地质灾害易发程度区划方法探讨

2014-09-18浙江省有色金属地质勘查局沈万里

浙江国土资源 2014年7期

关键词：易发区划现象

浙江省有色金属地质勘查局沈万里

地质灾害易发程度区划方法探讨

浙江省有色金属地质勘查局沈万里

一、前言

以往我们划分并一直在使用的地质灾害易发区严格意义上讲，其实应该是崩滑流或地面塌陷、地面沉降、地裂缝等不良地质现象容易发生的区域，在此不妨统称为不良地质现象易发区。

国务院《地质灾害防治条例》对“地质灾害”的定义有一项明确的前置条件，即它必须是危害人民生命和财产安全的，也就是说只有当不良地质现象对人类生命财产、环境造成了破坏和损失的才被称之为地质灾害。如果没有造成损失和伤害，不良地质现象只是地表常见的一种破坏和重新塑造过程。因此，如果从严格意义上讲，地质灾害应该是与人类活动有交集的不良地质现象所带来的一种自然或人为灾害。

由此可见，地质灾害易发区和不良地质现象易发区应该是两个层次的概念，前者主要分布于人类活动范围以内，随着人类活动范围的改变而改变，是一个动态的指标（建议与防治规划同步修编），与人类活动休戚相关。后者是针对崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象是否易发的一种地质环境属性，主要与它所处的地形条件和地质构造条件有关，也是一个动态的属性指标，主要随地形条件的改变而改变。两类易发区针对的对象和所起的作用明显是不尽相同的。

不良地质现象易发区主要针对地质环境（条件），它的用途表现在两个方面：一是使政府部门在制定区域的经济社会发展规划和环境保护规划时可以预先采取有针对性的减灾策略；二是它可为重要工程和村落民居等建设选址提供依据，帮助建设规划者选择合适的场址，即使对潜在的不良地质现象易发区不能全部避免，也能够在规划的开始阶段就采取预防措施，最大限度地防止地质灾害的形成和发展。高质量的不良地质现象易发程度区划图有助于强化土地利用管理，以减少生命财产损失，同时，也可减少或避免费时且往往耗资很大的斜坡治理或加固工程。而地质灾害易发区主要针对人类的安全，其作用除了不良地质现象易发区功能外，更主要的应作为指导防灾，针对不同级别的易发区，在不同的气象（降雨）条件下，采取差别化的防治措施。

目前正值我省农村山区地质灾害调查工作需对地质灾害易发程度区划图进行修编之际，本文就地质灾害易发区划分方法提出一些粗浅看法，以祈对地质灾害区划编图工作有所裨益（文中第一轮编图所称地质灾害易发区均为本文所称的不良地质现象易发区）。

二、第一轮编图回顾

从2003年开始，浙江在全面完成1∶10万地质灾害调查与区划工作的基础上，为解决县（市、区）地质灾害调查与区划成果图件中易发区划分方法不一、精度较差、实用性欠缺等问题，全省在1∶10万地质灾害调查与区划工作划分出的地质灾害易发区范围内开展了1∶1万地质灾害分布与易发区图编制工作，并通过一系列文件、会议纪要的形式，不断完善和规范编图的技术要求。截至目前，不仅全部完成了全省乡镇易发区编图工作，部分县市，如舟山、宁波等还完成了第二轮的修编。

从总体而言，全省的地质灾害易发分区编图主要是以1∶5万地质图、气象植被资料、人口和公路密度及现状地质灾害等资料为基础，按网格单元采用地质灾害综合危险性指数法赋值，并利用计算机实现图件(等值线)自动生成，然后再通过一定程度的现场校核进行易发区等级划分。

1∶1万地质灾害易发分区图的编制为地质灾害危险性评估、工程选址、集镇和村庄规划以及陆续开展的土地利用总体规划修编提供了基础性资料，是我省地质灾害防治必需的基础性图件之一，为地质灾害防治作出较大的贡献。

