地質災害易發程度區劃方法探討

浙江省有色金屬地質勘查局 沈萬里

地質災害易發程度區劃方法探討

浙江省有色金屬地質勘查局 沈萬里

一、前言

以往我們劃分并一直在使用的地質災害易發區嚴格意義上講，其實應該是崩滑流或地面塌陷、地面沉降、地裂縫等不良地質現象容易發生的區域，在此不妨統稱為不良地質現象易發區。

國務院《地質災害防治條例》對“地質災害”的定義有一項明確的前置條件，即它必須是危害人民生命和財產安全的，也就是說只有當不良地質現象對人類生命財產、環境造成了破壞和損失的才被稱之為地質災害。如果沒有造成損失和傷害，不良地質現象只是地表常見的一種破壞和重新塑造過程。因此，如果從嚴格意義上講，地質災害應該是與人類活動有交集的不良地質現象所帶來的一種自然或人為災害。

由此可見，地質災害易發區和不良地質現象易發區應該是兩個層次的概念，前者主要分布于人類活動范圍以內，隨著人類活動范圍的改變而改變，是一個動態的指標（建議與防治規劃同步修編），與人類活動休戚相關。后者是針對崩塌、滑坡、泥石流等不良地質現象是否易發的一種地質環境屬性，主要與它所處的地形條件和地質構造條件有關，也是一個動態的屬性指標，主要隨地形條件的改變而改變。兩類易發區針對的對象和所起的作用明顯是不盡相同的。

不良地質現象易發區主要針對地質環境（條件），它的用途表現在兩個方面：一是使政府部門在制定區域的經濟社會發展規劃和環境保護規劃時可以預先采取有針對性的減災策略；二是它可為重要工程和村落民居等建設選址提供依據，幫助建設規劃者選擇合適的場址，即使對潛在的不良地質現象易發區不能全部避免，也能夠在規劃的開始階段就采取預防措施，最大限度地防止地質災害的形成和發展。高質量的不良地質現象易發程度區劃圖有助于強化土地利用管理，以減少生命財產損失，同時，也可減少或避免費時且往往耗資很大的斜坡治理或加固工程。而地質災害易發區主要針對人類的安全，其作用除了不良地質現象易發區功能外，更主要的應作為指導防災，針對不同級別的易發區，在不同的氣象（降雨）條件下，采取差別化的防治措施。

目前正值我省農村山區地質災害調查工作需對地質災害易發程度區劃圖進行修編之際，本文就地質災害易發區劃分方法提出一些粗淺看法，以祈對地質災害區劃編圖工作有所裨益（文中第一輪編圖所稱地質災害易發區均為本文所稱的不良地質現象易發區）。

二、第一輪編圖回顧

從2003年開始，浙江在全面完成1∶10萬地質災害調查與區劃工作的基礎上，為解決縣（市、區）地質災害調查與區劃成果圖件中易發區劃分方法不一、精度較差、實用性欠缺等問題，全省在1∶10萬地質災害調查與區劃工作劃分出的地質災害易發區范圍內開展了1∶1萬地質災害分布與易發區圖編制工作，并通過一系列文件、會議紀要的形式，不斷完善和規范編圖的技術要求。截至目前，不僅全部完成了全省鄉鎮易發區編圖工作，部分縣市，如舟山、寧波等還完成了第二輪的修編。

從總體而言，全省的地質災害易發分區編圖主要是以1∶5萬地質圖、氣象植被資料、人口和公路密度及現狀地質災害等資料為基礎，按網格單元采用地質災害綜合危險性指數法賦值，并利用計算機實現圖件(等值線)自動生成，然后再通過一定程度的現場校核進行易發區等級劃分。

1∶1萬地質災害易發分區圖的編制為地質災害危險性評估、工程選址、集鎮和村莊規劃以及陸續開展的土地利用總體規劃修編提供了基礎性資料，是我省地質災害防治必需的基礎性圖件之一，為地質災害防治作出較大的貢獻。

