基于GIS 的贵州省赫章县滑坡易发性区划研究

2020-01-15郭志军谢红东艾灿伟

防灾科技学院学报 2019年4期

郭志军，谢红东，艾灿伟

(贵州省煤田地质局一七四队，贵州贵阳 550081)

0 引言

地质灾害引起因素主要有自然因素(地质环境方面)、人为因素(人类工程活动)及两者共同作用［1］。崩塌、滑坡、不稳定斜坡、地面塌陷、泥石流及地裂缝等是目前主要存在的地质灾害类型。其发育分布情况的影响因素较多，主要为地质环境方面的，如地形地貌、地层岩性、地质构造及地震、人类工程活动等;其次为外界条件诱发所致。地质灾害易发区具有极易发生的地质环境条件，如所在地地形陡峻、地质构造条件复杂、煤矿及其他矿产开采区等。

地质灾害易发性分区评价方法很多［2－5］，其中利用MAPGIS 软件进行的评价工作也较多，此种方法通常是首先将影响地质灾害发育的各影响因素生成一个MAPGIS 图层，然后利用层次分析法获取各影响因素的权重指数，最后利用MAPGIS 空间分析功能得到各评价单元的综合危险性指数，进而生成研究区地质灾害易发程度分区图［6－11］。本文以赫章县高位排查成果资料为依据，利用前人总结的研究区滑坡地质灾害评价指标及权重［12］，求得各单元格滑坡综合危险性指数，最后利用MAPGIS的空间分析功能得到赫章县滑坡地质灾害易发程度分区图。

1 研究区概况

1.1 研究区地质环境背景概况

赫章县隶属贵州省毕节市，位于贵州省西北部，所处位置为中亚热带暖温湿润季风气候区，四季不分明但干湿季分明，日温差较大，月及年温差小，年平均温度14.1℃，年平均降雨量875mm，且大部分降雨集中在每年的5 ～9月份。研究区内地势整体中西部高，东部相对较低，高差在500 ～700m，区内地貌分三大类:溶蚀地貌、溶蚀－侵蚀地貌、侵蚀地貌。依据形态组合又细分为8 小类:堆积阶地、低中山缓丘坡地、中切中山、浅切中山、溶蚀－侵蚀中山峡谷(深谷)、溶蚀～侵蚀中山沟谷、岩溶峰丛沟谷、溶丘洼地(图1)。地层出露由新至老为第四系、侏罗系、三叠系、二叠系、石炭系、泥盆系、志留系、奥陶系、寒武系，主要为二叠系和三叠系出露，其他均为零星分布。岩性主要为灰岩、白云岩、泥岩、泥砂岩、泥质粉砂岩、粘土岩、炭质页岩及玄武岩等(图2)。区内大地构造上县境以东为扬子准地台黔北台隆遵义断拱毕节北东构造区，以西及西南区为六盘水断陷威宁北西向构造变形区［13］。区内主要构造行迹走向为北东、北西，东西向、北北东向构造及弧形构造零星分布。整体构造体系主要形成于燕山期，但定形时间略有先后，北东向构造在晚近时期有过剧烈活动。

图1 赫章县地貌分布图Fig．1 Distribution map of geomorphologic characteristic of Hezhang County

1.2 研究区滑坡地质灾害概况

截至2018年赫章县境内共发育有地质灾害隐患点167 处，其中滑坡(不稳定斜坡)103 处，占地质灾害点总数的61.68%(图2)。在这103 处滑坡灾害点中，规模小型的87 处，占比84.47%，规模中型的15 处，占比14.56%，规模大型的1处，占比0.97%，规模特大型的0 处。

图2 赫章县地质灾害隐患分布图Fig．2 Distribution map of geological hazards in Hezhang County

2 评价方法及过程

2.1 单元网格划分

本文以1 ∶5 万赫章县行政区划图为底图基础，利用规则的正方形单元格划分评价单元对赫章县地质灾害进行易发性区划，地质灾害易发性评价中每个单元面积为1km×1km ～3km×3km，对于地质条件变化不大的地区，单元面积可取高值，地质条件复杂或需详细研究的地区，单元面积可取低值，与地质条件不适宜的网格大小可能会导致评价结果些许偏差，而赫章县地质条件复杂程度为中等，故以2km×2km 为一个单元格，周边不足一格的合并到相邻单元格中，将赫章县国土面积大致划分为773 个单元格(图3)，以此为基本单元，定量计算值为主、定性评判取值为辅“就高不就低”进行地质灾害易发性分区。

