不同降雨下地质灾害危险性评价探析
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摘要：文章以山西省兴县地质灾害危险性评价为例，选取坡度、坡型、坡高、植被、距河谷距离、岩土体、灾点密度7个因素作为评价指标，采用信息量法，获取研究区易发性。在易发性评价的基础上，利用GIS的空间分析功能将10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇的降雨工况和易发性进行分析计算，得出降雨在不同重现期的地质灾害危险性分区。研究表明，随着降雨重现期的增加，低危险性分区逐渐减少，极高危险性分区逐渐增大。
1研究区概况
兴县地处山西省吕梁市西北部，黄河东岸，属黄河流2域，总面积约3165.3km。兴县属暖温带大陆性季风气候，一年四季分明。兴县多年平均降水量为488.0mm，降水分布由东向西递减。地形以黄土丘陵沟壑为主，三面环山。受地质构造、地层岩性等因素的控制，地势总体上是自东向西倾斜，呈东北高西南低，并形成河谷、黄土丘陵、中山等地貌。兴县地质灾害以黄土崩塌隐患为主，数量较多，威胁财产巨大。通过划定不同降雨工况下地质灾害危险性分区，能够科学有效地进行地质灾害防治。目前，国内外地质灾害危险性评价常用的方法很多，比较常用的有灰色[1]关联分析法、信息量法、专家打分法和回归分析法等。本文以兴县全区为评价区域，在地质灾害调查的基础上，采用信息量法，基于ArcGIS平台完成兴县地质灾害危险性评价，为兴县国土空间规划和地质灾害风险管控提供依据。
2ArcGIS危险性评价
2.1基于GIS的信息量分析模型
通过计算致灾因子对斜坡变形失稳所提供的信息量值，作为评价指标，能正确反映影响地质灾害点破坏的基本规律。其计算原理与过程如下：1）计算单因子（指标）x提供斜坡失稳（A）的信息量iI（x/A）：i式中：S——已知评价单元总数；N——已知样本中发生破坏的单元总数；S——有x的单元个数；N——有x的变形iiii破坏单元个数。2）在某一评价单元P种因子组合情况下，计算单元变形破坏的信息量I，即：i3）根据I的计算值，给评价单元确定等级，经统计分i析找出分界点，将区域分成不同等级。
2.2评价指标的建立和权重分配
本次评价对坡高、坡度、植被、降雨量等定量指标，取其源数据值，并作数值转换；对坡型、距河谷距离、岩土体、灾点密度等定性指标，划分评价指标的分级标准，根据各项致灾因子对影响灾害体稳定的相对贡献来取值。本次研究采用层次分析法(AHP)中的Saaty九标度法对各致灾因子依照其重要性排序构造成对比较矩阵，经归一化后即为各项因子权重值，见表1。
2.3不同工况下降雨量分区
通过收集当地气象资料并对降雨数据进行统计分析，得出理论降雨强度—重现期分布曲线。不同工况下的降雨量[2]分布采用皮尔逊—III型分布来求解，并按照克里金插值法来计算降雨量分布图，见图1。
2.4危险性分区评价
通过叠加降雨因素得到不同工况下的地质灾害危险性评价结果，见图2。地质灾害极高危险区主要分布在罗峪口镇东南部、贺家会乡及蔡家会镇东北部，高危险区主要分布在蔚汾河流域北侧、蔚汾镇中北部及南部马尾河流域、南川河流域等区域，中危险区主要分布在兴县中部黄土丘陵区，地质灾害低危险区主要分布在兴县东部区域。随着降雨工况重现期的增大，低危险区面积不断减少，高危险区和极高危险区面积逐渐增大。其中，极高危险区在10年一遇降雨工况下的比例为0.7%，20年一遇降雨工况下的比例为1.2%，50年一遇降雨工况下的比例为2.1%，100年一遇的降雨工况下比例为2.9%。
3结论
利用ArcGIS的空间分析功能，将影响地质灾害危险性的因素通过叠加分析得出危险性分区。通过研究不同降雨工况下的危险性分区，可合理安排极端天气出现时的排查工作，以及不同降雨工况下地质灾害的监测频率。开展不同降雨工况下的危险性分区评价，能够为兴县开展国土空间规划、地质灾害风险管控和十四五期间地质灾害防治规划提供参考依据。
参考文献：
[1]张英.基于ArcGIS旬阳县地质灾害易发性分区评价[D].西安:长安大学,2014.
[2]宋宇飞,范文,李军,杜珣.不同降雨条件下不稳定斜坡财产损失风险评价——以镇巴县兴隆镇为例[J].工程地质学报,2020,20(2):401-411.
作者:张宏伟 单位:山西省第一水文地质工程地质队