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地质灾害省内分区

发布时间: 2021-03-15 10:04:39

1. 地质灾害易发区划分

一、划分原则和方法

(一)划分原则

1.定量与定性相结合的原则

根据《县(市)地质灾害调查与区划基本要求(实施细则)》中地质灾害易发区划分的方法,结合深圳市地质灾害类型、成因和分布规律,区内相似、区际相异、综合比拟,以定性和定量相结合综合划定易发区。

2.超前预测原则

综合考虑对深圳市城市规划的新城区及其周围重要经济产业带和重要工程设施,适当外延地质灾害易发区范围。

3.分别对待原则

突发性地质灾害与缓变性地质灾害、城市开发区与城市生态保护区分别对待的原则。

(二)划分方法

1)以“深圳市地质环境及地质灾害调查”成果为基础,在对地质灾害点及其隐患点全面核实的基础上进行地质灾害易发程度分区,并根据深圳市城市规划(2007~2020年)及今后的建设态势对易发区进行调整。

2)深圳市不同类型地质灾害的分布具有较明显的独立性。斜坡类地质灾害如崩塌、滑坡、不稳定性斜坡等分布于低山、丘陵、台地等坡脚地带;岩溶塌陷地质灾害分布于河谷平原、山间盆地覆盖层下可溶岩分布等地段,因此可按类型单独划分。

3)斜坡类地质灾害易发程度分区,主要依据地质灾害现状发育程度、地形地貌、岩土体组成特征、地质构造和人类工程活动等因素的差异进行划分。在地质条件基本相似的情况下,考虑人类工程活动态势,对深圳市城市规划的新城区、重要交通干线两侧适当提高易发等级;将限制大规模人类工程活动并列为城市生态控制范围内的大部分区段适当降低易发等级;对处于平原地带的已建成区和无人类工程活动的山地大部分区段划分为不易发区。

4)岩溶塌陷易发程度分区是在收集岩溶地质勘查资料的基础上进行,根据历史岩溶塌陷的发育情况、岩溶发育强度、上覆土层的特征和隐伏构造特征等的差异进行划分。

5)海水入侵为面状缓变性地质灾害,本书不对此灾种进行易发区划分。

二、易发区划分

深圳市地质灾害易发区划分为易发区和不易发区。易发区分为斜坡类地质灾害易发区和岩溶塌陷易发区2个大区,其中,斜坡类地质灾害易发区按易发程度划分为高易发区(A1-1至A1-9)9个、中易发区(A2-1至A2-12)12个,低易发区(A3-1至A3-14)14个;岩溶塌陷地质灾害易发区按易发程度划分为高易发区(B1-1至B1-4)4个,中易发区(B2-1至B2-9)9个。不易发区仅划分斜坡类地质灾害不易发区(A4-1至A4-32)32个(图2-4-70)。

(一)斜坡类地质灾害易发区(A)

斜坡类地质灾害易发区在深圳各区广泛分布,地形地貌为低山、丘陵和台地等,包括崩塌、滑坡、不稳定斜坡等地质灾害,亦是深圳市突发性地质灾害的主要分布区。总面积1244.19km2,占全市总面积的63.71%,根据易发程度划分为高、中、低3个亚区。该区中位于基本生态控制线范围内的面积达738.90km2,占斜坡类地质灾害易发区总面积的59.39%。

1.斜坡类地质灾害高易发区(A1)

斜坡类地质灾害高易发区主要分布于低山、丘陵周边适宜开展工程建设的坡脚地段和人类工程建设活跃的台地地区。包括石岩-龙华、观澜-平湖、布吉-坂田、福田和罗湖区的北侧、盐田海岸山地的坡脚地带、横岗-坪山-坑梓、五联-坪西及南澳等地段。总面积328.94km2,占全市总面积的16.84%,其中位于基本生态控制线范围内的面积158.33km2,占斜坡类地质灾害高易发区总面积的48.13%。

该区内发育地质灾害点和地质灾害隐患点608处,其中崩塌144处,滑坡104处,不稳定斜坡360处,地质灾害威胁人口16235人,潜在经济损失861925万元。

2.斜坡类地质灾害中易发区(A2)

斜坡类地质灾害中易发区主要分布于低山、丘陵的周边坡麓和低台地地区等,目前人类工程建设活动相对较弱,引发的地质灾害较少。主要分布于光明-松岗、铁岗及西丽水库、平湖-观澜-龙华-布吉、龙岗黄阁、龙岗-坪地、坪山-坑梓、葵冲及坝光、大鹏、龙岗南澳的东冲-西冲等地段,总面积505.10km2,占全市总面积的25.87%,其中位于基本生态控制线范围内的面积189.72km2,占斜坡类地质灾害中易发区总面积的37.56%。

该区发育地质灾害点和地质灾害隐患点251处,其中崩塌84处,滑坡28处,不稳定斜坡139处,威胁人口6289人,潜在经济损失364032万元。

3.斜坡类地质灾害低易发区(A3)

斜坡类地质灾害低易发区主要分布于人类工程活动影响较小的丘陵和低山地区。主要分布于松岗-公明-光明以北山区,羌下-迳口水库-吊神山的山区、玉律-红坳水库-观澜林场丘陵山区、阿婆髻-凤凰山-鹤洲的丘陵山区、铁岗水库-西丽水库-梅林水库一带山区、羊台山、鸡公头山、梧山区、梅沙尖-马峦山-排牙山区、西湖村-盲塘坳丘陵区、清林径-白石塘水库一带丘陵山区、七娘山区。该区地形地貌利于斜坡类地质灾害的发育,但因该区处于生态控制区,人类工程活动受到限制,目前地质灾害不发育,未来工程建设活动规模及范围都较小,因此,将其划分为斜坡类地质灾害低易发区。该区总面积410.16km2,占全市总面积的21.00%,其中位于生态控制线范围的面积390.84km2,占斜坡类地质灾害低易发区总面积的95.29%。

该区发育地质灾害点和地质灾害隐患点32处,其中崩塌10处,滑坡6处,不稳定斜坡16处,威胁人口302人,潜在经济损失13799万元。

(二)岩溶塌陷地质灾害易发区(B)

深圳市岩溶塌陷受可溶岩分布及岩溶发育程度的控制,主要分布于龙岗区的荷坳-龙岗中心区、坪地、坪山-石井、坑梓、葵涌、横岗西坑及山仔吓地区,地形地貌均为隐伏岩溶谷地,岩溶塌陷易发区总面积48.23km2,占全市总面积的2.43%,已发生岩溶塌陷地质灾害28处。按其易发程度分为岩溶塌陷地质灾害高易发区和中易发区。

1.岩溶塌陷地质灾害高易发区(B1)

该区为隐伏岩溶强发育区,有的地段曾发生过岩溶塌陷。主要分布于荷坳至龙岗中心城区、坑梓、坪山石井咸水湖、葵涌等地,面积17.59km2,已发生的岩溶塌陷大多位于该区。

2.岩溶塌陷地质灾害中易发区(B2)

该区岩溶较发育,在强烈的自然和人类工程活动作用下可能引发岩溶塌陷,部分地段曾在强烈的人类工程活动作用下引发塌陷。主要分布于横岗西坑-山仔吓、龙岗赤石岗-底下田、坪地、杭梓,坪山碧岭-汤坑、坪山新屋吓、坪山井子下及新曲、葵涌等地,面积30.64km2

(三)斜坡类地质灾害不易发区(A 4)

地质灾害不易发区仅划分斜坡类地质灾害不易发区,该区位于深圳市的滨海平原、河谷平原、山前平原、低台地及没有人类工程活动的低山和高丘陵地带,主要分布于松岗-公明河谷平原区、沙井-西乡-南头-白石洲、铁岗水库、香蜜湖-黄贝岭、沙头角-盐田港、大梅沙、马峦山-红花岭、未木岭-吊神山-排牙山,王母圩、七娘山-带。共分32个亚区,面积661.17 km 2,占全市总面积的33.86%,其中位于生态控制线范围的面积224.71km2,占斜坡类地质灾害不易发区总面积的33.99%。

在滨海平原、河谷平原、山前平原、低台地地区以及海滩地带,由于地势平坦,人类工程活动引发崩塌、滑坡地质灾害的可能性小,崩塌、滑坡地质灾害不发育,因此将其划分为斜坡类地质灾害不易发区;东部低山地区-般由坚硬块状花岗岩、坚硬-较坚硬火山熔岩及火山碎屑岩综合体、坚硬层状砂岩综合体组成,山势陡峻,人迹罕至,植被发育,崩塌、滑坡地质灾害不发育,同时这些地区均为生态控制区,今后进行工程建设的可能性小,引发崩塌、滑坡地质灾害的可能性小,因此,也将其划入斜坡类地质灾害不易发区,但若进行风景区或其他建设,应进行地质灾害危险性评估并加强地质灾害防治工作。

图2-4-70 深圳市地质易发程度分区图

深圳地质

该区已查明地质灾害点和地质灾害隐患点10处,其中崩塌6处,不稳定斜坡4处,灾害点密度0.02处/km2,受威胁人口118人,潜在经济损失14991万元。

2. 地质灾害易发区划分与评价

一、易发程度区划的原则

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。

1)地质灾害易发区划分结合地质灾害形成的地质环境条件、诱发因素(人类工程活动、降雨等)和灾害发育现状,以定性评价为基础,通过信息系统空间分析定量计算来确定。

2)评价单元的划分按照“区内相似和区际相异”的原则来确定,以地质灾害发育的地质环境条件差异确定评价单元。采用人工方法计算时,以乡镇行政区或村级行政区为基本单元。采用计算机网格剖分时,单元面积采用500m×500m。

3)地质灾害发育程度划分为四级:高易发区(Ⅰ)、中易发区(Ⅱ)、低易发区(Ⅲ)和不易发区(Ⅳ)四级。在划分过程中,根据实际调查情况,具体问题具体分析,尽可能便于乡镇政府开展防治工作。

二、工作思路和技术路线

地质灾害易发程度区划是地质灾害详细调查中的重要环节,地质灾害易发性区划图是地质灾害调查研究中最基础、最重要的图件之一。地质灾害的易发性区划研究主要是对地质灾害形成的内因进行分析,综合考虑工程地质条件、植被、长期的综合降雨等影响因素在地质灾害形成过程中的作用,基于GIS平台对其影响因素进行量化分析,同时考虑各个影响因素所占的权重,遵循一定的原则设计开发程序,从而生成最终的地质灾害易发性区划图。

在地质灾害野外调查资料及整理生成的地质灾害分布图、地质灾害调查测绘图、地质灾害详细调查实际材料图的基础上,通过对灵台县地质灾害详细调查数据综合分析,对研究区进行了剖分,对每个剖分网格中地质灾害的点密度、面密度和体密度进行了分级,确定其分级指数,调用开发软件确定每个网格的灾害性影响指数,采用袭扰系数法生成初步地质灾害易发性区划图,并利用地理信息系统软件ArcGIS和MapGIS6.7空间分析功能将地质灾害的各个影响因素图叠加到初步地质灾害易发性区划分级图中,绘制出该县的地质灾害易发性分区图。灵台县地质灾害易发性区划研究系统流程图如图6-1所示。

具体步骤为:首先将灵台县地质灾害分布图进行500m×500m网格剖分。其次对每个网格内地质灾害的个数、体密度、面密度采取不同的原则将每个网格的灾害易发性程度分为四级,生成初步的地质灾害易发性等值线图。然后对该县的地形地貌图、地层岩性图、降雨量分布图、地形坡度图、植被覆盖图分别采取相应标准分为四级,采取专家打分的方法确定其权重。最后叠加各个图层从而生成灵台县地质灾害易发性分区图,为灵台县地质灾害详细调查危险性区划和灵台县地质灾害防治区划等提供可靠的数据,同时为政府部门采取有效的措施进行统筹规划减灾防灾以及灾害治理提供了可靠的依据。

