信息量法下地质灾害易发性评价探析

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【摘要】为解决以往地质灾害易发性评价中采用定性评价的方法而出现的其评价结果与实际有较大出入的问题，本文以桂东南地区北流市地质灾害易发性评价为例，提出采用信息量法及层次分析法相结合的方法进行地质灾害易发性评价，以期为正在开展的广西桂东南丘陵地区地质灾害易发性和风险性评价提供参考。

【关键词】信息量法；层次分析法；地质灾害；易发性评价

0引言

广西北流市北部有大容山、南部有天堂山，市城区一带为溶蚀堆积平原。北部地势呈北高南低、由北向南倾斜；中部地势呈东高西低、由东向西倾斜；南部地势呈北高南低。中部地面起伏高度小于20m的平原区面积约286km2。随着小康社会的建设和发展，人口增加和经济建设规模加大，城镇及新农村建设、矿产开发等工程，对地质环境影响较大，导致地质灾害呈多发势头，给人民生命财产带来严重威胁，影响北流市社会经济的可持续发展。目前国外学者在地质灾害易发性评价方面已做了广泛的研究，评价方法多种多样。同时，地方政府部门已建立了地质灾害数据库，包括灾害分布图、危险性分区图、灾害评价等资料[1]。评价方法中，信息量法由于在建模的时候充分考虑了地质环境各方面因素，预测的准确性相对较高，且计算较为简便，实用性强，但将信息量模型与GIS系统结合，进行地质灾害危险性评价方面的研究在地质灾害频发的广西中低山丘陵地区尚欠缺。本次选取北流市为研究区，以1:5万地质灾害调查项目崩塌、滑坡、不稳定斜坡数据为研究基础，考虑地质灾害发育的地质致灾因子以及孕灾地质条件致灾因子出发，选取坡度﹑坡向、高程、岩组、断层发育强度等六个地质致灾因子和房屋建设强度、道路建设强度两个环境致灾因子，结合当前崩塌、滑坡地质灾害分布密度建立地质灾害易发性评价指标体系，以ArcGIS软件为分析工具，运用信息量法和层次分析法对北流市地质灾害易发行性进行评价。

1研究区概况

北流市属桂东南较典型的混合岩和花岗岩低山、丘陵地貌区，全市气候温暖，雨量充沛，物理化学风化作用较强烈，人类工程活动频繁、建设强度大，是广西地质灾害多发地区。据1:5万地质灾害详细调查资料，北流市发生及存在的崩塌、滑坡地质灾害及隐患共409处，以小型土质崩塌、滑坡为主。地质灾害在各个乡镇均有分布，以新荣镇、六麻镇、六靖镇、新圩镇、大里镇、西埌镇、山围镇、平政镇、清湾镇、隆盛镇、大坡外镇和石窝镇居多，其他乡镇较少。地质灾害的发生多与地形地貌类型、坡度﹑坡向、高程、岩组、断层发育强度等地质环境条件息息相关[2]。

2评价数据及评价因子

2.1评价数据基础

本次评价收集到的数据主要有：1:5万崩塌、滑坡、不稳定斜坡灾害详查数据，广西1:50万地质图，1:5万地形图数据。根据地质图提取了地层岩性图层、断层要素图层；根据地形图提取了道路图层、居民区图层；利用地形图生成DEM（分辨率25m×25m），据DEM数据生成了坡度、坡向，并通过DEM提取了研究区的斜坡单元。

2.2评价因子

2.2.1坡度。首先以1:5万等高线及高程点数据为基础通过ArcGIS软件生成高程TIN模型，然后利用‘TIN转栅格工具以25m×25m为单位生成DEM模型，再通过栅格表面—坡度工具，分析得到坡度图，再通过栅格重分类工具将坡度分为5类。经统计，可知35°～45°及大于45°区间内地质灾害发生概率较高。2.2.2坡向。以DEM模型为基础，通过栅格表面—坡向工具，分析得到坡向图，通过栅格重分类工具，将高程分为4类。经统计可知，180°~270°区间地质灾害发生概率最高。2.2.3高程。在DEM模型基础上，通过栅格重分类工具，将高程分为6类。经统计，高程≤150m区间地质灾害发生概率最高，高程大于550m区间地质灾害发生概率最小（居民分布少）。2.2.4工程地质岩组。根据岩性组合特征及其与各类地质灾害的相关性，将北流市岩土体划分为以下八大类：坚硬花岗岩组；混合岩岩组；薄—中厚层状坚硬—软弱砂岩、砾岩夹薄层状软弱泥岩、页岩及泥岩、页岩夹坚硬砂岩、粉砂岩岩组；厚层—块状坚硬、较坚硬的砾岩、砂岩岩组；中厚层状较坚硬砂岩、砾岩夹薄层状软弱泥岩岩组；中厚层—块状碳酸盐岩岩组；黏土、砂卵砾石双层土体；黏土夹砾石、碎石单层土体。其中，厚层—块状坚硬、较坚硬的砾岩、砂岩岩组地质灾害发生概率最高，黏土夹砾石、碎石单层土体地质灾害发生概率最小[3]。2.2.5断裂构造影响强度研究区内构造以断裂为主，褶皱发育少，因此主要考虑断裂的影响，将构造影响区确定为与断裂距离≤500m、500~1000m、＞1500m等区间范围。从地质图提取断裂线数据，采用邻域分析-多环缓冲区工具以500m、1000m、1500m的距离对其进行分析，得出断裂各影响区。2.2.6居民建设影响强度研究区内地质灾害多发生于建房切坡处，房屋建设影响是重要的地质灾害诱发因素，根据研究区切坡特点，确定居民区影响范围为与居民区距离≤200m、200~400m、＞400m等区间范围。从1:5万地形图上提取居民面数据文件，采用邻域分析—多环缓冲区工具以200m、400m的距离对其进行分析，得到居民区影响区。通过叠加灾点与居民影响区，可知灾点与居民区重合度高。2.2.7道路建设影响强度公路主要考虑省道、县道对地质环境的破坏，根据大多数切坡规模，确定公路影响范围为与道路中心线距离≤50m、50~100m、100~150m、＞100m等区间范围。从地形图上提取公路线数据，通过邻域分析—多环缓冲区工具以50m、100m、150m的距离对其进行分析，得到公路影响区。通过叠加灾点与公路影响区，可知公路灾点与公路重合度高[4]。2.2.8现状灾点分布密度。地质灾害一般具有群发性的特点，灾点发育现状可侧面反映出该地区地质灾害的易发程度，地质灾害的发生往往是具有相同或相似孕灾地质条件的区域，即灾害集中发育的地段，其易发程度也就越高。此处用现状地质灾害点的密度来表示现状地质灾害强度。运用ArcGIS中的空间分析-点密度分析生成地质灾害密度栅格图，并利用空间分析中的重分类工具对栅格数据按自然间断法分为四级。

