长江经济带宜宾市地质灾害危险性评估

韩磊，孙小飞，黄洁，范敏，何超



长江经济带宜宾市地质灾害危险性评估

韩磊1，2，孙小飞1，2，黄洁1，2，范敏1，2，何超1，2

（1.四川省地质调查院,成都 610081；2.稀有稀土战略资源评价与利用四川省重点实验室 成都 610081；）

以地处长江经济带，四川盆地和云贵高原过渡带的宜宾市为研究区域，选择地震加速度、地质灾害隐患、地表起伏、坡度、高程、岩石硬度、与断层距离、与水系距离、年平均降水和人类工程活动影响等10个指标，利用信息量分析模型对研究区地质灾害危险性进行评估。结果表明：宜宾市地质灾害危险度以中危险区和低危险区为主，总体处于中等水平；区内地质灾害隐患密度和地质灾害危险性相关，危险性越高，密度越大；评估结果为宜宾市地质灾害防治提供了依据，对长江经济带社会经济和谐发展具有重要意义。

地质灾害；危险性；分析模型；宜宾市

西南地区地貌类型以山地为主，约占该区总面积的90%[1]。山地具有的能量梯度性、形态破碎性以及物质趋下迁移性，在降雨、地震和人类工程活动的影响下，产生了各类地质灾害，使西南地区成为中国地质灾害频发、地质环境脆弱最严重区域之一。频发的地质灾害摧毁了人类居住区，破坏了人类工程设施，使河道淤塞，掩埋农田和林地，造成巨大的人员伤亡、财产损失和生态环境破坏，严重威胁着该区人民生命财产与工程建设安全，制约了山区资源开发和社会经济的可持续发展[2]。

地质灾害危险性评估是地质灾害防治的主要工作之一。20世纪80年代以来，关于地质灾害危险性研究逐步突破传统的研究模式，出现了一些危险性评估的理论框架，使危险性评估开始转入定量化研究[3]。近年来在GIS和RS技术的支持下，推动了地质灾害危险性定量化评估的进程。灰色聚类法[4]、信息量分析模型[5]、多元统计方法[6]、以及人工神经网络[7]等被很好的应用到评估中。信息量分析模型具有易操作、稳健的特点，易推广性。同时也有准确度高及评估结果客观等优点，被广泛应用于地质灾害危险性评估。

宜宾市地处成渝经济区的中心地带，岷江、金沙江、长江三江交汇口，辖二区八县。介于东经103°36′～105°20′，北纬27°50′～29°16′之间。地形整体呈东北低、西南高态势。境内最高点为海拔2 008m，最低点为海拔236m，地貌以山地为主。宜宾市属于亚热带湿润季风气候，年平均气温20℃左右，年平均降水量1 050~1 650mm[8]。宜宾市位于西南地区的中心地带，是长江经济带的重要组成部分，也是长江经济带地质灾害易发区之一。该市地质灾害隐患点具有“数量多、面积广、分布不均”的特点，严重威胁当地人民生命财产安全，制约着该区社会经济的可持续发展。开展宜宾市地质灾害危险性评估，为当地结合国家长江经济带发展战略制定发展规划，开展地质灾害综合防治，打造长江上游生态保护屏障提供科学的数据支撑。

1 评估指标构建与分析

根据宜宾市的地质灾害隐患分布特点，在前人的研究基础之上[9-11]，结合科学性与可操作性、全面性与主导性的原则，选取了10个具有代表性的评估指标。其中历史因素有地震加速度和地质灾害隐患，环境因素有坡度、地表起伏度、高程、岩石硬度、与断层距离和与水系距离，诱发因素有年平均降水、受据人类工程活动影响等（表1）。

1）地震动峰值加速度：根据《中国地震动峰值加速度区划图》，研究区主要位于地震峰值加速度0.10g和0.05g的区域，地震峰值加速度值为0.15g和0.2g的区域主要分布于研究区西部屏山县境内，动峰值加速度越大，表明地物的潜在受损程度越大。

2）地质灾害隐患点密度：宜宾市有查明的1 065处地质灾害隐患点，按照10km为搜素半径，统计宜宾市地质灾害隐患点密度最高值约0.66个/km2，较高的地区主要位于宜宾市的西部和西南部，密度大,地质灾害易发性大。

