基于GIS空间分析的山东青岛崂山区地质灾害易发程度区划

马杨敏，高宗军，李岩铭，管 勇，王建收

(1.山东科技大学地质科学与工程学院，山东青岛 266510;2.青岛地质工程勘察院，山东青岛 266071)

0 引言

崂山区位于青岛黄海之滨，是驰名中外的4A级国家风景名胜区，然而每年由于崂山区内崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的发生以及大量灾害隐患的存在，造成区内很大的经济损失，同时还时刻威胁到旅游人员和百姓的生命安全，因此对青岛市崂山区进行地质灾害区划刻不容缓。

地质灾害易发程度区划方法很多，主要包括模糊聚类分析法［1］、综合危险性指数法［2］、层次分析法［3］、模糊综合评判法［4］等。基于 GIS空间分析进行地质灾害易发程度区划，是将各单灾种的地质灾害易发程度用一副专题图层表示，最后进行空间叠加分析得到一张综合地质灾害易发程度区划图。

本文以Mapgis为工作平台，利用空间分析功能对崂山区进行地质灾害易发程度区划和分析评价，以达到未雨绸缪，在灾害发生前起到预警作用。

1 崂山区地质灾害现状

崂山区由中韩、王哥庄、沙子口、北宅等四个街道办事处组成，本次研究区1∶5万地质灾害调查(截止2012年6月)共发现崩塌、滑坡、泥石流等三类地质灾害点及隐患点88处，其中崩塌和滑坡83处，占94.3%;泥石流5处，占5.7%(图1)。

2 评价过程

2.1 栅格化剖分

图1 崂山区地质灾害平面分布图Fig.1 Distribution map of geological disasters in Laoshan district

运用栅格法处理对青岛市崂山区1∶5万行政图进行网格剖分，本次剖分单元格面积采取0.5km×0.5km，共划分出1557 个单元格［5］。

2.2 计算方法

利用Mapgis的空间分析功能，将各评价单元按照不同灾种提取主要因子综合叠加分析［6］(图2)。

式中:Z——地质灾害易发程度综合指数;

Zq——潜在指数;

Zx——现状指数

图2 评价流程图Fig.2 Evaluation flowchart

r1、r2根据崂山区具体情况分别取0.7和0.3;加权指数模型计算:Zq=∑Ti·Ai、Zx=∑Li·Bi，Ti和Li-专家评分值，Ai与Bi为权重(表1、表2)。

表1 现状评判因子及权重统计表Table 1 Statistics table of current evaluation factors and weight

评判各因子的权重均采用层次分析法并通过验证确定，首先对所选取的主要评判因子进行大致权重确定，而后对两两因子之间进行对比，逐层比较后通过试算检验。

2.3 单灾种易发程度区划图生成

采用评判因子加权指数模型，分别生成崩塌、滑坡和泥石流的易发程度区划图。

2.3.1 崩塌、滑坡

崂山区主要为强切割中山地貌，其次为低山丘陵，东北部有较少的平原分布。

中山分布在崂山山脉一带，南至沙子口北至三标山，山峰陡峭且多呈“脊”状，坡面一般大于30度，沟谷切割深度一般大于500m，谷底基岩裸露且大块漂砾堆积，岩性主要为崂山期花岗。低山丘陵分布在崂山外围，主要为黄龙顶—老虎山、枣几山—围子顶、老寨顶—午山等地段，山坡坡度小于20°，沟谷断面多呈“U”型谷，切割深度一般小于100m且谷底部冲洪积物发育。

研究区内的村庄大多依山而建，建房开挖坡脚、景区建设、212省道建设等造成了大量崩塌滑坡等地质灾害隐患。本次崂山区1∶5万地质灾害调查共发现区内存在的崩塌和滑坡地质灾害隐患83处，主要分布在景区及省道212沿途。根据崩塌、滑坡等地质灾害的发育特征，按照潜在和现状易发程度评价因素将其分为4个级别(表3、表4、图3)。

表2 潜在评判因子及权重统计表Table 2 Statistics table of potential evaluation factors and weight

2.3.2 泥石流

崂山区泥石流主要分布在北宅卧龙村东北、北九水河西村西以及太平岚景区，本次1∶5万调查共发现5处泥石流地质灾害隐患，其分布特点是均处于山前斜坡地带，坡度一般大于25°，存在小型“V”型冲沟，坡面坡残积物发育，覆盖层厚度0.5～2m。由于植被覆盖率较低且小块梯田较多，在大强度降雨和坡积物浸润饱和的条件下，形成坡面侵蚀型泥石流。

根据地形地貌等地质环境条件、松散堆积物、人类工程活动强度将崂山泥石流区划分为四个级别(表3、表4、图 4)。

2.4 单灾种综合叠加

将单灾种区划图用Mapgis叠加处理，得出崂山区地质灾害易发程度综合区划图(图5)。

表3 地质灾害潜在等级分值一览表Table 3 Schedule of potential Geological Hazards grade values

表4 地质灾害现状等级分值一览表Table 4 Schedule of current Geological Hazards grade values

3 地质灾害易发区评价

由崂山区地质灾害易发程度综合区划图(图4)可以看出，地质灾害易发区主要集中在中部的强切割中低山地区以及东南沿海地带，东北部的平原地区为地质灾害非易发区。研究区区划总面积为389km2，区划的结果能够准确地反映出崂山区的地质灾害分布情况、发育现状及危害程度。