3)坷台—杨村—水泉—下河—东王沟—许家沟—安家庄滑坡崩塌高易发区(Ⅰ3

主要是达溪河北岸沿线的城关镇的坷台、杨村、水泉、下河、东王沟、许家沟、安家庄村,灾害点密度6.85处/km2,灾害点密度很大,面积7.51km2,占高易发面积的20.61%,发育灾害点49处,14个滑坡,23个不稳定斜坡,两个泥石流。所处地貌单元主要为达溪谷地区及其支流的黄土梁峁区,岩性主要为第四系马兰黄土、离石黄土及白垩系紫红色泥岩、砂岩、砂砾岩,植被不发育,河流—冲沟发育,冲沟多为“V”型谷,坡度变化大,局部近直立,地形破碎,地质环境脆弱。人口密集、人类工程活动频繁,滑坡等灾害发育。

4)南店子—下河—东王沟—康家沟—红崖沟滑坡崩塌高易发区(Ⅰ4

主要是达溪河南岸沿线和达溪河支流蒲河的城关镇的坷南店子、下河、东王沟、康家沟、红崖沟村,灾害点密度4.2处/km2,灾害点密度较大,面积4.19km2,占高易发面积的7.16%,发育灾害点30处,12个滑坡,18个不稳定斜坡。所处地貌单元主要为达溪谷地区及其支流的黄土梁峁区,岩性主要为第四系马兰黄土、离石黄土及白垩系紫红色泥岩、砂岩、砂砾岩,植被不发育,河流—冲沟发育,冲沟多为“V”型谷,坡度变化大,局部近直立,地形破碎,地质环境脆弱。人口密集、人类工程活动频繁,滑坡等灾害发育。

(2)地质灾害中易发区(Ⅱ)

该区面积351.60km2,占总面积17.16%,发育灾害点281处,灾害点密度0.8处/km2,包括横渠—马家沟—付家沟—赵家咀—安冯村—杜家沟—景家庄子村、王家山—张家塬—温家庄—东门—高崖—小寨—边家老村—朱家堡村—前进—姜家庄—勾勾王—张坡村、寺咀—柴朝村—崖湾村—坷台—杨村—水泉—下河—东王沟—许家沟—安家庄村和新庙—郑家洼—康家沟—罗家湾村4个亚区。

1)包括横渠—马家沟—付家沟—赵家咀—安冯村—杜家沟—景家庄子村中易发亚区(Ⅱ1

分布于黑河南岸极其支流的梁原乡横渠、马家沟、付家沟、赵家咀、安冯村、杜家沟、景家庄子沿河一带,是典型的黄土梁峁丘陵区,面积13.88km2,占中易发区总面积的3.95%,发育灾害点14处,灾害点密度1.0处/km2。岩性为第四系中上更新统黄土。黄土层及白垩系砂砾岩、砂岩局部岩石及土层风化破碎,节理裂隙发育,为灾害中易发区。

2)王家山—张家塬—温家庄—东门—高崖—小寨—边家老村—朱家堡村—前进—姜家庄—勾勾王—张坡村中易发亚区(Ⅱ2

分布于黑河南岸极其支流的梁原乡、朝那镇、上良乡、什字镇、西屯乡、独店镇沿河一带,是典型的黄土梁峁丘陵区,面积144.12km2,占中易发区总面积的7%,发育灾害点94处,灾害点密度0.82处/km2。岩性为第四系中上更新统黄土、白垩系砂砾岩、砂岩。区内人口相对较少,局部岩石及土层风化破碎,节理裂隙发育,为灾害中易发区。

3)寺咀—柴朝村—崖湾村—坷台—杨村—水泉—下河—东王沟—许家沟—安家庄村中易发亚区(Ⅱ3

该区面积95.72km2,占中易发区总面积的27.22%,发育灾害点70处,灾害点密度0.73处/km2,地貌为黄土梁峁区、低中山区。岩性为新近系、白垩系碎屑岩及第四系中上更新统黄土。区内沟谷发育,沟坡多为阶状陡坡,植被较差,人类工程活动频繁,灾害点分布在村庄周围、公路沿线和河谷边坡地带。

4)新庙—郑家洼—康家沟—罗家湾村中易发亚区(Ⅱ4

主要位于达溪河南部的中台镇、新开乡、蒲窝乡、邵寨镇,该区面积97.88km2,占中易发区总面积的27.84%,发育灾害点103处,灾害点密度1.05处/km2,属于黄土梁峁丘陵区,岩性以新近系、白垩系碎屑岩及第四系中上更新统黄土。区内沟谷发育,沟坡多为阶状陡坡,植被一般,人类工程活动相对较弱,灾害点分布在村庄周围、河谷边坡地带。

(3)地质灾害低易发区(Ⅲ)

该区面积722.96km2,占中易发区总面积的35.28%,发育灾害点73处,灾害点密度0.10处/km2。包括梁原乡黑河北岸黄土梁峁丘陵区、什字塬北部-黑河南岸沿线黄土梁峁丘陵区、龙门乡黄土梁峁丘陵区、什字塬南部-达溪河北岸黄土梁峁丘陵区、达溪河南岸-中台镇-蒲窝乡-新开乡-邵寨镇黄土梁峁丘陵区5个亚区。

1)梁原乡黑河北岸黄土梁峁丘陵区低易发区(Ⅲ1)

位于梁原乡黑河北岸一带,面积32.2km2,占低易发区总面积的4.43%,无灾害点发育,属于黄土梁峁丘陵区,岩性以第四系黄土和白垩系泥质、砂岩为主。区内沟谷发育,地形切割强烈,黄土层及泥岩砂岩局部较破碎,表层风化严重。

2)什字塬北部-黑河南岸沿线黄土梁峁丘陵区低易发亚区(Ⅲ2)

位于什字塬北部-黑河南岸沿线的朝那、上良、什字、西屯、独店5个乡镇,面积147km2,占低易发区总面积的20%,发育有灾害点8处,灾害点密度0.054处/km2,表层覆盖第四系黄土,河沟切割强烈出有白垩系泥岩、砂岩。区内沟谷发育,地形切割强烈,岩石较破碎,表层风化严重,人类工程活动较少。

3)龙门乡黄土梁峁丘陵区低易发亚区(Ⅲ3)

位于龙门乡黄土梁峁丘陵区一带,面积95.329km2,占低易发区总面积的13.19%。发育灾害点10处,灾害点密度0.10处/km2。属低黄土梁峁丘陵地貌,上部岩性为第四系黄土,下部岩性为白垩系的泥岩、砂岩,表层风化严重,局部地形切割强烈,人类工程活动较少。

4)什字塬南部-达溪河北岸黄土梁峁丘陵区低易发亚区(Ⅲ4

主要是什字塬南部-达溪河北岸的广大梁峁丘陵区一带,面积191.6km2,占低易发区总面积的26.5%。发育灾害点28处,灾害点密度0.146处/km2。属低黄土梁峁丘陵地貌,上部岩性为第四系黄土,下部岩性为白垩系的泥岩、砂岩,表层风化严重,局部地形切割强烈,人类工程活动较少。

5)达溪河南岸-中台镇-蒲窝乡-新开乡-邵寨镇黄土梁峁丘陵区低易发亚区(Ⅲ5

主要是龙门乡黄土梁峁丘陵区一带,面积256.824km2,占低易发区总面积的35.5%。发育灾害点25处,灾害点密度0.097处/km2。属低黄土梁峁丘陵地貌,上部岩性为第四系黄土,下部岩性为白垩系的泥岩、砂岩,表层风化严重,局部地形切割强烈,人类工程活动较少。

(4)地质灾害不易发区(Ⅳ)

灵台县地质灾害不易发区总面积938.01km2,占全区面积的45.78%,基本无地质灾害发生。由梁原乡黄土塬区(Ⅳ1)、黑河宽阔河谷区(Ⅳ2)、什字塬不易发区(Ⅳ3)、达溪河河谷不易发区(Ⅳ4)、邵寨镇黄土塬不易发区(Ⅳ5)、百里乡林场不易发区(Ⅳ6)组成。

不易发区主要是黄土塬及黄土小台塬区和宽阔的河谷区以及植被茂密人烟稀少的林场区。黄土塬及黄土小台塬区和宽阔的河谷区工程地质条件很好,地形平坦,虽然人类工程活动较频繁但很少发生地质灾害,百里乡林场区植被茂密,人烟稀少,人类工程活动较少,地质环境相对优越,为地质灾害不易发区。

1)梁原乡黄土塬区(Ⅳ1

本区主要位于梁塬乡王家沟村及黑河低缓阶地,面积19.8km2,占不易发区总面积的2.11%,本区岩土以第四系黄土为主,工程地质条件较好,地质灾害不发育。

2)黑河宽阔河谷区(Ⅳ2

本区主要位于黑河宽阔河谷区。面积17.43km2,占不易发区总面积的1.86%,本区河谷较宽阔,地形较平坦,人类工程活动弱,地质灾害不发育。

3)什字塬不易发区(Ⅳ3

主要位于广阔的什字塬区。本区面积306.55km2,占不易发区总面积的32.68%,本区地形平坦,工程地质条件较好,地质灾害不发育。

4)达溪河河谷不易发区(Ⅳ4

本区主要位于达溪河沿岸宽阔河谷区。面积38km2,占不易发区总面积的4.1%,本区河谷较宽阔,地形较平坦,人类工程活动弱,地质灾害不发育。

5)邵寨镇黄土塬不易发区(Ⅳ5

本区主要位于邵寨镇小黄土塬区,面积18.91km2,占不易发区总面积的2%,本区岩性以第四系黄土为主,工程地质条件较好,地质灾害不发育。

6)百里乡林场不易发区(Ⅳ6

本区主要位于百里乡林场区。面积537km2,占不易发区总面积的57.3%,本区植被茂密,人烟稀少,人类工程活动较少,地质环境相对优越,为地质灾害不易发区。

3. 全国地质灾害防治区划分区特征

地质灾害防治区既是客观划分地质灾害形成的地质环境条件,又反映了地质灾害防治方向。根据区域地质灾害的类型、规模、分布,以及区域地质条件、人类工程活动规律、地质灾害防治方向将全国分为6个地质灾害防治区(表5.1;图5.1):①东部平原丘陵山地地质灾害防治区(Ⅰ);②东南丘陵山地地质灾害防治区(Ⅱ);③西北内陆盆地地质灾害防治区(Ⅲ);④黄土高原地质灾害防治区(Ⅳ);⑤西南山地地质灾害防治区(Ⅴ);⑥青藏高原地质灾害防治区(Ⅵ)。

表5.1 全国地质灾害防治分区特征简表

5.2.1 东部平原丘陵山地地质灾害防治区(Ⅰ)

本区包括黄淮海平原、燕山山地、呼伦贝尔高原、大兴安岭及其以东的广大地区,东界为国境线和海岸线。在地貌上位于我国地貌的第三级阶梯,以平原为主,东北平原边缘为丘陵山地。行政区划包括我国东北地区的辽吉黑三省和内蒙古东北部,环渤海地区的天津、北京东南部、河北大部和山东西部,长江三角洲地区的江苏大部、上海和浙江杭州,以及黄淮地区的河南东部和安徽北部。该区人口密度大,工业发达是我国的主要经济区之一。

华北平原和松辽平原存在不同程度的地面沉降。华北平原自新生代以来一直是断续沉降地带,第四纪沉积极为发育,其沉积厚度受基底起伏的控制,一般为200~600m,坳陷区最厚达1000m以上。华北平原地面沉降量大于200mm的地区达42120km2,大于1000mm的地区为755km2,大于300mm的面积达18718km2,大于500mm的面积达6430km2。松嫩平原规模大、地形平坦,巨厚的松散沉积物的岩性主要为砂石及砂砾石,并含湖沼相的淤泥质土、泥炭、厚度为6~10m,结构松散,多呈层状分布。承压水含水层广泛分布。地面沉降和地裂缝大部分集中于大庆油田采油井口附近,在大庆市区已形成两个面积为2000~3000km2的东西向大漏斗,其中心区地下水位埋深近50m。普遍发生房裂、墙体倾斜和地裂。