三、存在的主要問題及原因分析

（一）存在的主要問題

盡管取得了很大的成績，但從幾年來應用過程中，也發現存在一些問題，反映出目前的地質災害易發區劃分及其管理有不盡合理之處。這些問題集中體現在易發程度分區主要作為建設項目是否需要作地質災害危險性評估的依據，不同級別易發區在防災管理上似乎沒有多大區別，而且“逢山必易發”的易發區范圍過大也與實際相悖，給地質災害防治工作帶來一定的不便，也造成了一些不良影響。

因此，以實事求是的科學態度，對其進行一些必要修正，甚至重編也是十分有必要的，這也是本次農村山區地質災害調查評價工作的一個主要目的。

（二）原因分析

1.綜合危險性指數法的缺陷

綜合危險性指數法確定易發程度等級前提是假設易發程度大小是影響地質災害形成的i種因素在某一單元格內共同作用（或者叫疊加作用）的反映，計算公式如下：

式中Zw— 評價單元的地質災害綜合危險性指數；Ti— 控制評價單元地質災害形成的各要素特征值；Ai—評價單元各形成條件的貢獻值（權值）。

然而，地質災害是否容易發生，它主要取決于地質災害發生的預備因素（或稱前置因素），預備因素包括斜坡所處地形條件、地層巖性及構造等；而降雨、人類工程活動等則是地質災害的觸發因素，觸發因素通過預備因素才能起作用。二者關系可表示為圖1。

圖1 表示斜坡穩定性與影響因素之間的關系

因此我們不能將預備因素和觸發因素等同對待，如果把它們簡單地按一定的權重加在一起，往往會出現與事實相悖的結果。

其次，對各因素的影響程度采用人為打分賦值方法也不盡科學，在該方法中對同一類巖性，不管在何種條件下，其分值都是一樣的（地質條件按工程地質巖組賦分），殊不知同一類地層巖石在不同條件下其性質是千差萬別的。例如花崗巖，一般按充分級別給分，但不同種類、不同地域的花崗巖性質是極不相同的，如景寧的澄照一帶，風化極強，可以按特別充分給分，而縉云的前村花崗巖體則風化微弱，至少可以按不充分級別給分。另外，現行的給分方法，人為的主觀性也一定程度上影響了分值的準確性。這種基于每個研究者的知識經驗水平與職業態度，憑經驗的做法不僅對相鄰地區的拼圖帶來困難，更嚴重的是，將對后續的地質災害防治工作帶來不利影響，甚至會給重大工程建設規劃布局造成隱患。

再次，在某些情況下，人類活動已在一定程度上從地質和地形上得到了反映，再把它作為一個單獨條件來打分，有重復之嫌。另一方面，同樣的人口密度、公路密度在不同的地質、地貌環境中其對地質環境的影響是不同的，也難以定量它們對地質環境的影響程度。如果采用人工邊坡（未經治理）發育數量和密度（如每單元面積大于某個高度或長度的邊坡數等）來表征人類活動強弱可能更為合理。通過野外調查獲得的自然邊坡和人工邊坡的密度應該是可信的。

綜上，如何修正計算公式本身帶來的誤差是地質災害易發程度區劃修編是否合理的關鍵之一，如果不能修正，倒不如不采用該公式計算。

2.經費過低，核查不到位

以往的易發區編圖，一般一個鄉鎮的經費大約在2-3萬之間，最多也不超過5萬，僅相當于做一個三到二級評估的費用。經費的限制，不可能做較多的野外調查、核對工作。因此，我們的易發區圖有些界線還是不盡合理，比如山邊是高速公路，按說易發區畫到公路內側即可，可是我們往往按50米或100米外推，把公路外的農田都圈了進去，平常工作中，有關鄉鎮人員、企業主對這些方面也很有意見。

3.編制完成后未經可信度和預測效果檢驗

由于不同的研究者對同一地區相同資料的認知程度不同，不同的人所給出的權值估計往往不同，甚至大相徑庭，得到的易發程度區劃圖也因人而異。因此，從科學態度講，應對所劃分的易發區圖進行可信度檢驗，檢驗各指標符合或基本符合實際情況的，才能提交使用，但目前我們均未開展此項工作。

