贵州省凯里市地质灾害基于GIS的危险性区划评价

宋 荣 君

(贵州省地质矿产勘查开发局一0一地质大队，贵州 凯里 556000)

1 概述

凯里市位于贵州省中东部，其地理坐标东经：107°41′～107°12′，北纬26°00′～26°49′，国土面积1 572.95 km2。属地质灾害多发地区，随着日益强烈的人类工程活动，对自然环境造成了强烈的破坏，也对生命及财产安全带来严重的威胁。因此，本文通过对凯里市地理情况、区域地质及人类工程活动等背景条件进行分析，结合该区以往地质灾害的调研成果，经合理选取评价因子，建立研究体系，以此为基础对研究区进行危险性区划评价[1]。

2 地质灾害类型

2018年，通过开展贵州省凯里市高位隐蔽性地质灾害隐患专业排查工作，详细调查了区内地质灾害类型特征，地质灾害类型包括：滑坡、崩塌、不稳定斜坡、泥石流、地面塌陷等，各种地质灾害点共164处(《贵州省凯里市高位隐蔽性地质灾害隐患专业排查成果报告》)。据统计，滑坡117处，占总数的71.34%，崩塌23处，占总数的14.02%，地面塌陷7处，占总数的4.27%，不稳定斜坡11处，占总数的6.71%，泥石流6处，占总数的3.66%。由表1可知，滑坡是研究区发育最多的地质灾害，而泥石流是研究区发育最少的地质灾害。

凯里市地质灾害类型统计见表1。

表1 凯里市地质灾害类型统计表

凯里市地面塌陷、泥石流地质灾害点数量较少，难以对其共性进行深入研究。因此本文选取滑坡、崩塌、不稳定斜坡三类进行评价。

3 地质灾害危险性评价指标

3.1 高程

研究区高程为501.3 m～1 355.2 m，根据凯里市地质灾害调查结果，斜坡地质灾害点主要分布于800 m～1 000 m的高程范围内。地质灾害与高程的关系为：高程越高，地质灾害点的分布就越密集。根据统计结果，分布在800 m以下的地质灾害点为3.72%，分布在800 m～900 m范围内的地质灾害点为31.35%，分布在900 m～1 000 m的地质灾害点为59.56%，分布在1 000 m以上的地质灾害点为5.82%。运用自然断点法对高程进行重分类，临界值分别为800,900与1 000，见图1。

因此，本文对高程的分级为：高程小于800 m的为1级；高程800 m～900 m为2级；高程900 m～1 000 m为3级；大于1 000 m为4级。

3.2 坡度

根据地质灾害调查统计，研究区内地质灾害与坡度的关系为：坡度越大，地质灾害点的分布就越密集。斜坡类地质灾害(滑坡、崩塌、不稳定斜坡)主要发育于18°～25°斜坡上，占地质灾害总数的53.29%；发育于0°～10°的斜坡占地质灾害总数10.36%，发育于10°～18°的斜坡上的占地质灾害总数的18.38%；大于25°的占地质灾害总数的17.97%，见图2。

因此，本文对坡度的分级为：临界值分别为10,18与25。其中，坡度小于10°的为1级；坡度10°～18°为2级；坡度18°～25°为3级；坡度大于25°为4级。

3.3 坡向

根据调查结果，对坡度进行分类，临界值分别为90°,180°与270°。其中，坡向大于270°为1级，坡向180°～270°为2级，坡向90°～180°为3级，坡向小于90°的为4级，见图3。

3.4 岩性

岩性是地质灾害发育的物质基础，通过前文分析，对岩性的划分为：硬质岩类为1级，软硬相间岩类为2级，软质岩类为3级，松散岩类为4级，见图4。

3.5 构造

据统计，凯里市地质灾害点在地质构造带上的分布占地质灾害总数的71.32%，且具有沿构造线带状分布特征。即：距离断裂越近，地质灾害点的分布就越密集。采用GIS对研究区的地质构造进行缓冲区分析，按照构造影响距离将研究区划分为四个等级，见图5。

具体划分标准为：与断裂距离为1 000 m以上为1级，与断层距离为600 m～1 000 m为2级，与断层距离为200 m～600 m为3级，与断层距离为200 m以内为4级。

3.6 水文

凯里市高位地质灾害分布主要沿渔洞河和重安江及支流两岸分布，受河流切割影响，岩体发育一条与河流平行的陡倾卸荷裂隙，且该裂缝贯通性及延伸性均好，受裂隙及岩层面切割，岩体易形成孤立块体，从而形成危岩。

研究区内地质灾害与水文的关系为：距离河流越近，地质灾害点的分布就越密集。用GIS对河网进行缓存区分析。根据调查结果，具体划分标准为：与河流距离为600 m以上为1级，与河流距离为400 m～600 m为2级，与河流距离为200 m～400 m为3级，与河流距离在200 m以内为4级，见图6。

3.7 降雨

降雨量分级主要是指对研究区域年均降雨量统计数据的分级。本文采用GIS将插值后的降雨量数据根据自然断点法进行重分类，具体划分标准为：年平均降雨量小于1 000 mm为1级，年平均降雨量在1 000 mm～1 200 mm内为2级，年平均降雨量在1 200 mm～1 400 mm内为3级，年平均降雨量大于1 400 mm为4级，见图7。

选取因子应根据现有的数据和资料进行。因此，搜集了凯里市1∶20万地质图、凯里市地质灾害防治规划报告、凯里市30 m分辨率DEM数据、凯里市2018年遥感数据，凯里市30年气象数据。并根据这些资料选取了评价因子。本文将凯里市地质灾害危险性评价因子分成4个等级。各评价因子等级划分见表2。