本区突发性地质灾害主要分布在山东中部、辽宁东部和西部、吉林东部以及黑龙江东部的山地地区。地质灾害分布比较密集、危害较大且能代表本区地质环境和地质灾害类型的典型地段有两处:一是辽宁抚顺等矿区滑坡、泥石流发育地段;二是黑龙江鸡西七台河地面塌陷发育地段。

从危害程度看,截至2002年共有58.76万人受地面塌陷、地裂缝灾害威胁,潜在灾害损失为41.16万元。受地裂缝、地面塌陷灾害威胁较严重的市(县)主要分布在辽宁抚顺市露天区,江苏徐州市、铜山县,黑龙江七台河市。

该地区地质灾害防治重点是华北平原、长江三角洲和松辽平原等地区的地面沉降和地裂缝,以及辽宁、黑龙江等矿区的地面塌陷。

5.2.2 东南丘陵山地地质灾害防治区(Ⅱ)

本区包括我国东南部淮阳山地和长江中下游及其以南的广大区域,东界为海岸线。在地貌上位于我国地貌的第三级阶梯,为低山丘陵,地形切割和风化作用强烈,风化层厚度大,植被发育。行政区划上包括浙江大部、安徽南部、湖北中东部、湖南东部、江西、广东、河南南阳。该区的突出特点是人口众多,密度大。

本区地质灾害以滑坡、崩塌、泥石流为主,滑坡、崩塌以小型土质滑坡、崩塌为主,主要分布在安徽南部、浙江中部、江西西部、广东东北部、福建中东部地区。本区东部以突发性地质灾害为主,西部以采矿引起的地面塌陷为主。地质灾害分布比较集中、危害较大的且能代表本区地质环境和地质灾害类型的典型地段有3处:一是闽、粤、浙东南低山丘陵滑坡、崩塌发育地段;二是皖南、浙西北中低山滑坡、地面塌陷发育地段;三是赣西、湘南低山丘陵滑坡、地面塌陷发育地段。

据1999~2001年县(市)地质灾害调查资料,本区因地质灾害造成1096人死亡,直接经济损失59582万元。造成死亡人数最多的是滑坡灾害,共617人死亡;其次是泥石流灾害,死亡196人;地面塌陷、崩塌造成死亡人数分别为162人和121人。滑坡所造成的直接经济损失约占地质灾害所造成经济损失的73.14%。

1990年9月浙江平阳县山外村滑坡,规模117m3,造成5人死亡,14人受伤,100余人轻伤,毁房1073间,直接经济损失达1100万元。

1987年安徽省绩溪县荆州乡方家湾村滑坡,规模5000m3,造成35人死亡,直接经济损失达45万元。

该区地质灾害防治重点是台风降水和人类活动作用引发的滑坡、崩塌和泥石流。

5.2.3 西北内陆盆地地质灾害防治区(Ⅲ)

本区范围东界为大兴安岭的西麓,南界自小腾格里沙漠,沿集宁东南部的丘陵地北坡,向西穿过黄土高原的北缘,沿祁连山和昆仑山的北麓直至我国最西部的帕米尔高原,西界和北界为国境线。包括新疆大部、甘肃北部、内蒙古西部和中部、宁夏北部。这一地区的特点是人口密度小,经济欠发达,主要地质灾害为发育在山前地区的滑坡、泥石流。

本区地质灾害主要分布在新疆中部。地质灾害分布比较集中且危害较大。地质灾害类型的典型地段主要有新疆伊犁谷地滑坡泥石流发育地段。

据1999~2001年县(市)地质灾害调查资料,本区因地质灾害造成342人死亡,直接经济损失2605万元。其中滑坡灾害造成253人死亡。

图5.1 全国地质灾害防治区划重点防治区图

该区地质灾害防治重点是交通干线、矿产基地、居民地突发性地质灾害防治。

5.2.4 黄土高原地质灾害防治区(Ⅳ)

本区位于黄河流域中部,其范围在长城一线以南,秦岭、伏牛山以北,西以乌鞘岭、日月山为界,东抵吕梁山。包括青海东部、甘肃东部、宁夏南部、陕西北部、山西及河北西部。

本区位于我国地貌的第二级阶梯,主体海拔为1000~2000m,黄土厚度一般为50~100m,最厚可达250~300m,是世界上黄土分布最广,沉积最厚的区域,也是滑坡和泥石流的发育区。区内煤炭等矿产资源丰富,是我国的主要能源基地,采矿引起的地面塌陷与地裂缝问题突出。

本区新构造运动活动强烈,地形切割较强烈,沟谷比较发育,河流不断侵蚀岸坡,常在河、沟谷形成深达10~30m的陡坎。

本区地质灾害主要分布在山西中南部、陕西中南部、甘肃南部、宁夏南部,以及青海西宁地区。西部以突发性地质灾害为主,东部以采矿引起的地裂缝和地面塌陷为主。地质灾害分布比较密集、危害较大且能代表本区地质环境和地质灾害类型的典型地段有两处:一是黄土高原南缘与秦岭过渡地带滑坡泥石流发育地段,主要包括陕西蓝田、凤县、宝鸡市,甘肃镇原、永清、武山、天水、礼县、会宁,青海西宁、民和、湟中。二是晋中南地面塌陷地裂缝发育地段,主要包括山西阳泉、沁源、阳城、襄垣、娄烦、翼城、阳城、河曲、榆次。

本区滑坡主要发育于黄土、第四系含砾粘土、亚砂土、亚粘土、粉土和新第三系泥岩中,土质滑坡占滑坡总数的72%,古近系砂砾岩次之,其他时代较老的地层中仅少量发育。黄土、软弱层状泥岩岩组,软弱层状千枚岩组和断层破碎带以及残坡积层构成了本区的易灾岩组。

据1999~2001年县(市)地质灾害调查资料统计,本区73.87%的突发性地质灾害主要发生在雨季的7~8月,具有明显的季节变化规律。值得注意的是虽然突发性地质灾害主要发生在7~8月,但崩塌略有不同,52.2%的崩塌发生在7~8月,47.8%发生在3~6月和9~10月。区内地质灾害的分布与活动均具有周期性变化规律。但各种地质灾害周期时距不一。地质灾害的周期主要受活动断裂、地震、新构造运动以及降水和人类活动等因素的制约,其中地震和降水的控制作用更为突出。

滑坡和泥石流的主要诱发因素为暴雨。据统计,近20年来81%以上的滑坡形成于暴雨之后,99%以上泥石流形成于暴雨之后。

崩塌的诱发因素除暴雨外,人为工程活动对崩塌的诱发作用也非常明显,据统计,57%崩塌是暴雨诱发的,41%由人为工程活动引起。人为工程活动主要是边坡坡脚开挖和破坏植被等。另据统计,有5.8%的崩塌是地震诱发的。

1999~2001年县(市)地质灾害调查资料表明,本区因地质灾害造成1203人死亡,直接经济损失达5亿元。泥石流灾害造成死亡人数最多,达838人;其次是滑坡灾害,死亡231人。

1985年8月12日发生的甘肃省武山县桦林沟泥石流,造成沟口天局村彻底被毁,死87人,伤212人,冲毁房屋408间,冲走牲畜82头,粮食20多万斤,直接经济损失253万元,灾情之严重令人触目惊心。1999年7月,该沟再次暴发泥石流,将沟口1000余亩小麦全部冲毁,造成经济损失35万元。据不完全统计,武山县由于地质灾害造成的死亡人数高达217人,直接经济损失3400万元,其危害范围遍及全县各个乡镇。

1920年,海原地震引起1处滑坡,即导致77人死亡。

1985年10月4日,陕西省蓝田县因开挖坡脚和暴雨引起的黄土崩塌,造成11人死亡。

该区地质灾害防治重点是重要城市矿区、交通干线黄土滑坡、崩塌和泥石流,以及汾渭盆地地面沉降和地裂缝。

5.2.5 西南山地地质灾害防治区(Ⅴ)

本区位于我国中部山区,其范围在秦岭以南,经武当山,雪峰山,以云开大山西缘一线为东界,西达岷山、横断山和哀牢山以东,南为国界。包括云南东部、贵州、广西大部、重庆、四川东部、湖北西部及甘肃和陕西南部、河南西部。

这一地区地貌上处于我国地势的第二级阶梯,地形上,以切割强烈的山地、高原为主,新构造活动和地震强烈,气候条件复杂。

本区主要易滑岩类有泥岩、页岩、凝灰岩、片岩等软弱岩层。易崩岩层有灰岩、砂岩等软弱岩层相间的地层。为突发性地质灾害最为发育的地区。

本区地质灾害在6个区中最为发育,主要分布在甘肃南部、湖北大部、湖南西北、贵州北部以及广西北部地区。西部以突发性地质灾害为主,地面塌陷和地裂缝主要分布在贵阳-安顺和六盘水地区。地质灾害分布比较集中,危害较大且能代表本区地质环境和地质灾害类型的典型地段有5处:①青藏高原东缘滑坡、泥石流发育区;②长江三峡地区滑坡、崩塌发育区;③秦巴山地滑坡、泥石流发育区;④云贵高原滑坡、泥石流发育区;⑤湘南丘陵滑坡、地面塌陷发育区。

据1999~2001年县(市)地质灾害调查资料,本区滑坡和泥石流的主要诱发因素是暴雨。据统计,滑坡86.6%为暴雨诱发,泥石流97.28%是暴雨诱发。本区因地质灾害造成4714人死亡,直接经济损失27.35亿元。造成死亡人数最多的是滑坡灾害,死亡2063人;其次是泥石流,死亡1317人。地面塌陷死亡人数为14人。

1979年11月,四川省雅安市雨城区北郊乡发生泥石流,死亡146人,毁坏房屋320间,农田572亩,阻断道路5处,直接经济损失800万元。

1991年9月23日,云南省昭通市盘河乡发生规模为4050万m3的滑坡,造成216人死亡。

2003年7月11日23时,受特大暴雨影响,四川省丹巴县距县城33km的巴底乡邛山沟,发生特大泥石流灾害,造成18人死亡,33人失踪,71人被困,冲毁省道211线1000余m,人行便桥5座,经济损失严重。

该区地质灾害防治重点是局地暴雨和地震引发的较大规模的滑坡、崩塌和泥石流,云、贵、桂岩溶地区和矿区的地面塌陷。

5.2.6 青藏高原地质灾害防治区(Ⅵ)

本区范围北起昆仑山、阿尔金山和祁连山,南至喜马拉雅山,西抵国界,东达岷山、横断山和哀牢山,是我国大江大河的发源地。包括西藏、青海大部、云南和四川西部、新疆和甘肃南部边缘。

本区处于我国地貌的第一级阶梯。山地海拔在3000~4500m以上,峡谷相对高差为2000~3000m,35°以上陡坡占总区域的20%以上。该区地质灾害以自然形成的崩塌、滑坡、泥石流等突发性灾害为主,灾害体的规模较大。本区易产生滑坡和崩塌的岩性主要为泥岩、片麻岩以及板岩和碎石土等。这一地区的另一突出特点是人口密度小,经济欠发达。

本区地质灾害主要分布在四川西部、西藏东南部、云南西部、青海东部。地质灾害分布比较集中,危害突出的地段有两处:一是易贡藏布流域泥石流和滑坡发育区;二是青藏高原东缘滑坡和泥石流发育区。

据统计,1970~2001年因地质灾害造成1966人死亡,直接经济损失12.53亿元。滑坡灾害造成死亡人数最多,为1519人,其次是泥石流灾害,造成403人死亡。

