基于综合指数法的珠海某地环境地质灾害易发性研究

(广东省地质调查院，广东 广州 510080)

地质灾害评价内容主要包括四个部分，即地质灾害易发性评价(敏感性)、危险性评价、易损性评价和风险评价。其中地质灾害易发性是指一定时间内某空间区域在某种诱发因素作用下发生地质灾害的可能性，主要反映地质灾害发生的历史和现状，有一定的预测性。易发性评价是危险性评价乃至风险评价的基础，是布置地质灾害防治和预报预警等工程的参考依据。

目前地质灾害易发程度分区方法很多，主要包括综合危险性指数法[1]、层次分析法[2]、模糊综合评价法[3]、逻辑回归模型和确定性系数模型[4]等。随着地理信息系统(GIS)的发展，其强大空间信息管理和分析功能为地质灾害信息的规划化管理提供了有力的工具，也为地质灾害在不同模型条件下的风险评估提供了有效的技术支持。

为了体现各影响因素对地质灾害的作用，提高地质灾害易发性分区评价精度和准确性，又使评价工作具有可操作性，根据地质灾害发育特征及地质环境条件，本文采用综合指数法进行评价。

1 研究区概况

研究区位于珠江三角洲南端，珠海市西南部。地貌以滨海平原为主，次为丘陵，区内东部横琴岛和中部三灶岛丘陵、台地地势较高，植被较发育。区内气候温和湿润，多年平均气温22.3℃，最高气温38.5℃，最低气温2.5℃，日温差较小；4-9月盛行东南季风，为雨季，降雨量约占全年的85%，10月—次年3月盛行东北季风，为旱季。

研究区地质环境条件相对脆弱，具体表现为雨水充沛、潮湿炎热的环境使得风化作用强烈，而风化程度不均导致球状风化岩体较常见，极易形成工程建设安全隐患；另外，区内广泛分布淤泥质软土，对道路和建筑存在很大的威胁。与此同时，区内人类工程活动频繁，在一定程度上加剧了地质灾害发生和发展。

据调查，研究区主要的环境地质灾害为斜坡类地质灾害和软土地面沉降地质灾害，共发现斜坡类地质灾害42处、软土地面沉降地质灾害75处，其中斜坡类地质灾害包括崩塌34处，滑坡4处，不稳定斜坡4处。据统计，这些地质灾害威胁人数已超过1 000人，造成直接经济损失高达1 000万元，威胁资产价值约为3 000万元。因此开展研究区环境地质灾害的易发性评价变得刻不容缓。

2 评价过程

本次评价采用定性与定量相结合的方法进行。通过MAPGIS划分评价单元；根据地质灾害特征，地质灾害发育背景及现状、地质灾害形成机理等确定评价因子；利用层次分析法确定各因子权重；将评价因子的量化数值分配到不同的评价单元上，采用相应数学评价模型计算出各单元地质灾害易发性指数，再将叠加后的网格数据化进行地质灾害易发性分区。地质灾害易发性分区结果经专家介入审核，不符合实际的应重新调整权重评价，其主要评价流程如图1所示。

在进行评价时，将区内第四系分布且软土分布地区划为软土地面沉降地质灾害发生区，在该区主要以软土地面沉降地质灾害易发性分析为主，其它地区则以滑坡、崩塌以及不稳定斜坡地质灾害易发性分析为主。

图1 地质灾害易发性评价流程图

2.1 网格剖分

运用栅格数据处理方法对研究区进行网格剖分，为提高评价结果的精度，本次剖分单元格面积采取0.2 km×0.2 km，共划分24 179个单元。

2.2 评价因子及权重的选取

影响地质灾害形成与发展主要受两个方面因素的影响，即地质灾害形成条件和诱发条件，地质灾害的形成条件包括地形地貌、地层岩性、地质构造等；地质灾害的诱发条件包括气象水文、人类工程活动等。这两方面因素的综合作用，影响了地质灾害的形成、分布、规模、种类、密度和危害程度等特征。另外，地质灾害现状发育程度可以直接地反映地质灾害现状易发程度，是对地质灾害形成条件和诱发条件分析的验证，是本次分区的最重要的影响因子。

2.2.1 斜坡类地质灾害

1)斜坡类地质灾害现状发育程度以灾害点发育密度来判别，考虑到不稳定斜坡如失去平衡，一般转变为滑坡、崩塌的实际情况，把不稳定斜坡一并考虑在其中。

2)斜坡类地质灾害形成条件包括地形地貌、地层岩性和地质构造等。

其中地形地貌主要体现为地形坡度，根据研究区地形起伏和坡度相对大小，结合不同坡度下滑坡和崩塌的发生情况，以30°和50°为分界值；

地层岩性包括岩石风化层厚度、工程岩组及节理裂隙发育情况等。受限于研究区工程岩组主要为侵入岩，成分单一；且对岩石风化层的调查数据不足，所以仅考虑节理裂隙发育情况为地层岩性的二级因子；

在断裂构造附近，岩石较为破碎，有利于地质灾害形成和发育。本次评价根据距离断层的远近来刻画断层对地质灾害易发性的影响。

3)斜坡类地质灾害诱发条件包括气象水文和人类工程活动。

斜坡类地质灾害的主要诱因为强降雨，所以选取年降雨量因子作为评价气象水文的影响因子；

人类工程活动也是一重要因子，根据人类工程活动(如建房、修路等)的相对强度划分“强烈”、“中等”、“弱”。

评价因子的权重采用层次分析法并通过验证确定，首先对所选取的主要评价因子进行大致权重确定，而后按照九标度对两两因子之间进行对比，逐层比较后通过试算检验，形成评价因子权重表(见表1)。

