地質災害易發性評價方法研究

摘" 要：黔西縣以中低山地貌為主，獨特的地質環境導致大量的地質災害，嚴重威脅縣內人民生命財產安全。在全面分析地質災害孕災條件的基礎上，選取坡度、地形起伏度、剖面曲率、平面曲率、地質構造和斜坡結構6個指標，運用信息量模型對黔江縣進行地質災害易發性評價，結果表明地質災害易發區主要位于中坪鎮、花溪鄉。

關鍵詞：地質災害;信息量法;易發性;地形坡度;地質構造

中圖分類號：P694" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）18-0104-04

Abstract： Qianxi County is mainly characterized by medium to low mountain landforms， and its unique geological environment has nurtured a large number of geological disasters， seriously threatening the safety of people's lives and property in the county. On the basis of comprehensive analysis of geological disaster preparation conditions， six indicators including slope， topographic relief， section curvature， plane curvature， tectonics and slope structure are selected， and the information model is used to evaluate the vulnerability of geological disasters in Qianjiang County. The results show that the areas with high vulnerability to geological disasters are mainly located in Zhongping Town and Huaxi Township.

Keywords： geological disaster; Information quantity method; susceptibility; slope of the terrain; geological structure

我國山區面積占比較大，地質災害發育程度高，分布范圍廣，防災減災工作面臨嚴峻的挑戰。近年來，為解決“地質災害在哪兒”這個關鍵科學問題，基于孕災地質環境背景條件的地質災害易發性評價成為了廣大科研工作者的研究熱點。地質災害易發性評價主要是通過分析地質災害的發育分布規律現狀，厘清其主控因素，采用數理統計或機器學習等模型評價區域上地質災害發生的難易程度，為自然資源管理部門對地質災害風險管控提供理論支撐。本文以貴州省黔西縣為研究區，探討了信息量法在地質災害易發性評價中適用性。

1" 研究區概況

黔西縣位于貴州省中部偏西北，介于東經105°47′～106°26′、北緯26°45′～27°21′之間。屬亞熱帶季風氣候，四季分明，多年年平均降水量為1 050 mm。境內海拔位于730～1 890 m之間地勢西北、西南高，東南和東北部較低[1]。縣內出露的巖石以碳酸鹽巖為主，灰巖、白云巖等占巖石總出露面積的80%。區域內地質作用強烈，發育一系列背斜、向斜與斷裂，斜坡巖體結構較為破碎。受孕災地質環境條件和降雨作用影響，黔西縣地質災害發育程度較高，具有點多面廣、危害性大的特點，對區內人民生命財產安全有較大威脅。地質災害分布如圖1所示。

2" 研究方法

信息量模型因其計算簡便，評價結果精準，現已廣泛用于地質災害易發性評價中[2-5]，反映地質災害易發性的信息量是指特定區域（單元）內每一影響因素對地質災害易發性所起作用的大小，用條件概率表示

式中：Nj為地質災害在Aj狀態（或區間）下的單元數;N為地質災害單元總數;Sj為研究區內j狀態下的單元數;S為研究區的總單元數。Ij為正時表示該指標促進地質災害發育，反之則不利于地質災害發育，為0時表明該因素影響作用較小。

3" 評價指標體系

3.1 坡度

地形坡度決定斜坡的臨空條件和卸荷發育程度，對斜坡穩定性起著至關重要的作用[6-8]。基于數字高程模型（DEM），利用ArcGIS軟件生成黔西縣地形坡度與地質災害關系圖，如圖2（a）所示。在地形坡度上，縣域內各斜坡坡度主要分布在30°以內。其中，0～10°斜坡面積占全縣總面的31.48%，10～20°斜坡面積占全縣總面的38.76%，20～30°斜坡面積占全縣總面的21.52%，30°以上斜坡分布面積占比8.24%。區內地質災害主要發育在50°以內的斜坡上，且在坡度20～40°的區間內最為發育，有滑坡災害47處，占比達92.15%。其中，在20～30°區間內發育滑坡點點數最多，有31處，占比60.78%;在30～40°區間發育滑坡16處，占比31.37%，該區間發育的滑坡點密度最大。崩塌災害主要發育在50°以上的斜坡上，在60～90°區間內發育崩塌點數最多為39處，占比83.43%，而結合30°以上斜坡占比少的特點，縣域內崩塌整體呈現隨坡度增加，崩塌災害的點密度越大，發生崩塌概率越高。

3.2 地形起伏度

地形起伏度也稱地勢起伏度、相對地勢或相對高度，是單位面積內最大相對高程差，是劃分地貌類型的一個重要指標，同時也是反映地形起伏和切割程度的一個指標。基于DEM，利用ArcGIS軟件生成黔西縣地形起伏度與地質災害關系圖，如圖2（b）所示。地形起伏程度方面，全縣地形整體呈現高山、平原少，丘陵、中低山地多的特點。地形起伏度主要集中在50～200m之間，全縣地質災害主要分布起伏度為100～500m區間。

