鄂州市西山雷山地区地质灾害风险分析研究

丁代坡，张 波，闫 俊

（湖北省地质局第五地质大队，湖北 鄂州 436000）

湖北省鄂州市西山雷山地区地貌类型为丘陵地貌，区内地质条件复杂，雨量充沛，人类工程活动强烈，地质灾害发育，是鄂州市地质灾害高易发区之一。地质灾害类型有崩塌、滑坡、不稳定斜坡，其造成了严重危害与经济损失。

1 地质灾害风险分析模型

1.1 危险性评价模型

目前，常用的地质灾害易发性评价模型包括：信息量法[1]、Logistic回归法[2]，考虑时间效应的地质灾害评估[3]、趋势面分析法[4]、概率指数模型[5]、BP神经网络模型[6]、遗传神经网络[7]、AHP层次分析法[8-9]、确定性系数法[10]等方法。

1.2 易损性评价模型

Uzielli等(2008)提出了承灾体易损性模型，如公式（1）：

式中：V——承灾体易损性；

I——灾害对承灾体的作用强度；

R——承灾体的脆弱性。

以定义中易损性等级0～1准则为评判标准，确定处于不同地质灾害危险性等级下承灾体的易损性。利用致灾强度模型，如公式（2）：

式中：αr、αd、αθ——滑坡滑距、滑动面深度和滑坡坡度指标，各值均为0～1之间的无纲量系数，其指标值根据研究区实际情况综合给定。

1.3 风险性评价模型

地质灾害风险分析是由地质灾害危险性分析、地质灾害承灾体易损性分析以及地质灾害承灾体数量或经济价值分析三个部分所构成，地质灾害风险的评价模型如式（3）：

式中：R——地质灾害风险；

H——地质灾害危险性；

V——承灾体易损性；

E——承灾体经济价值或人口数量。

2 研究区概况

鄂州市位于湖北省东南部，长江中游南岸，南北长约67km，东西宽约48km，西与武汉市接壤，东至西南与黄石市毗连，北临长江与黄冈市隔江相望，版图形状酷似三叶草。

3 地质灾害危险性评价

基于GIS的地质灾害易发性评价采用的空间数据主要包括鄂州市1∶5万地形图、1∶5万地质图、1∶5万地质灾害分布图。

3.1 评价单元划分

斜坡单元网格划分利用ArcGIS10.5的水文分析功能，划分斜坡单元，利用山体阴影、三维视图、等高线和坡向，沿着山谷和山脊手动多次反复修改完善而成，最后划分为17个斜坡单元。

3.2 评价指标及其权重的确定

根据评价区内自然地质环境特征与物理地质事件的分布规律及形成条件，对于地质灾害易发性的分析评价过程中初步选取地貌单元、高差、坡度、工程地质岩组、地质构造及采矿活动6个因素作为评价因子，各因子的权重如表1所示；计算得出的斜坡单元危险性图如图1所示。

表1 地质灾害易发性评价因子判断矩阵

4 易损性评价

4.1 承灾体类型划分

将区内承灾体类型划分为人口、房屋建筑物、交通道路和土地资源四大类。

以沿江大道60号滑坡为例，该滑坡为降雨诱发滑坡，导致道路不能正常通行。该滑坡长25m，宽15m，厚约3m，体积589.04m3，测得滑移距离为57m。将所得的数据分别带入Jordi Corominas和Scheidegger运动距离公式，如式（4）：

根据上述发生滑坡距离的实际情况估算，选用1996年Jordi Corominas滑坡距离经验如公式（5）：

式中：H——滑坡前后缘高程差；

L——从滑坡后缘开始计算的投影滑动距离；

V——滑坡方量。

滑坡灾害强度评价指标如表2所示。

表2 滑坡灾害强度评价指标

根据上述分析研究区内承灾体的属性和类别，建立相应的评价指标体系，同时依据研究区承灾体的自身特性和各类经验参考建议值，对各承灾体抗灾能力评价指标值进行半定量化表示，以实现对整个研究区内承灾体易损性分析。

（1）土地资源。影响土地利用资源抗灾能力的因素很多，土地利用类型和坡度是重要的因子。通过遥感解译可以将调查区的土地类型分为林地、建设用地、耕地三种，土地资源抗灾能力评价指标如表3所示。

