谢婉丽,滕宏泉,杜　蕾,盖海龙,成天娥,黄北秀

(1．西北大学 地质学系，大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069; 2. 矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室，陕西 西安，710065；3．陕西省地质调查院，陕西 西安 710065；4.西北大学 城市与环境学院/外语学院，陕西 西安 710069)

“十三五”时期是建设西安国际化大都市全面发展的关键时期，在关中—天水经济区规划实施的大背景下，西安面临千载难逢的发展机遇。按照大西安发展规划，大西安的建设范围广阔，主要包括西安市行政辖区及咸阳市的秦都区、渭城区、泾阳县、三原县和兴平市；渭南市的富平县、蒲城县,总面积约1.56万km2。建设过程中的政府决策、防灾减灾、规划设计、施工与运营管理等环节都面临着许多与岩土体和地质环境相关的重大问题。大西安地处关中平原渭河断陷盆地的中部，地貌地层多变，地形起伏大切割深，基底构造复杂，潜伏着构造活动背景，活动断裂发育，存在多种易滑地层。此外连阴雨也较常见，地下水活动较强烈。加之该区人口密度相对大，人类工程活动强度高。导致大西安地区滑坡和崩塌种类齐全，滑坡和崩塌密度较大，活动强度相对较高，其中主要以滑坡灾害尤甚。大西安地区的滑坡、崩塌主要分布在关中盆地黄土台塬边缘及高阶地前缘地带，比如泾阳南塬、白鹿塬等地，这些灾害直接或间接地影响到了居民的生活或生产安全。摸清滑坡和崩塌等地质灾害易发程度及其危险性，不仅可为大西安建设过程中的防灾减灾、规划设计、施工与运营提供依据，而且可充分挖掘大西安范围内高质量环境与土地资塬的开发潜力。

本文在对大西安滑坡和崩塌进行了详细调查的基础上，结合大西安地区地质环境条件、自然地理条件、崩滑灾害的发育现状及行政区划，根据崩滑地质灾害分区的原则、方法和要求，运用模糊信息原理建立模糊信息综合评价模型，对大西安地区的滑坡、崩塌地质灾害进行综合评定，基于GIS软件对该区进行崩滑灾害易发性区划和危险性区划[1-5]。工程建设中避免和减少各类灾害的发生，最大限度地促进城市发展与环境协调具有重要意义。

1　地质灾害易发性和危险性分区依据

大西安地区地势南高北低，南部为秦岭山地，秦岭以北为骊山低山丘陵、黄土台塬和渭河冲积平原，地形复杂、地貌多变。由于大西安地区范围大，不同地区的地形地貌、地质岩性、降雨量、人类工程活动有一定的差别。在易发性区划中为了准确的对大西安地区的易发性进行区划，方便模型在计算机中运行程序，我们根据大西安地区地质环境条件、自然地理条件、崩滑灾害的发育现状特征，结合降雨量及人类工程活动情况[1,5]，分成三大区域(I区、II区和III区)分别进行崩滑灾害易发性评价。

I区包括周至、户县、长安区、杨凌及蓝田县五个地区，区域面积为7 870.18 km2，占总面积的51.26%。地貌上主要为河谷平原、山前洪积平原、黄土台塬、黄土丘陵和基岩山地等五种地貌单元。

II区包括临潼、灞桥、蒲城、三原、泾阳及富平六个区，地貌单元主要有黄土台塬、阶地和低山丘陵。区域面积为5 398.36 km2，占总面积的35.16%。

III区包括城五区、高陵县、咸阳市(秦都区、渭城区)、兴平及阎良区五个区，总面积为2 084.82 km2，占总面积的13.58%。地貌单元主要为冲洪积平原和阶地。

本文结合大西安自然区域划分后的地质环境条件、自然地理条件及地质灾害的发育现状[4-5]，对地貌单元较多、滑坡崩塌地质灾害较发育、类型较复杂的I区和II区在定性评价基础上，选用模糊综合评判进行定量评价；对于由相对比较稳定的平原及阶地组成、地质灾害较不发育的III区则采用定性评价的方法进行地质灾害易发性区划。