四、修編解決的主要問題

從以上分析，當前地質災害易發程度區劃修編要解決的主要問題有兩個方面：一是解決易發區范圍過濫問題，使我們的地質災害易發區圖更有利于指導防災，既能有效防范地質災害的發生，又能避免一些不必要的浪費；二是要科學合理地確定各類易發區界線，以預備因素為主，觸發因素為輔，該上調的上調，該降低的降低，并規定對不同等級易發區在管理上要有所區別。

五、本次修編的有利條件

通過詳細的野外調查，除了全面查清隱患點和不穩定斜坡外，還取得了豐富的地質環境條件資料，對這些資料如果不好好地加以利用，就是一種最大的浪費（如果這些資料不在易發區劃分上好好利用，它最后將被擱置在各單位的資料室內，并不能起到真正的作用）。如果利用好了，將地質環境點的屬性按地形地貌和地層構造要素建立成數據庫，對今后地質災害預報預警系統的開發、完善是很有幫助的。

本人認為：在10多年前，當地質災害調查與區劃工作尚處于初級階段，由于我們的調查還不夠全面深入，在認識上存在缺陷，利用1∶5萬地質圖、氣象植被、人口分布等資料，以室內主觀打分為主，輔以現場部分核對的方式進行地質災害易發程度評價與區劃，還是可取的，甚至可以說也只能通過這種方法進行較粗的劃分。但是，在通過農村山區的全面調查，當我們已掌握大量第一手地質環境資料，且研究方法和技術手段已迅速發展的今天，就不應該繼續采用這種方法了，我們應該探求一種更加科學、客觀的方法進行重新評價，使我們所劃分出來的易發區更趨符合實際。

六、解決方案探討

（一）簡單調整

該方案仍按現狀的不良地質現象易發區作為地質災害易發區來使用，以原易發區劃分為基礎，根據本次野外調查情況作適當的調整。該方法不再進行剖分、賦值，在原Zw等值線圖的基礎上，根據新增隱患點的分布、調查的地質環境條件實際情況進行界線調整（不推薦）。

（二）重新編制（易發性指數法）

先編制不良地質現象易發區圖，再編制地質災害易發區圖，地質災害易發區圖是在不良地質現象易發區圖的基礎上疊加人類活動范圍圖，二者重疊區域作為地質災害易發區，易發區等級參照不良地質現象易發區等級。以下對不良地質現象易發區圖編制方法提出本人的一些認識，供參考。

1.編制思路

（1）資料選擇

人們往往會認為在編制易發程度區劃圖時使用的資料種類越多越好，似乎資料種類越多，結果越可信。然而，在現有條件下獲得的各種數據常常是不盡完善的，比如最為主要的1∶5萬地質圖，主要側重于基巖，而多數地質災害發生于土坡，難免會存在不同程度的不確定性，并且像“綜合危險性指數”這類方法將不可定量（類別）數據與可定量數據簡單疊加使用。在這種情況下，使用的數據種類越多，帶來的不確定性可能也會隨之增加，結果往往適得其反。本人認為選擇資料要具有針對性，要找出能夠反映地質環境屬性的本質，才能客觀的做出評價。

（2）內因查找

不良地質現象易發區（借用地質災害易發區定義）是指容易產生崩塌、滑坡、泥石流等不良地質現象的區域，也就是形成崩塌、滑坡、泥石流等不良地質現象各條件相對集中、與其關系密切的各影響因素活動強度相對強烈的區域。

在易發區的定義中，關于不良地質現象的形成有兩個方面的因素，一是條件因素，即預備條件（內因）；二是觸發因素（外因）。斜坡是否容易發生崩滑流等不良地質現象，其主因是斜坡地質體內部條件決定的，即內因主要決定易發等級。那么，在以住評價選取的地質、地形地貌、氣候植被、人類活動、現狀地質災害等因子中，哪些是屬于內因呢？顯然只有地質和地形地貌。至于降雨和人類活動則是誘發地質災害發生的外部條件，也就是外因。氣候植被主要指的是降雨，以及地表對降雨的承接能力，是通過水對地質體產生作用，它可以影響或調節易發性，但對規模等級一般不起決定作用。在一個不大的區域范圍內，其條件是相似的。人類工程活動則是通過改變地形或地質條件來影響地質體。

