基于GIS的高安地质灾害易发程度分区评价

查 芳，吴琳伟，李光复，陈莹莹

（江西有色地质勘查二队，江西 赣州 341000）

地质灾害是指在地球的发展演化过程中，由各种自然地质作用和人类活动所形成的灾害性地质事件。地质灾害易发程度是指在一定的地质环境条件和人类工程活动影响条件下，地质灾害发生的可能性的难易程度。地质灾害易发程度分区是地质灾害调查评价的重要内容，也是地质灾害防治规划的基础。地质灾害危险性与易发性评价研究起源于20世纪60年代，90年代以后，伴随着数理统计、概率论及信息理论、模糊数学理论等学科不断被引入地灾预测领域中，多种预测模型形成，并被广泛应用。本文应用GIS技术，采用基于专家经验的综合危险性指数法，根据高安市1/5万地质灾害详细调查资料，对研究区域进行地灾易发程度分区评价，为各级政府制定地灾防治规划和实施地灾预警工程提供基础依据[1]。

1 区划原则与方法

1.1 评价原则

（1）定性与定量相结合的评价原则。由于地质环境的复杂性及区域间差异的模糊性，目前尚无法完全采用定量方法来反映。必须以定性分析为基础，根据地质灾害分布现状及发育规律，结合定量评价方法来分析地质灾害与各种因素之间的关系，并以此进行地质灾害易发区划分。

（2）主导因素原则。影响地质灾害发育的条件很多，应根据各类地质灾害致灾地质作用的大小，确定区内致灾地质作用的主次关系。

（3）相似性与差异性的原则。按不同级别区域，以各类地质灾害形成发育的地形地貌、地层岩性、地质构造等地质环境条件，结合大气降水、人类活动强度等外动力破坏因素，概括地质环境单元的相似性和差异性。

（4）类比原则。根据地质灾害发育程度与地质环境的相关关系，按照各类地质灾害易发区判别特征，定性分析和定量评价相结合，采用类比原理，点面结合综合划定易发区。

1.2 评价方法

由于控制地质灾害形成的因素很多，既包括内动力地质作用，也包括外动力地质作用，因此，地质灾害的分区与区划是一个复杂的多元系统。目前，国内外可用于区划的方法很多，主要分为定性分析和定量评价两种。

本次对高安市地质灾害的灾害易发性分区评价方法为地质灾害易发程度指数法，该方法是以定性分析为主，并采用定量评价相结合进行。将全市采用网格剖分法分成若干个评价单元，对每个评价单元各项分区指标分别打分赋值，经数值化处理后，从而获得各评价单元的各项指标分级值，然后对各项分级指标进行叠加分析，得出评价单元的易发程度指数。易发程度指数越大，表示该单元地质灾害易发程度越高，根据每个单元的易发程度指数，按照易发程度分区的标准进行灾害易发程度分区[2]。

易发程度指数法综合考虑了影响地质灾害发育的各项因素，并且以权重值大小来体现影响因素主次，所以能显著地反映出不同单元的差异。这种方法不但对现状地质灾害发生的原因进行细致分析，找出了控制和影响地质灾害发生的主要因素，并对这些因素赋予适当的权重和分级值。而这些权重和分级值是通过对现状地质灾害特征与发展规律的认识，分析对比地质环境条件获取的，因此基于该方法得出的分区结果，不仅可以较真实地反映现状地质灾害的易发程度，同时可以较准确地反映地质灾害的潜在危险区域[3]。

2 地质灾害易发程度分区

根据本次调查分析结果，调查区地质灾害的形成与发展是各种地质因素和人类活动因素共同作用的结果，影响因素众多且变化复杂。易发性的分区不仅要选择合适的评价方法，同时也要根据调查区地质背景条件来确定评价指标或致灾因子。

在MapGIS内对高安市行政区划图进行网格剖分，取1km×1km为最小分析评价单元格，将全市剖分为 2704 个单元网格。基础底图为1/5万地形图。

滑坡、崩塌、泥石流的成因与地面塌陷的形成有着本质区别，因此，对地面塌陷地质灾害易发性的评价应与崩塌、滑坡、泥石流易发性评价分别进行，然后对两种评价结果进行迭加，得出全市范围内地质灾害易发性综合分区结果。其中对滑坡、崩塌、泥石流的易发性评价采用易发程度指数法，对地面塌陷灾害的易发性评价则采用地质灾害成因分析法。

2.1 致灾因素的确定

滑坡、崩塌、泥石流灾害的形成与发生，主要与地形地貌、岩土体结构类型、地质构造、降雨量、人类工程活动以及植被覆盖率等因素有关。另外灾害发育现状（灾害点密度）也在一定程度上反映了地质环境条件的脆弱性和地质灾害易发程度。在进行地质灾害易发分区时，不同影响因素对地质灾害的产生所起的作用是不一样的，因此，采取主成分分析方法，着重考虑对地质灾害发生起主导作用的因素，并根据各因素对地质灾害的影响大小赋以不同的权重，建立地质灾害易发指数模型。