自20世纪80年代以来,云南省元阳县地质灾害成灾20余次,导致553人死亡,410人受伤,直接经济损失3.98亿元。1989年1月28日,位于县城中心的大礼堂后山发生大规模滑坡,15万m3的滑体以每小时19.7~35.0cm的速度向下滑动。1月31日,县电影院、文化局等10余处房屋被毁,城中心县城建局大楼至老干部活动室一带的地面明显隆起。城区供水、供电、通讯几次中断,公路被毁,92栋房屋成危房,28个单位和203户居民被迫紧急疏散,城区近50%的居民不同程度受到滑坡的影响,造成直接经济损失3000多万元。

2000年4月9日晚8时左右,西藏林芝地区波密县易贡藏布河扎木弄沟发生大规模山体滑坡,历时约10分钟,滑程约8km,高差约3330m,截断了易贡藏布河(河床高程2190m),形成长约2500m,宽约2500m的滑坡堆积体,其面积约5km2,最厚达100m,平均厚60m,体积2.8~3.0亿m3

该区地质灾害防治重点是冻融作用和复杂地质环境条件下在河流和道路两侧形成的泥石流和滑坡。

4. 中国地质灾害的分布

中国地质灾害种类繁多,分布广泛,活动频繁,危害严重。1949年以来,因地震死亡近30万人,伤残近百万人,倒塌房屋1000多万间;共发生大型崩塌3000多处,滑坡2000多个,中小型崩塌、滑坡、泥石流则达40多万处。全国有350多个县的上万个村庄、100余座大型工厂、55座大型矿山、3000多千米铁路受崩塌、滑坡、泥石流的严重危害。除北京、天津、上海、河南、甘肃、宁夏、新疆以外的省、区、市都发现有岩溶塌陷灾害,总数近3000处,塌陷坑3万多个,塌陷面积300多平方千米。据不完全统计,在全国20多个省、区内,发生矿山采空塌陷180处以上,塌陷坑1595个,塌陷面积达1000多平方千米(段永侯等,1993)。各类地质灾害每年造成上千人死亡,经济损失高达300亿元。

地质灾害的发育分布与地形地貌、地质构造、新构造运动、岩土体类型、水文地质条件、气象水文及植被条件、人类工程活动等关系密切。因此,我国地质灾害的区域分布具有东西分区、南北分带的特点,华北、东北、西北诸省,荒漠化作用强烈;西南山区降雨多而集中,崩塌、滑坡、泥石流灾害频繁发生;东部平原区地面沉降、地裂缝广泛发育;沿海诸省,海水入侵、海岸侵蚀等强烈发育。

从中国大陆的地势阶梯来看,第一级阶梯海拔4000m以上,气候寒冷,冻胀、融沉、泥流、雪崩等灾害发育;第二级阶梯海拔高度在1000~2000m,在第一与第二级阶梯过渡地带,地形切割强烈,崩塌、滑坡、泥石流、水土流失等分布广泛,灾度高;东部广大平原、盆地区属三级阶梯,地形平缓,人口稠密,人类活动强烈,地面沉降、海水入侵、塌陷、淤积等灾害发育。

2008年1月国土资源部发布的《全国地质灾害防治“十一五”规划》,科学地划分了地质灾害易发区和重点防治区。滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷地质灾害高、中易发区,主要分布在川东渝南鄂西湘西山地、青藏高原东缘、云贵高原、秦巴山地、黄土高原、汾渭盆地周缘、东南丘陵山地、天山、燕山等地区;地面沉降和地裂缝地质灾害高、中易发区,主要分布在长江三角洲、华北平原、汾渭盆地、松辽平原。地质灾害重点防治区有16个,即长江三峡库区滑坡重点防治区、川滇南北构造带泥石流滑坡崩塌重点防治区、鄂西湘西中低山滑坡崩塌重点防治区、湘中南岩溶丘陵盆地地面塌陷滑坡重点防治区、云贵高原滑坡崩塌地面塌陷重点防治区、滇西横断山高山峡谷泥石流滑坡重点防治区、桂北桂西岩溶山地丘陵崩塌地面塌陷重点防治区、浙闽赣丘陵山地群发性滑坡重点防治区、陕北晋西黄土滑坡崩塌重点防治区、黄土高原西南滑坡泥石流重点防治区、陇南陕南秦巴山地泥石流滑坡重点防治区、新疆伊犁滑坡泥石流重点防治区、珠江三角洲地面沉降地面塌陷重点防治区、长江三角洲地面沉降重点防治区、华北平原地面沉降重点防治区、东北中俄界河河岸崩塌重点防治区。

小结

地质灾害既具有自然属性,又具有社会经济属性,是二者的对立统一体。这是我们了解地质灾害,进行地质灾害调查、评价、治理,应具有的基本概念。

复习思考题

1.地质灾害的涵义是什么?

2.地质灾害的属性特征是什么?

3.地质灾害的分类分级方案有哪些、内容是什么?

5. 地质灾害危险区划分与评价

地质灾害危险性分区是在地质灾害易发区基础上进行的。地质灾害的易发性代表了地质灾害是否具备形成条件和发生地质灾害的难易程度。而地质灾害的危险性则包括了地质灾害的活动程度、威胁的范围、易发程度和诱发因素,是地质灾害形成的可能性。仍然采用信息量法进行计算。

一、地质灾害危险性评价指标体系

控制和影响地质灾害形成的地质条件很多,但归纳起来主包括两方面的条件,即地质灾害形成的基础条件和诱发条件。依此,可建立地质灾害危险性评价指标体系(图6-12)。

1.地质灾害活动程度

地质灾害活动程度主要是指地质灾害活动的历史。在本次地质灾害危险性评价中,主要考虑地质灾害活动的点密度和面密度,将其作为地质灾害危险性分区的依据。但地质灾害活动的历史只能说明地质灾害的过去,而未来地质灾害活动程度怎样,危险性大小主要取决于地质灾害的形成条件及诱发因素。

2.地质灾害形成条件

地质灾害形成条件包括主要控制因素和影响条件。本次地质灾害危险性区划评价中主要选取斜坡结构类型、工程地质岩组、水文地质条件、斜坡几何形态、断裂构造和人类活动等条件。

3.地质灾害威胁范围

地质灾害一旦发生,其可能影响的范围,即存在地质灾害危险的范围。本次确定的地质灾害威胁范围主要包括易发区本身斜坡地带,同时也包括沟谷底部及河流、水库内的一定范围。

图6-12 地质灾害危险性程度评价指标体系图

4.地质灾害诱发因素

诱发因素是指能够使地质环境系统向着地质灾害发生的方向演化或者导致地质灾害发生的内动力和外动力地质作用。本区诱发条件主要包括地震、降雨和人类工程活动。但由于本区地震活动相对较弱,而且能够代表地震活动程度的地震烈度和地震动峰值加速度在县域内区别不大,因此本次危险性评价中未考虑地震活动的影响因素。参与评价的主要诱发因素为降雨和人类工程活动。

二、地质灾害危险性分区

1.评价指标的量化

危险性评价采用信息量法进行计算,用1:50000地形图提取基础地理信息,从遥感影像中提取植被图层,利用降雨量等值线图提取降雨指标,人类工程活动主要从地形图和灵台县发展规划中提取,得到各种评价指标的图层,根据实际调查资料可以获得地质灾害的点密度和面密度,并将这些指标引入GIS操作系统中。

2.基于GIS的信息量分析模型迭加计算

采用基于GIS的信息量分析模型进行迭加计算,通过计算诸影响因素对斜坡变形破坏所提供的信息量值,作为区划定量指标,既能正确地反映地质灾害的基本规律,又简便、易行、实用,且便于推广应用。计算原理与过程如下:

信息预测的观点认为,滑坡与崩塌等地质灾害的产生与否与预测过程中所获取信息的数量和质量有关,是用信息量来衡量的,即:

图6-13 灵台县地质灾害危险性分区图

依据地质灾害危险性分区结果,充分考虑地质灾害防治规划工作的开展,综合灵台县地貌、岩土特征、地质构造、年降雨分布规律及人类活动程度等特点,将灵台县滑坡、崩塌、泥石流灾害危险程度划分为地质灾害高危险区、中危险区、低危险区和极低危险区,根据地质灾害分布、组合特征又进一步划分为16个亚区(表6-4)。

4.危险性分区评价

(1)地质灾害高危险区(Ⅰ)

灵台县地质灾害高危险区面积232.49km2,占总面积的11.35%。包括6个地质灾害高危险亚区,即黑河北岸梁原乡横渠—付家沟—官村—朱家湾—杜家沟—景家庄子地质灾害高危险亚区(Ⅰ1)、黑河南岸梁原乡张家塬—温家庄—东门—朱家湾高地质灾害危险亚区(Ⅰ2)、达溪河北岸沿线地质灾害高危险亚区(Ⅰ3)、达溪河南岸中台镇—蒲窝乡—新开乡邵寨镇黄土梁峁丘陵地质灾害高危险亚区(Ⅰ4)、邵寨镇黄土梁峁丘陵地质灾害高危险亚区(Ⅰ5)和独店乡什字塬北部黄土梁峁丘陵地质灾害高危险亚区(Ⅰ6)。本区所处地貌单元主要为黄土梁峁沟壑区及黄土丘陵区。岩性主要为第四系黄土和白垩系紫红色泥岩、砂岩、砂砾岩,地表黄土覆盖厚度较大,黄土大都向冲沟倾斜。局部地形坡度较大,区内工程地质条件差,岩土层的表层风化较严重,本区人类活动比较强烈,沟谷边坡人口比较密集,人类活动对环境的改造极为强烈,主要包括建房切坡、开挖窑洞、修路等,人为活动诱发滑坡、崩塌的可能性较大。本区植被稀疏,以农作物为主,不利于水土保持。丘陵区沟谷大多处于壮年期或幼年期,侵蚀作用比较强烈。在汛期遇暴雨和连阴雨天气容易形成滑坡、崩塌灾害。特殊的岩土条件和气象条件为地质灾害的形成提供了可能性。本区也是全县滑坡、崩塌地质灾害最严重的地区。

表6-4 地质灾害危险程度分区说明表

(2)地质灾害中危险区(Ⅱ)

灵台县地质灾害中危险区面积604.03km2,占总面积的44.12%,地质灾害为灾滑坡,崩塌、泥石流和不稳定斜坡。包括4个地质灾害中危险亚区,即黑河北岸梁原乡黄土梁峁丘陵地质灾害中危险亚区(Ⅱ1),黑河南岸-什字塬以北黄土梁峁丘陵地质灾害中危险亚区(Ⅱ2),什字塬以南-达溪河以北黄土梁峁丘陵地质灾害中危险亚区(Ⅱ3),达溪河南岸中台镇蒲窝乡新开乡邵寨镇广大黄土梁峁丘陵地质灾害中危险亚区(Ⅱ4)。本区岩性为第四系中上更新统黄土覆盖于白垩系砂砾岩、砂岩、泥岩基岩之上,厚度不等,在降水作用下容易沿黄土与基岩的接触面形成滑坡。区内人类工程活动相对较强,人口比较多。人类工程活动比较强烈主要表现是为各种目的而进行的切坡,加大了崩塌、滑坡的临空面。黄土层岩石风化破碎,节理裂隙发育,为灾害中易发区。丘陵区沟谷大多处于壮年期或幼年期,侵蚀作用比较强烈,沟坡多为阶状陡坡。在汛期容易形成滑坡、崩塌灾害。灾害点分布在村庄周围、公路沿线、河谷边坡地带。地质灾害一旦发生,危害较大。

(3)地质灾害低危险区(Ⅲ)

