地質災害風險評價方法研究
——以中山市火炬開發區為例

江慧 于洋

廣東省地質局第十地質大隊 廣東 中山 528427

本文以中山市火炬開發區為研究區，在地質災害野外調查統計及分析總結的基礎上，利用GIS技術，對中山市火炬開發區開展區域地質災害風險評價[1-2]，為當地政府制定城鄉建設、地質災害防治、環境保護等方面規劃、最大限度減少地質災害損失提供了科學依據，同時對促進當地經濟社會全面協調可持續發展，建設幸福中山，實現人與自然和諧相處具有十分重要的政治意義[3]。

1 研究區概況

研究區位于中山市東部，有低山丘陵和平原兩種地貌類型。低山丘陵位于研究區南東側，呈北東走向，大部分為原始地形，植被發育，較多山腳被人工挖掘，多已開發成果園、旱田、文化和經濟活動中心。研究區全年氣候溫和濕暖，雨量充沛，日照充足，干濕分明，年平均氣溫在21～24℃之間，全年總雨量在1400～2882mm之間。研究區位于珠江三角洲河網區下游，區內的橫門水道與石歧河、區內河涌支流及排水（洪）渠道，形成了縱橫交錯的河網地帶。區內交通基建的改擴建頻繁，削坡建房現象普遍，露天礦石開采多，人類工程活動頻繁，人口密集。

2 地質環境條件

區內分布的地層較簡單，主要有第四系軟弱土層、殘坡積層、中元古代長安巖組云母石英片巖、早白堊世花崗斑巖、早白堊世花崗巖、晚侏羅世花崗巖。其中第四系軟弱土層具親水性強、透水性弱、高壓縮性、含水量大且易觸變、承載力低等特點，易引起地面沉降；第四系殘坡積層，土質較松散，物理力學性質較差，遇水易崩解、軟化；區內巖石節理裂隙發育，強度較低，風化層厚，遇水易軟化；均為坡體的不利土層[4]。

區內斷裂構造發育，按其延伸方向主要有北東向、北西向和近東西向三級，以北東組最為發育，并形成了多條規模宏大的斷裂帶，對區內侵入巖分布起重要控制作用。北東向的斷裂帶主要有張家邊斷裂帶以及橫門斷裂，兩條斷裂均被第四紀蓋層覆蓋。北西向斷裂主要為先鋒廟斷裂，兩端被第四紀地層覆蓋。近東西向斷裂主要為玻璃圍斷裂。以上斷裂帶對火炬開發區內的巖體起一定的分割作用，造成巖體破碎，雨水易滲入，加速風化，降低巖體強度；形成軟弱面（帶），對坡體的穩定性造成一定影響。

3 地質災害風險評價研究方法

地質災害風險是指地質災害可能造成的損失。由地質災害危險性、承災體易損性以及承災體數量或經濟價值三個部分構成，因此，地質災害風險也可表達為式1。

R為地質災害風險值，H為地質災害危險性值，C為地質災害危害性值，Vi為各承災體易損性值，Ei為承災體價值，n為承災體類型總個數。

3.1 易發性評價方法

3.1.1 信息量模型

地質災害現象受多種因素Xi的影響，各種因素所起作用的大小、性質是不相同的。相應的信息量模型為：

式中：I為預測區某單元信息量預測值，Si為因素xi所占單元總面積，S0i為因素xi單元中發生地質災害的單元面積之和。

3.1.2 層次分析法

層次分析法建模時，一般分為四個步驟:建立遞階層次結構模型、構造判斷矩陣、計算權向量和一致性檢驗。地質災害在各評價指標的不同分級中所表現的易發性程度不同，各指標因子權重采用層次分析法進行確定。

3.2 危險性評價方法

地質災害危險性是指在一定時間內發生地質災害的可能性。地質災害的危險性采用定量評價的方法進行災害發生概率的分析評價，考慮規模概率以充分顯示災害在歷史發生頻次、規模體積的差異性。由此，災害的在一定區域發生概率HL，可以由災害發生的空間概率 P（SL）、時間概率 P（NL）和規模概率P（AL）共同決定（式3）。

地面沉降地質災害危險性是利用已有地面沉降資料，計算每個易發性等級地面沉降的重現時間，然后利用以下算法（Canuti和Casagli 1996）計算每個危險性等級的時間概率。

其中T是重現時間，N是考慮的時間段，P{H(N)}是時間概率在給定的時間跨度內發生地面沉降事件N種結果。

3.3 易損性評價方法

地質災害易損性的確定可從兩方面入手：一是地質災害對承災體的作用強度，二是承災體的抗災能力。區域尺度下地質災害的作用強度通常以地質災害發生的面密度表征；承災體的抗災能力通常是通過歷史資料類比分析和綜合判斷的方法來獲得。本次研究采用綜合評判法進行易損性評價，主要是通過確定承災體易損性分析的評價指標，建立評價指標矩陣，通過專家打分和數理統計的方法，得到承災體易損性的綜合判斷結果。

