jià)最終得出風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià),并劃分風(fēng)險(xiǎn)防控區(qū)。
1 "研究區(qū)概況
禾云鎮(zhèn)位于廣東省清遠(yuǎn)市清新區(qū)東部,東鄰清城區(qū)飛來(lái)峽鎮(zhèn)、西南接龍頸鎮(zhèn),北與浸潭鎮(zhèn)、英德市九龍鎮(zhèn)、大洞鎮(zhèn)接壤,行政區(qū)域面積431.16 km2。鎮(zhèn)東北—西南長(zhǎng)約25 km,西北—東南長(zhǎng)約40 km,有許廣高速G0421、國(guó)道G107經(jīng)過(guò),另有省道S383、縣道X409、X372、X371經(jīng)過(guò)。禾云鎮(zhèn)氣候類型表現(xiàn)為夏季濕熱多雨,降水豐沛。據(jù)禾云鎮(zhèn)新洲社區(qū)氣象觀測(cè)站2003—2023年觀測(cè)數(shù)據(jù),多年平均降雨量為1 610.0 mm,總體年分布較為均衡,但降雨量隨四季分配很不均勻,4—9月為主要的降雨月,也是龍舟水和臺(tái)風(fēng)貫穿的時(shí)期,是地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)和頻發(fā)期。
2 "地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及孕災(zāi)地質(zhì)條件分析
2.1 "地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征
禾云鎮(zhèn)歷史上發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害類型為崩塌、滑坡兩種,截至2023年5月,在冊(cè)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)總數(shù)為21 處,其中崩塌7處、滑坡14處。地質(zhì)災(zāi)害隱患風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)主要是指危害人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的潛在或已經(jīng)發(fā)生但仍存在再次發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域和地段。通常納入自然資源主管部門(mén)管理的災(zāi)害點(diǎn)為隱患點(diǎn),納入其他行業(yè)主管部門(mén)管理的災(zāi)害點(diǎn)為風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。在本次調(diào)查中地質(zhì)災(zāi)害在冊(cè)隱患點(diǎn)、風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)總計(jì)557處(滑坡在冊(cè)隱患點(diǎn)8處,崩塌在冊(cè)隱患點(diǎn)13處、風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)536處),表明禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害類型以崩塌為主。禾云鎮(zhèn)557處地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)中:規(guī)模大型48處(1處滑坡,47處崩塌),占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)8.62%;規(guī)模中型112處(3處滑坡、109處崩塌),占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)20.11%;小型397處(4處滑坡,397處崩塌),占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)71.27%;其中滑坡以中、小型為主,共7處,占滑坡總數(shù)的87.5%;崩塌以小型為主,共397處,占崩塌總數(shù)的71.27%(表1)。
2.2 "地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)地質(zhì)條件分析
地質(zhì)災(zāi)害的形成與其所處的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性及巖土體類型、降雨以及人類工程活動(dòng)等地質(zhì)環(huán)境密切相關(guān)(曾凡龍,2019;嚴(yán)瑋,2020)。根據(jù)本次野外調(diào)查,禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害以崩塌為主,共549處,滑坡分布較少,共8處,本文將以崩塌、滑坡為研究對(duì)象,對(duì)禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害的形成條件及影響因素進(jìn)行研究。
2.2.1 "地形地貌與地質(zhì)災(zāi)害
