桂西北田林縣地質災害易發性分區評價研究

韋學松， 江思義， 梁寶疊， 黃 博

(廣西壯族自治區地質環境監測站，廣西 南寧 530029)

0 引言

地質災害易發區劃分是地質災害研究工作的核心內容之一，在地質災害危險范圍預測、地質災害損失預評估和地質災害防治工程評價等方面發揮著重要的作用[1]。

2000年我國制定了縣(市)地質災害調查與區劃基本要求，陸續出現了地質災害易發分區性評價的研究成果。2002年，鐘蔭乾[2]總結了地質災害易發性評價的評價方法和崩塌、滑坡、泥石流、巖溶塌陷的易發程度評價因子，強調必須同時注重災害現狀和形成條件兩類；其后隨著GIS技術在我國的快速發展，全國各地以縣(市、區)為單位的地質災害易發性評價如雨后春筍一樣不斷冒出；趙彥寧[3]借助GIS技術對吉林省敦化市的地質災害易發性區劃方法進行了研究；張英[4]基于ArcGIS平臺，并利用層次分析法和信息量法對旬陽縣地質災害易發性分區進行了評價研究；宋世鑫[5]基于MapGIS平臺，利用指數法和信息量法對陜西省定邊縣地質災害易發性進行了評價研究；王峰[6]選取Logistic回歸模型與模糊綜合評價模型對四川省巴中市南江縣地質災害易發性區劃進行了研究。相關的研究成果不勝枚舉，區域不同，選取的地質災害易發性分區評價的因子不同，再結合恰當的數學方法或評價模型成為地質災害易發性分區評價研究的關鍵。

1 研究區概況

田林縣位于廣西壯族自治區的西北部，地理坐標：北緯23°57′～24°48′、東經105°31′～106°26′，地處滇、黔、桂三省交界，東與右江、凌云、 樂業縣(區)交界，西與隆林、西林兩縣毗鄰，南與云南省富寧縣接壤，北與貴州省冊亨縣隔南盤江相望?？h境東西長約80 km，南北寬約70 km，全縣總面積5 523 km2，為廣西國土面積最大的縣。田林縣地處云貴高原和廣西丘陵山區的過渡地帶，境內以山地為主，地勢高峻，山嶺連綿，山峰海拔一般在1 000～2 000 m。該縣人類工程活動頻繁，大多數農村地區農民對地質災害防災意識薄弱，是廣西地質災害多發縣。該縣先前做過地質災害易發分區的研究[7]，年代相隔較遠，且研究精度相對較低。

通過資料搜集和地質災害詳細調查，田林縣地質災害及隱患共202處，其中，滑坡92處，數量最多，占45.54%；崩塌58處，占28.71%；不穩定斜坡42處，占20.79%；泥石流10處，占4.95%。崩塌、滑坡和不穩定斜坡為田林縣地質災害的主要類型。

2 評價方法與評價因子研究

2.1 評價方法

研究地質災害易發性分區的方法有很多，總體上可分為定性分析和定量評價兩種，定量評價目前成為主導[3]。本次研究采用在定性分析工作區地質災害發育特點的基礎上，利用GIS技術定量進行易發區劃分。具體方法步驟如下：

(1)根據田林縣地質災害發育特點，確定控制和影響地質災害發生的主要(n個)因素，建立田林縣地質災害易發性評價指標體系；以定性評價方法建立各評價因子的影響范圍，并進行單因素評價分區，劃分為最多4個等級、最少2個等級，賦單因素評價值(Yi)。

(2)采用專家打分法確定各因素權重值(Wi)。

(3)以GIS平臺為依托，對各影響因素進行疊加分析，將研究區按各評價因子劃分為地質災害易發性各異的多個分區。

(4)依據各分區評價因子打分值及各因子的權重值，用加權的方法計算各分區地質災害易發性綜合評價值(R)。

(5)根據各區域綜合評價得分的高低，進行地質災害易發性分區。

2.2 評價因子的選取

地質災害易發區的評價因子可從現狀地質災害發育特征、基礎地質條件和地質災害誘發因素三個大方向作為一級要素進行評價。在此基礎上進行再次細分，可分為地質災害發育密度、地貌類型、地形坡度、工程地質巖組、風化層厚度、地質構造、人類工程活動、多年平均降雨量8個二級要素。在綜合分析了田林縣地質災害的形成條件和影響因素的前提下，建立了田林縣地質災害易發性評價指標體系，如圖1。