灵台县地质灾害低危险区面积912.48km2,占总面积的44.53%,地质灾害发育较少,危险性相对较小。包括6个地质灾害低危险亚区,即梁原乡王家沟黄土塬地质灾害低危险亚区(Ⅳ1)、黑河宽阔河谷地质灾害低危险亚区(Ⅳ2)、什字塬地质灾害低危险亚区(Ⅳ3)、达溪河河谷地质灾害低危险亚区(Ⅳ4)、邵寨镇黄土塬地质灾害低危险亚区(Ⅳ5)、百里乡林场地质灾害低危险亚区(Ⅳ6)。本区黄土塬区及黄土小台塬区和宽阔的河谷区工程地质条件很好,地形平坦,虽然人类工程活动较频繁但很少发生地质灾害,百里乡林场区植被茂密,人烟稀少,人类工程活动较少,人类工程活动弱,地质环境相对优越,为地质灾害低危险区。

6. 地质灾害风险区划

风险评估与自然灾害易发地区土地利用和土地管理关系密切。土地管理部门和各级政府官员在土地利用决策时需要风险评估的结果;投资商在购买土地和土地开发时也要考虑灾害风险的影响;建设项目场点的选择、建筑物的类型和材料以及购买保险时更要考虑灾害风险的因素。

如果决策者在对灾害风险一无所知的情况下对灾害易发地区的土地利用规划作出决策,那么,这样的决策肯定不可能使土地利用得到可持续发展。在对泥石流易发地区土地利用作出决策时,地方官员应该知道,有多少人可能受到泥石流的危害?有多少房屋可能遭到泥石流的冲毁?有多少基础设施可能遭到泥石流的破坏?他们也应该懂得,土地利用方式的改变反过来也会影响泥石流的自然过程,这种影响是有利于泥石流的发生还是抑制了泥石流的发生?这些都需要进行风险评估。风险评估能够提供可用于成本一效益分析的决策基础。风险评估不仅可以应用于将来的土地利用规划,而且可以为现存的土地利用再发展评估提供强有力的工具。

滑坡灾害风险区划就是根据以上计算得出的区域滑坡风险度划分不同风险等级区域单元的方法,为滑坡地区的风险投资、区域开发和灾害管理提供决策依据。像其他自然灾害风险区划一样,滑坡灾害风险区划的一般原则为:相似性原则、区域完整性原则、综合性原则、主导因子原则。

地质灾害危险度(H)和易损度(V)是自变量,风险度(R)是因变量,因此,风险度数值及其分级是由危险度和易损度的数值和分级决定的。一旦危险度和易损度的分级确定下来,风险度分级也就相应地确定下来了。危险度和易损度均采用目前处理数值分级的简单而常用的方法——布拉德福定律中的区域分析方法,即将一定范围内的数值作等分划分,在0~1范围内等分为0~0.2,0.2~0.4,0.4~0.6,0.6~0.8,0.8~1这5个等分数值区域。根据式(1)生成风险度的5个等级:0.00<R<0.04,极低风险区;0.04<R<0.16,低风险;0.16<R<0.36,中等风险;0.36<R<0.64,高风险;0.64<R<1.00,极高风险(图5-5)。地质灾害风险等级的实际管理意义见表5-1和表5-2。

图5-5 地质灾害风险评估分级(分区)

表5-1 定性风险水平的管理含义

(据澳大利亚岩土工程协会,2000)

表5-2 地质灾害风险等级的管理意义

7. 内动力地质灾害分区

根据内动力地质灾害的时空分布,主要构造体系的条块分割与其中的活动构造体系的控制作用,将我国分为3大灾害区、5大灾害构造带(图3-3),概述如下:

图3-3 中国内动力地质灾害分区略图[10]

1.纬向构造带(Ⅰ)

天山-阴山纬向构造带(Ⅰ1);昆仑-秦岭纬向构造带(Ⅰ2);南岭纬向构造带(Ⅰ3)。

2.经向构造带(Ⅱ)

银川-昆明经向地震构造带。

3.新华夏系构造带(Ⅲ)

东南沿海地震、地热构造带(Ⅲ1);长春-广州地震、煤瓦斯突出、冲击地压、钻孔套损、构造地裂缝、热害构造带(Ⅲ2);兴安岭-雪峰山煤瓦斯突出、构造地裂缝火山、地震构造带(Ⅲ3)。

4.中国东部新华夏系控制的内动力灾害区(Ⅳ)

东北钻孔套损灾害亚区(Ⅳ1);华北地震灾害亚区(Ⅳ2);华南煤瓦斯突出亚区(Ⅳ3);南琼亚区(Ⅳ4);台湾多种严重灾害亚区(Ⅳ5)。

5.西域系构造带(Ⅴ)

东准噶尔构造带(Ⅴ1);天山-祁连山构造带(Ⅴ2)。

6.西域系、河西系控制的灾害区(Ⅵ)

7.青藏反“S”型构造带(Ⅶ)

河西走廊南山-冷龙岭北缘断裂构造带(Ⅶ1);柴达木北缘断裂构造带(Ⅶ2);阿牙克木湖-冬给措纳湖断裂构造带(Ⅶ3);曲麻莱-康定地震断裂构造带(Ⅶ4);喀喇昆仑-唐古拉山地震构造带(Ⅶ5);冈底斯山地震构造带(Ⅶ6);喜马拉雅山地震构造带(Ⅶ7)。

8.中国西南部反“S”型控制的强震发育隆升区(Ⅷ)

8. 地质灾害易发区国内外研究现状

4.1.1 国外现状

由于研究的地域范围不同和对地质环境认识的差异,国内外研究者对地质灾害易发区的理解也有不同。

国外对地质灾害敏感性评价类似我国的地质灾害易发程度评价。美国灾害敏感性评价以地质、地形条件和以往发生的灾害空间分布情况为依据进行评价(Nilsen,1977;Shek,1977;Carrara,1983,Brabb,1984,Brand,1988;Cross,1998等)。美国地质调查局在《美国国家滑坡减灾战略——减少损失的框架》(2003)中认为,可供规划和决策使用的滑坡编目和滑坡敏感度图对全国滑坡多发区是绝对必要的。

欧洲国家在阿尔卑斯山较多地开展了滑坡敏感度和危险性评价,并把评价结果应用于滑坡灾害的减灾管理。意大利P.Aleollt(2000)采用GIS技术对意大利北部阿尔卑斯山前缘的Piedmont地区的滑坡、洪水、雪崩、山谷口堆积等灾害的敏感性、危险性及总的风险进行了区划性制图研究。A.Car-rara,M.Cardinali和F.Guzzetti等(1991)利用GIS技术将统计模型应用于意大利中部某小型汇水盆地的滑坡敏感性和危险性评估。亚洲国家,如日本、韩国在一些滑坡地质灾害多发区也开展了滑坡敏感度和危险性评价,H.Haruyama和H.Kawakami(1984)利用数学统计理论对日本活火山地区由降雨引起的滑坡灾害进行了敏感性和危险性评价,Saro Lee对韩国的一些地区分别应用多元统计和神经元网络模型进行了滑坡灾害敏感性和危险性评价。一些国家,如澳大利亚直接开展斜坡地质灾害风险评价,其中敏感性和危险性评价是其基础,如M.Michael-leiba等(2000)在澳大利亚的一项城市发展规划项目的斜坡地质灾害研究中,把斜坡灾害的敏感性、危险性、易损性、风险评价作为一体,以GIS软件为技术平台,分别采用平面和三维评价系统,对Cairns地区进行了斜坡地质灾害的敏感性、危险性和风险评价。Mario Mejia-Navarro和Ellen E.Wohl(1994)在分析哥伦比亚的Medellin地区滑坡、泥石流等斜坡不稳定性引起的区域地质灾害敏感性和土地及生命易损性的基础上,利用GIS技术将两者合成制作了风险评价分区图。

4.1.2 国内现状

进入21世纪以后,在原有研究的基础上,我国在全国范围内有计划地开展了全面的地质灾害调查与防治,积极吸取国际地质灾害防治研究的先进方法,并公布实施了《地质灾害防治条例》,将地质灾害易发区的研究纳入了国家法制的轨道。

1)1999年以来,在全国地质灾害严重区开展了以县(市)为单元的“县(市)地质灾害调查与区划”工作。调查灾种为崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝等,截至2005年,共进行了700个县(市)地质灾害的调查与区划工作。中国地质环境监测院已完成545个县(市)信息系统的集成和综合研究。

在各调查县(市),根据野外调查的结果和地质环境资料,结合灾害点和灾害隐患点的密度,划分地质灾害易发区并编制“地质灾害分布与易发区图”是其主要任务之一。《县(市)地质灾害调查与区划实施细则》明确指出“地质灾害易发区”是指容易产生地质灾害的区域。基于地质灾害现状,地质灾害易发区可划分为高易发区、中易发区、低易发区和不易发区四类。

2)从2002年开始,各省陆续开展了分省地质灾害防治规划工作,主要依据1∶50万环境地质调查和县(市)地质灾害调查成果,对省内地质灾害易发区进行了初步划分,22个省编制了分省地质灾害易发区图(1∶50万~1∶200万)。

3)张梁等(2002)将地质灾害易发区表述为地质灾害危险性评估,并认为地质灾害危险性(易发程度)评估就是研究不同地层单元组合、区域地质构造单元特征、地形地貌条件下的区域地质灾害规律,以及气象、人类活动方式条件下的区域地质灾害诱发规律和时间活动规律。前三类因素是决定地质灾害区域分布规律的背景因素组合,这些因素具有空间上的分布规律,而且随时间的变化性极小,属于稳定型的控制因素,是地质灾害易发程度的背景条件。后两类因素属于地质灾害的触发因素,随时间的动态变化较大,它们与背景条件的组合状况决定了地质灾害的时空规律。

4)岑嘉法(2003)认为,地质灾害易发区是指地质环境条件脆弱,具备发生地质灾害条件,容易产生地质灾害的区域。如在地球内动力作用强烈地区(高地震烈度区、活动断裂区、区域构造交会处等)、地球外部营力作用强烈带(如暴雨中心区、河流侵蚀带、岩土体松散分布区等),以及人类工程经济活动剧烈地区(如人口密度大,工业、农业、城镇、交通建设强度大区)等。只要有触发因素,即可产生地质灾害。该区的确定,主要通过较大比例尺的环境地质与灾害综合调查后实际圈定,经济建设与工程安排应尽量避免在易发区内。如果需在易发区内建设,要进行工程项目地质灾害危险性评估工作。对工程建设作出地质灾害现状、工程建设可能诱发或加剧地质灾害的预测和综合评估,并提出地质灾害防治措施对策。现进行的县(市)地质灾害调查与区划,就是要实地圈定地质灾害易发区范围。

5)刘传正等(2003)提出的“潜势度”是某一地区在没有任何降雨、地震、人类活动等情况下发生地质灾害的潜在条件的量化指标,具体是指地质灾害基础因子(地形地貌、地表植被、地层岩性和地质构造)与响应因子的综合表现,并编制了三峡库区地质灾害潜势度、危险度等图。

6)全国山洪灾害防治规划编写组和水利部长江水利委员会进行的山洪灾害易发程度评价,是利用各省(区、市)1∶50万或1∶100万泥石流、滑坡分布图,以泥石流、滑坡的“线密度”和“规模”所反映的“可能成灾点”的多少进行评价,即“可能成灾点”越多,灾害易发程度越高;“可能成灾点”越少,灾害易发程度越低。在参考相关部门成果及进行实地调查的基础上,以小流域为单元,划分出了泥石流或滑坡灾害高易发区以及中易发区和低易发区。各区的划分具体指标如表4.1所示。

在上述工作的基础上,编制各省(区、市)1∶50万或1∶100万山洪诱发的泥石流、滑坡灾害易发程度分布图。该图除反映泥石流、滑坡灾害的易发程度以外,还通过编绘地形坡度分区和地层岩性分区,标示地貌区划和区域构造形迹,综合反映了由山洪诱发的泥石流、滑坡灾害易发程度区划与地形地貌、地层岩性及地质构造的相互关系。从而可以通过图件,分析出不同区域地质背景与地形地貌条件下,泥石流、滑坡灾害高、中、低易发区的分布规律。并以此进行逆向校核、修正,使泥石流、滑坡灾害易发程度区划图更为科学、合理、可靠。

