安仁县基于ArcGIS 的地质灾害易发性分区评价研究

丁 磊 胡世安 杜成江 熊 辉

（湖南省生态地质调查监测所，湖南郴州 423000）

1 县域自然地理位置及工程地质条件

1.1 县域位置、交通及经济现状

安仁县位于湖南省东南部，郴州市东北部，县域内有洣水支流永乐江。东北部与株洲市的攸县、茶陵、炎陵三县接壤，西北部与衡阳市的衡东、衡南、耒阳三县市毗邻，南面与永兴县、资兴市为邻，全县总面积1462.34km2，辖5 个镇、8 个乡、162 个行政村（包括居委会），总人口46.69 万。县域内有国道90km2，铁路20km2，其他公路约440km2，全县公路四通八达。2020 年全县地区生产总值达到114.95 亿元，按常住人口算，人均GDP28818 元，年均增长7%。

1.2 地形地貌

安仁县地势东南高、西北低，基本轮廓是“三山”夹“两盆”，县境处于罗霄山脉的中段。县内最高点是东南部的金子仙坳，海拔1433.4m，最低处是西北面的渡口乡过家村蔡家，海拔70.76m。五峰仙、茶安岭、金子仙三座山体最高点到最低点的比降分别为45.31%、64.08%、41.68‰ ,平均坡降为50.36‰。

1.3 气象水文条件

县域属中亚热带湿润季风气候，雨量充沛。安仁县降雨集中在4 ～7 月，11 月至次年3 月为少雨季，年最大降雨量1995.1mm，年最小降雨量1014.1mm，月最大降雨量467.9mm，月最小降雨量0.2mm，日最大降雨量281.2mm，时最大降雨量65.1mm。县域水系的主流是永乐江，是洣水主要支流之一，总流长96km，汇水面积14.22km²，平均河网密度0.43km²，水利资源丰富。经永兴坑口入境，自南而北纵贯全县，纳37 条支流，主流、支流多处分叉，整个形状似树枝遍布全县各个角落，其中主要支流有8 条。

1.4 地层岩性

安仁县境岩性地层自上元古代至新生代第四纪除志留纪、三叠纪以外均有出露，以寒武纪、泥盆—石炭纪地层出露最全，主要岩性有红砂岩、灰岩、浅变质岩等。岩浆岩有加里东期、燕山早期花岗岩。

1.5 地质构造

安仁县位于新华夏系第Ⅱ巨型隆起带和第Ⅱ沉降带过渡区。茶永红层盆地属第Ⅱ沉降带东缘，彭公庙隆起为第Ⅱ巨型隆起带西缘，区内构造类型有东西向构造、南北向构造、北西向构造、华夏系、新华夏系和旋扭构造等6 种构造类型。

1.6 新构造运动与地震

安仁县境内抬升隆起作用在东部和西部表现了明显的不均衡和差异性，周期性抬升隆起控制了全区地貌类型的分布，由南东往北西，中山、中低山、丘陵地形大体呈环带展布，具有较明显的水平分带性。境内位于湘南较稳定区，属弱震区。

1.7 人类工程活动

安仁县境内人类工程活动主要有交通建设、水利工程建设、城镇建设及居民建房、矿产资源开发及乱砍滥伐。其中交通建设、水利工程建设、城镇建设及居民建房主要引发滑坡和崩塌，矿产资源开发引发地面塌陷，乱砍滥伐引发泥石流。

2 地质灾害发育特征及规律分析

2.1 地形地貌特点及致灾条件

安仁县在册保留的地质灾害类型主要有滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷共4 种，滑坡多发生在海拔高程200m以下的丘陵区，尤其是100m ～200m，多产生于坡度在25°～60°的斜坡上，在小于25°或大于60°的斜坡地段，滑坡相对较少。崩塌体多发育在高程0m ～200m，一般发生在坡度大（坡度为60°～80°）、势能高（斜坡高度为20m ～100m）、软弱结构面暴露的陡斜坡地带或低中山沟谷区。地面塌陷发育程度与区域地貌关系密切，河谷或低洼沟谷地带平坦开阔，而断裂发育带、岩溶发育带、第四系风化强烈带、低洼沟谷地带，往往为岩溶塌陷高发区。引发泥石流的沟谷地形陡峻，沟床纵坡比大，沟谷横断面狭窄，有利于松散固体物质与水流的汇合，有利于泥石流的形成。

2.2 地质构造与地质灾害

安仁县地质灾害受褶皱、断层、节理裂隙等地质构造的影响大。花岗岩岩体表层风化强烈，遇水易解离，残坡积层较厚，有利于滑坡、崩塌及不稳定斜坡形成。

2.3 斜坡结构与地质灾害

滑坡发生的斜坡坡体结构属于土体+岩体，斜坡上部为松散土体、碎石土，孔隙大、抗剪强度低，下部为基岩，抗剪强度较大。上部土体接受大气降水后，土体呈饱和状态，易形成滑动面，使土体沿土岩面发生滑动。坡体一般是由碎裂状较软花岗岩强风化岩类组成，这些岩体易风化，风化不均匀，节理裂隙发育，灾害发生时表现为小型的崩塌。地面塌陷主要是因为大量抽排地下热水资源，致使地下水位的突降，破坏地下水动态平衡状态，引起表层岩土体变形，诱发地面塌陷[1]。

