地质灾害风险评价方法研究——以中山市火炬开发区为例

江慧 于洋

广东省地质局第十地质大队 广东 中山 528427

本文以中山市火炬开发区为研究区，在地质灾害野外调查统计及分析总结的基础上，利用GIS技术，对中山市火炬开发区开展区域地质灾害风险评价[1-2]，为当地政府制定城乡建设、地质灾害防治、环境保护等方面规划、最大限度减少地质灾害损失提供了科学依据，同时对促进当地经济社会全面协调可持续发展，建设幸福中山，实现人与自然和谐相处具有十分重要的政治意义[3]。

1 研究区概况

研究区位于中山市东部，有低山丘陵和平原两种地貌类型。低山丘陵位于研究区南东侧，呈北东走向，大部分为原始地形，植被发育，较多山脚被人工挖掘，多已开发成果园、旱田、文化和经济活动中心。研究区全年气候温和湿暖，雨量充沛，日照充足，干湿分明，年平均气温在21～24℃之间，全年总雨量在1400～2882mm之间。研究区位于珠江三角洲河网区下游，区内的横门水道与石歧河、区内河涌支流及排水（洪）渠道，形成了纵横交错的河网地带。区内交通基建的改扩建频繁，削坡建房现象普遍，露天矿石开采多，人类工程活动频繁，人口密集。

2 地质环境条件

区内分布的地层较简单，主要有第四系软弱土层、残坡积层、中元古代长安岩组云母石英片岩、早白垩世花岗斑岩、早白垩世花岗岩、晚侏罗世花岗岩。其中第四系软弱土层具亲水性强、透水性弱、高压缩性、含水量大且易触变、承载力低等特点，易引起地面沉降；第四系残坡积层，土质较松散，物理力学性质较差，遇水易崩解、软化；区内岩石节理裂隙发育，强度较低，风化层厚，遇水易软化；均为坡体的不利土层[4]。

区内断裂构造发育，按其延伸方向主要有北东向、北西向和近东西向三级，以北东组最为发育，并形成了多条规模宏大的断裂带，对区内侵入岩分布起重要控制作用。北东向的断裂带主要有张家边断裂带以及横门断裂，两条断裂均被第四纪盖层覆盖。北西向断裂主要为先锋庙断裂，两端被第四纪地层覆盖。近东西向断裂主要为玻璃围断裂。以上断裂带对火炬开发区内的岩体起一定的分割作用，造成岩体破碎，雨水易渗入，加速风化，降低岩体强度；形成软弱面（带），对坡体的稳定性造成一定影响。

3 地质灾害风险评价研究方法

地质灾害风险是指地质灾害可能造成的损失。由地质灾害危险性、承灾体易损性以及承灾体数量或经济价值三个部分构成，因此，地质灾害风险也可表达为式1。

R为地质灾害风险值，H为地质灾害危险性值，C为地质灾害危害性值，Vi为各承灾体易损性值，Ei为承灾体价值，n为承灾体类型总个数。

3.1 易发性评价方法

3.1.1 信息量模型

地质灾害现象受多种因素Xi的影响，各种因素所起作用的大小、性质是不相同的。相应的信息量模型为：

式中：I为预测区某单元信息量预测值，Si为因素xi所占单元总面积，S0i为因素xi单元中发生地质灾害的单元面积之和。

3.1.2 层次分析法

层次分析法建模时，一般分为四个步骤:建立递阶层次结构模型、构造判断矩阵、计算权向量和一致性检验。地质灾害在各评价指标的不同分级中所表现的易发性程度不同，各指标因子权重采用层次分析法进行确定。

3.2 危险性评价方法

地质灾害危险性是指在一定时间内发生地质灾害的可能性。地质灾害的危险性采用定量评价的方法进行灾害发生概率的分析评价，考虑规模概率以充分显示灾害在历史发生频次、规模体积的差异性。由此，灾害的在一定区域发生概率HL，可以由灾害发生的空间概率 P（SL）、时间概率 P（NL）和规模概率P（AL）共同决定（式3）。

地面沉降地质灾害危险性是利用已有地面沉降资料，计算每个易发性等级地面沉降的重现时间，然后利用以下算法（Canuti和Casagli 1996）计算每个危险性等级的时间概率。

其中T是重现时间，N是考虑的时间段，P{H(N)}是时间概率在给定的时间跨度内发生地面沉降事件N种结果。

3.3 易损性评价方法

地质灾害易损性的确定可从两方面入手：一是地质灾害对承灾体的作用强度，二是承灾体的抗灾能力。区域尺度下地质灾害的作用强度通常以地质灾害发生的面密度表征；承灾体的抗灾能力通常是通过历史资料类比分析和综合判断的方法来获得。本次研究采用综合评判法进行易损性评价，主要是通过确定承灾体易损性分析的评价指标，建立评价指标矩阵，通过专家打分和数理统计的方法，得到承灾体易损性的综合判断结果。

