地质灾害活动强度评估的原理与方法

刘炎良 徐燕

摘要：为了探索区域群发地质灾害活动强度评估的原理、方法和指标体系，从地质灾害强度的基本涵义和快速测量的技术要求两个方面简要地分析了影响群发地质灾害活动强度的主要指标和参数，并参考地震震级计算和划分的（宏观）依据，初步提出了以地质灾害分布最大面密度为衡量区域地质灾害活动强度指标的基本思路和分级标准，同时列举出两种最大面密度的计算方法。

关键词：地质灾害 强度评估 面密度

Abstract: in order to explore the regional geological disasters mass intensity activity principle, method and evaluation index system, from the basic meaning of geological disasters strength fast measurement and technical requirements of the two aspects briefly analyzes the impact of cluster activities of the main geological disasters intensity index and parameters, and reference magnitude of calculation and division (macro) basis, this paper puts forward the distribution of geological disasters in the bedding face for measuring the density regional geological hazards activity intensity index of the basic ideas and grading standards, and list the two most bedding face the calculation method of density.

Keywords: geological disasters intensity evaluation surface density

中图分类号：[P954] 文献标识码：A 文章编号

区域群发地质灾害（崩塌、滑坡、泥石流）活动强度分析评价，一直是一个世界性的难题，长期以来，在是否需要进行地质灾害活动强度分析评价、如何进行地质灾害活动强度评价等方面还没有形成有意义的共识。但是，不同地区地质灾害活动强度差异是很明显的，包括历史上累计的叠加活动强度和一次群发地质灾害活动强度，不同地区、不同的诱发条件下都可能存在明显的差异。以下，本文就地质灾害活动强度分析评价的原理、指标、计算方法进行分析、阐述。

一．地质灾害活动强度分析评价的基本原理

从物理学的基本定义分析，地质灾害活动强度是指地质灾害事件发生过程中释放的能量的大小。例如，地震震级与能量的关系，国际上统一将地震强度的大小用震级（M）表示。地震发生时，震源处急剧释放出能量，并以弹性地震波的形式向四周传播。地震震级分为9级，一般小于2.5级的地震称为无感地震；2.5级以上的称为有感地震；5级以上的地震会造成破坏，称为破坏性地震；4.5级≤M＜6级的称为中强震；6级≤M＜7级的称为强震；M≥7级的称为大地震。

长期以来，对于一次泥石流、滑坡、崩塌等灾害事件的释放能量的定义，在地质灾害强度等级的划分中，并未得到明确定义、划分，通常是根据灾害物质体积的大小进行规模等级的区分，而需要进行严格定义的灾害内容应是速度与体积。针对泥石流，可分别测量其体积与流速；由于速度相对较快、测量较为困难，且与释放能量成正比，因此山体滑坡、崩塌的强度定义应以体积为标准进行划分。

在一定区域内的地质灾害活动强度指标，其主要包括：距离、体积与速度、数量与频率、面密度与点密度等指标因子。目前由于我国尚未明确统一标准，从而很难对地质灾害活动强度加以描述、量化。根据基本的物理定义进行分析，地质灾害活动强度主要包括发生灾害时，具体活动的数量与频率、速度与规模，严格意义上说，是灾害活动速度、规模、频率的乘积（I=F×V×S）。然而，在实际测量时，若想快速、逐个测定群发灾害活动的速度与体积，需要极为先进的相关配套设备与技术，目前以我国的科技水平与技术方法难以实现。在发生地质灾害后的十天到三十天内，倘若没有及时进行活动强度级别的测定，强度指标也就失去了现实意义。由此，若要实现强度的快速测定，必须进行测量技术的研究、开发，或是针对测量标志进行简化，而技术开发过程较为缓慢，我们可以侧重于测量指标简化手段，分析、探索一个能够快速测定地质灾害强度释放的重要指标，可以地震灾害的震级计算为理论基础，放弃以往测量一次群发地质灾害活动所释放的全部能量，而是针对灾害面波质点运动，测量其最大值。

