安仁縣基于ArcGIS 的地質災害易發性分區評價研究

丁 磊 胡世安 杜成江 熊 輝

（湖南省生態地質調查監測所，湖南郴州 423000）

1 縣域自然地理位置及工程地質條件

1.1 縣域位置、交通及經濟現狀

安仁縣位于湖南省東南部，郴州市東北部，縣域內有洣水支流永樂江。東北部與株洲市的攸縣、茶陵、炎陵三縣接壤，西北部與衡陽市的衡東、衡南、耒陽三縣市毗鄰，南面與永興縣、資興市為鄰，全縣總面積1462.34km2，轄5 個鎮、8 個鄉、162 個行政村（包括居委會），總人口46.69 萬。縣域內有國道90km2，鐵路20km2，其他公路約440km2，全縣公路四通八達。2020 年全縣地區生產總值達到114.95 億元，按常住人口算，人均GDP28818 元，年均增長7%。

1.2 地形地貌

安仁縣地勢東南高、西北低，基本輪廓是“三山”夾“兩盆”，縣境處于羅霄山脈的中段。縣內最高點是東南部的金子仙坳，海拔1433.4m，最低處是西北面的渡口鄉過家村蔡家，海拔70.76m。五峰仙、茶安嶺、金子仙三座山體最高點到最低點的比降分別為45.31%、64.08%、41.68‰ ,平均坡降為50.36‰。

1.3 氣象水文條件

縣域屬中亞熱帶濕潤季風氣候，雨量充沛。安仁縣降雨集中在4 ～7 月，11 月至次年3 月為少雨季，年最大降雨量1995.1mm，年最小降雨量1014.1mm，月最大降雨量467.9mm，月最小降雨量0.2mm，日最大降雨量281.2mm，時最大降雨量65.1mm。縣域水系的主流是永樂江，是洣水主要支流之一，總流長96km，匯水面積14.22km2，平均河網密度0.43km2，水利資源豐富。經永興坑口入境，自南而北縱貫全縣，納37 條支流，主流、支流多處分叉，整個形狀似樹枝遍布全縣各個角落，其中主要支流有8 條。

1.4 地層巖性

安仁縣境巖性地層自上元古代至新生代第四紀除志留紀、三疊紀以外均有出露，以寒武紀、泥盆—石炭紀地層出露最全，主要巖性有紅砂巖、灰巖、淺變質巖等。巖漿巖有加里東期、燕山早期花崗巖。

1.5 地質構造

安仁縣位于新華夏系第Ⅱ巨型隆起帶和第Ⅱ沉降帶過渡區。茶永紅層盆地屬第Ⅱ沉降帶東緣，彭公廟隆起為第Ⅱ巨型隆起帶西緣，區內構造類型有東西向構造、南北向構造、北西向構造、華夏系、新華夏系和旋扭構造等6 種構造類型。

1.6 新構造運動與地震

安仁縣境內抬升隆起作用在東部和西部表現了明顯的不均衡和差異性，周期性抬升隆起控制了全區地貌類型的分布，由南東往北西，中山、中低山、丘陵地形大體呈環帶展布，具有較明顯的水平分帶性。境內位于湘南較穩定區，屬弱震區。

1.7 人類工程活動

安仁縣境內人類工程活動主要有交通建設、水利工程建設、城鎮建設及居民建房、礦產資源開發及亂砍濫伐。其中交通建設、水利工程建設、城鎮建設及居民建房主要引發滑坡和崩塌，礦產資源開發引發地面塌陷，亂砍濫伐引發泥石流。

2 地質災害發育特征及規律分析

2.1 地形地貌特點及致災條件

安仁縣在冊保留的地質災害類型主要有滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷共4 種，滑坡多發生在海拔高程200m以下的丘陵區，尤其是100m ～200m，多產生于坡度在25°～60°的斜坡上，在小于25°或大于60°的斜坡地段，滑坡相對較少。崩塌體多發育在高程0m ～200m，一般發生在坡度大（坡度為60°～80°）、勢能高（斜坡高度為20m ～100m）、軟弱結構面暴露的陡斜坡地帶或低中山溝谷區。地面塌陷發育程度與區域地貌關系密切，河谷或低洼溝谷地帶平坦開闊，而斷裂發育帶、巖溶發育帶、第四系風化強烈帶、低洼溝谷地帶，往往為巖溶塌陷高發區。引發泥石流的溝谷地形陡峻，溝床縱坡比大，溝谷橫斷面狹窄，有利于松散固體物質與水流的匯合，有利于泥石流的形成。

2.2 地質構造與地質災害

安仁縣地質災害受褶皺、斷層、節理裂隙等地質構造的影響大。花崗巖巖體表層風化強烈，遇水易解離，殘坡積層較厚，有利于滑坡、崩塌及不穩定斜坡形成。

2.3 斜坡結構與地質災害

滑坡發生的斜坡坡體結構屬于土體+巖體，斜坡上部為松散土體、碎石土，孔隙大、抗剪強度低，下部為基巖，抗剪強度較大。上部土體接受大氣降水后，土體呈飽和狀態，易形成滑動面，使土體沿土巖面發生滑動。坡體一般是由碎裂狀較軟花崗巖強風化巖類組成，這些巖體易風化，風化不均勻，節理裂隙發育，災害發生時表現為小型的崩塌。地面塌陷主要是因為大量抽排地下熱水資源，致使地下水位的突降，破壞地下水動態平衡狀態，引起表層巖土體變形，誘發地面塌陷[1]。