2　模糊综合评判应用

地质环境与地质灾害系统十分复杂，影响因素较多，有时难以确定每一影响因素所起作用的大小。目前较常用的地质灾害区划方法主要有：层次分析法、模糊综合评判法、敏感因子分析法等[5-7]。模糊综合评判是以隶属度来描述模糊界限的一种数学方法，目前在综合评价中应用较成功。其基本特征就是根据原始信息能够对其相应的必然型或统计型规律进行模糊识别。

总所周知，崩塌及滑坡灾害的诱发因素多、发生机理复杂，加之其受灾体的多样性，在对其进行易发或稳定性分区评价标准中具有模糊性，而且各影响因素之间具有模糊性或不确定性，崩塌及滑坡灾害的诱发因素无法采用定量化指标统一，无法用经典的数学模型进行定量化分析。因此，采用模糊综合评判法对崩滑灾害进行易发和危险性分区，既可以全面考虑各个影响因素，又可采用隶属度来描述模糊界限使影响因素的模糊性得以体现，同时可以充分结合当地具体情况，采用专家打分的方法发挥专家的作用，获得更客观、符合实际情况的评价结果[1,6-7]。通过定性和定量因素相结合进行评价，不但可以扩大信息量，而且可以使评价精度得以提高。

2.1　I区崩滑灾害易发性区划

2.1.1评价单元的划分

结合I区地质环境条件及灾害发育特征，采用2 km×2 km网格单元进行各种指标的定量统计工作。

2.1.2模糊综合评价过程

在分析大西安地区崩滑灾害发育特征与分布规律的基础上，结合该区易发程度，建立模糊综合评判中的评判结果集为：

J={J1，J2，J3，J4}。

(1)

式中：J1为灾害高易发区；J2为灾害中易发区；J3为灾害低易发区；J4为灾害不易发区。

本文根据大西安地区地质环境条件、自然地理条件、崩滑灾害的发育现状特征，结合降雨量及人类工程活动情况，选取地形地貌、岩土体类型、灾害点发育密度作为影响该区地质灾害的主要因素作为评价因子。这样选取的因子具有区域代表性又易于定量化，本次评判因子(评价指标)集为：

Y={Y1，Y2，Y3，Y4，Y5}。

(2)

式中：Y1为地形地貌；Y2为土体类型；Y3为灾害点发育密度；Y4为年降雨量；Y5为人类工程活动强度。

在崩滑灾害中，各个影响因素即各个指标对灾害易发性起着不同的效果，因此需要采用权重来体现每种因素的影响程度，权重系数取值越大，说明该因子对灾害易发程度的影响越大，反之则小。因此权重的确定的准确性与合理性对灾害易发性的评判结果显得十分重要。根据模糊综合评判建模要求，结合该区大量实例统计，综合专家打分采用隶属度函数对上述评价因子进行量化，则崩滑灾害易发程度分区指标见表1，并将其记作模糊集合：

A={a1，a2，a3，a4，a5，a6}。

(3)

表1　崩滑灾害易发程度分区评价指标

表2　评价指标隶属度取值表

表3　评价指标取值表

表4　模糊综合评判的权重系数表

表5　崩滑灾害易发区划分标准

隶属度按下式计算：

(4)

式中：x为各评价单元指标的实测值，xi分别为灾害等级的界限值。各评价单元的隶属度可以用x代入上式求得。结合区内具体情况，采用专家评价的方法给出相关评价因子隶属度(表2)，对于定量描述的评价指标可采用梯形隶属度函数进行取值。按西安地区多年平均降水量等值线图，把降水量分成小于600 mm，600～650 mm，650～700 mm，700～750 mm，750～800 mm，800～850 mm，大于850 mm。如降水量易发区划分为Ⅳ级，Ⅰ级为不易发区，Ⅳ级为高易发区，其取值如表2所示。