二．面密度是地质灾害活动强度评估的重要指标

实际在进行地质灾害的测量分析评价时，一次群发地质灾害活动的体积、数量、速度三种指标数据，其至少有两项数据的快速测定难以实现，通常需要搜寻有关事件的相似参数来进行大致的估测评价。地质灾害活动强度的快速测定，对于灾害现场的应急救援有着重要意义。为实现灾害活动强度的快速评估，测量目标的频率可用数量来代替，将体积进行简化更换为面积，而速度可用位移来代替，在外在的环境条件、人为因素相同的情况下，速度越快，位移越大。由于数量、位置可以进一步反映面积，从而地质灾害活动强度评价的主要参数一般为面密度。点密度，也可将其作为参考指标，倘若比例尺图较小，难以进行面密度的测量，或是单一的地质灾害活动规模不超过1000M3，地质灾害活动强度的评价可选用最大点密度作为参考指标。但对于一些超大规模的地质灾害活动，例如我国08年的汶川地震，往往存在点密度失真的现象，灾害活动过程中的大量崩塌、滑坡灾害成复合增长，从而只有采用最大面密度，才能够真实、全面的反映区域地质灾害活动强度。随着我国科学技术的发展，地质灾害活动最大面密度的快速测量，利用GIS技术与遥感技术是完全可以实现的。从物理学角度出发，采用与地震等级划分相类似的灾害面波质点运动极值计算，有助于针对不同地区的地质灾害活动强度进行对比、分析，从而降低了地质灾害活动强度等级划分的难度。

三．地质灾害活动最大面密度计算方法与技术

随着我国科学技术水平的快速提升，GIS技术与遥感技术，在地质灾害活动强度评估中得到了充分运用。针对区域地质灾害活动最大面密度的快速测定，可通过GIS平台的快速计算、高精度的摇感解译调查来实现。整个统计、分析、计算的过程，通常是在比例为1：10000或更大的图纸上进行。以下，本文列举两种较为实用的计算方法，以确保最大面密度的真实性与全面性。

（一）以统计学栅格原理为计算依据：

在进行分析计算的过程中，以统计学栅格原理为主要依据，充分利用规格相同的栅格，设计步长为2千米、3千米、5千米等。对于一些地质灾害活动分布密度较高的区域，测量间隔可设置为一千米，各栅格内的灾害体积可自由进行统计，通过与栅格面积的相除，可得出相应的灾害面密度，直至最后方可获得最大面密度。此种计算方法相对简单，通过GIS平台的应用，实际的操作较为简便。但其也带有一定的弊端，例如栅格的大小难以确定，从而难以获得可靠的依据。从原则上来看，栅格的步长应在两千米以上，但由于一些单体滑坡的面积大于一千平方米，由此使步长的大小失去了原有的意义。在进行实际的测量时，多数灾害活动区域的最大面密度分布较为集中、范围较小，故步长太大也将失去最大面密度的意义。因此，常规情况下，建议步长应设置在2千米到3千米之间较为合适。

（二）以地貌分析为基础的计算：

此种计算方法，可在灾害区域的地形、地貌分析基础上进行。首先，应选择地质灾害活动密度相对较大的小流区域、自然斜坡区域，针对每个区域的灾害面积进行面密度的统计，对各个不同小流区域的测量结果进行分析、比较，由此得出最大面密度。通过此种方法获得的最大面密度统计结果，其具有一定的地貌、地质依据，从而突显出了明确的地表意义。

在进行实际测量的过程中，上述两种方法都较为简单、方便，两种计算可同时进行，从而能够彼此验证、互相补充，由此确保测量的准确性与全面性。

结束语：

综上所述，地质灾害活动强度评估需要的各项指标，其应用、普及的过程较为缓慢，在此期间需要不断的修改与完善。对于实际发生的灾害活动强度评估，应选用具有针对性的计算方法与技术。在未来，随着新技术与设备的研发，我国地质灾害活动强度的评估将更加准确、全面，在实际的灾害救援过程中发挥更大的作用。

参考文献：

[1] 吴树仁,石菊松,姚鑫,王涛,汪华斌. 四川汶川地震地质灾害活动强度分析评价[J]. 地质通报, 2008,(11) .[2] 王涛,马寅生,龙长兴,谭成轩,吴树仁. 四川汶川地震断裂活动和次生地质灾害浅析[J]. 地质通报, 2008,(11) .[3] 张春山,孙炜锋,谭成轩,韩金良,何淑军,吴树仁,杨为民,王涛,张永双,石菊松. 四川汶川Ms8级地震重灾区地质灾害危险性评价和预测[J]. 地质通报, 2009,(08) .[4] 吴树仁,石菊松,张春山,王涛. 地质灾害风险评估技术指南初论[J]. 地质通报, 2009,(08) .

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