江西贛南于都縣銀坑地區地質災害易發性評價分析

鄧必榮，羅華來，歐陽克貴

（江西省地質調查研究院，江西 南昌 330030）

江西贛南于都縣銀坑鎮地質災害易發性評價以1:5萬圖幅為評價單元尚屬首次，2013年-2015年江西省相繼完成了以縣（市）為單元的1:5萬地質災害調查與評價，運用柵格數據處理方法對調查區進行剖分，再根據縣（市）內地質災害的影響因素來確定本縣的評價因子，計算權重和單元格地質災害發育強度。本文在“大別-羅霄山區銀坑幅災害地質調查面上工作”的基礎上，運用證據權法、地質災害綜合危險性指數法、AHP（層次分析）法等多種方法[1]，對研究區地形地理條件、地質環境條件、地質災害發育情況、人類工程活動情況、氣候氣象條件等因素進行單因子柵格重分類處理，最后運用Arcgis map軟件進行加權總和運算，圈定出研究區地質災害易發程度分區圖，最終得出研究區地質災害極高易發區4個，高易發區4個，中易發區4個，低易發區3個，可為地方政府防災治災提供基礎性資料。

1 研究區背景

研究區位于江西省南部，于都縣銀坑鎮范圍位于圖幅中部，四周分別為興國縣、寧都縣、瑞金市范圍，行政區劃隸屬贛州市管轄，地理坐標：東經115°30′～115°45′，北緯26°10′～26°20′，屬1:5萬銀坑幅范圍，面積約460km2。

（1）巖土體劃分特征。巖體劃分特征：依巖體的成巖方式、物質組成等因素[2]，將區內巖體工程地質類型劃分為：層狀碎屑巖建造、碳酸鹽巖建造、變質巖建造、巖漿巖類四個基本類型。又依據巖性組合、結構構造及工程地質特征，進一步將一般碎屑巖劃分為10個工程地質巖組。

（2）水文地質特征。根據地下水在巖石中賦存特征與水力性質，將工作區地下水劃分為松散巖類孔隙水、紅色碎屑巖類溶隙孔隙水、碳酸鹽巖類巖溶水、基巖裂隙水等四大類型。其中松散巖類孔隙水根據鉆孔涌水量的大小分三個等級（水量中等、水量匱乏、水量極度匱乏）；碳酸鹽巖類裂隙溶洞水根據大泉、暗河流量的大小分為兩個等級（水量中等、水量匱乏）；基巖裂隙水根據巖石成分分為兩個等級（水量中等、水量匱乏）；紅色碎屑巖類溶隙孔隙水劃分為兩個等級。

（3）地質災害發育現狀。研究區地質災害較發育，地質災害類型有滑坡（隱患）、崩塌（隱患）、泥石流，以滑坡（隱患）災害為主，占地質災害總數的65.85%。在野外調查過程中，江西地調院對工作區于都縣和興國縣1：5萬地質災害調查資料作了綜合整理，最后以該整理材料為調查主要依據，對全區開展地質災害調查（核查），對全區地質災害404處（含5處新增災害點，包括3處滑坡、1處崩塌、1處泥石流），其中滑坡（隱患）266處（其中中型威脅人口≥10人，100處；小型威脅人口＜10人，166處）、崩塌（隱患）137處（其中中型威脅人口≥10人，72處；小型威脅人口＜10人，65處）、泥石流1處。

2 研究方法

研究區地質災害易發分區評價采用定性與定量分析相結合的方法，根據《地質災害調查技術要求(2019)》，采用證據權法、地質災害綜合危險性指數法、AHP（層次分析）法，對各調查區地形地理條件、地質環境條件、地質災害發育情況、人類工程活動情況、氣候氣象條件等因素進行單因子柵格重分類處理，在此基礎上，著重考慮地質災害的形成條件，運用證據權法，對影響地質災害的各因子進行層次分析，進行矩陣運算、歸一化處理求得各因子的權重，最后運用Arcgis map軟件進行加權總和運算，圈定出地質災害易發程度分區。