三、存在的主要问题及原因分析

（一）存在的主要问题

尽管取得了很大的成绩，但从几年来应用过程中，也发现存在一些问题，反映出目前的地质灾害易发区划分及其管理有不尽合理之处。这些问题集中体现在易发程度分区主要作为建设项目是否需要作地质灾害危险性评估的依据，不同级别易发区在防灾管理上似乎没有多大区别，而且“逢山必易发”的易发区范围过大也与实际相悖，给地质灾害防治工作带来一定的不便，也造成了一些不良影响。

因此，以实事求是的科学态度，对其进行一些必要修正，甚至重编也是十分有必要的，这也是本次农村山区地质灾害调查评价工作的一个主要目的。

（二）原因分析

1.综合危险性指数法的缺陷

综合危险性指数法确定易发程度等级前提是假设易发程度大小是影响地质灾害形成的i种因素在某一单元格内共同作用（或者叫叠加作用）的反映，计算公式如下：

式中Zw— 评价单元的地质灾害综合危险性指数；Ti— 控制评价单元地质灾害形成的各要素特征值；Ai—评价单元各形成条件的贡献值（权值）。

然而，地质灾害是否容易发生，它主要取决于地质灾害发生的预备因素（或称前置因素），预备因素包括斜坡所处地形条件、地层岩性及构造等；而降雨、人类工程活动等则是地质灾害的触发因素，触发因素通过预备因素才能起作用。二者关系可表示为图1。

图1 表示斜坡稳定性与影响因素之间的关系

因此我们不能将预备因素和触发因素等同对待，如果把它们简单地按一定的权重加在一起，往往会出现与事实相悖的结果。

其次，对各因素的影响程度采用人为打分赋值方法也不尽科学，在该方法中对同一类岩性，不管在何种条件下，其分值都是一样的（地质条件按工程地质岩组赋分），殊不知同一类地层岩石在不同条件下其性质是千差万别的。例如花岗岩，一般按充分级别给分，但不同种类、不同地域的花岗岩性质是极不相同的，如景宁的澄照一带，风化极强，可以按特别充分给分，而缙云的前村花岗岩体则风化微弱，至少可以按不充分级别给分。另外，现行的给分方法，人为的主观性也一定程度上影响了分值的准确性。这种基于每个研究者的知识经验水平与职业态度，凭经验的做法不仅对相邻地区的拼图带来困难，更严重的是，将对后续的地质灾害防治工作带来不利影响，甚至会给重大工程建设规划布局造成隐患。

再次，在某些情况下，人类活动已在一定程度上从地质和地形上得到了反映，再把它作为一个单独条件来打分，有重复之嫌。另一方面，同样的人口密度、公路密度在不同的地质、地貌环境中其对地质环境的影响是不同的，也难以定量它们对地质环境的影响程度。如果采用人工边坡（未经治理）发育数量和密度（如每单元面积大于某个高度或长度的边坡数等）来表征人类活动强弱可能更为合理。通过野外调查获得的自然边坡和人工边坡的密度应该是可信的。

综上，如何修正计算公式本身带来的误差是地质灾害易发程度区划修编是否合理的关键之一，如果不能修正，倒不如不采用该公式计算。

2.经费过低，核查不到位

以往的易发区编图，一般一个乡镇的经费大约在2-3万之间，最多也不超过5万，仅相当于做一个三到二级评估的费用。经费的限制，不可能做较多的野外调查、核对工作。因此，我们的易发区图有些界线还是不尽合理，比如山边是高速公路，按说易发区画到公路内侧即可，可是我们往往按50米或100米外推，把公路外的农田都圈了进去，平常工作中，有关乡镇人员、企业主对这些方面也很有意见。