表2 地质灾害危险性评价因子划分表

4 地质灾害危险程度评价标准

本文选取的评价等级集合为U={u1,u2,u3}，即将研究区的地质灾害危险性分为u1,u2和u3三个等级。其中，u1代表地质灾害危险性低等，u2代表地质灾害危险性中等，u3代表地质灾害危险性高等。通过定性和定量手段分别得到8个因子的隶属度后，可建立隶属度矩阵进行计算[2]。相关参数见表3。

表3 评价因子参数

1)建立评价因子集合V={v1,v2,…,vm}，本文评价因子集V={v1,v2,…,v8}，其中，v1为高程；v2为坡度；v3为坡向；v4为岩组；v5为构造；v6为水文；v7为降雨；v8为人类活动。2)建立评价等级集合U={u1,u2,…,un}，本文评价等级集合U={u1,u2,u3}，其中，u1，u2，u3分别代表地质灾害危险性低、危险性中等、危险性高。3)确定指标权重向量A，权重值本文用AHP层次分析法已求得。4)确定评价因子隶属度，通过判断评价因子，得到评价因子的隶属度向量Ri=(ri1,ri2,…,rin)，建立模糊矩阵R。5)计算综合评判向量：依据模糊运算B=A·R，依据隶属度最大原则作出评价。

5 危险性区划结果分析

结合AHP层次法及模糊综合评价法，凯里市地质灾害的危险性区域划分为高危险性区、中危险性区和低危险性区三种级别，高危险性区分布在境内的东北部、中北部和南部，区域面积为421.23 km2，占全区总面积的26.78%；中危险性区分布在境内的北部及南部，区域面积为391.98 km2，占全区总面积的24.92%；低危险性区为凯里市境内除高、中危险区以外的区域，区域面积为759.73 km2，占全区总面积的48.30%，见图8。

5.1 高危险性区

该区分布在境内的东北部、中北部和南部，区域面积为421.23 km2，占全区总面积的26.78%。灾点密度0.247个/km2，威胁居民点1 736户7 720人，潜在经济损失19 430万元。高危险，危害性大。

本区人类工程活动强烈，地表水系发育，呈枝状分布。主要出露二叠系、泥盆系、志留系、奥陶系及寒武系地层，岩性有白云岩、白云质灰岩、灰岩、泥岩、页岩、砂岩等，局部分布有煤层，按工程地质岩组划分主要为硬质岩类，其次为软质岩类。该区第四系残坡积层较薄，以溶蚀～侵蚀中低山地貌为主，地形切割深度较大。岩体表层风化较严重，结构破碎，该区新增多处滑坡、崩塌、不稳定斜坡地质灾害隐患点。

5.2 中危险性区

该区分布在境内的北部及南部，区域面积为391.98 km2，占全区总面积的24.92%。灾点密度0.077个/km2，威胁居民点244户1 009人，潜在经济损失2 450.00万元。危险性中等，危害性中等。

本区地质构造较发育，主要发育有炉山断层、郭家坪断层、凯里断层、大塘断层、鱼洞向斜及旁海背斜等，主要出露白垩系、二叠系、泥盆系、志留系、奥陶系及寒武系地层，其岩性有白云岩、灰岩、泥岩、页岩及砂岩等，煤炭资源丰富，按工程地质岩组划分主要为硬质岩类。该区第四系残坡积层较厚，以溶蚀～侵蚀中低山地貌为主。地形切割深度大，多见陡崖。地表水系较发育，侵蚀较为强烈。人类工程活动较强烈。

5.3 低危险性区

该区为凯里市境内除高、中危险区以外的区域，区域面积为759.73 km2，占全区总面积的48.30%。灾点密度0.018个/km2，威胁居民点124户826人，潜在经济损失1 830.00万元。危险性小，危害性小。

本区构造较简单，以局部小断层为主。出露地层有寒武系娄山关群、奥陶系桐梓组、红花园组、泥盆系望城坡组等。出露岩性以碳酸盐岩为主，按工程地质岩组划分主要为硬质岩类工程地质岩组。该区覆盖第四系残积层较薄，以碳酸盐岩溶蚀缓丘地貌为主，地形相对平缓。地表水系发育，呈枝状分布，河流侵蚀较强烈。人类工程活动一般，主要为农耕。

6 结语

1)通过野外调查，总结出研究区发育的地质灾害主要有5种，包括滑坡、崩塌、不稳定斜坡、泥石流、地面塌陷。地质灾害点共164处，包括滑坡117处，占总数的71.34%，崩塌23处，占总数的14.02%，地面塌陷7处，占总数的4.27%，不稳定斜坡11处，占总数的6.71%，泥石流6处，占总数的3.66%。2)本文选取了坡度、坡向、高程、构造、岩性、水文等6个基础因子，降雨和人类活动2个诱发因子作为评价因子。其中，构造因子采用距断层距离来表达，水文情况采用距河网距离表达，人类活动采用人口密度来表达。通过量化各个评价因子，本文将各评价因子分为四个等级，并确定分级标准。3)结合AHP层次法及模糊综合评价法得到凯里市区域的危险性分区结果。首先用AHP层次法计算得到各评价因子的权重。再通过模糊综合评价法得到综合评判结果。通过该结果作出研究区危险性区划图。统计分析可知，高危险性区域主要分布在境内的东北部、中北部和南部，中危险性区域分布在境内的北部及西南部，其余区域为低危险性区域。从结果上看，凯里地区灾害点大多集中于高危险区域。