3）坡度：基于宜宾市30m空间分辨率的DEM数据，进行地形坡度的提取，得到宜宾市平均坡度为18.17°，最高坡度为78.61°，坡度＞40°的区域主要集中在屏山县，而宜宾市区及南溪区、江安县则整体地形坡度较缓。坡度越大岩土下滑力则约大。

4）高程：根据宜宾市地质灾害隐患点空间分布规律分析，宜宾市地质灾害主要发育在＜1 000m高程范围内，共发育有956个地质灾害隐患点，占所调查地质灾害隐患点总数的89.77%。高程1 200～2 000m，地质灾害隐患点最少，为21个，占所调查地质灾害隐患点总数的1.97%。高程越高，地物在自身重力作用下较易发生崩塌。

5）地表起伏度：据宜宾市地形数据，其地表起伏度区域性差异明显，地表起伏较大的西部和西南片区起伏度多＞100m，地表起伏较小的东部盆地区起伏度多在0～60m之间。地表起伏度较大的地区，更容易发生地质灾害。

6）工程地质岩组：结合已有研究和1：25万地质图，充分考虑了岩土体的类型、物理力学性质以及岩土体的结构特征。将研究区分为松散岩组、软弱岩组、较软弱岩组、较坚硬岩组和坚硬岩组，得到碳酸盐岩，浅灰色灰岩以及白云岩岩土体类型较为坚硬；而紫红色泥岩、石英砂岩、粉砂岩和泥灰岩岩土体类型较为软弱。

7）断裂构造：断层构造带内岩体完整性和连续性受到破坏，进而降低斜坡体的整体稳定性和岩体的抗剪强度。据宜宾市地质构造图，按照1km作为缓冲区分级，一共分为4级，得到研究区整体断裂构造发育不明显。该区华蓥山基底断裂带长约300km，以北东方向穿入宜宾，控制着宜宾的地震活动。

8）水系作用：河流的下切形成陡壁或悬崖，使坡体原来平衡的应力状态遭到破坏，并引起应力释放，最后形成崩塌。一般而言，距水系200 m的范围内地质灾害发生最多，因此，以200m作为缓冲区分级，共分为4级，得到屏山县整体水系分布较为密集，河流地质作用较大；其余区县水系分布较为均匀。

9）平均降水：降雨对地质灾害的产生具有多方面直接和间接的作用。研究区以年均降雨量为评估因子，通过对宜宾市降雨数据进行插值生成宜宾市年均降雨量空间分布数据。结果得出，宜宾市整体年降雨量集中在800～1 200mm之间。

表1 地质灾害危险性指标权重

10）人类工程活动：公路、铁路交通以及矿场建设等人类活动，是研究区最具代表性的人类工程活动，对灾害影响最明显。因此，以区内的道路和矿场建设范围100m作为缓冲区来量化人类工程活动，得到宜宾市区、长宁县和江安县道路、矿场范围影响较大，屏山县和宜宾县北部地区道路矿场范围影响相对较小。

2 地质灾害危险评估模型

2.1 模型构建

基于信息量分析模型构建宜宾市地质灾害危险评估模型，信息量分析模型通过计算评估指标对斜坡变形破坏所提供的信息量值，作为区划的定量指标，能客观地反映地质灾害的基本规律，且操作简便、易于实施和便于推广。其计算原理与过程如下：

1）计算每个指标a提供斜坡失稳（X）的信息量F（a）：

式中：W—已知样本单元总数；V—已知样本中变形破坏的单元总数；W—有a的单元个数；V—有指标a的变形破坏单元个数。

2）计算某一单元种因素组合情况下，提供斜坡变形破坏的信息量F，即：

3）根据F的大小，给单元确定稳定性等级：

Fi＜0表示该单元变形损坏的可能性小于区域平均变形损坏的可能性；F=0表示该单元变形损坏的可能性等于区域平均变形损坏的可能性；

Fi＞0表示该单元变形损坏的可能性大于区域平均变形损坏的可能性，即单元信息量值越大越有利于斜坡变形损坏。

宜宾市地质灾害危险性评估图

4）经统计分析找出突变点作为分界点，将区域分成不同等级。在评估工作区之前，需对每个指标进行归一化、统一纲量处理之后，方可代入评估模型。通过各评估因子对宜宾市危险性的影响分析，得出地质灾害危险性因子权重（表1）。结果显示，地质灾害隐患因子影响较大，人类工程活动和坡度的影响次之，其余因子影响相对较低。