4 地質災害風險評價指標體系

地質災害的產生是由自身基礎地質條件與外界環境因素兩方面共同作用所造成，前者對地質災害發生起控制性作用，如工程地質巖組、地質構造等，后者是對地質災害發生起觸發作用，如地震和人類工程活動等。而地質災害的主要危害的是人民的生命財產安全，因此，評價因子應從對地質災害發生關系密切、影響較大的方面選取。

4.1 易發性評價指標

根據野外調查發現，區內的崩滑災害均由人類工程活動引起，通常人工切坡坡度越大，越容易誘發滑坡崩塌災害。考慮到人工切坡活動主要發生在自然坡度緩和的區域（如自然坡度陡峭，不需要再進行人工切坡）；因此，本次研究選取建房距離、道路距離和自然坡度來表達人工切坡活動的強度。因此選擇高程、自然坡度、坡向、地層巖性、斷層距離、道路距離、建房距離7個孕災因子作為滑坡崩塌地質災害易發性的建模評價指標。

地面沉降的形成包括內因和外因兩個方面。內因主要是地層巖性及地質構造等，而外因主要是人類工程活動。因此選擇地層巖性、軟土厚度、地面沉降速率、距斷層的距離、地面沉降密度以及建筑荷載作為地面沉降易發性分析的評價指標。

4.2 危險性評價指標

地質災害危險性評價包括災害的空間、時間和規模三個方面的概率。其中，空間概率采用易發性結果，將其歸一化后取值為0-1之間的概率值，規模概率取均值0.5。時間概率計算的是10、20、50和100年重現期地質災害發生的概率。

4.3 易損性評價指標

易損性包括承災體自身的脆弱性以及地質災害的強度兩個方面。因此，通過收集整理資料，以人口、建筑、道路和土地資源四類主要承災體為研究對象。土地資源、建筑、道路的抗災能力分析主要依據承災體的重要性級別、投入程度以及修筑成新度。

5 地質災害風險評價結果

在全面收集研究區的地質災害調查資料和經濟發展相關資料的基礎上，結合中山市野外地質災害調查，根據前文的研究模型以及評價因子，基于ArcGIS開展地質災害風險評價，評價結果如下。

5.1 易發性評價結果

根據易發性計算方法及前文選擇的易發性評價指標，計算得到各指標信息量值，將各指標信息量進行疊加，得到全區的總信息量值。利用ArcGIS自然間斷點法進行分級，將研究區地質災害易發性分為四個等級（圖1）。

5.2 危險性評價結果

根據危險性計算方法，將以上結果分別代入，計算各柵格單元內，地質災害在不同重現期發生的概率，并將其確定為危險性概率值，并進行分級，以50年重現期為例，其危險性分布如圖2所示。

圖2 地質災害危險性分區圖

5.3 易損性評價結果

按照易損性評價模型，易損性為承災體易損性分布與承災體數量或經濟價值的乘積。一般按照人口（式5）和經濟價值（式6）兩個部分。根據人口及經濟損失計算結果，疊加得出地質災害易損性分布圖（圖3）。

圖3 地質災害易損性分布圖

5.4 地質災害風險評價結果

按照前文地質災害風險的定義，以GIS為平臺，對火炬開發區地質災害危險性分區圖和易損性分布圖進行乘積疊加分析，進而得到火炬開發區地質災害險分布圖（圖3圖4）。

6 結論與討論

本文從區域地質災害風險評價角度，在地質災害影響因素分析、致災因子及承災體識別的基礎上，建立易發性、易損性評估指標體系，進而建立地質災害風險評估模型，完成中山市火炬開發區地質災害風險評價。風險評價是風險性管理和減小災害管理的基礎，可為中山市自然資源規劃，重點工程選址及防災減災工作提供科學依據，從而實現有效的風險決策、控制與管理，使減災管理做到有的放矢。

地質災害高風險區主要分布在地質災害頻發且建筑物分布較為密集的地區。西北部三角洲平原地區建筑物分布密集，地面沉降發育強烈，為典型的地面沉降引起的經濟高風險區。在平地與丘陵的交接帶，由于人類工程活動形成了大量的失穩斜坡，為崩滑災害高易發區，在這些地帶的建筑物，容易受到崩滑災害的破壞，也是地質災害高風險區。

本次研究在全面收集中山市火炬開發區的地質災害調查資料和經濟發展相關資料的基礎上，結合野外調查數據，根據崩滑災害和地面沉降的發育機理差異，選擇不同的評價因子，從而使用不同的模型、不同的指標進行地質災害易發性分析及危險性分析，進而完善了中山市火炬開發區的地質災害風險評價的精度和準確度。但本研究也存在不足，其中, 由于受資料限制，僅考慮了人口所處的崩滑危險性等級環境，未區分全區人口的抗災能力，例如：沒有依據城鄉居民文化程度差異、年齡結構分布差異、身體健康狀況分布差異等對人口的抗災能力進行進一步的劃分。最后該評價是基于中山市地質災害分布規律而進行，因此該評價指標不適用于對其他地區，基于此,今后將不斷完善資料，多采用其他方法進行計算評價，實現更加精細的地質災害風險評價。