彭 慧, 韩德村, 于 瑶, 龙 婧

((湖北省地质环境总站,湖北 武汉 430034)

基于GIS的石柱镇地质灾害易发性分区

彭 慧, 韩德村, 于 瑶, 龙 婧

((湖北省地质环境总站,湖北 武汉 430034)

在地质灾害调查基础上,分析研究石柱镇地质灾害发育特征及其影响因素,利用R2V、ArcMAP和MapGIS软件,对成灾单因子图进行叠加运算,划定地质灾害易发性分区,并提出相应的防治建议。为建立地质灾害群测群防网络,编制永康市地质灾害防治规划,提供决策参考。

GIS;易发性分区;易发程度指数;权重;石柱镇

自改革开放以来,永康市的经济飞速发展,特别是加工业十分发达,是全国闻名的“科技五金城”。经济发展的同时,各种工程建设活动日益增多,地质环境的破坏也日趋严重,永康市石柱镇是该市经济建设重镇,属低山—丘陵地貌,随着人类对地质环境的破坏日益加剧,不可避免地引发了滑坡、崩塌灾害,迫切需要查清该镇地质灾害发育类型和特征,分析其影响因素,划定地质灾害易发区,为防灾减灾工作和经济建设服务。

1 灾害发育特征及影响因素分析

1.1 地质灾害发育类型及基本特征

石柱镇中部地势较为平坦,属低山丘陵区,地质构造相对简单,季节性降雨较为明显,人类工程活动强烈,地质灾害发育的数量较少。具体情况见表1。

表1 石柱镇地质灾害一览表

滑坡是调查区的主要地质灾害类型,该地区有一个中型滑坡、四个小型滑坡。滑坡分布区主要的岩性是凝灰岩类和红色碎屑砂岩类。

坚硬及半坚硬岩石从陡坡突然坠落,以崩塌为主,这主要见于修建公路山体坡脚开挖地段。

已有的地质灾害主要受地质条件及地形条件的影响和控制。在岩土体特别破碎、软弱结构面发育、断裂构造发育的条件下，更易发生地质灾害。

1.2 地质灾害影响因素分析

各种地质灾害是在一定的条件下发生的,其影响因素分为两类:①自然因素,包括地质的、气候的；②人为因素,包括建房、修路等人类工程活动。

(1) 地质条件。石柱镇构造类型有构造盆地、褶皱和断裂,以构造盆地为主。出露地层以流纹岩、含砾晶玻屑凝灰岩为主。白垩系主要是火山—火山沉积岩,如岩屑砾石、砂岩、粉砂岩、泥岩,永康盆地中部主要发育白垩系地层。第四系仅分布于江、溪两岸低平地区。

(2) 地形地貌条件。永康市石柱镇位于浙江省的中部,金华市之东南,与缙云县相邻。境内地貌按形态可分为低山、丘陵、平原三种类型(见图1)。

图1 石柱镇地形地貌三维视图概貌Fig.1 Overview of three dimensions view of terrain landform in Shizhu town

区内东、南、西部多为中低山区,地势较高,有的山坡坡度超过30°。北部和中部地势平坦,地质灾害发育极少。该市南部、东部地形地貌特征,如地形高差大、陡坡、V型溪流沟谷及植被状况,有利于山坡物质向山下转移,属于地质灾害易发区的地形地貌。

(3) 气候、降水条件。石柱镇属亚热带湿润季风性气候,雨量充沛,年平均降雨1 483 mm,每年4—6月降水较集中。

(4) 植被及人类活动。随着科学技术的进步,人类对地球的改造活动的规模和强度日益增大。石柱镇原生植被为亚热带常绿阔叶林,由于人类活动频繁,天然植被残存甚少,大多为次生林和人工林。植被对于水文效应和土体性质具有改良作用,对阻止各类地质灾害的发生有许多积极作用。大量开挖的人工边坡则对自然斜坡稳定性造成巨大影响。因此,植被覆盖较少以及人类工程活动的加剧是诱发灾害的重要因素。

2 地质灾害易发性分区

地质灾害易发性分区是根据地质灾害形成发育的背景,如地质条件、自然地理条件和人类工程活动等因素,并参考地质灾害发育现状,以定性、定量评价相结合进行易发分区。

地质灾害的易发性分区遵循以下原则:①选择的灾害种类和区划指标能反映调查区地质灾害的基本特征和主要灾害特点;②划分的级次数量和不同级次的差幅适当,能恰如其分地反映调查区地质灾害情况;③等级指标明确,划分方法简明,便于操作使用。