表4.1 山洪诱发泥石流、滑坡灾害易发程度分区标准

7)2003年11月,我国国务院公布了《地质灾害防治条例》(中华人民共和国国务院令第394号),并规定2004年3月起施行。该条例要求“实行地质灾害调查制度”,并在此基础上编制地质灾害防治规划,规划所包括的5项内容之一就有“地质灾害易发区、重点防治区”。2004年颁布的《地质灾害防治条例释义》进一步明确指出,地质灾害易发区,是指具备地质灾害发生的地质构造、地形地貌和气候条件,容易或者可能发生地质灾害的区域。地质灾害易发区必须经过地质灾害基础调查才能划定。易发区是一个相对的概念,并且可按照灾害种类划定,不同灾种其易发区范围不同。

9. 地质灾害危险区划分及分区评价

本次危险程度分析亦采用基于GIS的信息迭加法。由于和地质灾害易发区划分采用的方法、指标体系建立、指标量化、评价单元剖分等相同或相近,故仅简述之。

一、地质灾害危险区划分

(一)危险程度评价指标体系

地质灾害危险区是指明显可能发生地质灾害且有可能造成较多人员伤亡和严重经济损失的地区。因此,其区域划分应基于地质灾害演化趋势,采用造成损失的地质灾害点,结合地质灾害形成条件与触发因素、演变趋势与人类工程活动,从而圈定不同地质灾害危险程度。

依据此原则,在地质灾害形成条件分析的基础上,采用目标分析方法建立了延安市宝塔区滑坡危险程度评价的三层结构指标体系(图6-16)。

图6-16 地质灾害危险程度评价指标体系框图

1.灾害历史

灾害历史即已有地质灾害群体统计,主要考虑已形成地质灾害的滑坡、崩塌的数量和规模。鉴于遥感解译而未经调查的滑坡、崩塌以及不稳定斜坡一般都属于未造成损失的自然地质现象,故本次以已经造成或有潜在危害的实际调查的滑坡、崩塌、不稳定斜坡为依据,采用其点密度、面密度和体积密度来表征。

2.基本因素

基本因素指控制和影响地质灾害发生的地质环境条件背景,如坡度、坡高、坡型和岩土体类型等。

3.诱发因素

指诱发(或触发)地质环境系统向不利方向演化甚至导致地质灾害发生的各种外动力和人类活动因素,包括降雨和人类工程活动。

图6-17 层次分析法确定权重的流程图

确定权重的方法主要包括专家打分法、调查统计法、序列综合法、公式法、数理统计法、层次分析法和复杂度分析法。其中,层次分析法是由多位专家的经验判断并结合适当的数学模型再进一步运算确定权重的(图6-17),是一种较为合理可行的系统分析方法。本次研究就采用这种方法,首先聘请国内外有关灾害研究专家、灾害研究者根据自己的体会和经验,填写黄土崩滑灾害重要性比较矩阵(表6-5)。

表6-5 区域滑坡危险程度综合评价指标体系重要度比较矩阵

注:A1代表灾害历史因素,A11,A12,A13 分别为:灾点密度,灾点面密度,灾点体密度;A2 代表基础因素,A21,A22,A23,A24,A25分别为:坡度,坡高,坡型,岩土类型和植被覆盖率;A3代表诱发因素,A31,A32分别为:气象条件,人类工程活动。

基于重要度比较矩阵,利用方根法求得权重:

A=(0.64,0.26,0.11)

A1=(0.60,0.20,0.20)

A2=(0.48,0.18,0.20,0.06,0.08)

A3=(0.2,0.8)

为检验判断矩阵的一致性,分别求取各层次因子一致性指标CR,经检验可知:

CRA<0.1,CRA1<0.1,CRA2<0.1,CRA3<0.1

即各判断矩阵满足一致性,所获得的权重值合理。

(二)评价指标量化

与易发区评价指标量化过程类似,仍然以宝塔区1:5万比例尺和城区1:1万比例尺的数字地形图和地质灾害详细调查数据为基础,分别提取基本评价指标:坡度、坡高以及坡型(坡型指标以地面曲率表示)和已有滑坡崩塌群体统计指标。由于完全基于调查地质灾害点数据,因此能够获取评价单元内精确的灾害点密度、面积密度以及体积密度。

同样,植被指数也来源于全区Spot5遥感数据,根据NDVI计算公式,采用ERDAS遥感影像处理软件,对全区的植被指数进行提取,作为全区植被情况的量化值。人类工程活动的量化是以调查区的公路为基准线,向两边做三个缓冲区,间隔500m,以ArcGIS为工具,分别做出上面同易发区类似的全区及城区的各个指标量化分级图,然后生成数字矩阵作为后面评判的基础数据集。

(三)计算单元剖分

本次危险程度评价单元的剖分与易发程度区划的单元剖分一致。整个调查区以幼年期沟谷中的三级支流干沟、冲沟等划分为135个单元(图6-9)。城区以幼年期沟谷中的四级、五级支流干沟—细沟划分为816个单元(图6-10)。

(四)基于GIS的信息量迭加

1.运算方法及结果

将上述各个评价指标的量化值生成数字矩阵,利用GIS系统的空间迭加与统计功能,计算每一个单元格的所有评价指标值,然后得到数字矩阵的计算结果。再利用ArcGIS平台提供的分析计算功能,将研究区各评价单元数据按照权重分配结果,分级进行信息叠加计算,获取每个单元的危险程度指标(图6-18)。

图6-18 地质灾害危险程度计算结果图

2.危险程度等级分区

综合前面的分析,本次研究经统计分析(主观判断或聚类分析)找出突变点作为分界点,将区域分成划分为低危险,中危险和高危险三个等级,对上面的评判计算结果进行分级(图6-19;表6-6),在定量计算分级分区的基础上,综合考虑各种因素,人工勾画出宝塔区地质灾害危险程度分区图(图6-20,图6-21)。

表6-6 地质灾害危险程度评价分区表

图6-19 地质灾害危险程度分级图

图6-20 地质灾害危险程度分区图

图6-21 城区地质灾害危险程度分区图

二、地质灾害危险区分区评价

依据地质灾害危险程度区划评的评估原则和宝塔区地质灾害危险程度的等级分区图,地质灾害危险程度划分为高危险区、中等危险区、低危险区3个级别的区域,结合地质灾害易发区和承灾体种类及其分布的区域,进一步划分了6个亚区(图6-20,图6-21;表6-7)。分区评价描述如下。

表6-7 地质灾害危险程度分区说明表

(一)高危险区(Ⅰ)

高危险区主要分布于北部延河流域,集中分布于城区(Ⅰ1)、姚店镇(Ⅰ2)、丁庄(Ⅰ3)、牡丹—雷鼓川上游(Ⅰ4)和蟠龙川上游(Ⅰ5)等五个亚区范围内。高危险区的总面积约907.84km2,占全区面积的25.53%。该区城镇化建设速度较快,城镇化率在20%~30%之间,分布有公路、铁路、城镇建筑以及著名革命圣地旅游风景区等许多重要工程建筑设施。区内常住人口较为密集,流动人口往来较频繁。除五羊川流域和桥儿沟镇地段延河Ⅰ级沟谷区外,其他区与地质灾害高易发区基本重合,崩塌、滑坡发育密度76~165处/100km2。历史上灾害发育较多,发育滑坡221处:其中危险滑坡28处,次危险滑坡118处,不危险滑坡75处;发育崩塌36处,其中危险崩塌24处,次危险崩塌10处,不危险崩塌2处:危险斜坡地段14处,次危险斜坡地段16处。共计发育地质灾害288处,危险程度在危险—次危险的地质灾害点占区内总地质灾害点73%。现今潜在地质灾害威胁4702人,资产期望损失11421万元。有宝塔山滑坡(BT4039)、棉土沟滑坡(BT3087)、二庄科武警中队滑坡(BT1003)等26处重要地质灾害点分布在该区。

1.城区亚区(Ⅰ1

城区亚区位于调查区中西部,以城区为中心,向西北延伸至延河与西川,向西南延伸至杜甫川,向南延伸至南川,向东北顺延河延伸至川口。面积441.69km2,占高危险区面积48.65%。发育地质灾害220处:发育滑坡165处,其中危险滑坡18处,次危险滑坡77处,不危险滑坡70处;发育崩塌29处,其中危险崩塌19处,次危险崩塌8处,不危险崩塌2处;危险斜坡地段10处,次危险斜坡地段16处。该区城镇化建设速度较快,城镇化率20%~30%,分布有公路、铁路、城镇建筑以及著名革命圣地旅游风景区及其重要工程建筑设施。地质灾害威胁4024人、378孔(间)窑洞(房屋)、350m铁路及1200m公路,资产期望损失11735万元。

2.姚店亚区(Ⅰ2

姚店亚区位于调查区中东部,以姚店镇为中心,沿蟠龙川向北达青化砭,顺延河向西近抵甘谷驿,就延河南岸一支流向南至赵家沟。面积261.39km2,占高危险区面积的28.79%。发育地质灾害47处:发育滑坡36处,其中危险滑坡5处,次危险滑坡28处,不危险滑坡3处;崩塌7处,其中危险崩塌5处,次危险崩塌2处;危险斜坡地段4处。分布有公路、铁路、村庄等工程设施。地质灾害威胁1982人,152孔(间)窑洞(房屋),资产期望损失4635万元。

3.丁庄亚区(Ⅰ3

丁庄亚区位于调查区西北部边界附近,丰富川上游。面积40.32km2,占高危险区面积的4.44%。该区地形地貌条件复杂,沟谷纵横、河流侵蚀作用强烈,植被覆盖率较低,水土流失严重,极易发生灾害。现今发育危险性滑坡2处,不稳定斜坡1处,共计发育地质灾害3处。

4.牡丹—雷鼓川上游亚区(Ⅰ4

牡丹—雷鼓川上游亚区位于调查区西北部边界附近,牡丹-雷鼓川上游。总面积112.13km2,占高危险区面积的12.35%。该区地形地貌条件复杂,沟谷纵横、河流侵蚀作用强烈,植被覆盖率较低,水土流失严重,极易发生灾害。人口密度相对较大,村民建房切坡等不合理工程活动较多,潜在地质灾害发育。现今发育潜在地质灾害10处,其中危险滑坡1处,次危险滑坡8处,不危险滑坡1处。灾害威胁597人,资产期望损失256万元。

5.蟠龙川上游亚区(Ⅰ5

蟠龙川上游亚区位于调查区东北部边界附近,蟠龙川上游。总面积52.31km2,占高危险区面积的5.77%。该区地形地貌条件复杂,沟谷纵横、河流侵蚀作用强烈,植被覆盖率较低,水土流失严重,极易发生灾害,人口密度相对较大,村民建房切坡等不合理工程活动较多,潜在地质灾害发育。现今发育地质灾害点8处:包含2处危险性滑坡,5处次危险性滑坡和1处不危险滑坡。

(二)中危险区(Ⅱ)

中危险区主要分布在宝塔区中北部高危险区外围的黄土梁峁地带,南部汾川河流域官庄乡附近有小面积分布,该区涉及了18个乡镇和3个街道办的部分区域,总面积约1417.34km2,占全区面积的39.85%。该区局部城镇化建设速度较快,城镇化率小于20%,公路、城镇建筑、水库、采矿、采油等重要的工程设施零星展布。除南部汾川河流域外,其他区与地质灾害中易发育区基本重合,崩塌、滑坡发育密度1~69处/100km2。发育地质灾害点102处:滑坡72处,其中危险滑坡15处,次危险滑坡38处,不危险滑坡19处;崩塌16处,其中危险崩塌11处,次危险崩塌4处,不危险崩塌1处;危险斜坡地段11处,次危险斜坡地段3处。地质灾害威胁2676人,532孔(间)窑洞(房屋),资产期望损失851.8万元。柳林镇东队崩塌隐患(BT1111)、后庙沟不稳定斜坡(BT3047)等12处重要地质灾害点分布在该区。