在每一个网格单元内，依据各评价因子对应的数据，通过数据叠加并进行模糊综合评判，运用MAPGIS软件的空间分析功能得到每各网络单元崩滑灾害发育程度的类型，并经过局部平滑、图斑合并和碎块处理，实现易发性区划(图1)。

图1　大西安滑坡崩塌易发性区划图

2.3　II区崩滑灾害易发性区划

对于I区和II区来说，不仅其地质环境有明显不同，崩滑灾害的类型、分布、发育程度也存在差异性。II区的地质灾害易发性区划思路和I区相似，评价指标取值见表3，其评价结果见图1。通过计算，确定各致灾因子的权重值如表4所示。

2.4　III区崩滑灾害易发性区划

根据III区内崩滑灾害发育的实际情况，采用定性分析法进行易发区的划分。

崩滑灾害的发生是由诸多因素引起，定性分析时，应考虑地质灾害诱发的基本因素及主要因素，如地形地貌、岩土体类型、地质构造、容量工程活动等，然后将利于崩滑灾害产生的诸多因素叠加，再结合实际调查的地质灾害历史和现状划分易发区[11-16]。

评价单元的划分：一般是以崩滑灾害形成的地质环境条件的差异性确定。当条件相同时划归一区。

根据上述区划方法，结合野外实际调查及行政区划等，将III区崩滑灾害易发程度分区划分为：中易发区、低易发区、不易发3个区，评价标准如表5所示。

根据区内地形地貌特点等地质环境条件与崩滑灾害发育的客观实际情况，结合行政区划，并考虑到周边邻区已取得的成果资料，进行综合分区评价并进行必要的修正，完成了III区崩滑灾害易发区划分。

3　大西安滑坡崩塌易发性分区处理与结果

3.1　大西安滑坡崩塌易发性分区处理

根据大西安滑坡崩塌空间分布特征及发育规律，得到I、II及III区的滑坡崩塌易发性区划图。然后再把三个地区的易发性区划图拼接，得到最终的整个大西安滑坡崩塌易发性区划图(见图1)。

3.2　大西安滑坡崩塌易发性分区结果及概述

根据图1，得到了大西安滑坡崩塌易发性分区结果，与实际调查所形成的感性认识和定性分析结果基本一致。分析结果显示，大西安滑坡崩塌易发程度存在四级，即高易发区(A)、中易发区(B)、低易发区(C)、不易发区(D)。

高易发区主要分布在大西安地区南部的周至县、户县、长安区，东南部的蓝田县和临潼区，以及蒲城县东部、北部，泾阳县的西南部。高易发区总面积为2 138.6 km2，占大西安地区总面积的13.85%。

中易发区主要包括南部的周至、户县、长安三个县区南部的中山区、蓝田东南部的山前洪积扇区以及蒲城、富平的北部。中易发区总面积为3 294.09 km2，占大西安地区总面积的21.34%。

滑坡、崩塌低易发区主要包括南部周至、户县、长安、蓝田四个县区南部的基岩山区，以及泾阳的东北部和三原的中部。低区总面积为2 629.64 km2，占大西安地区总面积的17.03%。

大西安地区滑坡崩塌不易发区分布广泛，主要位于渭河两岸的冲积平原，包括周至、户县、长安的北部平原区，临潼的北部，富平和蒲城的南部以及西安市区。不易发区总面积为7 377.23 km2，占大西安地区总面积的47.78%。

4　滑坡、崩塌地质灾害危险性区划

在滑坡、崩塌灾害分布与易发程度分区图的基础上，进行2 km×2 km的网格划分。在软件中，将划分的网格与网格内易发程度(高易发、中易发、低易发、不易发)和灾害点危害程度(巨型、大型、中型、小型)叠加，得出每个单元格的危险程度(高危险、中危险、低危险、非危险)，并将单元格的危险程度分别取值4，3，2，1[8-16]。 然后对各个单元格的危险程度进行赋值，用MAPGIS软件自动生成等值线，结合野外地质调查情况，人工辅助计算机画出地质灾害危险程度分区图。