2.2 结果分析

根据宜宾市地质灾害危险性评估结果，将该区地质灾害危险性等级划分为高危险区、中危险区、低危险区和极低危险区四个级别(图1)，经统计分析和空间分析得到，宜宾市地质灾害危险度处于中等，但部分极不均匀，且地质灾害密度和地质灾害危险性分区具有较好的相关性，危险性越高，密度越大(表2)。

表2 研究区地质灾害危险性统计表

1）地质灾害高危险区，面积约289.31km2，约占宜宾市总面积的2.18%。灾害隐患点个数在高危险区有54个，灾害隐患点密度为0.18处/km2。高危险区主要分布在屏山县西部山区以及高县华蓥山断裂带附近。该区地形起伏较大、坡度较陡，属深切割地区。高危险区面积较大的乡镇主要有屏山县的新市镇、中都镇、新安镇、太平乡、锦屏镇、屏边彝族乡、清平彝族乡、夏溪乡，以及宜宾县的龙溪乡和龙华镇。

2）地质灾害中等危险区，面积约2 649.58km2，约占宜宾市总面积的19.98%。灾害隐患点个数在中危险区有278个，灾害隐患点密度为0.1处/km2。该区人类活动较大、矿业活动明显。中危险区面积较大的乡镇主要有宜宾县的富荣镇、商州镇、书楼镇、大乘镇、蕨溪镇、双龙镇、可久镇、鸭池乡以及筠连县的蒿坝镇、武德乡。

3）地质灾害低危险区，面积约7 251.21km2，约占宜宾市总面积的54.69%。灾害隐患点个数在低危险区有606个，灾害隐患点密度为0.08处/km2。主要分布在高县、南溪区西北部及兴文县西南区域。

4）地质灾害极低危险区，面积约3 068.74km2，约占宜宾市总面积的23.14%。灾害隐患点个数在极低危险区有127个，灾害隐患点密度为0.04处/km2。该区域主要分布于较为平缓的地区，包括南溪区、江安县和宜宾县北部，高程较低、地势较平缓的地区。

3 结论与讨论

宜宾市地质灾害高危险区和中危险区面积相对较少，占总面积的22.17%；宜宾市地质灾害危险性整体上处于中等；地质灾害密度和地质灾害危险性具有较好的相关性。

目前，对地质灾害危险性评估常用的方法有灰色聚类法、多元统计方法、以及人工神经网络等。灰色聚类法易受环境因子的影响，使本身的稳定性降低，结果的精度受到影响；多元统计的方法虽然具有严密的逻辑推理，但应用条件比较苛刻，不易操作和推广；人工神经网络方法主要根据研究者的知识和经验选取指标，研究者的个人水平直接影响到研究结果。信息量分析模型结构简单、易于实现和易推广，能快速计算出评估指标对地质灾害的贡献，具有较高的客观性，其评估结果更加可靠。

本研究针对宜宾市的地质灾害隐患分布特点，构建了适合于该地区的地质灾害危险性评估指标体系，利用信息量分析模型对该区进行地质灾害危险性评估和分析，为该地区地质灾害防治提供依据，对长江经济带社会经济和谐发展具有重要意义。

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Risk Assessment of Geohazards of Yibin City, Yangtze River Economic Belt

HAN Lei1,2SUN Xiao-fei1,2HUANG Jie1,2FAN Min1,2HE Chao1,2

(1-Sichuan Institute of Geological Survey, Chengdu 610081; 2-Sichuan Key Laboratory of Evaluation and Utilization of RE and REE Strategic Resources, Chengdu 610081)

Yibin City is located in the transition belt between the Sichuan Basin and the Yunnan- Guizhou Plateau, belonging to the Yangtze River economy belt. This paper makes risk assessment of geohazards of Yibin City by the use of an information value model and an evaluation index system consisting of such 10 indices as earthquake acceleration, geological hazards threat, surface fluctuation, slope, elevation, lithologic hardness, distance to faults, distance to water system, annual precipitation and distance to human activities. The results indicate that risk of geohazards of Yinbin City is dominated by medium and low risk area with overall at medium level. Potential density of geological hazards has a direct relationship to risk of geohazards.

geological hazards risk evaluation; information value model;Yibin City

中国地质调查局地质调查项目“西南地区国土遥感综合调查”（12120115065001）

韩磊（1983-），男，四川省成都人，工程师，主要从事资源环境遥感研究工作

孙小飞（1993-），男，四川省成都人，工程师，主要从事遥感地质工作

P642.2

A

1006-0995（2019）01-0139-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.01.032