禾云鎮(zhèn)地勢(shì)總體中部低四周高,地貌呈多樣性,大部分為中低丘陵地貌,東西兩側(cè)為海拔300~500 m的低山地帶,中部局部為平原。本次共核查了557處地質(zhì)災(zāi)害在冊(cè)隱患點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn),禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害主要分布在海拔50~300 m的丘陵地貌內(nèi),其中地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)有513處,占總數(shù)的92.10%。從崩塌、滑坡的調(diào)查數(shù)據(jù)分析結(jié)果來(lái)看,海拔對(duì)崩塌、滑坡的形成有比較強(qiáng)的控制作用。但是,實(shí)際上海拔與地質(zhì)災(zāi)害的形成并沒(méi)有內(nèi)在的聯(lián)系,只不過(guò)是斜坡的坡度、人類工程活動(dòng)、強(qiáng)降水等各種因素在空間上的表現(xiàn)結(jié)果,使得地質(zhì)災(zāi)害的分布表現(xiàn)出了與海拔的相關(guān)性(文海霞,2021;丁琛,2019)。
斜坡坡度與地質(zhì)災(zāi)害之間也存在著較大的相關(guān)性,坡度不同,不僅會(huì)影響斜坡地質(zhì)體重力穩(wěn)定性,也影響到斜坡的變形失穩(wěn)模式(劉瑞強(qiáng),2019)。禾云鎮(zhèn)滑坡主要分布在≥60°且≤80°范圍斜坡,共計(jì)5處,占滑坡災(zāi)害總數(shù)的62.5%;崩塌主要分布在≥50°且≤80°范圍斜坡,共計(jì)519處,占崩塌災(zāi)害總數(shù)的94.71%。
斜坡形態(tài)在剖面上可分為凸形、凹形、直線形、階梯形和復(fù)合形5種類型。禾云鎮(zhèn)滑坡剖面形態(tài)為5處凹形和3處凸形;崩塌風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)斜坡剖面形態(tài)均呈直線型,且坡面多為裸露狀,無(wú)任何防護(hù)措施。
坡向是指地形坡面朝向的方位,它會(huì)通過(guò)改變坡面受日照、降水以及風(fēng)化作用的方式和強(qiáng)度,從而影響該區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生情況。陽(yáng)坡接受更多日照輻射,溫度較高,化學(xué)風(fēng)化作用更強(qiáng),易軟化削弱巖石,降低抗滑能力;迎風(fēng)坡迎接水分充足的風(fēng)向,降水較多,而多雨是誘發(fā)多種地質(zhì)災(zāi)害的重要條件。根據(jù)禾云鎮(zhèn)坡形情況將坡向劃分為平地、北、東北、東、東南、南、西南、西、西北9類。
地形起伏度(即高差)對(duì)自然環(huán)境和坡度有一定的影響,從而會(huì)間接影響地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生,不同地形起伏度形成地質(zhì)災(zāi)害的類型也不盡相同?;峦ǔ0l(fā)生在地形起伏度較小的部位,且隨著地形起伏度的增大呈遞減趨勢(shì)。崩塌發(fā)育部位的地形起伏通常較滑坡大,但到一定程度后亦會(huì)隨著地形起伏度的增大而降低,呈倒“V”型規(guī)律。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明:區(qū)內(nèi)滑坡主要分布在地形起伏度較小的10~70 m范圍內(nèi),達(dá)到7處,占滑坡總數(shù)的87.5%,且隨著地形起伏度的增大呈遞減趨勢(shì)。崩塌在地形起伏度為0~15 m的范圍內(nèi)均較發(fā)育,其中5~10 m的范圍內(nèi)最多,達(dá)288處,占崩塌總數(shù)的52.46%。
禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害的分布與地形地貌的關(guān)系十分密切,是崩塌、滑坡發(fā)生的主要內(nèi)部因素之一,其中切坡高度和坡度影響較大,切坡0~20 m和坡度50~80°是發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害的最優(yōu)區(qū)間。
2.2.2 "地質(zhì)構(gòu)造與地質(zhì)災(zāi)害
禾云鎮(zhèn)地處華南地臺(tái)的內(nèi)部,主要由古生代寒武紀(jì)、泥盆紀(jì)地層、侏羅紀(jì)地層和花崗巖組成。地質(zhì)構(gòu)造條件總體較為簡(jiǎn)單,區(qū)域上主要受吳川-四會(huì)斷裂帶的影響,自古生代以后,即上升為陸,長(zhǎng)期遭受剝蝕。主要構(gòu)造形跡有北北東-南西向石坎斷層(F1)、沙河斷層(F2)、魚(yú)壩斷層(F3),北西-南東向?yàn)I江斷層(F4),區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)第四紀(jì)以來(lái)斷裂活動(dòng)的跡象。因此本區(qū)應(yīng)屬相對(duì)穩(wěn)定的地區(qū)。