2.1 指数分析法介绍

易发程度指数法[1]就是在分析地质灾害的成因基础上,确定影响灾害发育的各种主要因素[2](如影响滑坡稳定性的主要因素包括地形地貌、岩土体特征和人类活动强烈程度等),将每个影响因素赋予一定的权重,同时按各个因素不同状态分成不同级别,赋予不同的分级值,求出所有影响因素的加权和,即得到某个评价单元的易发程度指数[3]。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,依据分区的标准进行地质灾害易发程度分区。易发程度表达式为:

式中:Zq为地质灾害易发程度指数;Ai为评价因子权重;qi为评价因子的分级值。

2.2 地质灾害易发性分区

采用综合危险性指数法进行定量分析,运用GIS软件对研究区进行空间分析及网格剖分,每个评价单元面积为200 m×200 m。选取各评价因子进行计算,依据地质灾害综合危险性指数,合并相同评价单元格,划定相应不同级别的地质灾害易发区。

(1) 断裂构造:单位网格中断层线密度(km/km)以表征构造发育强度。断层线密度<0.1,赋值为1;断层线密度在0.1～0.3之间,赋值为3;断层线密度在0.3～0.5赋值为5;断层线密度在0.5～0.7值,赋值为7;断层线密度>0.7,赋值为10(见图2)。

图2 构造线密度因子权重分析图Fig.2 Weights analysis of density factor of tectonic line

(2) 岩土类型与岩土体结构:岩石坚硬、结构完整的赋值为1;岩石较坚硬、结构较完整的赋值为3;岩体较破碎、镶嵌结构的赋值为5;岩石破碎有软弱结构面的赋值为7;岩土体特别破碎、软弱结构面发育的赋值为10(见图3)。

图3 基岩因子权重分析图Fig.3 Weights analysis of bedrock factor

(3) 地貌类型:高程值<200 m的为平原谷地,赋值为1;高程值在200～500 m之间的低丘、岗地赋值为3;高程值>500 m的切割中等的低山丘陵,赋值为5(见图4)。

图4 高程因子权重分析图Fig.4 Weights analysis of elevation factor

(4) 地形坡度:地形坡度在35°以内。一共分为3级:坡度<6°赋值1;坡度在6°～15°赋值3;坡度在15°～35°赋值5(见图5)。

图5 地形坡度因子权重分析图Fig.5 Weights analysis of terrain slope factor

(5) 全年降水量:降水量<1 200 mm的赋值为1;降水量1 200～1 400 mm的赋值为3;降水量1 400～1 700 mm的赋值为5;降水量1 700～1 900 mm的赋值为7;降水量>1 900 mm的赋值为10(见图6)。

(6) 植被覆盖率:植被覆盖率>80%的赋值为1;植被覆盖率80%～60%的赋值为3;植被覆盖率60%～40%的赋值为5;植被覆盖率40%～20%的赋值为7;植被覆盖率<20%的赋值为10[4](见图7)。

(7) 人类活动：人类活动因子主要体现在人口居民区密度，居民区密度等于居民区数量/网格数量。当居民区密度<0.1时,赋值为1；当居民区密度为0.1～0.3时,赋值为1；当居民区密度为0.3～0.5时,赋值为5；当居民区密度为0.5～0.7时,赋值为7；当居民区密度>0.7时,赋值为10(见图8)。

图6 降水量因子权重分析图Fig.6 Weights analysis of rainfall factor

图7 植被覆盖率因子权重分析图Fig.7 Weights analysis of vegetation coverage factor

图8 居民区密度因子权重分析图Fig.8 Weights analysis of residential density factor

(8) 交通线密度(km/ km):权重为0.10。交通线密度=道路长(km)/网格长(km),网格长采用网格线长度表示。道路长/网格长交通线密度<0.1的赋值为1;交通线密度0.1～0.3的赋值为3;交通线密度0.3～0.5的赋值为5;交通线密度0.5～0.7的赋值为5;交通线密度>0.7的赋值为10(见图9)。

图9 交通线密度因子权重分析图Fig.9 Weights analysis of density factor of traffic line

根据因素的分级,对各因素赋予不同的权重:坡度为0.20,人类工程活动为0.1,地貌为0.15;降水量为0.07,地层岩性为0.1,植被为0.07,构造线密度为0.15。