2.4 人类工程活动与地质灾害

居民切坡建房和公路建设不合理开挖坡脚，使边坡失稳；水库蓄水，水位季节性的剧烈变化是引发崩塌、滑坡地质灾害的一个主要因素。开荒毁林破坏山体植被，使植被覆盖率大大降低，因此不合理的人类活动是泥石流发生的一个重要原因。地下热水资源过度开采，对地面塌陷的形成有直接影响[2]。

2.5 工程地质岩组与地质灾害

碎屑岩类、碳酸盐岩类、浅变质岩类等是滑坡发生的主要岩土类。崩塌多发生在碎裂状较软花岗岩强风化岩类中。花岗岩易风化，表层受风化后，强度大大降低，容易发生崩塌或形成危岩体。地层较老的浅变质岩类，是发生泥石流的主要岩土类。人类工程活动产生的废渣是形成泥石流的主要物源[3-4]。特有的岩性体（松散土体、可溶性灰岩）是发育地面塌陷的前提条件，地下水的过度开采是导致地面塌陷主要条件。

3 地质灾害易发性评价

3.1 评价方法

根据地质灾害的发育特征、地质环境条件以及人类工程活动及发展规划，选取安仁县的地质灾害致灾因子，充分考虑各致灾因子对地质灾害的不同影响程度，赋予不同权重体现其影响程度大小，并对安仁县选取的致灾因子进行分级处理并赋以分量值。将安仁县采用网格剖分法分成若干个评价单元，对每个评价单元内的各项分区指标进行打分并赋值，经栅格数值化处理后，从而获得评价单元内各项指标分区值，然后对各项分区指标进行叠加分析，得出各评价单元的易发程度指数值[5-7]。依据易发程度分区的标准对地质灾害易发程度分区，易发程度指数值越大，表示该单元地质灾害易发程度越高，再结合野外调查及收集整理的资料对形成的感性易发区分区进行适当修正，最终形成较为合理的易发区分区图。

3.2 选定因子并确定权重

本次评价安仁县选取了地灾点密度、易崩易滑岩组类型、地质构造、高程、坡度、坡形、人类工程活动共7 个致灾因子作为地质灾害易发性分区的评价指标，通过分析这些致灾因子与地质灾害发生的关系，赋予各致灾因子不同的权重及程度系数，如表1 所示。

表1 致灾因子及程度分级表

3.3 指标因子的信息提取

（1）地形地貌。通过提取已收集的安仁县DEM 高程数据，通过ArcGIS 进行坡度分析、曲率分析，获取高程、坡度及坡形凹凸栅格数据。（2）地质构造。根据安仁县境内构造的发育程度，将单元格内的地质构造分为4 个等级，对每一个评价单元按照4 级标准进行信息提取及指数化。本次评价以每平方公里范围内断裂构造的总长度来表示，单位km/km2。（3）岩土体类型。结合收集的地质资料和野外调查情况，将全县岩土体按工程地质岩组划分为2 个等级：易致灾工程地质岩组和其他工程地质岩组。（4）人类工程活动。根据已收集的公路、居民点、水库、矿山等人类工程活动资料进行网格叠合后，将人类工程活动强度分为3 个等级：高等、中等和低等，然后对每一个单元格进行信息提取及指数化。（5）灾害点密度。灾害点密度对滑坡、崩塌、泥石流及地面塌陷的密度在1km×1km 的网格中分开提取，计算单位面积内滑坡（不稳定斜坡计为滑坡隐患点）、崩塌、泥石流的点密度以及地面塌陷的点密度，并按灾点密度系数（处/km2）进行3 个等级划分。

3.4 叠加计算及分区结果

对各个致灾因子的数据进行提取，并根据相应致灾影响进行重分类，相应因子的权重值及影响系数进行加权叠加计算。

式中：bi为因素的影响程度权重系数；xi为各影响因素；N为地质灾害易发程度指数。

按计算标准进行分区界线的修改和调整，尽量结合实际情况，按照地质灾害调查成果分析整理，采用定性分析为主、定量评价为辅的方法，与野外调查点的多种形成因素综合确定，并按就高不就低的原则对全县区域进行易发性评价。

通过综合分析评价（见图1），将全县域划分为地质灾害高易发区、中易发区、低易发区，安仁县暂未划分极高易发区。其中，高易发区3 个，面积285.10km2，占全县面积的19.50%，区内地灾点占全县灾害点总数的36.70%；中易发区2 个，面积726.54km2，占全县面积的49.68%，区内地灾点占全县灾害点总数的51.10%；低易发区1 个，面积450.69km2，占全县面积的30.82%，区内地灾点占全县灾害点总数的12.20%。

图1 安仁县地质灾害易发性分区

4 结语

基于ArcGIS 对地质灾害易发性进行分区评价，减少了全县人民的生命和财产损失，为全县工程建设选址及地灾预防提供了科学依据，提升了全县的地质灾害综合预警能力和防治水平。