在實(shí)際調(diào)查和研究中發(fā)現(xiàn),通過(guò)ArcGIS軟件緩沖區(qū)分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能(羅騎龍,2011),對(duì)禾云鎮(zhèn)內(nèi)崩塌、滑坡與斷裂距離分布關(guān)系做了統(tǒng)計(jì)分析。首先,對(duì)研究區(qū)內(nèi)的斷裂做距離緩沖處理(圖1),然后對(duì)每個(gè)緩沖區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量、緩沖區(qū)面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。從圖1中可以看出地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的分布與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系不是很顯著,未見(jiàn)明顯的相關(guān)性。
2.2.3 "巖土體類型與地質(zhì)災(zāi)害
研究區(qū)的巖土體類型分為6類:1)以砂類土、砂礫石為主的巖組(Ⅰ);2)以堅(jiān)硬—較堅(jiān)硬碳酸鹽巖、碎屑巖為主的巖組(Ⅱ);3)層狀較硬變質(zhì)砂巖為主的巖組(Ⅲ);4)層狀較堅(jiān)硬—較軟碎屑巖組(Ⅳ);5)以堅(jiān)硬層狀砂巖、砂礫巖為主的粗碎屑巖組(V);6)以較堅(jiān)硬—堅(jiān)硬塊狀花崗巖為主的酸性巖巖組(Ⅵ)。地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)/風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)主要分布在層狀較硬變質(zhì)砂巖為主的巖組(Ⅲ)和以較堅(jiān)硬—堅(jiān)硬塊狀花崗巖為主的酸性巖巖組(Ⅵ)。其中:層狀較硬變質(zhì)砂巖為主的巖組(Ⅲ)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)為189處,占比達(dá)33.93%;以較堅(jiān)硬—堅(jiān)硬塊狀花崗巖為主的酸性巖巖組(Ⅵ)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)為294處,占比達(dá)52.78%。由于巖石在表生作用下極易發(fā)生風(fēng)化,此外斜坡普遍發(fā)育有3~10 m厚的風(fēng)化土層(坡積土和殘積土),特別是在以較堅(jiān)硬—堅(jiān)硬塊狀花崗巖為主的酸性巖巖組(Ⅵ)中,巖石風(fēng)化程度較強(qiáng),顆粒粗大且較為松散,在強(qiáng)降雨的作用下,極易被雨水沖刷而崩解。
2.2.4 "地表覆蓋與地質(zhì)災(zāi)害
土層厚度是影響土質(zhì)崩塌滑坡形成的主要因素,土層厚度越大,土層體積越大,導(dǎo)致下滑力越大,當(dāng)降雨或人類工程活動(dòng)導(dǎo)致抗滑力下降時(shí),上覆土體在重力作用下會(huì)沿著巖土接觸面發(fā)生滑移,引發(fā)崩塌滑坡。但當(dāng)土層厚度大于一定值后,其范圍一般出現(xiàn)在平地,此時(shí)反而由于地勢(shì)平坦,不易于出現(xiàn)崩塌、滑坡類地質(zhì)災(zāi)害。因此,土層厚度是區(qū)域淺層堆積層崩塌滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)不可或缺的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。首先基于已有勘查點(diǎn)土層厚度,再根據(jù)水文分析提取禾云鎮(zhèn)溝谷點(diǎn)位置,并結(jié)合已有土層數(shù)據(jù)進(jìn)行修正,最后依據(jù)克里金方法進(jìn)行插值,提取得到禾云鎮(zhèn)土層厚度,可分為lt;4 m、≥4 m且lt;8 m、≥8 m且lt;12 m和gt;12 m共4個(gè)類別。
植被起到護(hù)坡和防止水土流失的作用,并且植被根系具有加固土體、提高土體抗剪強(qiáng)度的能力,嵌入基巖或下部黏土的根系還可以起到錨筋作用,所以植被的覆蓋一定程度上可以減輕地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。采取歸一化植被指數(shù)(NDVI)來(lái)表示植被覆蓋率,可以通過(guò)ArcGIS中的柵格計(jì)算器在研究區(qū)的遙感影像中獲得。禾云鎮(zhèn)植被覆蓋度分為lt;0、≥0且lt;0.2、≥0.2且lt;0.4和≥0.4共4個(gè)類別,其中l(wèi)t;0表示有巖石、水體或裸土等,正值表示有植被覆蓋,且隨覆蓋度增大而增大。
土地利用是指人類根據(jù)地表土地的自然特征,按照一定的目的性,采取一系列技術(shù)手段,對(duì)土地進(jìn)行開(kāi)挖、施肥等一系列具有反復(fù)性的改造活動(dòng),以滿足人類的生產(chǎn)生活需要。隨著人類需求的增加,人類對(duì)土地的利用強(qiáng)度越來(lái)越大。禾云鎮(zhèn)土地利用類型被劃分為城鎮(zhèn)建設(shè)用地和工礦建設(shè)用地及村莊(農(nóng)村)建房用地、水利水電-油氣管道-交通用地、農(nóng)業(yè)用地(耕地,水田,旱地,果園,經(jīng)濟(jì)作物用地)、林業(yè)用地(各種林地)與未利用(裸地等)4類。
2.2.5 "水文地質(zhì)條件與地質(zhì)災(zāi)害