3.编制完成后未经可信度和预测效果检验

由于不同的研究者对同一地区相同资料的认知程度不同，不同的人所给出的权值估计往往不同，甚至大相径庭，得到的易发程度区划图也因人而异。因此，从科学态度讲，应对所划分的易发区图进行可信度检验，检验各指标符合或基本符合实际情况的，才能提交使用，但目前我们均未开展此项工作。

四、修编解决的主要问题

从以上分析，当前地质灾害易发程度区划修编要解决的主要问题有两个方面：一是解决易发区范围过滥问题，使我们的地质灾害易发区图更有利于指导防灾，既能有效防范地质灾害的发生，又能避免一些不必要的浪费；二是要科学合理地确定各类易发区界线，以预备因素为主，触发因素为辅，该上调的上调，该降低的降低，并规定对不同等级易发区在管理上要有所区别。

五、本次修编的有利条件

通过详细的野外调查，除了全面查清隐患点和不稳定斜坡外，还取得了丰富的地质环境条件资料，对这些资料如果不好好地加以利用，就是一种最大的浪费（如果这些资料不在易发区划分上好好利用，它最后将被搁置在各单位的资料室内，并不能起到真正的作用）。如果利用好了，将地质环境点的属性按地形地貌和地层构造要素建立成数据库，对今后地质灾害预报预警系统的开发、完善是很有帮助的。

本人认为：在10多年前，当地质灾害调查与区划工作尚处于初级阶段，由于我们的调查还不够全面深入，在认识上存在缺陷，利用1∶5万地质图、气象植被、人口分布等资料，以室内主观打分为主，辅以现场部分核对的方式进行地质灾害易发程度评价与区划，还是可取的，甚至可以说也只能通过这种方法进行较粗的划分。但是，在通过农村山区的全面调查，当我们已掌握大量第一手地质环境资料，且研究方法和技术手段已迅速发展的今天，就不应该继续采用这种方法了，我们应该探求一种更加科学、客观的方法进行重新评价，使我们所划分出来的易发区更趋符合实际。

六、解决方案探讨

（一）简单调整

该方案仍按现状的不良地质现象易发区作为地质灾害易发区来使用，以原易发区划分为基础，根据本次野外调查情况作适当的调整。该方法不再进行剖分、赋值，在原Zw等值线图的基础上，根据新增隐患点的分布、调查的地质环境条件实际情况进行界线调整（不推荐）。

（二）重新编制（易发性指数法）

先编制不良地质现象易发区图，再编制地质灾害易发区图，地质灾害易发区图是在不良地质现象易发区图的基础上叠加人类活动范围图，二者重叠区域作为地质灾害易发区，易发区等级参照不良地质现象易发区等级。以下对不良地质现象易发区图编制方法提出本人的一些认识，供参考。

1.编制思路

（1）资料选择

人们往往会认为在编制易发程度区划图时使用的资料种类越多越好，似乎资料种类越多，结果越可信。然而，在现有条件下获得的各种数据常常是不尽完善的，比如最为主要的1∶5万地质图，主要侧重于基岩，而多数地质灾害发生于土坡，难免会存在不同程度的不确定性，并且像“综合危险性指数”这类方法将不可定量（类别）数据与可定量数据简单叠加使用。在这种情况下，使用的数据种类越多，带来的不确定性可能也会随之增加，结果往往适得其反。本人认为选择资料要具有针对性，要找出能够反映地质环境属性的本质，才能客观的做出评价。

（2）内因查找

不良地质现象易发区（借用地质灾害易发区定义）是指容易产生崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象的区域，也就是形成崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象各条件相对集中、与其关系密切的各影响因素活动强度相对强烈的区域。

在易发区的定义中，关于不良地质现象的形成有两个方面的因素，一是条件因素，即预备条件（内因）；二是触发因素（外因）。斜坡是否容易发生崩滑流等不良地质现象，其主因是斜坡地质体内部条件决定的，即内因主要决定易发等级。那么，在以住评价选取的地质、地形地貌、气候植被、人类活动、现状地质灾害等因子中，哪些是属于内因呢？显然只有地质和地形地貌。至于降雨和人类活动则是诱发地质灾害发生的外部条件，也就是外因。气候植被主要指的是降雨，以及地表对降雨的承接能力，是通过水对地质体产生作用，它可以影响或调节易发性，但对规模等级一般不起决定作用。在一个不大的区域范围内，其条件是相似的。人类工程活动则是通过改变地形或地质条件来影响地质体。