1.中北部亚区(Ⅱ1

中北部亚区分布在调查区中北部高危险区外围Ⅱ、Ⅲ级沟谷区内,在西川河南岸有小面积分布。中北部亚区总面积1223.27km2,占中危险区面积86.31%。该区局部城镇化建设速度较快,城镇化率小于20%,公路、城镇建筑、水库、采矿、采油等重要的工程设施零星展布。发育地质灾害点97处:发育滑坡69处,其中危险滑坡14处,次危险滑坡37处,不危险滑坡18处;发育崩塌15处,其中危险崩塌11处,次危险崩塌3处,不危险崩塌1处;危险斜坡地段10处,次危险斜坡地段3处。地质灾害威胁2193人,455孔(间)窑洞(房屋),资产期望损失452.4万元。

2.西川河上游亚区(Ⅱ2

分布在调查区中部西侧,枣园镇西川河南岸,面积50.36km2,占中危险区面积3.55%。发育地质灾害2处,皆为危险性滑坡。地质灾害威胁441人,202国道上过往车辆、人员,以及59孔(间)窑洞(房屋),资产期望损失196万元。

3.官庄亚区(Ⅱ3

分布在调查区南部东侧,地貌上属汾川河的中上游。面积143.71km2,占中危险区面积的10.14%。发育地质灾害点3处:1处次危险滑坡、1处崩塌,1处危险斜坡地段。地质灾害威胁32人,18孔(间)窑洞(房屋),资产期望损失7万元。

(三)低危险区(Ⅲ)

低危险区主要分布在调查区南部5个乡镇和延河河沟区,面积1251.92km2,占全区面积35.2%。分布有公路、局部分布有城镇建筑、水库、采矿、采油等重要工程设施。人类工程活动微弱。地质灾害面密度0.2处/100km2。其中调查区南部亚区(Ⅲ1)仅发育6处不稳定斜坡,危险斜坡地段4处,次危险斜坡地段2处。地质灾害威胁79人,79孔(间)窑洞(房屋),资产期望损失200万元。仅有姚家坡村不稳定斜坡1处重要地质灾害点分布在该区。延河河谷亚区(Ⅲ2)主要分布在宝塔区城区宽阔的河谷等地。属延河Ⅰ级沟谷区,尽管区内城市化建设速度较快,人类工程活动强烈,但由于河谷区地形宽阔、且较平坦,两侧滑坡受滑距限制,一般不至于滑至该范围,危险程度因此较低。

10. 地质灾害易发区划分及分区评价

一、地质灾害易发区划分

(一)基于GIS的信息量分析模型

信息量分析模型通过计算影响因素对斜坡变形破坏所提供的信息量值,作为区划的定量指标,既能正确地反映地质灾害的基本规律,又简便、易行、实用,便于推广。计算原理与过程如下:

(1)计算单因素(指标)xi提供斜坡失稳(A)的信息量I(xi,A):

延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害

式中:P(xi/A)为斜坡变形破坏条件下出现xi的概率;P(xi)为研究区指标xi出现的概率。

具体运算时,总体概率用样本频率计算,即

延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害

式中:S为已知样本总单元数;N为已知样本中变形破坏的单元总数;Si为有xi的单元个数;Ni为有指标xi的变形破坏单元个数。

(2)计算某一单元P种因素组合情况下,提供斜坡变形破坏的信息量Ii,即

延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害

(3)根据Ii的大小,给单元确定稳定性等级。Ii<0表示该单元变形破坏的可能性小于区域平均变形破坏的可能性;Ii=0表示该单元变形破坏的可能性等于区域平均变形破坏的可能性;Ii>0表示该单元变形破坏的可能性大于区域平均变形破坏的可能性;即单元信息量值越大越有利于斜坡变形破坏。

(4)经统计分析(主观判断或聚类分析)找出突变点作为分界点,将区域分成不同等级。

评价指标的基础数据均为定量描述的数据,须采用标准化、规格化、均匀化,或对数、平方根等数值变换方法统一量纲,方可代入评价模型。

(二)评价指标体系建立

地质灾害易发区系指容易产生地质灾害的区域,区划的原理是工程地质类比法,即类似的静态与动态环境条件,产生类似的地质灾害;过去地质灾害多发的地区,也是以后地质灾害多发的地区。地质灾害易发程度区划侧重的是滑坡崩塌泥石流等灾害和自然地质现象发育的数量多少和活跃程度,评价指标包括已有地质灾害群体统计和地质灾害形成条件两类(图6-1)。

已有地质灾害群体统计评价指标主要包括地质灾害的数量和规模,鉴于遥感解译的滑坡、崩塌以及不稳定斜坡的规模数据精度不高,在地质灾害易发程度区划时,本次仅采用已有地质灾害数量的指标,计算单元内已有地质灾害的点密度。

图6-1 地质灾害易发分区评价指标体系框图

根据前述分析,地质灾害形成条件选取坡度、坡高、坡型、岩土结构、植被指数、降雨指标和人类工程活动等七项主要因素作为评价指标。在地质灾害形成条件分析的基础上,结合前人研究成果,本次参照评价指标贡献率法的计算结果,分析确定了调查区地质灾害易发程度区划中各个指标的权重(表6-1)。

表6-1 地质灾害易发程度区划评价指标权重分配表

(三)评价指标量化

评价指标包括定量指标和定性指标。对于定量指标,如斜坡的坡度、坡高、降雨量等,取其原始观测值,并作适当的数值变换即可;对于定性指标,如岩土结构、坡型等,需要建立一个评价指标的分级划分标准,根据各项指标对不同级别的相对贡献来取值。

本次调查工作积累了两种精度不同的数据,一是调查区1:5万比例尺数字地形图和地质灾害详细调查数据,二是延安市城区1:1万比例尺地形图和1:1万比例尺地质灾害测绘数据,为地质灾害评价积累了翔实的资料。根据两类资料精度不同的区域,分别采用不同大小网格进行离散,采用1:5万比例尺DEM和1:1万比例尺DEM数据,提取地质灾害定量评价指标。

全区面积3556km2,本次以1:5万比例尺DEM数据为基础,将全区离散为3844 行、3058 列,共11754952个25m×25m的单元格。城区总面积160km2,本次以1:1万比例尺DEM数据为基础,将全区离散为2810行、2281列,共6409610个5m×5m的单元格。

1.已有滑坡崩塌群体统计指标

已有地质灾害群体统计评价指标理应包括滑坡、崩塌(以及不稳定斜坡)、泥石流自然地质现象的数量和规模。鉴于尚没有系统的掌握泥石流现象的发育和分布,以及遥感解译的滑坡、崩塌、不稳定斜坡的规模数据精度不高等原因,在地质灾害易发程度区划时,本次仅采用已有滑坡、崩塌、不稳定斜坡的数量指标,计算单元内已有地质灾害的点密度。统计样本包含了全部遥感解译和调查的物理地质现象点和地质灾害点,旨在客观反映不同区域滑坡、崩塌的易发程度。

2.坡度指标

利用GIS从DEM数据中分别提取调查区和延安市城区的坡度信息,然后进行归一化。由于40°以上斜坡发生滑坡、崩塌的频率很高,本次区划时将40°以上斜坡的易发程度定义为1,而10°以下斜坡发生滑坡、崩塌的频率则很低,其易发程度定义为0;将10~40°之间的斜坡的易发程度,按照不同坡度区间滑坡和崩塌自然地质现象发生的概率,进行0~1之间的线性归一化,得到坡度指标归一化结果图(图6-2,图6-3)。

图6-2 坡度指标归一化结果图

3.坡高指标

本次研究中,坡高定义为DEM数据中相邻3×3单元中高差最大值。因此可以利用GIS从DEM数据中分别提取调查区和延安市城区的坡高信息,然后进行归一化。由于滑坡和崩塌自然地质现象发生的斜坡坡高主要集中在50~100m之间,本次将80m以上斜坡的易发程度定义为1,而将0~80m之间斜坡的易发程度进行0~1之间的线性归一化,得到斜坡高度指标归一化结果图(图6-4,图6-5)。

4.坡型指标

坡型可以利用地表的曲率进行描述和量化,直线型和凸型斜坡在曲率上的体现为曲率≥0,凹型坡和阶梯型坡的曲率<0,因此,可利用ArcGIS平台从DEM数据中分别提取调查区和延安市城区的地表曲率信息,然后进行斜坡坡型的归一化。由于滑坡和崩塌主要发育在直线型斜坡和凸型斜坡上,因此,当曲率<0时,坡面为凹型或阶梯型,易发程度最低;当曲率>0时,坡面为直线型和凸型,易发程度较高,按照曲率的大小进行0~1之间的线性归一化,得到斜坡坡型指标归一化结果。

图6-3 城区坡度指标归一化结果图

5.岩土体结构指标

本区岩土体结构是上部为黄土,下部为基岩,基岩产状和分布近于水平。由于河流和沟谷的发育程度不同,表现出调查区东西两侧以及不同发育阶段的沟谷切割深度不同,导致坡体的岩土体结构差异。总体来说,西部地区基岩切割深度较浅,坡体主要为黄土结构,流水的侧蚀和下切作用明显,有利于崩塌和滑坡的发生;东部地区,流水的前期侵蚀作用强烈,岩体切割深度较大,基岩出露,且位置较高,黄土覆盖在基岩之上,侧蚀和下切作用已经不明显,发生滑坡的可能性相对较小。因此,必须综合考虑河谷发育阶段与岩土体结构问题。本次按照调查区由东向西基岩切割深度逐渐减小的趋势,将岩土体结构对滑坡、崩塌易发程度的影响进行0~1之间归一化差值处理。

6.植被指数指标

采用调查区高精度的Spot5遥感数据计算植被指数,并将全区的植被指数进行0~1之间归一化。

7.降雨指标

根据调查区的降雨特性,选用降雨不均匀系数来量化降雨因素,即多年汛期(7,8,9 三个月)平均降雨量与多年平均降雨量之比,该因素能够表征降雨的集中程度。将全区降雨不均匀系数进行0~1之间归一化差值处理。

8.人类工程活动指标

人类工程活动对滑坡、崩塌的形成发育的影响是极为复杂的,如何定量化反映是个难题。考虑到公路铁路等交通建设是区内最具代表性的人类工程活动,对灾害影响最明显,且具有贯穿或覆盖全区的特点,本次人类工程活动的量化是以宝塔区的公路为基准线,做缓冲区分析,间隔500m,分别向两边做三个缓冲区,再经栅格化和归一化处理,参与评价。由于公路是沿着河流修建,而人类工程活动主要集中在河流以及沟谷的两侧,因此这一量化方式有着实际的物理意义。城区人类工程活动则依据财产分布,以其价值归一化(图6-6)。

图6-4 全区坡高指标归一化结果图

(四)计算单元的剖分

计算单元剖分的形式及其大小对区划的结果影响较大。《县(市)地质灾害调查与区划技术要求》推荐采用栅格单元进行易发程度区划。采用栅格单元的优点是可利用GIS实现单元的快速剖分,同时栅格数据为矩阵形式,可借助计算机快速完成运算;其缺点是栅格评价单元与地形、地貌、地质环境条件信息缺乏有机联系。理想的计算评价单元应当是充分考虑地质灾害形成的地质环境条件。