圖1 田林縣地質災害易發性評價指標體系

2.2.1 地質災害發育密度

田林縣地質災害密度分區結果，將田林縣地質災害發育密度單因子評價賦值如下：地質災害發育高密度區賦4分，地質災害發育中密度區、低密度區依次賦3分、2分，地質災害發育極低密度區賦1分。得到田林縣現狀地質災害分布密度單因素評價分區圖。

2.2.2 地貌類型

地貌類型是影響地質災害發育與分布的重要因素之一。從地質災害發育數量看，研究區內碎屑巖中山地貌區發育災點數量最多，碎屑巖低山地貌區次之，巖溶峰叢洼(谷)地地貌區地質災害發育最少；從地質災害發育密度看，碎屑巖低山地貌區地災發育密度最大，巖溶峰叢洼(谷)地地貌區次之，碎屑巖中山地貌區發育最少，各地貌單元地質災害的分布數量與發育密度是不均勻的。碎屑巖中山地貌區地質災害分布密度較低山地貌區低，其原因是中山地貌區分布面積大，居民點少，人類工程活動相對較弱所致；而巖溶峰叢洼(谷)地地貌區人口密度大，分布面積最小，且村莊大部分位于石山山腳，易形成巖質崩塌地質災害；碎屑巖低山地貌區，覆蓋層與基巖接觸面(隔水層)易形成崩滑面，且人口密度大，人類活動影響較大，易導致崩塌、滑坡發生。若僅從地貌角度考慮，低山地貌區和巖溶峰叢洼(谷)地地質災害應更易發生。田林縣地貌類型單因子評價賦值為：碎屑巖中山地貌賦3分，碎屑巖低山地貌和巖溶峰叢洼(谷)地地貌賦4分。得到田林縣研究區地貌類型單因素評價分區圖。

2.2.3 地形坡度

地形坡度主要指自然斜坡坡度。根據區內調查統計結果，隨著地形坡度的增加，田林縣地質災害發育數量和危害程度也呈明顯上升趨勢，因此，地形坡度對區內地質災害的影響和控制作用明顯。田林縣受自然坡度影響且危害程度大的地質災害主要分布于>35°的斜坡上，25°～35°的斜坡次之，<15°的斜坡對地質災害發生的影響較小。田林縣地形坡度單因子評價賦值為：坡度>35°得4分，坡度25°～35°得3分，坡度15°～25°得2分，坡度<15°得1分。得到田林縣地形坡度單因素評價分區圖。

2.2.4 工程地質巖組

工作區工程地質巖組對地質災害的影響和控制作用較明顯，雖然堅硬-較堅硬砂巖、粉砂巖、泥巖巖組和堅硬-較堅硬砂巖、泥質粉砂巖夾較軟弱泥巖、頁巖巖組發育密度相對較小，但從實際來看，該巖組風化帶厚，風化層透水性更好，若僅考慮自然狀況下不同的巖組易發性，認為在田林縣堅硬-較堅硬砂巖、粉砂巖、泥巖巖組和堅硬-較堅硬砂巖、泥質粉砂巖巖組更易發，其次為純碳酸鹽巖巖組、弱-中等巖溶化堅硬碳酸鹽巖夾軟弱碎屑巖巖組。田林縣工程地質巖組單因子評價賦值為：堅硬-較堅硬砂巖、粉砂巖、泥巖巖組和堅硬-較堅硬砂巖、泥質粉砂巖巖組得4分，純碳酸鹽巖巖組和弱-中等巖溶化堅硬碳酸鹽巖夾軟弱碎屑巖巖組得3分，塊狀堅硬侵入巖巖組得2分。得到田林縣工程地質巖組單因素評價分區圖。

2.2.5 風化土層厚度

根據統計結果可知，風化土層厚度越大的區域，地質災害發育密度越大，為成倍增長。將田林縣劃分為≤1 m、1～3 m、3～5 m和>5 m等四個風化土層厚度區。風化土層厚度(按平均厚度計)單因子評價賦值為：風化土層厚度>5 m得4分，風化土層厚度3～5 m得3分，風化土層厚度1～3 m得2分，風化土層厚度≤1 m得1分。得到田林縣風化土層厚度單因素評價分區圖。

2.2.6 地質構造

地質構造對地質災害的發育及分布也具有一定的影響。構造帶上及其兩側影響帶往往巖體破碎，巖石較容易風化形成崩滑所需的松散固體物質，構造節理面形成崩滑面。故本次研究以區內已查明的構造線為基準，向其兩側按間距設置≤1 km、1～3 km、3～5 km、>5 km等四個緩沖區。地質構造單因子評價賦值為：≤1 km得4分，1～3 km得3分，3～5 km得3分，>5 km得1分。得到田林縣地質構造單因子評價分區圖。