2.4 人類工程活動與地質災害

居民切坡建房和公路建設不合理開挖坡腳，使邊坡失穩；水庫蓄水，水位季節性的劇烈變化是引發崩塌、滑坡地質災害的一個主要因素。開荒毀林破壞山體植被，使植被覆蓋率大大降低，因此不合理的人類活動是泥石流發生的一個重要原因。地下熱水資源過度開采，對地面塌陷的形成有直接影響[2]。

2.5 工程地質巖組與地質災害

碎屑巖類、碳酸鹽巖類、淺變質巖類等是滑坡發生的主要巖土類。崩塌多發生在碎裂狀較軟花崗巖強風化巖類中。花崗巖易風化，表層受風化后，強度大大降低，容易發生崩塌或形成危巖體。地層較老的淺變質巖類，是發生泥石流的主要巖土類。人類工程活動產生的廢渣是形成泥石流的主要物源[3-4]。特有的巖性體（松散土體、可溶性灰巖）是發育地面塌陷的前提條件，地下水的過度開采是導致地面塌陷主要條件。

3 地質災害易發性評價

3.1 評價方法

根據地質災害的發育特征、地質環境條件以及人類工程活動及發展規劃，選取安仁縣的地質災害致災因子，充分考慮各致災因子對地質災害的不同影響程度，賦予不同權重體現其影響程度大小，并對安仁縣選取的致災因子進行分級處理并賦以分量值。將安仁縣采用網格剖分法分成若干個評價單元，對每個評價單元內的各項分區指標進行打分并賦值，經柵格數值化處理后，從而獲得評價單元內各項指標分區值，然后對各項分區指標進行疊加分析，得出各評價單元的易發程度指數值[5-7]。依據易發程度分區的標準對地質災害易發程度分區，易發程度指數值越大，表示該單元地質災害易發程度越高，再結合野外調查及收集整理的資料對形成的感性易發區分區進行適當修正，最終形成較為合理的易發區分區圖。

3.2 選定因子并確定權重

本次評價安仁縣選取了地災點密度、易崩易滑巖組類型、地質構造、高程、坡度、坡形、人類工程活動共7 個致災因子作為地質災害易發性分區的評價指標，通過分析這些致災因子與地質災害發生的關系，賦予各致災因子不同的權重及程度系數，如表1 所示。

表1 致災因子及程度分級表

3.3 指標因子的信息提取

（1）地形地貌。通過提取已收集的安仁縣DEM 高程數據，通過ArcGIS 進行坡度分析、曲率分析，獲取高程、坡度及坡形凹凸柵格數據。（2）地質構造。根據安仁縣境內構造的發育程度，將單元格內的地質構造分為4 個等級，對每一個評價單元按照4 級標準進行信息提取及指數化。本次評價以每平方公里范圍內斷裂構造的總長度來表示，單位km/km2。（3）巖土體類型。結合收集的地質資料和野外調查情況，將全縣巖土體按工程地質巖組劃分為2 個等級：易致災工程地質巖組和其他工程地質巖組。（4）人類工程活動。根據已收集的公路、居民點、水庫、礦山等人類工程活動資料進行網格疊合后，將人類工程活動強度分為3 個等級：高等、中等和低等，然后對每一個單元格進行信息提取及指數化。（5）災害點密度。災害點密度對滑坡、崩塌、泥石流及地面塌陷的密度在1km×1km 的網格中分開提取，計算單位面積內滑坡（不穩定斜坡計為滑坡隱患點）、崩塌、泥石流的點密度以及地面塌陷的點密度，并按災點密度系數（處/km2）進行3 個等級劃分。

3.4 疊加計算及分區結果

對各個致災因子的數據進行提取，并根據相應致災影響進行重分類，相應因子的權重值及影響系數進行加權疊加計算。

式中：bi為因素的影響程度權重系數；xi為各影響因素；N為地質災害易發程度指數。

按計算標準進行分區界線的修改和調整，盡量結合實際情況，按照地質災害調查成果分析整理，采用定性分析為主、定量評價為輔的方法，與野外調查點的多種形成因素綜合確定，并按就高不就低的原則對全縣區域進行易發性評價。

通過綜合分析評價（見圖1），將全縣域劃分為地質災害高易發區、中易發區、低易發區，安仁縣暫未劃分極高易發區。其中，高易發區3 個，面積285.10km2，占全縣面積的19.50%，區內地災點占全縣災害點總數的36.70%；中易發區2 個，面積726.54km2，占全縣面積的49.68%，區內地災點占全縣災害點總數的51.10%；低易發區1 個，面積450.69km2，占全縣面積的30.82%，區內地災點占全縣災害點總數的12.20%。

圖1 安仁縣地質災害易發性分區

4 結語

基于ArcGIS 對地質災害易發性進行分區評價，減少了全縣人民的生命和財產損失，為全縣工程建設選址及地災預防提供了科學依據，提升了全縣的地質災害綜合預警能力和防治水平。