基于Arcgis的地质灾害易发性和危险性分区评价——以宿松县为例

解会存，金志

(安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院,蚌埠　233000)



基于Arcgis的地质灾害易发性和危险性分区评价
——以宿松县为例

解会存，金志

(安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院,蚌埠233000)

在了解地质环境和灾害特征的基础上，依据综合指数法，确定因子权重，通过Arcgis空间分析软件，作出宿松县斜坡单元网格并进行相应的模拟运算，得出每一个评价单元内所有影响因子的加权和。最后，依据分区标准对易发程度指数图层进行插值处理，便得到宿松县地质灾害的易发性分区。将区域的受威胁对象和易发性叠加计算，将得出各个区域的危险性等级，最后结合地质灾害易发性分区得出危险性分区。分区结果反应出野外调查实际情况。

宿松县；地质灾害；综合指数法；易发性；Arcgis空间分析；危险性

宿松县地质环境脆弱，人类工程活动强烈，截止2014年12月底，全县共发生地质灾害(隐患)点189处(含核销点)，共造成16人死亡、340间民房被毁，直接经济损失达6 606.37万元。经宿松县国土资源局和各级人民政府努力，宿松县境内排查掉90处地质灾害点，目前现状存在地质灾害(隐患)点有99处，威胁人口1 737人，潜在经济损失8 572.38万元。为便于当地政府进行地质灾害防治工作，急需对地质灾害的易发区和危险区进行划分。

本文在基于宿松县地质环境条件和地质灾害野外调查的基础上，选用综合指数法和Arcgis空间分析法对宿松县进行了地质灾害易发区进行划定。并在易发区划分的基础上，进行地质灾害危险区划分，取得了较好的效果。

1　地质灾害发育特征

宿松县位于大别山南麓、长江北岸，地跨沿江丘陵平原区和大别山区。县域北部为中、低山，中部为丘陵，南部为平原湖区，中低山区山高坡陡，峡谷深切，降水量充沛，且较集中，多暴雨、大雨。复杂的地质环境和气候条件为地质灾害的形成创造了条件。截至2014年12月，共查明地质灾害(隐患)点189处(核销地质灾害点90处，保留和新增地质灾害隐患点99处)，其中滑坡97处，崩塌74处(含11处河、湖岸坡崩塌)，泥石流1处，不稳定斜坡8处，采空塌陷8处，岩溶塌陷1处，各类型灾害(隐患)点发育类型饼图见图1。

图1　各类型灾害(隐患)点发育类型饼图

2　易发区分区评价

2.1评价方法

宿松县地貌类型较复杂，地质灾害数量较多、规模较小，此次选用了易发程度指数法来实现地质灾害的易发性分区。

在分析地质灾害成因的基础上，确定影响灾害发育的各种主要因素(如影响滑坡稳定性的主要因素包括地形地貌、岩土体特征和人类活动强烈程度等)，将每个影响因素赋予一定的权重，同时按各个因素不同状态分成不同的级别，赋予不同的分级值，求出所有影响因素的加权和，即得到某个评价单元的易发程度指数。根据每个单元的易发程度指数，依据分区的标准进行灾害易发程度分区。

易发程度指数的通用表达式为：

式中，Zp为地质灾害易发程度指数；Ai为评价因子的权重；qi为评价因子的分级值。

根据宿松县地质灾害发育特征，做出滑坡+崩塌+不稳定斜坡+地面塌陷的易发程度分区，得到整个宿松县地质灾害易发程度的空间分区图。整个地质灾害易发程度分区的技术流程如图2所示。

图2　地质灾害易发区划流程图

2.2单元网格剖分

按调查基本要求，运用MAPGIS的空间分析工具对评价范围进行了网格剖分。综合调查区具体数据源情况，对不同的数据源分析选用评价单元面积为1 000 m×1 000 m(单元面积=1 km2)，对于跨山顶的单元以山顶最高点为界分解单元。调查区共剖分为 2 545个单元。