现状地质灾害是地质体易发程度本身的反映，可以反过来验证易发程度的合理程度，可作为可信度和预测效果检验之用，用以检验、修正我们所定易发等级的合理性。因此，一个区域是否易发生崩滑流等不良地质现象取决于地质和地形地貌，其它条件可以作为影响系数或检验其准确程度进行考虑。

2.易发性指数计算

按照内因主导易发程度考虑，易发性指数主要与地形坡度、微地貌特征、松散层性质(岩质为破碎和风化程度)及其与下伏完整基岩面关系等有关，气候植被、人类工程活动强弱作为系数调节较为合理。因此易发性指数可简化表述为：

且当D或X中任一项取值为0时，Zw值为0。

式中：Zw— 易发性指数；K1—气候植被调整系数(针对浙江，年降雨量1500毫米、植被覆盖率70%定为1，降雨量每超过100毫米或植被覆盖率每降低20%，系数增加0.1，反之亦然)；K2—人类活动调整系数(采用某个等级人工边坡（未经治理）发育密度表示，密度为0，k2取1，密度0.001，即每平方公里达1000平方米，k2取1.1，依此类推，其中参与统计的边坡高度原则上应大于2米)；D—地质构造因素(取值范围0-3，分别对应不易发、低易发、中易发和高易发4个级别，即单因素评价取值，详见表1)；X—地形地貌因素(取值范围0-3，分别对应不易发、低易发、中易发和高易发4个级别，即单因素评价取值，详见表1)。对浙江而言，可不考虑地震影响（若地震影响强烈，可增加地震影响系数k3）

在确定各影响因素分值时，主要依据野外调查取得的地质环境点调查资料，当单元格内有环境调查点时，参照该调查点所描述的地质和地形地貌及植被发育情况确定，若恰好该单元格内无地质环境调查点，可按相似性原则，就近参考附近的地质环境调查点。

3.易发程度划分

（1）不良地质现象易发区划分：根据计算结果，按易发性指数值的高低划分，参考标准详见表2。

（2）地质灾害易发区初分：在不良地质现象易发区的基础上，叠加人类活动区。取二者的交集为地质灾害易发区，并分别命名为崩滑流地质灾害易发区和地面塌陷地质灾害易发区等。

（3）可信度和预测效果检验

编制的易发程度区划图在提供政府部门发布使用前，必须对它的可信度和预测效果进行检验（参见李长江等作者著《降雨型滑坡预报的理论、方法及应用》（地质出版社，2008）、《基于分形的滑坡易发程度区划方法》（《中国地质灾害与防治学报》，201 0）、《地质灾害易发程度区划工作亟待规范》（《浙江国土资源》，2012）文章），主要原则是通过该地区已有（发生）的事件来检验对未来可能出现或发生的同一类事件预测的合理性与置信度。对易发程度区划图的检验应当包括两个方面：检验组样本落在高易发区的百分比和不易发区占整个工作区的面积百分比，这两个百分值应当最大化；检验组样本落在各等级区的百分比对各等级区的面积百分比的比值，对于一个合理的易发程度分区，从不易发区到高易发区，这个比值应当是增大的。

基于上述检验准则，如果易发程度被分为4个等级，即不易发区（I）、低易发区（I I）、中易发区（III）、高易发区（Ⅳ），以A(pi) 表示第i级区的面积占工作区总面积的百分比，L(pi)表示落在第i级区的地质灾害点占检验组地质灾害点总数的百分比，则可以用L(pi)对A(pi)的比值，即以