表3 土地资源抗灾能力评价指标体系

（2）建筑物。研究区内实测地形数据和补测数据，建筑物结构类型是影响其抗灾能力的主要因素。由于建筑年限调查时户主也只能给出大概模糊的值，其准确率较低，故暂不考虑。将建筑物结构和层数纳入抗灾能力指标体系，其值越高抗灾能力越强，建筑物抗灾能力评价指标如表4所示。

表4 建筑物抗灾能力评价指标体系

（3）人口。人口的易损性指标比较复杂，涉及很多方面选择的评价指标包括人口年龄、人口结构、人口密度等。

①人口年龄结构。按照国家划分为老（大于64岁）、中（15～64岁）、幼（0～15岁）三个年龄层次，老人和幼儿躲避滑坡灾害的能力较弱。根据社区统计资料，年龄结构指标为0.41。

②人口密度。西雷山属构造剥蚀丘陵地貌，地形较陡。人口整体沿坡脚分布，且集中分布在西雷山南侧，其它地段零星分布，人口空间分布极不均匀。在30～60m高程范围内，房屋建筑较为集中，是人类活动频繁的地带，人口数约占据总人口的90%，人口分布与建筑物的分布有极大的相关性，经过几个滑坡的抽样调查可以估算整个研究区建筑物内的人口数，通过人口密度公式计算即可得到西雷山各斜坡单元的人口密度，用此密度作为各个人口密度，可得到西雷山人口密度分布图。

③政府投入减灾工作的力度。西雷山重点变形的滑坡都有GPS监测、地表自动裂缝监测和警示牌并有专业工作人员进行长期的专业监测，形成了群测群防和专业监测的滑坡监测预警网。当地民众生活在各个滑坡的包围之中，对滑坡的认知能力较强，加上政府地质灾害的宣传，群众防灾避灾意识达到良好水平，鄂州市国土局对滑坡灾害重视程度为优。研究区地质灾害点人口结构抽样调查如表5所示。

表5 研究区地质灾害点人口结构抽样调查表

将土地资源、建筑物、人口的评价指标分别带入计算可得到对应承灾体的易损性分布，如图2所示。

4.2 承灾体价值估算

承灾体价值估算对于建筑物和土地是计算其经济价值，以货币形式表示。人口由于其具有特殊性则无法用经济价值计算，用评价单元内的人口数量表征。根据鄂州市房产局发布的2016年商品房成交情况，2016年房屋均价为3900元/m2。确定调查区城钢筋混泥土结构房屋建造价格为3900元/m2；按照当地的实际经济水平和各类建筑物的一般造价，以及对研究区的实地抽样调查，确定研究区砖混房屋为2100元/m2，砖木房屋为2100元/m2。根据调查区城测绘图中标注的房屋层数及结构资料，根据公式（6）：

式中：d——每个栅格单元的房屋价值；

b——房屋造价；

l——楼层数；

s——栅格单元面积（10m×10m）例如，3层的砖混房屋栅格单元价值为630000元。

根据鄂州市国土资源局发布的基准地价表，居民地为1300元/m2，耕地360元/m2，林地190元/m2。人口数量是人口分布与建筑物的分布有极大的相关性，经过几个滑坡的抽样调查可以估算整个研究区的人口分布，如图3所示。

将前文计算的地质灾害危险性、承灾体易损性及承灾体价值通过ArcGIS软件平台进行相乘叠加得到西雷山的经济风险分布图，如图4所示；得到人口损失风险分布图，如图5所示。

5 结论

目前的低风险区仅是在现状下分析的。将来在降雨及人类工程活动作用影响下，可能诱发新的地质灾害，随着地质灾害与承灾体数据的更新，风险级别也会相应发生改变。

对于经济风险较高的区域要加强滑坡监测，严格制止该区域私盖房屋乱砍树木的行为，减小人类工程活动的影响，严格控制土地利用的方式；对于人口风险高的地方，可以加强防灾减灾宣传，进行滑坡避险演练，提高群众的防灾减灾意识。对高风险的区域可采取搬迁避让的措施，重新选择居住地，风险较小的地方可以正常居住，但要注意防范地质灾害的发生。