2.1 地質災害綜合危險性指數法

像元大小設定：對調查區矢量圖層均進行柵格化，所有因子圖層進行柵格處理，考慮到調查區地質災害的規模，為了較準確反映地質災害的實際情況，設定每個像元大小為25m×25m。在此基礎上，充分考慮各個因子圖層，對各個因子圖層進行柵格處理，提取各因子變量。

2.2 計算方法

地質災害綜合危險性指數的計算方法：

式中：Z—地質災害綜合危險性指數；Zq—潛在地質災害強度指數；r1—潛在地質災害強度權值，一般經驗取值0.7；Zx—現狀地質災害強度指數；r2—現狀地質災害強度權值，一般經驗取值0.3。

2.3 潛在地質災害強度指數計算

潛在地質災害強度指數（Zq）按以下公式計算：

式中：Ti分別為控制評價單元地質災害形成的地質條件(D)、地形地貌條件(X)、氣候植被條件(Q)、人為條件（R）充分程度的表度分值，各評價指標的選取與評判標準依據具體情況而定。Ai分別為各形成條件的權值。

崩滑流潛在地質災害強度指數計算：

（1）評價因子的確定。根據調查區崩滑流地質災害的影響因素來確定崩滑流的評價因子，但主要評價因子以內在因素為主，主要為地質條件(D)、地貌條件(X)、氣候條件(Q)和人為條件（R）(表1)。

表1 研究區崩滑流地質災害易發程度分區評價因子及權重

（2）評價因子權重的確定。評價因子為地質條件（D）、地形地貌（X）、氣候條件（Q）和人為條件（R），確定各個評價因子的權重采用層層分析法。層層分析法結構模型見表2。

表2 層次分析法結構關聯表

通過綜合判斷矩陣模型結構合理，經計算一致性符合要求，通過分析計算，各評價因子的權重值為：AD=0.3511；AX=0.3492；AQ=0.0761；AR=0.2316。

（3）指標因子的信息提取。

a、巖土類型：控制崩塌、滑坡、泥石流形成的巖土條件主要與巖體（層）性質、風化殘積層厚度、巖體層面、節理裂隙發育程度及其產狀等密切相關。結合銀坑幅地質資料和野外調查情況，將圖幅內巖土體按工程地質巖組劃分為四個等級，并進行分級賦值，根據巖土等級對每一個評價像元進行信息提取及指數化。

b、地質構造：根據野外調查與分析，充分考慮到地質構造的規模對地質災害的影響，并對構造的發育程度賦以不同的分級值，將像元內的地質構造分為四個等級，對每一個評價像元按照四級標準進行信息提取及指數化。本次評價以每個象元范圍內斷裂構造的總長度來表示，單位m/625m2。

c、斜坡類型：斜坡類型的劃分主要是根據地形和巖層產狀的空間關系進行劃分。本次對斜坡類型的劃分，主要是利用DEM影像，與地層產狀進行空間分析，生成伏傾坡、等傾坡、飄傾坡、斜順坡、橫向坡、逆斜坡、逆向坡、近水平層狀坡及塊狀土體，再根據以上斜坡類型的穩定性進行進一步合并，將穩定性接近的斜坡類型合并為同一類（表），共劃分出四類。對柵格圖像進行重分類，并對每一個像元進行信息提取及指數化。

d、坡度：坡度是指地面的傾斜度，是最基本的地貌形態指標。也是影響地表徑流、土壤侵蝕和土地利用的主要因素之一。坡度是環境的重要控制因子之一，同時反映外營力下侵蝕的強度。通過提取DEM的高程數據，獲取坡度值，以像元大小為單位，對地形地貌主要的表征指標坡度值不同區間，按四個等級進行劃分。