2.2 评价指标及权重的选取

地质灾害易发程度评价是在一定的评价指标下进行的，选取合适的评价指标体系及权重可使评价结果更准确反映真实情况，地质灾害易发区具有其易发生的地质环境条件，如所在地地形陡峻、地质构造条件复杂、煤矿及其他矿产开采区等。地质灾害的易发性评价内容主要是地质灾害的形成条件和主要诱发因素。受地质环境条件、人类活动情况及灾害发育差异的影响，各单元区内地质灾害易发情况、灾种发育情况各不相同。本文依据文献［12］中滑坡的评价指标及权重对研究区进行易发程度评价，其评价指标与权重见表1。

图3 赫章县地质灾害易发性评价单元网格剖分图Fig．3 Grid partition map of geological hazard susceptibility assessment unit in Hezhang County

表1 滑坡(不稳定斜坡)易发性量化评分标准［12］Tab．1 Quantitative scoring criteria of landslides(unstable slopes)susceptibility

2.3 综合危险性指数的计算

(1)滑坡易发性综合危险性指数计算公式:

式中:Efh为滑坡易发性综合危险性指数;ai为环境变量权重;Aj为环境变量得分(表1)。

(2)依据公式(1)得到每个单元格中滑坡地质灾害易发性综合危险性指数，以81 号单元格滑坡易发性综合危险性指数计算为例:坡度属于25°～45°项，取值40;单元格内为三叠系飞仙关组粉砂岩，属于煤系地层、断层角砾岩、软硬相间的地层项，地层岩性及岩土体结构取值40;斜坡结构属于顺向层状结构斜坡崩滑残留体斜坡，活动结构面已连通项，取值40;新构造活动与地震属于相对稳定区地震烈度＜7 度项，取值10;人类工程活动属于矿业开采普遍项，取值40;斜坡高度属于50～100m 项，取值10;三日最大降水量属于85～200mm 项，取值30;斜坡变形破坏情况属于存在不稳定的潜在缓坡或者土层变形体有正在活动的滑坡体项，取值40;通过式(1)计算得81 号单元格易发性综合危险性指数Efh= ((0.10*40 + 0.15* 40 + 0.15* 40 + 0.08* 10 + 0.10* 40 +0.07* 10 +0.15* 30+0.20* 40))/40= 0.76，依次类推，分别计算出其他772 个格子的滑坡易发性综合危险性指数。

3 赫章县滑坡地质灾害易发程度分区

将773 个单元格的综合危险性指数值通过编辑单元格区属性结构进行赋值，利用MAPGIS－1辅助工具－导入导出－导出属性数据(WB)将各单元格易发性综合危险性指数导出成一个WB 文件，然后将各单元格区文件通过区编辑－自动区标注生成一个以ID 号为注释的点文件，最后将这个ID 号的点文件与综合危险性指数的WB 文件进行连接得到一个以综合危险性指数为高程点的各单元格高程模型，利用MAPGIS 空间分析中的DTM 分析功能生成研究区滑坡地质灾害易发性综合危险性指数等值线图，然后结合前人对本地区滑坡地质灾害易发程度评价结果及现场调查的地质灾害分布情况综合分析，将研究区滑坡地质灾害易发性综合危险性指数中Efh≥0.70 定义为高易发区，0.50≤Efh＜0.70 定义为中易发区，Efh＜0.50 定义为低易发区。经过编辑修饰生成研究区滑坡地质灾害易发程度分区图(图4)。

图4 赫章县滑坡地质灾害易发程度区划图Fig．4 Zoning map of geological hazard susceptibility of landslide in Hezhang County

4 滑坡地质灾害易发程度分区结果及评价

从赫章县滑坡地质灾害易发程度区划图(图3)可以看出，赫章县滑坡地质灾害易发区分为:滑坡地质灾害高易发区、滑坡地质灾害中易发区及滑坡地质灾害低易发区。地质灾害易发区主要位于赫章县的中北部，分区结果基本能够反映赫章县滑坡地质灾害发育的分布情况与危害程度。