降雨是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要因素之一(祝小輝,2021),根據(jù)禾云鎮(zhèn)氣象站降雨量的監(jiān)測(cè)資料,降水量隨四季分配很不均勻,而崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害時(shí)間分布一般在多雨月的中后期,多由持續(xù)強(qiáng)降雨而誘發(fā)。降雨后地表水的沖蝕、下滲能潤(rùn)滑巖層接觸面,減少磨擦和黏聚力,從而促使崩塌、滑坡的運(yùn)動(dòng)(王磊,2012)。區(qū)內(nèi)崩塌、滑坡均為土質(zhì)邊坡,坡殘積松散土層比較利于地下水富集,其排泄條件較好,使土中細(xì)粒物質(zhì)易被侵蝕,進(jìn)而形成大量細(xì)微孔洞,特別是坡積土,松散土體之間本身就有空洞,在侵蝕作用下進(jìn)一步降低了松散土體的整體穩(wěn)定性,從而導(dǎo)致本區(qū)眾多的坡積土體崩塌、滑坡(范大波,2011)。此外,斜坡坡殘積層在雨季容易形成含水層,下伏基巖則是其良好的“隔水層”,坡殘積層在水的濕潤(rùn)軟化和浮托力的相互作用下,比較松散的土體極易沿基巖面形成崩滑。
2.2.6 "人類工程活動(dòng)與地質(zhì)災(zāi)害
禾云鎮(zhèn)與地質(zhì)災(zāi)害關(guān)系密切的人類工程活動(dòng)主要有人工削坡建房、交通建設(shè)、水資源開(kāi)發(fā)、森林砍伐、興建水利水電工程等(李煜楠等,2023)。禾云鎮(zhèn)557處地質(zhì)災(zāi)害中:削坡建房及市政設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)有521處,占比達(dá)93.53%;公路等交通設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)有26處,占比為4.68%。由此可說(shuō)明禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害主要為人為因素引發(fā),少量為自然因素及綜合因素引發(fā)。
綜上,地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、工程地質(zhì)巖組、斜坡結(jié)構(gòu)和水文地質(zhì)條件是形成禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害的主要地質(zhì)環(huán)境條件,是不可避免的內(nèi)在因素,而降雨和人類工程活動(dòng)是形成禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害的外在誘發(fā)因素。在地質(zhì)災(zāi)害諸多形成條件中,地質(zhì)環(huán)境條件變化緩慢,降雨和人類工程活動(dòng)則是最活躍的因素,二者的雙重作用是引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害最重要、最關(guān)鍵的因素(劉小二等,2017;楊紅強(qiáng),2013)。
3 "地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)
3.1 "易發(fā)性評(píng)價(jià)
本次地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的精度為1∶10 000,精度要求高,除調(diào)查地質(zhì)災(zāi)害以外,更加注重地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)地質(zhì)條件的調(diào)查,調(diào)查了大量的未來(lái)有變形趨勢(shì)的斜坡,在禾云鎮(zhèn)全鎮(zhèn)范圍內(nèi)獲得了大量的統(tǒng)計(jì)樣本,結(jié)合本次野外調(diào)查的成果資料,地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)主要采用數(shù)學(xué)模型法中的信息量模型方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。首先選取信息量模型作為本次評(píng)價(jià)的方法,采用2 m × 2 m的規(guī)則格網(wǎng)為作為初始評(píng)價(jià)單元,然后選取評(píng)價(jià)指標(biāo),確定評(píng)價(jià)因子,對(duì)評(píng)價(jià)因子進(jìn)行相關(guān)性分析,利用空間統(tǒng)計(jì)工具將斜坡單元范圍內(nèi)的評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)到斜坡單元屬性表中進(jìn)行表達(dá),可綜合體現(xiàn)各類因素,使評(píng)價(jià)結(jié)果更加貼近實(shí)際地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域。采用水文分析的方法,利用溝谷線和山脊線把土地劃分成水文區(qū)域,進(jìn)一步劃分成地形單元。