e、年降雨量：降雨量也是影響崩滑流地質災害的一個重要因素，根據實際調查地質災害發育情況結合銀坑幅年均降雨量等值線圖，將像元內的年均降雨量分為4個等級，對每一個評價像元按照四級標準進行信息提取及指數化。

f、人類工程活動：區內常見的人類工程活動有切坡建房、切破修路、水利水電開發和采礦活動，這些工程活動破壞了當地原有的地質環境條件，改變了原始斜坡結構和巖土體的應力狀態，使邊坡穩定性降低，當在遇到強降雨等其他外在條件的誘發下，就有可能產生滑坡、崩塌、泥石流等地質災害。因缺乏人口密度數據，因此本次成圖過程中，根據1：1萬地形圖中的房屋密度來推算人口密度，生成人口密度因子柵格圖，將人類工程活動強度分為四個等級：強、較強、中等、弱，然后對每一個像元進行信息提取及指數化。

g、風化層厚度：巖石在冰雪雨水、熱脹冷縮的共同作用下，發生復雜的物理和化學反應，常使表層巖石強度降低，結構松散，內聚力變小，最后形成松散的土層或風化層。在降雨后，土層吸收水分，產生飽和，重力作用下產生坍塌或沖刷侵蝕，發生地質災害或水土流失，因此也是導致地質災害的重要因素。通過本次地質災害災及工程地質調查，收集了大量風化層厚度數據，根據統計分析，風化層的厚度和地質災害有密切的關系，因此在本次易發分區中，考慮了風化層厚度的影響，作為圈定易分區的一個重要因子。

采用ARCGIS軟件對像元的各因子進行加權總和運算，生成加權總和柵格圖，得出各像元的Zq值，再進行標準差計算，根據標準差圈定各易發區的下限值。

2.4 現狀地質災害強度指數計算

現狀地質災害強度指數（Zx）可以用災害點密度、災害面積密度以及災害體積密度來求得。

崩塌、滑坡、泥石流強度指數（Zx）：R=a+b+c；現狀地質災害強度條件程度系數見表3。

表3 現狀地質災害強度條件程度系數

災害點密度對滑坡、崩塌、泥石流、不穩定斜坡的密度進行分開提取，提取的方法是分別在25m×25m的像元中，計算單位面積內滑坡、崩塌、泥石流、不穩定斜坡的個數密度、面積密度、體積密度，并按條件程度系數4、3、2、1四個等級進行劃分。

2.5 地質災害綜合危險性指數

根據各單元的地質條件、地形地貌、氣候條件及人類工程活動等條件，利用ARCGIS空間分析功能，求取評價像元崩滑流的潛在地質災害強度指數與現狀地質災害強度指數，根據公式Z=Zq·0.7+Zx·0.3，將各地質災害強度指數進行換算疊加，獲得評價像元的崩滑流綜合危險性指數Z值，再采用ARCGIS軟件對像元的Z值進行加權總和運算，生成加權總和柵格圖，得出各像元的綜合危險性指數。

對各像元值進行標準差計算，并經過多次試圈，與各因子圖層比對，確定綜合危險性指數Z值：

1.66以下則為低易發區

3 研究結果

研究區地質災害易發程度區劃主要以崩滑流區劃為主，根據地質條件、地形條件、氣象條件及人類活動強度、災點分布現狀，將研究區共劃分地質災害易發區15個，其中地質災害極高易發區4個，高易發區4個，中易發區4個，低易發區3個（表4）。

表4 研究區地質災害易發區分區表

4 結論

（1）本次研究運用證據權法、地質災害綜合危險性指數法、AHP（層次分析）法等多種方法，將研究區共劃分地質災害易發區15個，其中地質災害極高易發區4個，高易發區4個，中易發區4個，低易發區3個。

（2）本次研究成果可為地方政府國土空間規劃、重大工程建設提供依據。

（3）本文屬集體勞動成果，成文過程中得到了歐陽克貴、趙毅斌高級工程師的指導在此一并致謝。