前已述及,在地质灾害形成条件中,河流和沟谷的发育阶段对区内滑坡、崩塌的形成具有明显的综合控制作用,以幼年期沟谷而划分的斜坡单元能够综合体现各种控制与影响因素的作用。本次采用以幼年期沟谷斜坡作为评价单元,该评价单元是以分水线和河谷所限汇水区域,是滑坡、崩塌、泥石流发生的基本地形地貌单元。可根据水文学方法,基于DEM借助计算机自动实现斜坡单元的划分(图6-7)。

图6-5 城区坡高指标归一化结果图

图6-6 城区人类工程活动价值归一化图

图6-7 斜坡单元划分流程图

在水文分析中,首先进行DEM数据的洼地填充;然后,根据填充后的DEM求取全区的流向图,基于流向即可获得各单元的累积流量。通过设定流经某栅格单元的最小汇水单元格数,即可得到全区的集水区。显然,随着设定最小汇水单元数的增大,就可得到更大面积的汇水区,同时,也可通过设定不同的最小汇水单元数,来对研究区进行不同精度水平的研究。从地形学角度出发,汇水区边界即为分水线。为确定河谷线,采用反向DEM数据进行上述水文汇水盆地分析,即将原始DEM沿某一水平线反转,原来DEM高点变为低点,求取的新的汇水边界就变成了河谷线(图6-8)。使用原始DEM数据获得1号汇水区,根据反向DEM可获取2号和3号汇水区,同时可见,1号汇水区被分为左右两个部分,即为所求斜坡单元。

图6-8 正反向DEM求斜坡单元图

在最终获取斜坡单元栅格数据集的基础上,通过GIS软件的栅格矢量转换功能,得到斜坡面域。在此转换过程中,会产生许多假的面集和许多面积很小或不协调面集单元,再次通过GIS的融合归并功能,削除不合理元素,最终得到斜坡单元面数据集。本次研究针对调查区1:5万比例尺DEM,以幼年期沟谷中的三级支流坳沟、冲沟划分为135个单元(图6-9);延安市城区1:1万比例尺DEM,以幼年期沟谷中的四级、五级支流干沟—细沟划分为 816个斜坡单元(图6-10)。

图6-9 全区易发程度区划评价单元划分图

图6-10 城区易发程度区划评价单元划分图

(五)基于GIS的信息量叠加

1.运算方法及过程

在前述评价指标分析和数据归一化的基础上,首先,利用ArcGIS系统的空间叠加与统计功能,统计每一评价单元的所有指标值,得到数字矩阵的计算结果;然后,再利用ArcGIS平台提供的分析计算功能,将研究区各评价单元数据按照权重分配结果(表6-2)进行信息叠加计算。具体的计算过程如图6-11所示。

图6-11 各因子图层在ArcGIS平台下的计算过程示意图

表6-2 地质灾害易发程度区划评价指标权重分配表

2.运算结果

经过对各个因子信息的叠加计算,分别得到全区和城区地质灾害易发程度评价结果(图6-12)。

图6-12 地质灾害易发程度计算结果图

3.易发程度等级划分

合理地确定易发程度分区界线值也是区划的关键环节之一。一般采用突变点法和等间距法,本次采用前者(图6-13)。经过统计分析,从中找出突变点作为易发程度分区界线值,将区域划分为非易发区、低易发区、中易发区和高易发区四个不同等级的区域,并给出各单元确定的易发程度等级标准(表6-3),在定量计算分级分区的基础上,综合考虑各种因素,人工勾画出宝塔区地质灾害易发程度区划图(图6-14,图6-15)。

图6-13 地质灾害易发程度分级图

表6-3 地质灾害易发程度区划评价分区表

图6-14 全区地质灾害易发程度分区图

图6-15 城区地质灾害易发程度分区图

全区1:5万和城区1:1万比例尺易发程度区划结果不尽相同。由于城区1:1万比例尺区划图剖分的单元更小,采用了相应比例尺的地质灾害调查与测绘数据,较精细地刻画了地质灾害易发程度在空间上的展布。与1:5万比例尺区划图相比较而言,高易发区的范围明显减小,而非易发区能够表示出来,而在1:5万比例尺区划图上,则不能表示出非易发区。

二、地质灾害易发区分区评价

依据地质灾害易发程度区划结果,地质灾害易发程度划分为高易发区、中易发区、低易发区和非易发区四个级别。在1:5万比例尺区划图上,未能表示出非易发区,非易发区仅在1:1万比例尺延安市城区地质灾害图上能够反映(图6-15)。鉴于本次调查是以1:5万比例尺地质灾害调查为主体的,所以,下面主要针对全区1:5万比例尺易发区(图6-14)分区描述与评价。

(一)地质灾害高易发区(Ⅰ)

受地形地貌、地质构造、降雨、植被、人类工程活动等因素的控制与影响,地质灾害高易发区主要分布在北部延河流域,南部汾川河流域地质灾害不发育。地质灾害高易发区主要分布于城区、碾庄、川口、元龙寺、丁庄、牡丹-雷鼓川上游和蟠龙川上游,总面积 985.33km2,占调查区面积的27.71%。该区属延河Ⅰ级、Ⅱ级沟谷区,城市化建设速度较快,公路、铁路沿线边坡开挖量大,人类工程活动强烈,暴雨不均匀系数大于60%。沟谷两岸斜坡坡度30°~50°,其中40°~45°居多,斜坡高差在60m以上。岩体属坚硬-半坚硬层状固结碎屑岩组,土体属松散、中密的黏性土和黄土。岩体节理裂隙发育、土体疏松易碎,在降雨和工程活动影响下易于发生崩塌、滑坡。区内共发育滑坡729处,崩塌38处,不稳定斜坡28处,共计地质灾害795处,地质灾害面密度76~165处/100km2。依地质灾害点集中分布位置,进一步划分为7个亚区(表6-4)。

表6-4 地质灾害易发程度区划说明表

1.城区亚区(Ⅰ1

城区亚区位于调查区中西部。以宝塔区城区为中心,北部沿延河延伸至河庄坪镇,西北向在枣园镇境内沿西川河及其支流延伸至西北区边境,西南向在万花乡境内沿杜甫川及其支流延伸至肖渠村和后楼塔村,在柳林镇境内沿南川及其支流延伸至南沟村、四十里铺和石头沟村。面积325.86km2,占高易发区面积的35.12%。该区沟谷两岸斜坡坡度30°~50°,其中40°~45°居多,地形起伏,高差较大,多数达60m以上;共发育地质灾害349处,地质灾害点面密度达到78~165处/100km2

2.川口亚区(Ⅰ2

川口亚区位于调查区中部,包括川口乡马四川沟大部、李渠镇和姚店镇的南部地区,面积的102.01km2,占高易发区面积的10.99%;两岸斜坡坡度为30°~50°,地形起伏,高差较大,多处达80m以上;发育地质灾害94处,地质灾害面密度126处/100km2

3.元龙寺-碾庄亚区(Ⅰ3

元龙寺-碾庄亚区位于调查区中部,包括东部的五洋河流域、蟠龙川中下游青化砭镇政府以南—姚店镇政府之间、丰富川流域南部冯庄乡和中部碾庄乡。本区两岸斜坡坡度40°~50°,高差起伏明显,一般在80m以上,局部达到100m,面积239.40km2,占高易发区面积的25.81%。发育地质灾害点171处:其中滑坡164处,崩塌5处,不稳定斜坡2处,地质灾害面密度76~108处/100km2

4.梁村亚区(Ⅰ4

梁村亚区位于调查区北部中心位置,雷鼓川中游地区。面积 43.06km2,占高易发区面积的4.46%。发育滑坡30处,崩塌2处,不稳定斜坡1处,共计发育地质灾害33处,地质灾害面密度86~112处/100km2

5.丁庄亚区(Ⅰ5

丁庄亚区位于调查区西北部边界附近,丰富川上游。面积66.52km2,占高易发区面积的7.17%。发育滑坡46处,不稳定斜坡1处,共计发育地质灾害47处,地质灾害面密度80~106处/100km2

6.牡丹-雷鼓川上游亚区(Ⅰ6

牡丹-雷鼓川上游亚区位于调查区北西部境界附近,牡丹-雷鼓川上游。面积117.56km2,占高易发区面积的12.67%。发育滑坡64处,地质灾害面密度91~97处/100km2

7.蟠龙川上游亚区(Ⅰ7

蟠龙川上游亚区位于调查区北东部境界附近,蟠龙川上游。面积33.40km2,占高易发区面积的3.6%。发育滑坡37处,地质灾害点面密度96处/100km2

(二)地质灾害中易发区(Ⅱ)

地质灾害中易发区主要分布在宝塔区中北部延河流域高易发区外围的黄土梁峁地带,在调查区南部汾川河流域的麻洞川乡和临镇附近有小面积分布。该区涉及了16个乡镇和3个街道办的部分区域,总面积约1318.75km2,占全区面积的37.09%。该区属延河Ⅱ,Ⅲ级沟谷区,修路、建筑房屋、耕植、矿石开采活动强烈,其他人类工程活动较强烈。沟谷两岸斜坡为20°~40°,其中25°~35°居多,地形起伏较大,平均高差30~60m。岩体属坚硬-半坚硬层状固结碎屑岩组,土体属松散黄土。岩体节理裂隙发育、土体疏松易碎,在降雨和工程活动影响下易于发生崩塌、滑坡。共计发育有各类地质灾害270处,地质灾害面密度达1~69处/100km2。依据地质灾害点集中分布位置,进一步划分为4个亚区(表6-4)。

1.中北部亚区(Ⅱ1

分布在调查区中北部延河流域高易发区外围的黄土梁峁地带。涉及李渠镇、青化砭镇、河庄坪镇、桥儿沟镇、蟠龙镇、柳林镇、梁村乡、冯庄乡、川口乡、贯屯乡6 镇4 乡境内的部分区域。面积约1075.28km2,占全区面积的78.11%。发育滑坡174处,崩塌8处,不稳定斜坡16处,共计发育地质灾害198处。地质灾害面密度16~69处/100km2

2.杜甫川上游亚区(Ⅱ2

分布在调查区中西部境界处,涉及万花山乡的大部分面积、枣园镇西川河南部地区和柳林镇西南部地区。杜甫川上游亚区面积约228.76km2,整个亚区占中危险区面积的16.62%。发育滑坡54处,崩塌9处,不稳定斜坡4处,共计发育地质灾害67处。地质灾害面密度18~51处/100km2

3.麻洞川乡亚区(Ⅱ3

分布在调查区南部松树林川中下游麻洞川乡政府所在地的主干河谷。面积约45.23km2,占全区面积的3.29%。发育不稳定斜坡3处,地质灾害面密度10~20处/100km2

4.临镇亚区(Ⅱ4

分布在调查区南东部,固县川下游临镇附近的主干河谷。面积约27.18km2,仅占全区面积1.98%。发育崩塌1处,不稳定斜坡1处,共计发育地质灾害2处,地质灾害面密度10~20处/100km2

(三)地质灾害低易发区(Ⅲ)

地质灾害低易发区主要分布在宝塔区南部5个乡镇,面积约1251.92km2,占全区面积35.2%。该区属汾川河Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ级沟谷区,修路、建筑房屋、耕植较强烈,其他人类工程活动较微弱,暴雨不均匀系数小于59%。沟谷两岸斜坡坡度15°~25°,地形高差起伏平均30m左右。局部分布坚硬-半坚硬层状固结碎屑岩组。松散黄土广布。受降雨和工程活动影响发生崩塌、滑坡现象较少。区内发育滑坡1处、不稳定斜坡3处。地质灾害面密度0.2处/100km2

(四)地质灾害非易发区(Ⅳ)

该区仅在1:1万比例尺宝塔区城区地质灾害易发程度区划图上有所反映,主要分布在城区宽阔的河谷地带,属延河Ⅰ级沟谷区。尽管区内城市化建设速度较快,人类工程活动强烈,但由于河谷区地形宽阔、且较平坦,两侧滑坡受滑距限制,一般不至于滑至该范围,所以属于地质灾害非易发区。

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