基于GIS的礦山開采區地質災害易發性分區評價

侯天琦

（成都理工大學，四川 成都 610059）

地質災害既包括自然環境形成的災害，也包括人為原因造成的災害，在礦上進行采礦時，由于對礦山的地貌條件造成了改變，很容易形成地質災害。因此，我們要了解礦山地質災害的特征[1]，地質災害前礦山周圍環境會發生的變化，人類的那些行為會導致當地的地質環境造成破壞。了解地質災害對人類社會會造成多么嚴重的影響，評估礦上地質災害的災害等級。

地質災害的評價思路分為兩種，一種是定性風險評價，主要評估的是災害發生的可能性大小，一種是定量風險評價，主要評估的是礦山地質災害的經濟損失和對人們后續采礦工作的影響程度。GIS技術配合定量評先評價法可以分區分析礦山地質災害的特征，大部分傳統方法可以在計算機內模擬礦山環境，再通過改變地質數據評估當地礦山的地質災害，但傳統方法無法對統一地區的地質災害再按制造其他要求進行小區域劃分，將GIS技術融入礦山開采區災害易發評估方式中，完美的彌補了這一缺陷[2]。

1 基于GIS的礦山開采區地質災害易發性分區評價方法

1.1 采集礦山開采區的地質災害風險評級數據

利用互聯網礦山信息庫和查閱文獻圖書的方法，確定礦山的典型災害的種類，并進行統計和分類。礦山的災害易發性評估方法還是要根據礦山的地質、地形已經具體的采礦方式來進行評估。如果沒有這些基礎數據，單純依靠經驗和高科技儀器，評估出來的結果也是不不準確的。所以在調查前期，一定要將數據調查清楚。將以上的災害數據導入GIS系統，利用GIS系統的空間密度可視化的功能對系統中的礦山地質狀況進行空間密度分析。GIS系統中的數據對比來源是利用遙感影像技術收集而來，根據地理學的物質在不同地質中的衰減規律，準確預測礦山地質災害在礦山上的分布規律，當災害空間變化是連續的時候，密度方程的分布曲線開始由峰值向低谷回落。根據密度數值對地質災害評價分出等級：

表1 地質災害風險統計評級分級

如上表所示，礦山地區最終的災害評估條件最終確定為每平方公里的死亡人數和財產損失。

利用統計數據制定評判等級數據的標準，最后得出上表結果，基于GIS技術采集數據得出的地質災害風險統計評級分級具有科學性。

1.2 根據地質災害風險評級確定評估技術

礦山分區的災害性評級涉及的因素，幾種因素對礦山地質災害的影響也不同，對地質災害的預測的準確與否和預測速度都影響地質災害的發生。礦山地質災害的傳統監測方式是人工巡查，人工巡查需要耗費大量的勞動力，而且發現災害的速度慢，能確定的災害范圍不夠準確。想要實現大面積監測還是需要借助帶有定位裝置的無人機進行遙感監測。不過無人機和人工巡查相比的弱點就是它不會思考，無法將災害進行等級分類。因此，我們一定要根據地質災害的風險等級，分析不同等級的地質災害的形成原因[3]。GIS技術可以對礦區采礦后的地表塌陷、地表裂縫等因素進行分析，并結合礦區地表分層模型計算綜合指標，得出礦區地質災害的評價分區結果。

1.3 顯示地質災害易發性分區評價結果

地面塌陷的形成原因除了暴雨和地震等自然原因，還有采礦計劃設計不合理導致的認為原因。GIS建立的礦山災害數據模型，反應了包括真實的礦山海拔高度和地表特征。后期經過數據校正處理，根據研究地區的評價單元指數得到地質災害的危險等級數值，得出潛在地質災害分區域分布圖。根據空間分布圖，總結危險區域主要集中分布區的特點：礦山坡度基本＞40°[4]，礦區處于礦山的陰坡面，陰坡面的整體山勢陡峭易發生滑坡，地質災害一旦發生礦山山腳的村落很難幸免[5]。

2 仿真實驗

為了驗證本文設計的災害易發性分區評價方法的結果準確度，需要設計仿真實驗，對比傳統的評價方式和本文設計的方案評價災害等級的正確性。

2.1 實驗準備

在計算機中模擬30個礦山地質災害的檢測點，災害地區占據整個礦山區域。利用地質災害風險統計評級分級表中的標準對30個礦山監測點進行風險評級，并利用GIS空間運算各種等級的災害風險面積占礦山總面積的百分數。按照災害的危害性進行評估，危險地區面積占總面積的23.45%，較危險地區的面積占總面積的22.4%，低危險地區的面積占總面積的10.23%，按照本文方法將災難的易損性和易發性也使用GIS進行計算，最后和傳統方式進行對比。

2.2 實驗結果與分析

為了驗證本文設計的評價方法的準確性，利用該評價方法和傳統方法進行礦山地區進行地質災害易發性風險評價，為了保證數據不是隨機得到，供做了五次實驗，實驗結果如圖。

如圖1所示：風險評估需要采集數據，進行人工評估和計算，礦山災害易發性風險評估總時間需要將計算三項時間夾在一起。傳統方式的計算值比實際易發性數值都大3平方公里，而本文設計的評估方式誤差值都在1平方公里以下。根據曲線走向分析，傳統方式的誤差值時大時小，對最終結果的確定誤差并不穩定，相反，本文設計的評估方式所形成的曲線走勢平穩。因此評估結果更加具有可信性，傳統方式的測試結果受其他因素影響不能被降低到一定范圍。

圖1 災難易發性誤差曲線

礦山地區的災害的易發性研究一直是采礦工作最關注的災害性研究之一，傳統的評估方式準確性較低，沿用下去已經起不到防治礦山地質災害的作用。再加上傳統方式的預測風險時間較長，如果發生的是重大災害，人員沒有足夠的時間撤離，人員的生命安全和財產都得不到保障。針對以上問題設計本文的評估方案，預判災害所需的時間短，準確度相比傳統方法也有了很大的提高。

3 結語

本文通過GIS可以將檢測區域按檢測數據類型進行分區的特點設計了基于GIS的礦山開采區地質災害易發性分區評價方法。驗證該方法的仿真實驗的災害數據是經過計算機模擬選定的，沒有考慮其他突發狀況對數據的影響，希望在以后的研究中可以將風險條件考慮的更加全面。