2.3 易发性分区

根据上一节中分析的各个因子的权重赋值[5],得到各个因子的删格分析图。通过ArcMAP对各个因子的分析图进行空间分析,把易发指数值<2的定为不易发区;易发指数值2～4的定为低易发区;易发指数4～6的定为中易发区。由于所有因子计算的结果最高为4.9,永康市石柱镇地质灾害易发分区可以分为：中易发区、低易发区和不易发区(见图10、图11)。

图10 地质灾害易发分区栅格图Fig.10 Raster map of geological disaster-prone area

从图10可以看出,永康市石柱镇地质灾害易发程度比较高,中易发区几乎占了一半面积。从图11中也可以看出,已发生的8个地质灾害点中,3个小型崩塌、2个中型滑坡、2个小型滑坡基本分布在中易发区；其次是低易发区,最少的是不易发区。不同的分区具有不同的地质环境背景和诱发因素,因此各自的灾害类型、已造成的经济损失和威胁的人口财产数额不同,防治的方法与措施也有区别。

表2 影响要素分级与赋权重一览表

3 防治与建议

灾害防治突出以人为本,与经济发展规划相结合的原则,根据以上地质灾害防治分区划分结果,提出如下防治建议。

3.1 重点防治区

具有不良的地质环境背景且多为人类活动强烈的地区[6]。一般表现在地质灾害现状发育(数量和规模)严重,灾害个体的稳定性差或较差。该区域内地质灾害一旦发生,将对生命、财产房屋等造成重大损失。重点防治区对应于石柱人口密集的中易发区,应该是近中期防治的重点。

图11 地质灾害易发分区图Fig.11 Zoning map of geological disaster-prone area

3.2 次重点防治区

具有不良地质环境背景但是人类活动程度比较低,或人类活动频繁并具有明显地质灾害发生的隐患地区。主要对应于石柱镇的人类活动极少的中易发区或者灾害比较频繁但灾害损失较小的区域。

3.3 一般防治区

重点防治区和次重点防治区之外的广大区域,对应于石柱镇地质灾害不易发区和部分低易发区。该区域内没有规模性的地质灾害。即使有个别的灾害体,危害性也不大。

[1] 浙江省地矿勘察院,中国地质大学(武汉)工程学院.浙江省永康市地质灾害调查与区划报告[R].武汉:中国地质大学(武汉),2004.

[2] 张骏,杜东菊,苏生瑞,等.区域地质灾害环境系统综合评价的基本思想与模型[J].中国地质灾害与防治学报,1994,5(5):26-32.

[3] 张桂荣,殷坤龙,刘传正,等.基于GIS的陕西省旬阳地区滑坡灾害危险性区划[J].中国地质灾害与防治学报,2003,14(4):39-43.

[4] 永康市土地管理局.永康市土地资源[R].武汉:中国地质大学(武汉),1993.

[5] 李公岩,周绍智,万继涛,等.山东省枣庄盆地岩溶塌陷形成条件及易发区划分方法探讨[J].中国地质灾害与防治学报 ,2003,14(4):49-53.

[6] 张梁,张业成,罗元华.地质灾害灾情评估理论与实践[M].北京:地质出版社,1998.

(责任编辑：陈姣霞)

Prone Partition of Geological Disasters in Shizhu Town Based on GIS

PENG Hui, HAN Decun, YU Yao, LONG Jing

(HubeiGeologicalEnvironmentalStation,Wuhan,Hubei430034)

In the investigation of geological hazards based on the analysis of the development characteristics and influencing factors of geological disasters in Shizhu town,using R2V,ArcMAP and MapGIS software,single factor map of disaster is overlapped and calculated,susceptibility zoning of geological hazards is delineated,corresponding prevention recommendations are put forward.It provides decision references for establishment of mass observation and mass preparedness of geological disasters and compiling the plan of geological disasters prevention and control.

GIS; prone partition; susceptible index; weight; Shizhu town

2016-08-29;改回日期:2016-10-21

彭慧(1970-),女,工程师,岩土工程技术专业,从事岩土工程技术管理工作。E-mail:957095665@qq.com

P694

A

1671-1211(2016)06-0950-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.06.028

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160911.1112.026.html 数字出版日期:2016-11-09 11:12