2.2 致灾因素的指数化

地质灾害的发生是由多种因素综合作用形成的，具有一定的随机性。但是在宏观角度上而言，地质灾害的发生与当地或者小区域范围内的地质环境条件有着密切的关系，因而小区域范围内的地质环境条件这一点是有规律可寻的。所以对每一个评价单元格内各类地质环境条件等致灾因素按照影响程度赋以不同的权重，并根据每类因素的分级赋以不同的分级值，将每类影响因素的权重值与分级值相乘，得出各影响因素的指数值，然后叠加各影响因素的指数值计算出地质灾害易发性指数，建立易发指数模型，据此判断出某一个评价单元或者某一区域地质灾害发生的可能性。

根据《县（市）地质灾害调查与区划基本要求》调查区地质灾害基本特征及主要影响因素，本次评价选择了地质灾害点密度、地形地貌、岩土体结构类型、地质构造、植被发育情况、降雨量、人类工程活动等七个因素作为地质灾害易发性分区的评价指标，通过这些指标与地质灾害发生的关系和权重系数建立地质灾害易发指数模型，以此对高安市地质灾害的易发程度进行分区评价。

（1）灾害点密度。以往灾害发生的情况，可以反映在当地的地质环境条件以及人类工程活动下发生灾害的可能性大小,灾害发生的密度在一定程度上也表明灾害的频发程度。

（2）地形地貌。不同地貌类型单元，其发生地质灾害的可能性存在较大的差异。根据以往统计资料分析，灾害发生的频率与当地地形坡度有着密切的关系。

（3）岩土体工程地质条件。岩土条件是崩塌、滑坡、泥石流形成的物质基础。斜坡的稳定性与岩土体类型、力学性质、岩体风化程度、结构面特征和完整性等关系密切。

（4）人类工程活动强度。区内常见的人类工程活动有切坡建房、切坡修路、修建水电站和采矿活动等，这些工程活动破坏了当地原有的地质环境条件，改变了原始斜坡结构和岩土体的应力状态，使边坡稳定性降低，当遇到强降雨等其他外在条件作用时，就有可能产生滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。

（5）地质构造体系。构造对地质灾害的影响主要是褶皱核部岩体或者断层带及其附近一定范围内的岩体结构遭到破坏，使岩体的完整性和力学性能降低，同时有可能成为地下水通道，破坏斜坡的稳定性。在碳酸盐岩地区，构造对岩溶发育更是起着控制作用。

（6）降雨量。崩塌、滑坡、泥石流地质灾害的发生与降雨有着密切联系，他们大多数都发生的降雨时或降雨后。

（7）植被因素。植被覆盖率的高低对地质灾害的产生有一定影响，一般植被覆盖率越高的地方产生地质灾害的概率越小。

2.3 地质灾害易发性综合评价

根据崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷地质灾害各因素的指数化情况，计算出易发性指数，其计算公式如下：

Z＝ ∑ NⅠ·KⅠ = N1×KA+ N2×KB+ N3×KC+N4×KD+ N5×KE+ N6×KF+N7×KJ

式中： Z：评价单元内地质灾害易发程度指数值；N1、2、3、4、5、6、7：评判单元格内的各影响因子的脆弱性指数； KA：地形地貌因子的权重；KB：岩土工程地质因子的权重；KC：地质构造因子的权重；KD：人类工程活动因子的权重；KE：降雨量因子的权重；KF：植被因子的权重。

逻辑运算结果得到调查区所有地质灾害类型易发性综合指数值，绘制易发性指数等值线图，按照以下分区标准划分地质灾害易发区：Z>5 时，为地质灾害高易发区；5≥Z＞3，为地质灾害中易发区；3≥Z＞2 为地质灾害低易发区；Z ≤2时为地质灾害非易发区[4,5]。

图1 地质灾害易发区域划分图

3 地质灾害易发程度分区评价

通过综合分析评价，结合区内地质环境条件，即地形地貌、岩土体类型，以及人类工程活动强度，同时参考高安市1/10万地质灾害易发分区成果（主要是考虑到高安市地质灾害发育程度分区系统性、连续性），高安市地质灾害发育程度划分为四级，地质灾害高易发区，地质灾害中易发区，地质灾害低易发区，地质灾害不易发区。

高安市内共划分出了9个地质灾害易发区和1个不易发区，其中地质灾害高易发区3个，占全市总面积的13.98%，地质灾害点216处，占灾害点总数的48.54%；中等易发区3个，占全市面积的39.90%，地质灾害点160处，占灾害点总数的35.96%；低易发区3个，占全市总面积的29.38%，地质灾害点44处，占灾害点总数的9.89%；不易发区1个，占全市面积的16.74%。

4 结语

高安境内地势北高南低，中间舒缓平坦，属低山丘陵与河谷平原相间的马鞍形总貌，加上其拥有丰富的煤炭资源和特殊的地理地质环境条件，属滑坡、崩塌、地面塌陷灾害的相对较高易发区。根据高安市地质灾害易发程度分区结果分析，地灾高易发区主要位于北部的华林山镇—伍桥镇—汪家圩乡一带的山区和相城镇、建山镇附近的低山丘陵区，地灾不易发区位于高安市中部的河谷阶地与低丘岗地，这与高安地质灾害分布的实际情况较为符合，较好地反映了研究区域的地灾发育状况，为地质灾害防治科学决策，城镇建设规划，社会主义新农村建设等方面提供十分重要的基础资料。