表1 斜坡类地质灾害易发性分区评价因子及权重一览表

2.2.2 软土地面沉降地质灾害

研究区广泛分布第四系，且第四系中软土发育，造成软土地面沉降地质灾害较发育。第四系中软土地面沉降地质灾害易发性分区评价因子为已发地质灾害点的密度、地貌、软土层厚度以及建筑工程密度(上部荷载)等因素，其中已发地质灾害点的密度、软土层厚度等因素可定量分级，具体划分标准如下(见表2)。

表2 软土地面沉降地质灾害易发性分区评价因子及权重一览表

2.3 评价方法

评价方法采用综合指数法，其数学评价模型为：

i=1，2，…，n；j=1，2，…，m

式中：Pi为第i单元的易发性指数；Wi为第j个评价因子的权重；ai为第j个评价因子在第i评价单元的赋值；i为评价单元；j为评价因子；m为评价因子数；n为评价单元数。

2.4 易发等级划分

利用MapGIS的空间分析模块，按照各影响因子的权重，对各因子数据图层进行叠加分析，得到易发性指数剖分图，后进行线条优化处理后可得到易发性分区图(见图2所示)。

图2 主要环境地质灾害易发性分布图

3 易发区评价

由斜坡类地质灾害易发程度分区图可以看出，斜坡类地质灾害易发区主要集中在白藤山、三灶岛局部山麓位置，区内地质灾害点数量占总灾害点数量的64%(见表3)；其他地区由于人为活动较弱、植被保护较好，为斜坡类地质灾害中、低易发区。评价结果能够准确地反映研究区斜坡类地质灾害分布情况、发育现状和危害程度。

表3 易发性分区统计表

3.1 地质灾害高易发区

斜坡类地质灾害高易发区分布面积3.35 km2，占区内基岩出露面积的5.0%，共有斜坡类地质灾害点27个，占斜坡类地质灾害点总数的64.3%。特点是村庄主要集中在山麓、山前平原位置，村民建房、修路切削山坡普遍，形成了大量的不稳定斜坡，斜坡岩性主要为花岗岩，节理裂隙发育，风化强烈，斜坡坡度较陡，降水充沛，有利于崩塌等斜坡类地质灾害的形成。

软土地面沉降地质灾害高易发区分布面积为145.91 km2，占区内第四系总面积的64.3%，已发软土地面沉降地质灾害65处，占软土地面沉降调查点总数的83.3%。特点是软土层厚度均大于20 m，最深达53 m，区内人类工程活动(修路、建房等)强度大，对地质环境影响强烈，在工程建设过程中易发生软土地面沉降和工后沉降，主要表现为房屋倾斜、开裂和地面(路面)下沉，且目前仍处于不稳定状态，存在持续发展趋势。

3.2 地质灾害中易发区

斜坡类地质灾害中易发区分布面积24.06 km2，占区内基岩出露面积的36.1%，共有斜坡类地质灾害点14个，占斜坡类地质灾害点总数的33.3%。主要分布在残丘、丘陵山腰至山麓位置，人类工程活动较频繁，因修建公路或建筑房屋，山体部分已被削平，地形坡度不大，岩性以花岗岩为主，岩石节理裂隙发育，整体较为破碎，在降雨的情况下，较易形成崩塌、滑坡等地质灾害。

软土地面沉降地质灾害中易发区分布面积为39.77 km2，占区内第四系总面积的17.5%，已发软土地面沉降地质灾害13处，占软土地面沉降调查点总数的16.7%。特点是软土层厚度在10～20 m之间，区内人类工程活动(建房)强度较大，对地质环境影响较强烈，较易发生工后沉降，主要表现为房屋倾斜、开裂和地裂缝。

3.3 地质灾害低易发区

斜坡类地质灾害低易发区分布面积39.28 km2，占区内基岩出露面积的58.9%，共有斜坡类地质灾害点1个，占斜坡类地质灾害点总数的2.4%。主要分布在海拔较高，人类活动弱的低山区域，植被覆盖较好，地质灾害相对不发育，仅发育的1处崩塌，规模及灾情等级均为小型。

软土地面沉降地质灾害低易发区分布面积为41.28 km2，占区内第四系总面积的18.2%，未见有明显软土地面沉降地质灾害。特点是位于残积物分布区，软土层厚度在10 m以下，且软土多为近固结状态，地面沉降不明显。

4 结语

(1)根据研究区主要环境地质灾害发

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，细化评价因子，通过“层次分析法”确定各评价因子的权重，采用“综合指数法”，利用MapGIS空间分析模块对研究区进行主要环境地质灾害易发性评价，将研究区丘陵山地划分为斜坡类地质灾害高易发区、中易发区和低易发区，平原区划分为软土地面沉降地质灾害高易发区、中易发区和低易发区。

(2)从分析结果可以看出，研究区的斜坡类地质灾害高易发区主要分布在山麓、山前位置，建房、修路等人类工程活动切削山坡普遍，形成了不稳定斜坡，而斜坡岩性主要为花岗岩，节理裂隙发育，风化强烈，斜坡坡度较陡，降水充沛，导致崩塌、滑坡等斜坡类地质灾害极易发生；而软土地面沉降地质灾害的高易发区主要位于近河道、海域位置，软土层厚度大且处于未完全固结状态，人类工程活动较强烈，建筑工程密度较大。

(3)根据易发性分区统计表数据可知，大多数的地质灾害点位于本次评价的高、中易发区内，证明本次易发性评价结果具备可信度和参考价值。这对于指导开展地质灾害防治和预报预警等工程提供了参考依据。

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