3.1 地质灾害高易发区

研究区的地质灾害点主要分布于崂山区的中部以及沿海部分区域，具体分布于北宅的西部、东部以及沙子口的西北部，由土厚汪涧-南北岭-卧龙-我乐村-河西-观崂村-龟楼峡、竹窝-王子涧-寨上-北庵子控制;沙子口东南部，由小河东-砖塔岭-前风庵控制、王哥庄和沙子口东南沿海岸带等4条带状间隔分布，面积为 87.81km2，占全区总面积的22.84%。由于区内村庄沿山边沟谷平地分布，村民建房、修路开挖坡脚普遍，形成了大量的不稳定边坡。

另外山体长期风化、危岩林立，导致山前斜坡地带残坡积物堆积，存在小型“V”型冲沟，在强降雨或者坡积物浸润饱和情况下，易发生泥石流地质灾害。

另外研究区内的北九水景区、华楼景区、棋盘石景区、太平岚景区、巨峰景区等景区都以怪、险、奇、玄的地形地貌景观吸引旅客，对游人及来往行人造成严重的安全威胁。

3.2 地质灾害中易发区

图3 崩塌、滑坡易发程度区划图Fig.3 The vulnerability distribution map of Collapse and landslides

图4 泥石流易发程度区划图Fig.4 The vulnerability distribution map of mudslides

研究区内地质灾害中易发区分布在王哥庄西部大部分地区以及沙子口和北宅的部分地区，地貌类型以中山为主，部分山间平原和低山丘陵，面积共计128.12km2，占全区面积的33.33%。本区内人类工程活动一般，主要地质灾害隐患源于山体上部岩体长期风化剥蚀作用和人工修路开挖山体、削坡后形成的不稳定边坡。

3.3 地质灾害低易发区

图5 综合地质灾害易发程度区划图Fig.5 The Comprehensive vulnerability distribution map of geological hazards

研究区内地质灾害低易发区主要分布在王哥庄东北沿海、北宅西部、以及中韩和沙子口的南部沿海区域。面积共计104.33km2，占全区面积的27.14%。本区内人类影响地质环境的工程活动较弱，同时所处地貌环境为低山丘陵，且之前发现的部分崩塌和滑坡地质灾害得到治理，故区内较为稳定，危害较小。

3.4 地质灾害非易发区

研究区内地质灾害非易发区主要分布在王哥庄东南拐角、中韩大部分地区、以及沙子口和王哥庄部分地区，面积64.11km2，占全区总面积的16.68%，区内人类活动最集中频繁，但地形相对平坦、条件优越，基本不具备发生地质灾害的地质环境条件，而且人类活动产生地质灾害的可能性小。有个别地形较复杂的地段如中韩办事处范围内的浮山等山头已被彻底改造，并采取相应的防护措施，基本无灾害发生的可能性。

4 结论

本文根据崂山区地质灾害发育的地质环境条件、地质灾害发育现状以及人类工程活动强度等因素，利用Mapgis空间分析对崂山区进行了地质灾害易发程度综合区划，共将崂山区划分为高、中、低、非四类易发区。本次雨季在高易发区内发生的三处崩塌地质灾害，很好地验证了区划结果。因此区划结果能够准确地反映出研究区内的实际地质灾害易发程度和危险情况，通过区划可以为政府部门的地质灾害防治提供可靠的预测理论依据。

［1］曾艳华.基于模糊聚类分析的地质灾害区划研究——以湖南湘西自治州为例［J］.科技创新导报，2008，26(3):176.ZENG Yanhua.The research of geological hazards regional partition based on fuzzy clustering——A case study in Xiangxi autonomous prefecture of Hunan［J］.Science and Technology Innovation Herald，2008，26(3):176.

［2］韩娟，张永伟，祁娟，等.综合危险性指数法在苍山县地质灾害易发区划分中的应用［J］.山东国土资源，2007，23(6):36-37.HAN Juan，ZHANG Yongwei，QI Juan，et al.Applacation of synthetic hazards index method in classifying geological hazards easy-happening areas in cangshan county［J］.Shandong Land and Resources，2007，23(6):36-37.

［3］赵成，张永军，赵玉红.层次分析法在甘肃省地质灾害易发性评价中的应用［J］.冰川冻土，2009，31(1):185-186.ZHAO Cheng， ZHANG Yongjun， ZHAO Yuhong.Application of the hierarchical analytical methods to evaluating geological hazard tendency in Gansu province［J］.Journal of Glaciology and Geocryology，2009，31(1):185-186.

［4］陈国钧，封灵.模糊综合评判法在新宾县地质灾害易发程度分区评价中的应用［J］.地质与资源，2009，18(1):74-75.CHEN Guojun，FENG Ling. Application offuzzy comprehensive evaluation in the grading of geological hazard in xinbin county［J］.Geology and Resources，2009，18(1):74-75.

［5］陈福春，刘洪.基于GIS的江苏宜兴市地质灾害易发区评价［J］.中国地质灾害与防治学报，2012，23(2):96.CHEN Fuchun，LIU Hong.Geological hazards easyhappening zoning evaluation of Yixing city by applying GIS［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，2012，23(2):96.

［6］宫建武.GIS空间分析法在代县地质灾害调查与区划中的应用［J］.地质灾害与环境保护，2006，17(3):95-96.GONG Jianwu.Applacation of GIS dimensional analytical method to geological disaster investigation and regional partition in DaiXian［J］.Journal of Geological Hazards and Environment Preservation，2006，17(3):95-96.