本文中地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性主要考慮滑坡和崩塌兩類斜坡地質(zhì)災(zāi)害,在分析各類影響因子與地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)在禾云鎮(zhèn)分布空間位置關(guān)系的基礎(chǔ)上,立足于斜坡類地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià),從地形地貌、地質(zhì)背景和地表覆蓋3個(gè)方面,選取高程、坡度、坡形、坡向、地形起伏度、巖土體類型、地質(zhì)構(gòu)造、土層厚度、植被覆蓋度以及土地利用類型共計(jì)10個(gè)影響因子(圖2)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。應(yīng)用ArcGIS軟件多元分析工具中波段集統(tǒng)計(jì)工具,對(duì)禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)因子進(jìn)行相關(guān)性分析,獲取易發(fā)性評(píng)價(jià)因子間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)矩陣(表2)。
通過(guò)信息量模型方法,利用ArcGIS平臺(tái),計(jì)算出各因子的信息量,各個(gè)因子的信息量乘以權(quán)重再進(jìn)行疊加,得到禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性結(jié)果(柵格單元)。在此基礎(chǔ)上,統(tǒng)計(jì)斜坡單元內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的平均值作為斜坡單元的易發(fā)性值,并依據(jù)野外已調(diào)查斜坡地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性程度進(jìn)行劃分,使其盡可能滿足野外調(diào)查結(jié)果。據(jù)此,將禾云鎮(zhèn)斜坡單元平均易發(fā)性劃分為4類,最終得到禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)(斜坡單元)圖(圖3)。其中:高易發(fā)區(qū)面積13.59 km2,占比3.15%;中易發(fā)區(qū)面積180.54 km2,占比41.87%;低易發(fā)區(qū)面積201.34 km2,占比46.69%;非易發(fā)區(qū)面積35.77 km2,占比8.30%。
3.2 "危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)
地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性是在某種誘發(fā)因素的影響作用下,某一區(qū)域在特定時(shí)間段發(fā)生相應(yīng)規(guī)模和類型地質(zhì)災(zāi)害的概率。根據(jù)廣東省鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)要求(1∶10 000)(廣東省自然資源廳,2023)將禾云鎮(zhèn)劃分出極高危險(xiǎn)區(qū)、高危險(xiǎn)區(qū)、中危險(xiǎn)區(qū)和低危險(xiǎn)區(qū)4個(gè)等級(jí)。在禾云鎮(zhèn)范圍內(nèi),發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害主要以斜坡類地質(zhì)災(zāi)害為主,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和專家經(jīng)驗(yàn),禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)選取降雨作為誘發(fā)因素,分析24小時(shí)累計(jì)雨量100 mm、250 mm以及72小時(shí)有效雨量240 mm的降雨工況,分別進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。
研究區(qū)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)以易發(fā)性表征禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害的空間概率,以降雨極值概率表征時(shí)間概率,危險(xiǎn)性按公式(1)進(jìn)行計(jì)算:
H=(I-I_min)/(I_max-I_min )×L_p/L_(max/day) (1)
式中:H為每個(gè)單元的危險(xiǎn)性指數(shù);I為按照易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果分類下的信息量平均值,Imin、Imax分別對(duì)應(yīng)信息量的最小值與最大值;LP為對(duì)應(yīng)24小時(shí)累計(jì)雨量100 mm、250 mm以及72小時(shí)有效雨量240 mm的三種工況;Lmax/day為計(jì)算值,24小時(shí)降雨量取值為256.9 mm,72小時(shí)降雨量取值為306.2 mm。