2.2.7 多年平均降雨量

降雨是崩滑流災害發生的直接誘發因素，特別是暴雨季節，在相同地質環境條件下，地質災害發生的數量與降雨量大小呈正比。因此，這里選用田林縣多年平均降雨量作為致災單因子進行評價賦值。田林縣多年平均降雨量單因子評價賦值：多年平均降雨量1 400～1 600 mm得2分，<1 400 mm得1分。得到田林縣多年降雨量單因素評價分區圖。

2.2.8 人類工程活動

人類工程活動是研究區內地質災害重要的誘發因子之一。區內人類工程活動對地質災害影響主要表現為切坡，切坡使一些原本斜坡穩定性較好、地質災害不易發緩坡地段變成易發，使原本斜坡穩定性較差、地質災害易發陡坡地段變成更易發。因此，區內切坡的分布是判斷人類工程活動強度最重要指標。這里選用野外地災點調查及易發村屯核查工作中統計的、對致災有影響的高陡切坡及低矮致災切坡分布情況對田林縣人類工程活動強度進行劃分，將田林縣共劃分為人類工程活動強、較強、中、弱四個區。田林縣人類工程活動強度單因子賦值為：人類工程活動強烈得4分，人類工程活動較強得3分，人類工程活動中等得2分，人類工程活動弱得1分。得到田林縣人類工程活動強度單因素評價分區圖。

2.3 評價因子權重計算和分級賦值

根據前述分析及總結，田林縣地質災害形成的因素中，地形地貌、風化土層厚度是客觀因素，建房修路、降雨作用是激發因素，而風化土層厚度又受工程地質巖組和地形控制，地質構造僅僅在局部控制著地災點的發育。在對選用的地質災害發育密度、地貌類型、地形坡度、工程地質巖組、風化層厚度、地質構造、人類工程活動、多年平均降雨量等8項評價因子確定權重，權重總和為1。根據田林縣地質災害形成因素的主次控制條件，各個評價因子所占權重賦值見表1。

表1 田林縣地質災害易發程度評價中各參評因素賦值標準及權重分配表

2.4 ArcGIS加權疊加及量化分析

利用ArcGIS系統的空間分析功能將8個參與易發程度評價的單因素圖作疊加分析(Analysis Tools->Overlay->intersect)，得出帶有疊加屬性的不同分區。在疊加分區的基礎上，利用ArcGIS系統的“字段計算(Data Management Tools->Fields->Calculate Field)”功能，計算每一個分區各自的綜合評價值。為便于田林縣最終的易發區綜合劃分，按綜合評價值對各區進行了漸變賦色。

按地質災害易發性綜合評價得分的高低，進行地質災害易發分區。本次采用突變點法進行確定，經過統計分析，從中找出突變點作為易發程度分區界線值。結合田林縣野外調查實際情況與評價結果進行綜合分析，將田林縣劃分為高易發區、中易發區、低易發區3個不同等級的區域，其中高易發區分為4個亞區，中易發區分為6個亞區，低易發區分為5個亞區，具體分區見圖2。

圖2 田林縣地質災害易發程度分區圖

據統計，田林縣地質災害高易發區(A)：總面積為668.88 km2，占全縣總面積的12.11%，包括A1、A2、 A3和A4共4個地質災害高易發亞區；田林縣地質災害中易發區(B)：總面積為2 701.99 km2，占全縣總面積的48.92%，包括B1、B2、 B3、B4、B5和B6共6個地質災害中易發亞區；田林縣地質災害低易發區(C)：總面積為2 152.13 km2，占全縣總面積的38.97%，包括C1、C2、C3、C4和C5共5個地質災害低易發亞區。田林縣各地質災害易發亞區的具體情況及基本特征見表2。

表2 田林縣地質災害易發程度分區表

3 結論

(1)建立了田林縣地質災害易發性評價指標體系，田林縣地質災害易發性評價因子包括地質災害發育密度、地貌類型、地形坡度、工程地質巖組、風化層厚度、地質構造、人類工程活動、多年平均降雨量8個影響地質災害易發性的地質環境因素。

(2)依據預測分區指標計算，田林縣地質災害高易發區總面積為668.88 km2，占全縣總面積的12.11%；田林縣地質災害中易發區總面積為2 701.99 km2，占全縣總面積的48.92%；田林縣地質災害低易發區總面積為2 152.13 km2，占全縣總面積的38.97%。

(3)以田林縣地質災害詳細調查成果資料作為依據，建立田林縣地質災害易發分區評價指標體系，利用ArcGIS的空間分析功能對研究區地質易發性進行評價研究，其結果相對科學、直觀、準確。