江西赣南于都县银坑地区地质灾害易发性评价分析

2021-03-08邓必荣罗华来欧阳克贵

世界有色金属 2021年24期

邓必荣，罗华来，欧阳克贵

（江西省地质调查研究院，江西南昌 330030）

江西赣南于都县银坑镇地质灾害易发性评价以1:5万图幅为评价单元尚属首次，2013年-2015年江西省相继完成了以县（市）为单元的1:5万地质灾害调查与评价，运用栅格数据处理方法对调查区进行剖分，再根据县（市）内地质灾害的影响因素来确定本县的评价因子，计算权重和单元格地质灾害发育强度。本文在“大别-罗霄山区银坑幅灾害地质调查面上工作”的基础上，运用证据权法、地质灾害综合危险性指数法、AHP（层次分析）法等多种方法[1]，对研究区地形地理条件、地质环境条件、地质灾害发育情况、人类工程活动情况、气候气象条件等因素进行单因子栅格重分类处理，最后运用Arcgis map软件进行加权总和运算，圈定出研究区地质灾害易发程度分区图，最终得出研究区地质灾害极高易发区4个，高易发区4个，中易发区4个，低易发区3个，可为地方政府防灾治灾提供基础性资料。

1 研究区背景

研究区位于江西省南部，于都县银坑镇范围位于图幅中部，四周分别为兴国县、宁都县、瑞金市范围，行政区划隶属赣州市管辖，地理坐标：东经115°30′～115°45′，北纬26°10′～26°20′，属1:5万银坑幅范围，面积约460km2。

（1）岩土体划分特征。岩体划分特征：依岩体的成岩方式、物质组成等因素[2]，将区内岩体工程地质类型划分为：层状碎屑岩建造、碳酸盐岩建造、变质岩建造、岩浆岩类四个基本类型。又依据岩性组合、结构构造及工程地质特征，进一步将一般碎屑岩划分为10个工程地质岩组。

（2）水文地质特征。根据地下水在岩石中赋存特征与水力性质，将工作区地下水划分为松散岩类孔隙水、红色碎屑岩类溶隙孔隙水、碳酸盐岩类岩溶水、基岩裂隙水等四大类型。其中松散岩类孔隙水根据钻孔涌水量的大小分三个等级（水量中等、水量匮乏、水量极度匮乏）；碳酸盐岩类裂隙溶洞水根据大泉、暗河流量的大小分为两个等级（水量中等、水量匮乏）；基岩裂隙水根据岩石成分分为两个等级（水量中等、水量匮乏）；红色碎屑岩类溶隙孔隙水划分为两个等级。

（3）地质灾害发育现状。研究区地质灾害较发育，地质灾害类型有滑坡（隐患）、崩塌（隐患）、泥石流，以滑坡（隐患）灾害为主，占地质灾害总数的65.85%。在野外调查过程中，江西地调院对工作区于都县和兴国县1：5万地质灾害调查资料作了综合整理，最后以该整理材料为调查主要依据，对全区开展地质灾害调查（核查），对全区地质灾害404处（含5处新增灾害点，包括3处滑坡、1处崩塌、1处泥石流），其中滑坡（隐患）266处（其中中型威胁人口≥10人，100处；小型威胁人口＜10人，166处）、崩塌（隐患）137处（其中中型威胁人口≥10人，72处；小型威胁人口＜10人，65处）、泥石流1处。

2 研究方法

研究区地质灾害易发分区评价采用定性与定量分析相结合的方法，根据《地质灾害调查技术要求(2019)》，采用证据权法、地质灾害综合危险性指数法、AHP（层次分析）法，对各调查区地形地理条件、地质环境条件、地质灾害发育情况、人类工程活动情况、气候气象条件等因素进行单因子栅格重分类处理，在此基础上，着重考虑地质灾害的形成条件，运用证据权法，对影响地质灾害的各因子进行层次分析，进行矩阵运算、归一化处理求得各因子的权重，最后运用Arcgis map软件进行加权总和运算，圈定出地质灾害易发程度分区。

2.1 地质灾害综合危险性指数法

像元大小设定：对调查区矢量图层均进行栅格化，所有因子图层进行栅格处理，考虑到调查区地质灾害的规模，为了较准确反映地质灾害的实际情况，设定每个像元大小为25m×25m。在此基础上，充分考虑各个因子图层，对各个因子图层进行栅格处理，提取各因子变量。

2.2 计算方法

地质灾害综合危险性指数的计算方法：

式中：Z—地质灾害综合危险性指数；Zq—潜在地质灾害强度指数；r1—潜在地质灾害强度权值，一般经验取值0.7；Zx—现状地质灾害强度指数；r2—现状地质灾害强度权值，一般经验取值0.3。

2.3 潜在地质灾害强度指数计算

潜在地质灾害强度指数（Zq）按以下公式计算：

式中：Ti分别为控制评价单元地质灾害形成的地质条件(D)、地形地貌条件(X)、气候植被条件(Q)、人为条件（R）充分程度的表度分值，各评价指标的选取与评判标准依据具体情况而定。Ai分别为各形成条件的权值。

崩滑流潜在地质灾害强度指数计算：

（1）评价因子的确定。根据调查区崩滑流地质灾害的影响因素来确定崩滑流的评价因子，但主要评价因子以内在因素为主，主要为地质条件(D)、地貌条件(X)、气候条件(Q)和人为条件（R）(表1)。

