基于ArcGis的矿山地质灾害危险性评价

丁 晓，胡倩倩，杨 强

（江西省核工业地质调查院，江西 南昌 330038）

袁州区地处江西省西部，下辖10个街道、19个镇及3个乡，总面积2213.33km2。区内矿山地质环境条件复杂，地貌类型多为低山丘陵，地形坡度差异较大；区域地质构造复杂，褶皱断裂发育；破坏地质环境人类工程活动强烈，主要为交通建设、城镇建设、切坡建房、矿产资源开发及水利电力建设等。区内由人类工程活动产生的高陡切坡现象，易形成不稳定边坡，在强降雨等因素下极易诱发崩塌、滑坡及泥石流地质灾害。为准确预测矿山地质灾害危险效应，更好地为人类生产生活服务，需对区内矿山地质灾害开展危险性评价。矿山地质灾害危险性是依据综合指数法和等级划分标准，在易发性评价基础上叠加矿山地质灾害主要诱发因素来实现。目前常用的矿山地质灾害易发性评价方法主要包括信息量法[1]、证据权重法[2]、综合指数法[3]和层次分析法等。综合指数法在解决多因子不同特征区间对矿山地质灾害危险性的影响上具有明显优势，各影响因子以孕灾地质条件为基础选取，借助GIS技术，基于工程类比的原则进行评价与区划。本次选取6项影响因子（地形坡度、斜坡结构、地貌类型、工程地质岩组、土层厚度和灾点密度），2项诱发因素（20年一遇降雨强度、切坡密度），对袁州区矿山地质灾害危害性进行评价与分区，为进一步提升矿山地质灾害风险预测能力及防灾减灾工作提供可靠依据。

1 矿山地质环境与地质灾害特征

袁州区位于江西省西部，属宜春市管辖。区内地形地貌以低丘岗地为主，其次为中低山、平原区，地势总体南北高，中部低。最高海拔标高1736m，最低海拔标高70m。境内出露地层从老至新有晚青白口系（Pt）、南华系（Nh）、震旦系（Z）、寒武系（∈）、泥盆系（D）、石炭系石炭系（C）、二叠系（P）、三叠系（T）、侏罗系（J）、白垩系（K）及第四系（Q），岩浆岩分布于南部低山丘陵区，岩体在区域上总体呈北东向展布，属中–酸性、基性–超基性侵入岩。区域构造上位于东南造山带与钦杭结合带中段，经历长期多旋回的构造运动，褶皱、断裂构造明显受其制约，褶皱主要有张家倒转背斜、石垅倒转背斜、水口倒转向斜、破田复式向形背斜、柏木–八角亭向斜、大元山向斜及塘溪（复式）向形背斜等，断裂主要表现为北东东向、北东向推滑覆断裂及其与之伴生的次级逆断层。区内属中亚热带季风气候区，近三十年平均气温17.8℃，东南部较高，西北部较低，年平均降水量为1552.7mm，最大24小时降雨量为256.4mm（竹亭雨量站1995年6月25日）。区域地震烈度Ⅵ度，历史上未发生破坏性地震。

近年来随着矿山开采、工农业生产、城镇建设、交通建设等各项活动的不断增强，袁州区面临的矿山地质灾害问题也日趋严重。截止2021年12月，经矿山地质灾害风险调查共计发现矿山地质灾害隐患点2354处，其中滑坡1100处，滑坡隐患693处，崩塌54处，崩塌隐患296处，地面塌陷197处，泥石流12处，泥石流隐患2处。主要受人类工程活动影响的地质灾害隐患点15处，占矿山地质灾害隐患点总数的0.64%，受人类工程活动和自然因素综合影响点数为2144处，占比91.08%，主要受自然因素影响点数为195处，占比8.28%。全区因矿山地质灾害伤亡或失踪人数共计12人，直接经济损失达2630.81万元。现仍威胁人口共计10324人，潜在经济损失29317.21万元。

图1 袁州区崩滑流矿山地质灾害隐患点分布图

2 评价方法

根据矿山地质环境条件分析、矿山地质灾害成因规律，将全域崩滑流灾害和地面塌陷分析方法分为定性分析和定量分析。全域崩滑流危险性评价计算单元采用栅格单元进行评价，栅格单元25m×25m；岩溶塌陷危险性评价采用可溶岩地层单元；采空塌陷危险性评价采用采动变形区为单元。定性分析根据评价人经验对矿山地质灾害影响因素定性描述，具有个人主观性，因此本文仅对崩滑流灾害进行危险性评价分析。

2.1 评价因子选取

根据矿山地质灾害孕灾地质条件分析，崩滑流危险性评价指标采用易发性指数、工况降雨量、切坡密度等3项主要评价因子，易发性指数由地形坡度、斜坡结构、地貌类型、工程地质岩组、土层厚度、灾点密度等6项指标进行叠加分析得出。区划时重点考虑区域孕灾矿山地质条件，同时考虑矿山地质灾害点密度作为辅助依据。

2.2 数据来源

本文研究数据主要包括数字高程模型（DEM）、野外调查数据、降雨资料、人工切坡数据等。其中DEM数据来源于地理空间数据云（空间分辨率为30m）；降雨数据来源于区气象局和水文监测中心，通过空间数据插值分析获取；人工切坡数据来源于野外调查，结合公路切坡及农村切坡建房数据库资料综合分析得出。