現狀地質災害是地質體易發程度本身的反映，可以反過來驗證易發程度的合理程度，可作為可信度和預測效果檢驗之用，用以檢驗、修正我們所定易發等級的合理性。因此，一個區域是否易發生崩滑流等不良地質現象取決于地質和地形地貌，其它條件可以作為影響系數或檢驗其準確程度進行考慮。

2.易發性指數計算

按照內因主導易發程度考慮，易發性指數主要與地形坡度、微地貌特征、松散層性質(巖質為破碎和風化程度)及其與下伏完整基巖面關系等有關，氣候植被、人類工程活動強弱作為系數調節較為合理。因此易發性指數可簡化表述為：

且當D或X中任一項取值為0時，Zw值 為0。

式中：Zw— 易發性指數；K1—氣候植被調整系數(針對浙江，年降雨量1500毫米、植被覆蓋率70%定為1，降雨量每超過100毫米或植被覆蓋率每降低20%，系數增加0.1，反之亦然)；K2—人類活動調整系數(采用某個等級人工邊坡（未經治理）發育密度表示，密度為0，k2取1，密度0.001，即每平方公里達1000平方米，k2取1.1，依此類推，其中參與統計的邊坡高度原則上應大于2米)；D—地質構造因素(取值范圍0-3，分別對應不易發、低易發、中易發和高易發4個級別，即單因素評價取值，詳見表1)；X—地形地貌因素(取值范圍0-3，分別對應不易發、低易發、中易發和高易發4個級別，即單因素評價取值，詳見表1)。對浙江而言，可不考慮地震影響（若地震影響強烈，可增加地震影響系數k3）

在確定各影響因素分值時，主要依據野外調查取得的地質環境點調查資料，當單元格內有環境調查點時，參照該調查點所描述的地質和地形地貌及植被發育情況確定，若恰好該單元格內無地質環境調查點，可按相似性原則，就近參考附近的地質環境調查點。

3.易發程度劃分

（1）不良地質現象易發區劃分：根據計算結果，按易發性指數值的高低劃分，參考標準詳見表2。

（2）地質災害易發區初分：在不良地質現象易發區的基礎上，疊加人類活動區。取二者的交集為地質災害易發區，并分別命名為崩滑流地質災害易發區和地面塌陷地質災害易發區等。

（3）可信度和預測效果檢驗

編制的易發程度區劃圖在提供政府部門發布使用前，必須對它的可信度和預測效果進行檢驗（參見李長江等作者著《降雨型滑坡預報的理論、方法及應用》（地質出版社，2008）、《基于分形的滑坡易發程度區劃方法》（《中國地質災害與防治學報》，201 0）、《地質災害易發程度區劃工作亟待規范》（《浙江國土資源》，2012）文章），主要原則是通過該地區已有（發生）的事件來檢驗對未來可能出現或發生的同一類事件預測的合理性與置信度。對易發程度區劃圖的檢驗應當包括兩個方面：檢驗組樣本落在高易發區的百分比和不易發區占整個工作區的面積百分比，這兩個百分值應當最大化；檢驗組樣本落在各等級區的百分比對各等級區的面積百分比的比值，對于一個合理的易發程度分區，從不易發區到高易發區，這個比值應當是增大的。

基于上述檢驗準則，如果易發程度被分為4個等級，即不易發區（I）、低易發區（I I）、中易發區（III）、高易發區（Ⅳ），以A(pi) 表示第i級區的面積占工作區總面積的百分比，L(pi)表示落在第i級區的地質災害點占檢驗組地質災害點總數的百分比，則可以用L(pi)對A(pi)的比值，即以

表2 不良地質現象易發區劃分標準分值參考表

作為對易發程度分區的評價指數，該指數定量表征了地質災害活動的強度，如果

成立，則說明對易發程度的相對分區是合理的，也是可信的。

（4）地質災害易發區

對初分易發區結合可信度檢驗結果，進行適當微調，必要時可再次到需要微調區域進行核對，確定最終地質災害易發區劃。

4.圖式

以地質災害分布圖為底圖。用普染色表示不同的發育程度；不良地質現象易發區用Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅱ1、Ⅱ2……表示；地質災害易發區用A1、A2、B1、B2……表示。

鑲表：地質災害易發程度分區表。