2.3崩塌、滑坡、泥石流地质灾害易发性分区

2.3.1评价因子的确定

结合宿松县地质环境条件、地质灾害成因及分布特征，灾害特征选取灾害点密度作为评价因子，形成条件选取了地形坡度、地貌类型、工程地质条件、构造发育程度，诱发因子选取了全年降水量和人类工程活动强烈程度，共7个评价指标。根据中国地质调查局编写的《滑坡崩塌泥石流灾害调查规范》(1∶50 000)，并结合邻省内地质灾害区划的资料及经验，确定了自然与人为影响因素的综合权重值(表1)。

表1　影响因素综合权重表

根据W易计算值与现状调查评价结果对比，确定易发程度等级阀值，按以下标准判别：

易发程度高W易≥3.0

易发程度中等2.25

易发程度低1.0

易发程度低W易≤1.0

2.3.2数据处理与评价因子权重的分配

根据野外调查观测结果，并结合对基础资料以及与地质灾害的发育关系综合分析，采用定量、半定量的方法，研究各致灾因子与地质灾害空间分布的对应关系和内在联系，确定评价因子权重的分配(表2)。

2.4地面塌陷地质灾害易发性分区

2.4.1岩溶塌陷

(1) 划分原则与方法

本次以岩溶塌陷地质灾害易发性综合评价结果为主要依据，结合松散层厚度、碳酸盐岩分布、地质构造、岩溶发育现状及地下水开采程度等影响因子，采用基于ArcGIS的信息叠加法，对宿松县进行岩溶塌陷地质灾害易发性划分。

表2　崩塌、滑坡地质灾害致灾因子分类赋值表

按下式计算岩溶地质灾害易发性指数Y危：

Y危i=a1×Si+a2×S2i+a3×S3i+a4×S4i+a5×S5i

式中，Y危 I为i单元地质灾害易发性指数；S1i为i单元松散层厚度分布指数；S2i为i单元碳酸盐岩分布指数；S3i为i单元地质构造指数；S4i为i单元岩溶发育现状指数；S5i为i单元地下水开采指数；ai为i要素指数权重。

根据安徽省地质灾害分级标准，并结合省内地质灾害区划的资料及经验，确定了自然与人为影响因素的综合权重值(表3)。

表3　岩溶塌陷易发性评价指标及取值表

根据W易计算值与现状调查评价结果对比，确定危险性等级阀值，按以下标准判别：

易发程度低 1.5

不具有易发性W易≤1.5

(2) 数据处理与评价因子权重的分配

各致灾因子权重大小的分配是根据野外调查观测结果，并结合对基础资料以及与地质灾害的发育关系综合分析，采用定量、半定量的方法，研究各致灾因子与地质灾害空间分布的对应关系和内在联系，确定评价因子权重的分配(表4)。

表4　岩溶塌陷地质灾害致灾因子分类赋值表

2.4.2采空塌陷

(1) 划分原则与方法

本次以采空塌陷地质灾害易发性综合评价结果为主要依据，结合采空区面积、采空区顶板埋深、采深采厚比、地形地貌、地层岩性、灾害点密度等，对宿松县进行采空塌陷地质灾害易发性划分。采用基于ArcGIS的信息叠加法。

根据安徽省地质灾害分级标准，并结合省内地质灾害区划的资料及经验，确定综合评估量化指标，并进行采空塌陷易发程度等级划分(表5)

表5　采空塌陷易发程度等级划分表

(2) 判别方法

根据表6进行采空塌陷易发程度判别。

2.5易发程度分区

确定了宿松县地质灾害易发性的影响因子及相应权重，将各因子的数字图层进行赋值分类、转化成栅格图层，再利用Arcgis空间分析工具进行相应的模拟运算，得出每一个评价单元内所有影响因子的加权和。依据分区标准对易发程度指数图层进行插值处理，便得到宿松县地质灾害的易发性分区。将宿松县地质灾害易发性分区分为高易发区、中易发区、低易发区、不易发区4类(图3)。