2.3评价因子信息量

通过研究北流市地质灾害分布规律，结合地质灾害详查数据库的数据，选取坡度﹑坡向、高程、岩组、断层发育强度、房屋建设强度、道路建设强度、现状崩塌、滑坡地质灾害分布密度等8个因素进行评价，并进行子类划分。

2.4各因素权重计算

通过层次分析法确定各评价因素权重分4步[5]。建立阶梯层次模型、构建各判断矩阵、权重计算（判断矩阵一致性演算）、方案因素权重总排序。

3易发性分区及精度评价

3.1易发性分区

信息量乘以权重值，然后将结果赋值到相应的因子图层，将各因子图层赋值到斜坡单元图层，在斜坡单元图层中利用字段计算器叠加八个因子图层信息量，利用要素转栅格工具，将叠加后的信息量，按25×25的分辨率转换成栅格图层，将信息量值按自然间断点分级法分为四级，其数值越大，对地质灾害发生的贡献率越大，地质灾害越容易发生。数值由低到高，分别分为低易发区、中易发区、高易发区、极高易发区。

3.2易发性分区精度评价

目前，地质灾害易发性评价结果尚无统一的划分标准，为了验证本次易发区评价的精度，将研究区内的409个灾点叠加到易发区评价图中进行验证，再通过统计，计算出灾点比例、占总灾点比例、频率比（灾点比与占总栅格比例之比）等参数。频率比表示指标因素的分类对易发程度的重要程度，FR>1说明了该分类属性对崩塌、滑坡形成有影响，值越大，崩塌、滑坡发生的概率越大，反之概率越小。根据相关数据统计极高易发区的频率比最高，从极高至低易发区，频率比逐渐变小，低易发区频率比最小，说明本次易发性分级与实际吻合度高，同时，通过对比研究区与易发区的地质环境条件，极低易发区与谷地、缓坡区域重合，也比较符合实际，可见方法可行。

4结语

地质灾害易发性评价中，采用信息量法及层次分析法，运用ArcGIS软件对北流市地质灾害易发性进行分析评价，分析得到的易发性评价结果与研究区实际情况吻合度较高，说明信息量法及层次分析法适合于北流市及地质环境条件类似的桂东南地区地质灾害易性的评价。在地质灾害易发性评价中，地质灾害影响因素具有复杂性和多样性，故要根据评价区地质环境条件、人类工程活动等情况取舍评价因子。并且崩塌、滑坡灾害点数量有限，原灾点的点位经过北京54坐标系、西安80坐标系、国家2000大地坐标等坐标系转换，点位可能出现偏差，影响信息量的计算，进而影响评价结果，故本次评价结果的预测效果还需以后该区域新的崩塌、滑坡灾害发生后来验证。

参考文献

[1]李春玲，梁耀成，林华，等.广西北流市地质灾害详细调查报告[Z].2014.

[2]蔡清.基于信息量法的贵州印江县地质灾害危险性评价[J].土工基础，2017（3）：335-340.

[3]冷从德.基于信息量法的地质灾害易发区评价[J].土工基础，2017，31（3）：5.

[4]郑苗苗.延河流域加权信息量法地质灾害分区研究[J].灾害学，2016，31（1）：87-91.

[5]陈飞，郭顺，熊如宗，等.基于层次分析法的地质灾害危险性评价[J].有色金属科学与工程，2018，9（5）：54-60.

作者:潘宏坚 单位:广西壮族自治区地质环境监测站