本文收集整理了2003—2023年禾云鎮(zhèn)新洲社區(qū)氣象觀測(cè)站降雨量數(shù)據(jù),依據(jù)表3,對(duì)三種工況下地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性程度進(jìn)行劃分(圖4—圖6)。
根據(jù)三種工況對(duì)比結(jié)果(表4)可知,當(dāng)日降雨量逐漸增大時(shí),低、中危險(xiǎn)區(qū)面積總體上逐漸減小,極高、高危險(xiǎn)區(qū)面積增加。當(dāng)日降雨量為250 mm時(shí),與日降雨量100 mm相比:低、中危險(xiǎn)區(qū)面積減小了194.14 km2,減小了45.02%;高危險(xiǎn)區(qū)面積分別增加了180.54 km2,增加了41.87%;極高危險(xiǎn)區(qū)面積分別增加了13.59 km2,分別增加了3.15%。當(dāng)72小時(shí)有效降雨量240 mm時(shí),無(wú)極高危險(xiǎn)區(qū);高危險(xiǎn)區(qū)面積194.13 km2,占比45.02 %,地質(zhì)災(zāi)害536處;中危險(xiǎn)區(qū)面積201.34 km2,占比46.69 %,地質(zhì)災(zāi)害19處;低危險(xiǎn)區(qū)面積35.77 km2,占比8.30 %,地質(zhì)災(zāi)害2處。
因此,三種不同降雨工況計(jì)算結(jié)果表明,隨著降雨量增加幅度的擴(kuò)大,極高危險(xiǎn)區(qū)和高危險(xiǎn)區(qū)面積增速明顯擴(kuò)大,災(zāi)害點(diǎn)發(fā)育數(shù)量逐步增加。
3.3 "易損性評(píng)價(jià)
將區(qū)內(nèi)不同類型承災(zāi)體易損性進(jìn)行疊加計(jì)算,獲得綜合易損性值,結(jié)合禾云鎮(zhèn)實(shí)際情況,劃分為極高、高、中、低4個(gè)等級(jí),從而得出禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易損性分區(qū)圖(圖7)。從圖7可知:禾云鎮(zhèn)無(wú)極高易損區(qū);高易損區(qū)面積25.84 km2,占比5.99%,主要集中于禾云鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū);中易損區(qū)面積62.77 km2,占比14.56%;低易損區(qū)分布廣泛,面積342.64 km2,占比79.45%。
3.4 "風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)
結(jié)合禾云鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃,在地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性和易損性評(píng)價(jià)結(jié)果的基礎(chǔ)上,采用矩陣分析方法疊加運(yùn)算,從而劃分出地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)工作,首先經(jīng)計(jì)算評(píng)價(jià)得到風(fēng)險(xiǎn)性等級(jí)劃分結(jié)果,其次依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分建議表(表5),根據(jù)本次調(diào)查實(shí)際情況進(jìn)行人工復(fù)核調(diào)整,最后得到禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性分級(jí)圖,分為極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)4個(gè)級(jí)別。
從計(jì)算結(jié)果可知:24小時(shí)累計(jì)雨量100 mm時(shí)禾云鎮(zhèn)無(wú)極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū);高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積0.23 km2,占比0.05%,地質(zhì)災(zāi)害21處;中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積14.78 km2,占比3.43%,地質(zhì)災(zāi)害156處;低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積416.23 km2,占比96.52%,地質(zhì)災(zāi)害380處(圖6)。通過(guò)上述地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃方法,將禾云鎮(zhèn)分為高、中、低3個(gè)等級(jí),最終形成禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃成果(表6)。