表6　采空塌陷易发程度判别表

图3　宿松县地质灾害易发性分区图

(1) 高易发区

主要分布在宿松县北部中低山区，区内地质环境脆弱，人类工程活动强烈，地质灾害发育，总面积为182.35 km2，占全县面积7.61%。共发育有地质灾害点145处，占灾点总数的76.72%，其中滑坡80处，崩塌51处，不稳定斜坡7处，地面塌陷7处。灾害点密度80处/100 km2。

(2) 中易发区

主要分布于宿松县北部丘陵地带和长江沿岸，区内地质灾害环境较差，人类工程活动强度大，地质灾害点较发育。总面积为216.30 km2，占全县面积9.04%，共发育有地质灾害点35处，占灾点总数的18.52%，其中滑坡16处，崩塌15处，泥石流1处，不稳定斜坡3处。灾害点密度16.18处/100 km2。

(3) 低易发区

该亚区分布于宿松县中部广大地区，地质环境相对较好，人类工程活动强度低，地质灾害很少发育。总面积为792.74 km2，占全县面积的33.12%。共发育有地质灾害点7处，占灾点总数的3.70%，其中崩塌6处，地面塌陷1处。灾害点密度0.88处/100 km2。

(4) 不易发区

主要分布于宿松县南部的广大平原地区，地质环境较好，人类工程活动弱，地质灾害不发育，未发现地质灾害点。总面积1 202.14 km2，约占全县总面积的50.22%。

3　危险性分区评价

3.1评价方法

根据地质灾害易发程度及受威胁对象进行危险性分区评价，采用地质灾害危险性指数W危法划分危险性等级，再根据全县实际情况局部调整，综合评价。

3.2地质灾害危险性指数分区

根据地质灾害易发性及人口、财产分布按下式计算地质灾害危险性指数W危：

W危i=a1×Y易发i+a2×Y人财i

式中，W危I为i单元地质灾害危险性指数;Y易发I为i单元地质灾害易发性指数;Y人财I为i单元人财物分布指数;a1为地质灾害易发性指数权重;a2为人财物分布指数权重。

各参数取值见表7。

表7　危险性评价指标及取值表

根据W危计算值与现状调查评价结果对比，确定危险性等级阀值，按以下标准判别：

危险性大W危≥2.2

危险性中等1

危险性小W危≤1

3.3危险性分区

将宿松县地质灾害危险区划分为3级，即高危险区、中危险区和低危险区(表8、图4)。

表8　宿松县地质灾害危险程度分区表

(1) 高危险区

主要分布在宿松县北部中低山区及宿松县南部的小孤山区域，该区总面积为231.05 km2，占全县总面积的9.65%。

该区地貌类型多样，主要以中低山为主，其次为丘陵及平原，地势起伏较大，最高海拔983.0 m，构造发育，岩体结构较破碎，易风化、剥蚀；主要影响因素为降水及切坡。区内有国道G105、沪蓉高速、合九铁路、县道X065、小孤山风景区道路以及村村通的村级公路。人口集中地为各中心集镇及各个中心村组等。

该区共发育地质灾害(隐患)点165处，其中，滑坡90处，崩塌57处,不稳定斜坡7处，泥石流1处，地面塌陷10处，灾害点密度71.4处/100 km2。该区地质灾害已造成直接经济损失1 501.93万元，无人员死亡，经预测评估统计，该区共有1 669人生命安全及8 091.38万元财产受到威胁。

(2) 中危险区

主要分布于宿松县中部及长江沿岸，合九铁路北部的大部分区域，该区总面积为936.27 km2，占全县总面积的39.12%。

地貌类型较复杂，以丘陵、平原为主，局部发育有低山，地势起伏较大；构造发育程度发育，岩体节理裂隙较发育，易风化、剥蚀；主要影响因素为降水及切坡。区内有规划合九城际铁路、G105、沪蓉高速、规划省道、县道及村村通的村级公路。人口集中地为县城、各中心集镇及各个中心村组等。