3.3 剖面曲率

剖面曲率能夠反應斜坡的凹凸形態，通過控制降雨的匯流和物質運移影響地質災害的發育。剖面曲率為負表示該處為凸地形，反之則為凹地形，為零時地形平直。基于數字高程模型，利用ArcGIS軟件生成黔西縣剖面曲率與地質災害關系圖，如圖2（c）所示。從曲率分布上可以看出，縣域內三類剖面坡型占比大致相近，其中凸形坡最為發育，分布面積占比為44.55%;凹型坡次之，面積占比為30.71%;平直形坡分布相對最少，面積占比24.74%。凸形坡發育有24處滑坡災害和16處崩塌災害，占比分別為47.06%和34.04%;凹形坡發育有15處滑坡災害和24處崩塌災害，占比分別為29.41%和51.06%;平直形斜坡發育有12處滑坡災害和7處崩塌災害，占比為23.53%和14.89%。

3.4" 平面曲率

斜坡平面曲率（垂直于最大坡度方向）能夠客觀反映斜坡平面特征，能夠間接反映斜坡的水文、水文地質、演化變形趨勢與方向，這些都與斜坡地質災害的穩定息息相關。平面曲率為負表示該處為凹地形，反之則為凸地形，為零時地形平直。利用ArcGIS軟件生成黔西縣平面曲率與地質災害關系圖，如圖2（d）所示。從曲率分布上可以看出，縣域內三類平面坡型占比大致相近，其中凸型坡最為發育，分布面積占比為41.56%;凹型坡次之，面積占比為30.98%;平直型坡分布相對最少，面積占比27.46%。凸型坡發育有12處滑坡災害和32處崩塌災害，占比分別為23.53%和68.09%;凹形坡發育有29處滑坡災害和10處崩塌災害，占比分別為56.86%和21.28%;平直型坡發育有10處滑坡災害和5處崩塌災害，占比分別為19.61%和10.64%。可見，滑坡更易在凹型坡，即在有良好的匯水條件的斜坡中孕育和發生，這與傳統滑坡地貌中的“雙溝同源”“圈椅狀地貌”相吻合，而崩塌則多發育在凸型坡中。

3.5" 地質構造

地質構造對地質災害發育有著重要的控制作用。黔西縣內構造發育程度高，斜坡巖體結構相對破碎，當巖體結構面與坡面形成有利夾角時將促進地質災害發育。圖2（e）顯示了黔西縣地質災害與斷層距離的分布關系，表明縣內地質災害受構造控制作用較強，距離斷層5 km之內發育了大量災害，其中滑坡46處，占總滑坡數量的90.20%，崩塌47處，占總崩塌數量的100%。

3.6 斜坡結構

斜坡坡向與巖層層面、節理裂隙等結構面的交切關系形成了不同的斜坡結構類型、不同類型的斜坡結構控制著地質災害空間分布和斜坡破壞模式。結合黔西縣地層巖性與產狀，大致可以將縣域內斜坡劃分為以下5類：順向斜坡，逆向斜坡，橫向斜坡，斜向斜坡和塊狀巖體邊坡。在此基礎上，利用ArcGIS軟件分析了距離斷層同距離下的地質災害分布情況，如圖2（f）所示。在斜坡結構方面，縣域內主要以斜向坡和橫向坡2類斜坡結構為主，分布面積分別占全縣面積的33.17%和33.67%，其次為順向坡和逆向坡，分布面積分別占全縣面積的17.36%和15.43%;塊狀結構的斜坡分布面積最少，主要分布在觀音洞鎮東部至新仁鄉西北一帶的火成巖區，分布面積占比僅0.23%。縣域內的地質災害主要發育在順向坡和橫向坡2類斜坡段，其中在順向坡發育滑坡11處，占總滑坡數量的21.57%，崩塌9處，占總崩塌數量的19.15%;在橫向坡發育滑坡17處，占總滑坡數量的33.33%，崩塌17處，占總崩塌數量的36.17%。

4 評價結果

在研究區地質災害易發性評價指標體系建立的基礎上，結合研究區內地質災害發育分布情況，將評價指標進行二次分級，運用信息量模型分別計算各指標信息量值，計算結果詳見表1。

將各評價指標的信息量值疊加計算，根據自然斷點法將地質災害易發性評價結果分為四級：非易發區、低易發區、中易發區和高易發區，得到區域地質災害易發性評價圖（圖3）。高易發區分區面積372.54 km2，占縣域總面積14.57%，主要集中在中坪鎮、花溪鄉。中易發區分區面積757.87 km2，占縣域總面積29.65%，低易發區面積1072.11 km2，占縣域總面積41.95%，非易發區面積353.42 km2，占縣域總面積13.83%。

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