4.1 滑坡地质灾害高易发区

该区涉及赫章县德卓、安乐溪、可乐、结构、朱明、财神、罗州、城关、达依、六曲河、古基、哲庄、野马川等15 个乡镇，面积722.61km2，占全县面积的22.27%，区内有89 处滑坡地质灾害隐患点发育分布，占全县滑坡总灾害点数的86.41%，灾害点密度为0.123 处/km2，灾害点分布整体较密集，灾害体规模较大，整体稳定性差。易发区内包括溶蚀－侵蚀中山沟谷、侵蚀地貌的浅切中山两种地貌类型。地层出露由新至老主要为自流井组(J1－2z)、二桥组(T3J1e)、关岭组(T2g)、嘉陵江组(T1－2j)、飞仙关组(T1f)、峨眉山玄武岩组(P2－3em)、龙潭组(P3l)、茅口组(P2m)、栖霞组(P2q)、梁山组(P2l)，岩性主要为软质岩类及软硬相间岩类(砂岩、粉砂岩、白云岩、灰岩、泥灰岩及砂页岩等)，具有易崩易滑地层的特质。本区地质构造较发育，整体构造行迹走向为东西向，年降水量大于800mm。本区为县域内人口最密集，经济及交通最发达，水利水电等基础设施分布最多，人类工程活动最强烈的地带。经济的进一步发展会带来大规模基础设施建设，进而破坏原有地质环境条件，增加地质灾害发生频率。该滑坡地质灾害高易发区分4 个亚区:德卓滑坡高易发区(A1)、安乐溪－朱明－哲庄－城关－野马川滑坡高易发区(A2)、古达滑坡高易发区(A3)、松林坡滑坡高易发区(A4)(图2)。

4.2 地质灾害中易发区

该区涉及赫章县德卓、河镇、可乐、辅处、铁匠、水塘、威奢、古达、结构、财神、六曲、古基、哲庄等21 个乡镇，面积1590.05km2，占全县面积的49.01%，区内有13 处滑坡地质灾害隐患点发育分布，占全县滑坡总灾害点数的12.62%，灾害点密度0.008 处/km2。地质灾害点分布整体相对较稀疏，且规模一般，稳定性较差。易发区内主要为侵蚀地貌的浅切中山地貌类型。区内地层出露自新至老主要为自流井组(J1－2z)、二桥组(T3J1e)、关岭组(T2g)、嘉陵江组(T1－2j)、飞仙关组(T1f)、峨眉山玄武岩组(P2－3em)、龙潭组(P3l)、茅口组(P2m)、望城坡－尧梭组(D3w-y)、黄龙－马平组栖霞组(C2h-m)等，岩性主要为硬质岩类、软硬相间岩类(灰岩、白云岩、砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等)，具有易滑地层的特质。本区地质构造较发育，整体构造行迹走向为北西向，年降水量大于800mm。人类工程活动相对较强烈，主要包括采矿、公路房屋修建及农耕等。区内地质灾害发育程度一般，地质环境条件较差(图2)。

4.3 地质灾害低易发区

该区涉及赫章县铁匠、双坪、妈姑、水塘、珠市、雉街、兴发、松林坡等11 个乡镇，面积931.61km2，占全县面积的28.72%，区内人口密集，仅在珠市乡附近发现一不稳定斜坡灾害。滑坡灾害点分布稀疏，稳定性较差。易发区内主要为溶蚀地貌的溶丘洼地地貌类型，区内地层出露由新至老为峨眉山玄武岩组(P2－3em)、茅口组(P2m)、栖霞组(P2q)、梁山组(P2l)、马平组(C2p1m)、黄龙组(C2h)、摆佐组(Cb)、上司组(C1sh)、旧司组(C1j)、祥摆组(C1x)、尧梭组(D3y)、望城坡组(D3w)、独山组(D2d)地层，岩性主要为白云岩、灰岩、泥灰岩及玄武岩等硬质岩类，为一套相对稳定的地层。本区地质构造发育一般，整体走向为北东向，年降水量大于800mm。岩土体相对较完整，风化程度低，地形坡度一般30°以下。人类工程活动一般，主要为公路、房屋修建及农耕活动等(图2)。