當(dāng)24小時(shí)累計(jì)雨量為250 mm時(shí):禾云鎮(zhèn)極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積0.23 km2,占比0.05%,地質(zhì)災(zāi)害21處;高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積22.59 km2,占比5.24%,地質(zhì)災(zāi)害336處;中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積212.12 km2,占比49.19%,地質(zhì)災(zāi)害184處;低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積196.30 km2,占比45.52%,地質(zhì)災(zāi)害16處(圖7)。通過(guò)上述地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃方法,將禾云鎮(zhèn)分為極高、高、中、低4個(gè)等級(jí),最終形成禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃成果。對(duì)照24小時(shí)100 mm降雨工況發(fā)現(xiàn),高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增加,中、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減小,而且高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)災(zāi)害數(shù)量顯著增加。
當(dāng)72小時(shí)累計(jì)雨量為240 mm時(shí)禾云鎮(zhèn)無(wú)極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū):高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積12.02 km2,占比2.79%,地質(zhì)災(zāi)害177處;中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積245.32 km2,占比56.89%,地質(zhì)災(zāi)害364處;低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積173.91 km2,占比40.33%,地質(zhì)災(zāi)害16處(圖8)。通過(guò)上述地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃方法,將禾云鎮(zhèn)分為高、中、低3個(gè)等級(jí),最終形成禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃成果。對(duì)照24小時(shí)100 mm降雨工況發(fā)現(xiàn),高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增加,中、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減小,而且高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)災(zāi)害數(shù)量顯著增加。
4 "結(jié)論
1)禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生在強(qiáng)降水期間,主要分布在鎮(zhèn)內(nèi)中低丘陵以及低山地區(qū)的殘丘坡腳,與降雨、地形地貌、巖土體類型及人類工程活動(dòng)有較強(qiáng)的相關(guān)性。人類工程活動(dòng)和強(qiáng)降水是禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的重要控制因素。
2)采用信息量模型法對(duì)禾云鎮(zhèn)斜坡類地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià),通過(guò)ArcGIS的空間分析功能,對(duì)評(píng)價(jià)影響因子進(jìn)行空間疊加計(jì)算,將禾云鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害劃分為高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)和非易發(fā)區(qū),結(jié)合危險(xiǎn)性、易損性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),從而得出禾云鎮(zhèn)三種降雨工況下的風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果,為后續(xù)的防治區(qū)劃奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
丁琛,2019. 廣州市花都區(qū)斜坡形態(tài)與崩塌、滑坡的關(guān)系[J]. 科技視界(14): 168-169.
范大波,2011. 三峽庫(kù)區(qū)香溪河段滑坡發(fā)育特征及水庫(kù)蓄水對(duì)岸坡穩(wěn)定性的影響研究[D]: 成都理工大學(xué).