该区共发育地质灾害(隐患)点23处，其中崩塌14处,滑坡7处，不稳定斜坡1处，岩溶塌陷1处，灾害点密度2.46处/100 km2。该区地质灾害已造成直接经济损失4 878.3万元，无人员死亡，经预测评估统计，该区地质灾害仍威胁58人、481万元财产。

图4　宿松县地质灾害危险性分区图

(3) 低危险区

主要分布于宿松县南部龙感湖、大官湖、黄湖、泊湖周边外围区域，总面积为1 226.21 km2，占全县总面积的51.23%。

该亚区地貌类型为平原，地形平缓，地势开阔，沟河交错，相对高差<20 m；地质构造发育一般。 人类活动较弱。

该区共发育地质灾害点1处，为崩塌地质灾害，灾害点密度0.08处/100 km2，该地质灾害点已被核销，险情等级均为小型，核销地质灾害点均已稳定、治理或者威胁对象搬迁。

4　结论

(1) 将调查区分隔成(1×1) km2评价单元，选取了影响宿松县地质灾害发育的7个评价因子，利用Arcgis空间分析软件对各个单元内各因子进行了数据分析，确定各评价因子权值，通过栅格计算工具将宿松县地质灾害易发性分区为高易发区、中易发区、低易发区和不易发区，分区结果较好的反应了宿松县地质灾害易发性的实际情况。

(2) 在易发分区图的基础上，并将各个单元根据调查所得灾害点的受威胁对象进行累加，最后将区域的受威胁对象与易发性进行叠加计算，得出各个单元的危险性等级，最后结合地质灾害易发性分区图和危险性区划图，将宿松县地质灾害危险性划分为高危险区、中危险区和低危险区，划分结果能够很好的匹配野外调查结果。

[1]崔伟，陈戈，解会存，等.安徽省宿松县1∶50 000万地质灾害调查报告[R] .安徽水文地质工程地质公司.2015.

[2]中华人民共和国国土资源部.滑坡崩塌泥石流灾害调查规范(1∶50 000)(DT/0261-2014)[S]，2014.

[3]中华人民共和国国土资源部.《县(市)地质灾害调查与区划基本要求》实施细则[S].2007.

[4]李永红，向茂西，贺卫中，等.陕西汉中区地质灾害易发性和危险性分区评价[J].中国地质灾害与防治学报，2014,25(3)：108-112.

[5]基于ArcGIS的地质灾害易发性分区评价——以旬阳县为例[J].中国地质灾害与防治学报，2015,82-86．

[6]高帅、姬怡微、何意平,等.基于层次分析法与ArcGIS的榆阳区地质灾害易发性与危险性分区评价 [J].地质灾害与环境保护，2015,26(3):98-104．

ASSESSMENT OF THE SUSCEPTIBLE DEGREE AND DEGREE OF RISK OF GEOLOGICAL HAZARD BASED ON ARCGIS——A CASE OF SUSONG

XIE Hui-cun，JIN Zhi

(The No.1 Institute of Hydro-geological and Engineering Geological Prospecting，Anhui Geological Prospecting，Anhui Bengbu233000,China)

Abstract: The Synthetical Index Method was used to determine factor weights,based on the geological environment. Through Arcgis spatial analysis software,the weighted sums of all impact factor in each evaluation unit was obtained by dividing into ramp element mesh and making analog calculation.Finally，it needs interpolation processing of prone degree index layer, according to the zoning standards, then obtains susceptibility zonation of Geological Hazards in Susong County.Risk grades were obtained by the vulnerability of the objects and susceptibility.The zoning results conform to the field surveys.

Susong；geo-hazard；Synthetical Index Method；sus-ceptibility；Arcgis spatial analysis；risk

1006-4362(2016)03-0086-06

2016-03-07改回日期：2016-04-28

X43；X141

A

解会存(1985-)，女，本科，工程师，主要从事水工环地质勘查工作。E-mail:584715665@qq.com