2.3 各评价因子采集方法及量化分级

首先根据野外调查数据建立矿山地质灾害属性数据库，利用ArcGis平台，对反映矿山地质灾害点及地质环境特征的点、线、面数据进行相关操作，各评价因子采集方法见表1。

表1 评价因子量化及采集方法

2.4 评价单元危险性指数计算

利用ArcGis栅格计算器，进行叠加分析，得出危险性综合指数值，计算公式：

Z1=∑Ni•Ki

式中：Z1为评价单元内地质灾害易发性指数；Ni为评价单元内的各评价因子的特征值，i=1～6；Ki为评价因子的贡献值（权重）。

Z2=（Z1×0.7+Q×Ki）•R

式中：Z2为评价单元内地质灾害危险性指数；Q为评价单元内的易发性与切坡密度的特征值；Ki为易发性与切坡密度的贡献值（权重）；R为工况降雨强度特征值。

根据矿山地质灾害危险性指数值绘制危险性分区图：Z≥3.9时，为矿山地质灾害极高危险单元；3.9＞Z≥3.3，为矿山地质灾害高危险单元；3.3＞Z≥2，为矿山地质灾害中危险单元；Z＜2，为矿山地质灾害低危险单元，并形成危险性指数栅格图。为了更好地反映矿山地质灾害危险性在区域上的一致性，根据各类危险性栅格分布、降雨、人类工程活动、地灾隐患点分布等进行归并，划分出矿山地质灾害极高、高、中、低危险区。

3 矿山地质灾害危险性分区结果

根据上文得到袁州区矿山地质灾害危害性分区图，共划分为4个崩滑流极高危险区、3个高危险区、3个中危险区和3个低危险区。

图2 崩滑流危险性指数栅格图

3.1 崩滑流矿山地质灾害极高危险区

该区可分为四个亚区A1～A4，A1亚区位于袁州区西北部慈化镇，面积63.48km2，丘陵地貌，山体自然坡度一般20°～35°，自然坡高20m～50m，岩类以变质岩为主，覆盖层厚度一般1m～6m；A2亚区位于水江西北至洪塘北部面积221.43km2，中低山、丘陵地貌，山体自然坡度15°～45°，岩类以花岗岩、碳酸盐岩和碎屑岩为主，覆盖层厚度2m～6m；A3亚区位于天台镇、辽市镇至飞剑潭乡一带，面积42.87km2，属中低山地貌，山体自然坡度25°～45°，岩类以花岗岩、碳酸盐岩和碎屑岩为主，覆盖层厚度1m～3m；A4亚区位于南庙镇、新坊镇至彬江镇一带，面积289.98km2，属丘陵、中低山地貌，山体自然坡度25°～45°，岩类以花岗岩为主，少量为变质岩，覆盖层厚度1m～4m。该区内人类工程活动主要为居民建房切坡以及修建道路切坡，切坡高度4m～20m，坡度60°～80°。地质灾害隐患点837处，灾害隐患威胁人口3630人，威胁财产8824.4万元。

3.2 崩滑流矿山地质灾害高危险区

该区可分为3个亚区，B1～B3。B1位于慈化镇中部区域，面积41.43km2，属丘陵地貌，自然坡度20°～40°，岩类以碳酸盐岩为主，覆盖层厚度1m～6m；B2位于袁州区中部，面积941.26km2，以岗地和丘陵地貌为主局部可见中低山地貌，自然坡度15°～45°，岩类以碳酸盐岩和碎屑岩为主，覆盖层厚度1m～10m；B3由西村镇东南部、城区西南部，渥江镇南部及彬江镇北部组成，面积37.93km2，以丘陵地貌为主，自然坡度15°～30°，岩类以碎屑岩为主，覆盖层厚度1m～5m。该区内人类工程活动主要为居民建房切坡、修建道路切坡及矿产资源开发利用，切坡高度3m～30m，坡度40°～80°。地质灾害隐患点1093处，灾害隐患威胁人口4989人，威胁财产12414.5万元。

3.3 崩滑流矿山地质灾害中危险区

该区位于慈化镇中部、洪塘镇、湖田镇、三阳镇、芦村镇以及西村镇等地，面积331.99km2。地形地貌属岗地区，自然坡度15°～25°；岩类以碎屑岩、碳酸盐岩为主，覆盖层厚度2m～6m；断裂构造较发育；该区内人类工程活动主要为居民建房切坡以及修建道路切坡，切坡高度3m～10m，坡度50°～80°。地质灾害隐患点217处，灾害隐患威胁人口882人，威胁财产2864万元。

3.4 崩滑流矿山地质灾害低危险区

该区位于袁州区冲积平原，面积242.97km2。地貌上属河谷平原区，地形标高70m～100m，山体自然坡度0°～3°，地势平坦。岩土类型主要为松散土体崩滑流灾害发育较弱。该区内人类工程活动主要为水利工程建设等，切坡高度2m～6m，坡度70°。矿山地质灾害隐患点10处，灾害隐患威胁人口33人，威胁财产169万元。

4 结论

（1）本文以宜春市袁州区为例，在利用野外调查数据的基础上采用综合指数法，通过ArcGis分析功能对影响矿山地质灾害危险性的各类因子进行分级赋值，将袁州区矿山地质灾害危险性划分为极高、高、中、低四个等级。

（2）以往对矿山地质灾害危害性分区工作中受人类工程活动影响因素过多，而忽略了孕灾矿山地质条件对矿山地质灾害的直接影响，造成原有款矿山地质灾害危害性分区结果准确度较低。而目前分区结果较符合袁州区矿山地质灾害发育实际情况，可为今后为袁州区防灾减灾提供服务，为矿山地质灾害防治规划提供依据。