4 地质灾害风险评价指标体系

地质灾害的产生是由自身基础地质条件与外界环境因素两方面共同作用所造成，前者对地质灾害发生起控制性作用，如工程地质岩组、地质构造等，后者是对地质灾害发生起触发作用，如地震和人类工程活动等。而地质灾害的主要危害的是人民的生命财产安全，因此，评价因子应从对地质灾害发生关系密切、影响较大的方面选取。

4.1 易发性评价指标

根据野外调查发现，区内的崩滑灾害均由人类工程活动引起，通常人工切坡坡度越大，越容易诱发滑坡崩塌灾害。考虑到人工切坡活动主要发生在自然坡度缓和的区域（如自然坡度陡峭，不需要再进行人工切坡）；因此，本次研究选取建房距离、道路距离和自然坡度来表达人工切坡活动的强度。因此选择高程、自然坡度、坡向、地层岩性、断层距离、道路距离、建房距离7个孕灾因子作为滑坡崩塌地质灾害易发性的建模评价指标。

地面沉降的形成包括内因和外因两个方面。内因主要是地层岩性及地质构造等，而外因主要是人类工程活动。因此选择地层岩性、软土厚度、地面沉降速率、距断层的距离、地面沉降密度以及建筑荷载作为地面沉降易发性分析的评价指标。

4.2 危险性评价指标

地质灾害危险性评价包括灾害的空间、时间和规模三个方面的概率。其中，空间概率采用易发性结果，将其归一化后取值为0-1之间的概率值，规模概率取均值0.5。时间概率计算的是10、20、50和100年重现期地质灾害发生的概率。

4.3 易损性评价指标

易损性包括承灾体自身的脆弱性以及地质灾害的强度两个方面。因此，通过收集整理资料，以人口、建筑、道路和土地资源四类主要承灾体为研究对象。土地资源、建筑、道路的抗灾能力分析主要依据承灾体的重要性级别、投入程度以及修筑成新度。

5 地质灾害风险评价结果

在全面收集研究区的地质灾害调查资料和经济发展相关资料的基础上，结合中山市野外地质灾害调查，根据前文的研究模型以及评价因子，基于ArcGIS开展地质灾害风险评价，评价结果如下。

5.1 易发性评价结果

根据易发性计算方法及前文选择的易发性评价指标，计算得到各指标信息量值，将各指标信息量进行叠加，得到全区的总信息量值。利用ArcGIS自然间断点法进行分级，将研究区地质灾害易发性分为四个等级（图1）。

5.2 危险性评价结果

根据危险性计算方法，将以上结果分别代入，计算各栅格单元内，地质灾害在不同重现期发生的概率，并将其确定为危险性概率值，并进行分级，以50年重现期为例，其危险性分布如图2所示。

图2 地质灾害危险性分区图

5.3 易损性评价结果

按照易损性评价模型，易损性为承灾体易损性分布与承灾体数量或经济价值的乘积。一般按照人口（式5）和经济价值（式6）两个部分。根据人口及经济损失计算结果，叠加得出地质灾害易损性分布图（图3）。

图3 地质灾害易损性分布图

5.4 地质灾害风险评价结果

按照前文地质灾害风险的定义，以GIS为平台，对火炬开发区地质灾害危险性分区图和易损性分布图进行乘积叠加分析，进而得到火炬开发区地质灾害险分布图（图3图4）。

6 结论与讨论

本文从区域地质灾害风险评价角度，在地质灾害影响因素分析、致灾因子及承灾体识别的基础上，建立易发性、易损性评估指标体系，进而建立地质灾害风险评估模型，完成中山市火炬开发区地质灾害风险评价。风险评价是风险性管理和减小灾害管理的基础，可为中山市自然资源规划，重点工程选址及防灾减灾工作提供科学依据，从而实现有效的风险决策、控制与管理，使减灾管理做到有的放矢。

地质灾害高风险区主要分布在地质灾害频发且建筑物分布较为密集的地区。西北部三角洲平原地区建筑物分布密集，地面沉降发育强烈，为典型的地面沉降引起的经济高风险区。在平地与丘陵的交接带，由于人类工程活动形成了大量的失稳斜坡，为崩滑灾害高易发区，在这些地带的建筑物，容易受到崩滑灾害的破坏，也是地质灾害高风险区。

本次研究在全面收集中山市火炬开发区的地质灾害调查资料和经济发展相关资料的基础上，结合野外调查数据，根据崩滑灾害和地面沉降的发育机理差异，选择不同的评价因子，从而使用不同的模型、不同的指标进行地质灾害易发性分析及危险性分析，进而完善了中山市火炬开发区的地质灾害风险评价的精度和准确度。但本研究也存在不足，其中, 由于受资料限制，仅考虑了人口所处的崩滑危险性等级环境，未区分全区人口的抗灾能力，例如：没有依据城乡居民文化程度差异、年龄结构分布差异、身体健康状况分布差异等对人口的抗灾能力进行进一步的划分。最后该评价是基于中山市地质灾害分布规律而进行，因此该评价指标不适用于对其他地区，基于此,今后将不断完善资料，多采用其他方法进行计算评价，实现更加精细的地质灾害风险评价。