表1 研究区崩滑流地质灾害易发程度分区评价因子及权重

（2）评价因子权重的确定。评价因子为地质条件（D）、地形地貌（X）、气候条件（Q）和人为条件（R），确定各个评价因子的权重采用层层分析法。层层分析法结构模型见表2。

表2 层次分析法结构关联表

通过综合判断矩阵模型结构合理，经计算一致性符合要求，通过分析计算，各评价因子的权重值为：AD=0.3511；AX=0.3492；AQ=0.0761；AR=0.2316。

（3）指标因子的信息提取。

a、岩土类型：控制崩塌、滑坡、泥石流形成的岩土条件主要与岩体（层）性质、风化残积层厚度、岩体层面、节理裂隙发育程度及其产状等密切相关。结合银坑幅地质资料和野外调查情况，将图幅内岩土体按工程地质岩组划分为四个等级，并进行分级赋值，根据岩土等级对每一个评价像元进行信息提取及指数化。

b、地质构造：根据野外调查与分析，充分考虑到地质构造的规模对地质灾害的影响，并对构造的发育程度赋以不同的分级值，将像元内的地质构造分为四个等级，对每一个评价像元按照四级标准进行信息提取及指数化。本次评价以每个象元范围内断裂构造的总长度来表示，单位m/625m2。

c、斜坡类型：斜坡类型的划分主要是根据地形和岩层产状的空间关系进行划分。本次对斜坡类型的划分，主要是利用DEM影像，与地层产状进行空间分析，生成伏倾坡、等倾坡、飘倾坡、斜顺坡、横向坡、逆斜坡、逆向坡、近水平层状坡及块状土体，再根据以上斜坡类型的稳定性进行进一步合并，将稳定性接近的斜坡类型合并为同一类（表），共划分出四类。对栅格图像进行重分类，并对每一个像元进行信息提取及指数化。

d、坡度：坡度是指地面的倾斜度，是最基本的地貌形态指标。也是影响地表径流、土壤侵蚀和土地利用的主要因素之一。坡度是环境的重要控制因子之一，同时反映外营力下侵蚀的强度。通过提取DEM的高程数据，获取坡度值，以像元大小为单位，对地形地貌主要的表征指标坡度值不同区间，按四个等级进行划分。

e、年降雨量：降雨量也是影响崩滑流地质灾害的一个重要因素，根据实际调查地质灾害发育情况结合银坑幅年均降雨量等值线图，将像元内的年均降雨量分为4个等级，对每一个评价像元按照四级标准进行信息提取及指数化。

f、人类工程活动：区内常见的人类工程活动有切坡建房、切破修路、水利水电开发和采矿活动，这些工程活动破坏了当地原有的地质环境条件，改变了原始斜坡结构和岩土体的应力状态，使边坡稳定性降低，当在遇到强降雨等其他外在条件的诱发下，就有可能产生滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。因缺乏人口密度数据，因此本次成图过程中，根据1：1万地形图中的房屋密度来推算人口密度，生成人口密度因子栅格图，将人类工程活动强度分为四个等级：强、较强、中等、弱，然后对每一个像元进行信息提取及指数化。

g、风化层厚度：岩石在冰雪雨水、热胀冷缩的共同作用下，发生复杂的物理和化学反应，常使表层岩石强度降低，结构松散，内聚力变小，最后形成松散的土层或风化层。在降雨后，土层吸收水分，产生饱和，重力作用下产生坍塌或冲刷侵蚀，发生地质灾害或水土流失，因此也是导致地质灾害的重要因素。通过本次地质灾害灾及工程地质调查，收集了大量风化层厚度数据，根据统计分析，风化层的厚度和地质灾害有密切的关系，因此在本次易发分区中，考虑了风化层厚度的影响，作为圈定易分区的一个重要因子。

采用ARCGIS软件对像元的各因子进行加权总和运算，生成加权总和栅格图，得出各像元的Zq值，再进行标准差计算，根据标准差圈定各易发区的下限值。

2.4 现状地质灾害强度指数计算

现状地质灾害强度指数（Zx）可以用灾害点密度、灾害面积密度以及灾害体积密度来求得。

崩塌、滑坡、泥石流强度指数（Zx）：R=a+b+c；现状地质灾害强度条件程度系数见表3。

表3 现状地质灾害强度条件程度系数

灾害点密度对滑坡、崩塌、泥石流、不稳定斜坡的密度进行分开提取，提取的方法是分别在25m×25m的像元中，计算单位面积内滑坡、崩塌、泥石流、不稳定斜坡的个数密度、面积密度、体积密度，并按条件程度系数4、3、2、1四个等级进行划分。

2.5 地质灾害综合危险性指数

根据各单元的地质条件、地形地貌、气候条件及人类工程活动等条件，利用ARCGIS空间分析功能，求取评价像元崩滑流的潜在地质灾害强度指数与现状地质灾害强度指数，根据公式Z=Zq·0.7+Zx·0.3，将各地质灾害强度指数进行换算叠加，获得评价像元的崩滑流综合危险性指数Z值，再采用ARCGIS软件对像元的Z值进行加权总和运算，生成加权总和栅格图，得出各像元的综合危险性指数。

对各像元值进行标准差计算，并经过多次试圈，与各因子图层比对，确定综合危险性指数Z值：