廣東省自然資源廳, 2023. 廣東省鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)要求(1∶10 000)[R].
雷成銘,劉春艷,張?jiān)票?,成建梅,趙銳銳,2023. 基于綜合智能分析的廣東省崩塌易發(fā)性評(píng)價(jià)[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 42(S2): 4 248-4 260.
李煜楠,鄭圣寶,李晶,文海霞,2023. 廣東省惠東縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及形成條件[J]. 貴州地質(zhì), 40(2): 185-192.
劉春艷,2023.廣東省地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及影響因素[J].城市地質(zhì),18(4):15-23.
劉瑞強(qiáng),2019. 廣東省豐順縣地質(zhì)災(zāi)害形成條件初析[J]. 西部資源(2): 7-9.
劉小二,張春生,王林峰,來(lái)亞芳,楊魯玉,羅穎,牛祥,2017. 桐柏縣地質(zhì)災(zāi)害形成條件分析[J]. 地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù), 28(4): 69-73.
羅騎龍,2011. 基于RS和GIS龔嘴電站庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[D]: 成都理工大學(xué).
彭金星,彭芷嫻,王榮明,劉學(xué)良,2023. 基于GIS的遂川縣崩塌滑坡地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)[J]. 資源信息與工程, 38(5): 64-68.
譚偉,田巍,劉鋼一,周佑平,2022.黃岡市羅田縣城關(guān)鎮(zhèn)斜坡地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].城市地質(zhì),17(3):299-310.
王磊,2012. 甘肅省甘谷縣地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[D]: 北京:中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院.
王萬(wàn)金,鐘響,2023. 基于信息量模型的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià):以貴州省荔波縣為例[J]. 中國(guó)煤炭地質(zhì), 35(7): 59-67.
文海霞,2021. 廣東省龍門(mén)縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布特征及形成條件淺析[J]. 西部資源(4): 81-82.
嚴(yán)瑋,2020. 廣東省東莞市東城區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及易發(fā)區(qū)劃分[J]. 化工礦產(chǎn)地質(zhì), 42(1): 53-58.
楊紅強(qiáng),2013. 淅川縣地質(zhì)災(zāi)害形成條件分析[J]. 地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù), 24(4): 13-17.
葉澤宇,徐尚智,劉歡歡,于家爍,翟淑花,冒建,2023.基于信息量與邏輯回歸耦合模型的北京西山崩塌易發(fā)性評(píng)價(jià)[J].城市地質(zhì),18(3):9-15 .
曾凡龍,2019. 廣東省陸河縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布特征分析[J]. 地下水, 41(3): 109-111.
張群,馮輝,賈三滿,張沁瑞,賈磊,2023.基于CF與Logistic回歸模型耦合的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià):以北京市大清河流域生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)為例[J].城市地質(zhì),18(1):17-25.
祝小輝,2021. 廣東省龍川縣地質(zhì)災(zāi)害特征及影響因素分析[J]. 西部資源(2): 106-108.
SCIARRA M, Coco L, URBANO T, 2017. Assessment and Validation of Gis-Based Landslide Susceptibility Maps: A Case Study From Feltrino Stream Basin (Central Italy) [J]. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 76(2): 437-456.
收稿日期:2024-05-21;修回日期:2024-07-08
基金項(xiàng)目:廣東省重點(diǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn) 1:10 000 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)(清遠(yuǎn)市清新區(qū)禾云鎮(zhèn))項(xiàng)目(H202302004)資助
第一作者簡(jiǎn)介:魏任行(1994- ),男,碩士,主要從事地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、防治等水工環(huán)地質(zhì)工作。E-mail:761540878@qq.com
引用格式:魏任行,陳尚豐,趙世波,楊雪連,王玥,黃偉業(yè),吳華,2024.基于信息量模型的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià):以清遠(yuǎn)市禾云鎮(zhèn)為例[J].城市地質(zhì),19(4):454-465