危险性分区结果显示大西安地区崩塌、 滑坡危险性可分为2个高危险区，4个中危险区，4个低危险区，其他为不危险区。高危险区主要位于周至秦岭山前地带和蓝田白鹿塬边。高危险区面积为258.2 km2，占全区总面积的1.7%；中危险区主要位于周至-户县-长安-蓝田的中部秦岭山前洪积扇后缘区、蒲城的东北部、富平的北部以及泾阳的南部，面积为4 611.8 km2，占全区总面积的29.8%；低危险区主要位于周至-户县南部基岩山区、蒲城的北部及三原的西部，面积为3 399.3 km2，占全区总面积的22%；不危险区为剩余的其他部分，主要是冲洪积平原地区，面积为7 188.8 km2，占全区总面积的46.5%。

剖分的网格与易发性分区、灾害点(仅含坐标信息的点)叠加效果图后，根据划分步骤，得到崩塌滑坡危险性分区图(图2)。

图2　大西安地区滑坡崩塌灾害危险性区划图

5　结论

(1) 根据大西安地区地质环境条件、自然地理条件、崩滑灾害的发育现状特征，结合降雨量及人类工程活动情况，选取地形地貌、地层岩性、地质灾害的发育现状作为影响该区地质灾害的主要因素，建立了大西安地区地质灾害易发性和危险性区划评价指标体系；运用模糊信息原理建立模糊信息综合评价模型，基于GIS系统对大西安地区的滑坡、崩塌地质灾害进行易发性和危险性进行了分区区划及其综合评定。利用GIS软件详细地分析了该区地质灾害(滑坡和崩塌)易发程度，将该区灾害易发程度划分为高易发区、中易发区、低易发区和不易发区四级。

(2)易发性分区图表明：高易发区面积为2 138.6 km2，占大西安地区总面积的13.85%，主要分布在大西安地区南部的周至县、户县、长安区，东南部的蓝田县和临潼区，以及蒲城县东部、北部，泾阳县的西南部。中易发区面积为3 294.09 km2，占大西安地区总面积的21.34%，主要包括南部的周至、户县、长安三个县区南部的中山区、蓝田东南部的山前洪积扇区以及蒲城、富平的北部。低易发区面积为2 629.64 km2，占大西安地区总面积的17.03%，主要包括南部周至、户县、长安、蓝田四个县区南部的基岩山区，以及泾阳的东北部和三原的中部。不易发区分布广泛，面积为7 377.23 km2，占大西安地区总面积的47.78%，主要位于渭河两岸的冲积平原，包括周至、户县、长安的北部平原区，临潼的北部，富平和蒲城的南部以及西安市区。

(3)在滑坡、崩塌灾害分布与易发程度分区图的基础上，结合灾害点危害程度，通过GIS软件详细地分析了该区地质灾害发生的危险性，将区内地质灾害危险程度化为高危险、中危险、低危险、非危险四个等级。

(4)危险性分区结果显示：大西安地区崩塌、 滑坡危险性可分为2个高危险区，4个中危险区，4个低危险区，其他为不危险区。高危险区主要位于周至秦岭山前地带和蓝田白鹿塬边。高危险区面积为258.2 km2，占全区总面积的1.7%；中危险区主要位于周至-户县-长安-蓝田的中部秦岭山前洪积扇后缘区、蒲城的东北部、富平的北部以及泾阳的南部，面积为4 611.8 km2，占全区总面积的29.8%；低危险区主要位于周至-户县南部基岩山区、蒲城的北部及三原的西部，面积为3 399.3 km2，占全区总面积的22%；不危险区为剩余的其他部分，主要是冲洪积平原地区，面积为7 188.8 km2，占全区总面积的46.5%。