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地質災害比例尺

發布時間: 2021-03-02 05:39:01

A. 我國地質災害調查現狀與存在問題的分析

6.1.1 歷史與現狀

(1)1991年原地質礦產部組織開展的以省為單位的全國地質災害現狀概查

1991年原地質礦產部組織實施了以省為單位的全國地質災害現狀概查,主要以收集資料和各省(區、市)上報的資料為主,較全面地對全國地質災害類型與現狀進行了總結。調查內容包括地質災害的類型、發生的重點區域、對國家和人民生命財產造成的損失以及地質災害發育特徵和分布規律等。根據收集整理的成果和萬余個典型地質災害點資料,匯編並出版了《中國地質災害》,編制出版了《中國分省地質災害圖集》。

(2)1992~2003年期間,原地質礦產部部署1∶50萬環境地質調查

1992~2003年,原國家計委和原地質礦產部組織開展了省(區、市)級(1∶50萬)地質災害調查與編圖,圈定滑坡等地質災害危險區;1996年為減災防災、提升國土整體的調查研究程度和水平,把此項工作擴展為以地質災害為主的環境地質調查,這是我國第一輪較全面地在全國開展的地質災害的調查。調查的主要目的是在概略查明各省(區、市)地質環境條件的基礎上,重點調查人類工程活動與地質環境的相互作用和影響,初步查明開發利用自然環境遇到的和引發的各種主要地質災害、特殊不良地質環境條件和環境地質問題的發育特徵和分布規律,作出現狀評價和發展趨勢預測,提出防治對策建議,為國家制定減災、防災、國土開發與整治、經濟建設和社會發展規劃,以及地質環境監督管理,提供宏觀決策依據;保護地質環境,減少災害損失,促進經濟建設與地質環境的協調發展。

(3)1999年國土資源部啟動縣(市)地質災害調查工作

從1999年開始,作為國土資源大調查計劃的組成部分,國土資源部啟動以縣(市)為單元的地質災害調查工作。這項工作強調遵循「以人為本」的原則,專業人員與地方結合,大力推行群測群防體系。基本做法是採取專業調查和發動群眾查險、報險相結合的辦法,不強調按比例尺布線與布點。根據已掌握的情況和群眾報險線索,以鄉鎮、村莊、重要交通干線和工程設施為重點,逐步進行現場調查並注意發現地質災害隱患點、危險點。對隱患點、危險點綜合分析後,劃出地質災害易發區和防治區,初步建立起群測群防預警體系,包括:建立減災防災領導責任制;建立臨災避險群防體系;編制地質災害防災預案;建立汛期地質災害險情速報制度等。

1999年在進行10個縣的地質災害調查試點的同時,啟動了三峽庫區(包括宜昌市、巫山縣等在內的)19個縣(市)的地質災害調查,為大規模的地質災害防治工作提供了示範。截至2004年底,全國已經完成616個縣(市)的地質災害調查工作,為地方各級政府和國土資源管理部門組織地質災害「群測群防」和防治管理,為縣、鄉級地方政府行使減災職能,提供了重要依據。

縣(市)地質災害調查,是新一輪的地質災害調查,它注重減災防災實效,是普及地質災害防治知識,建設具有中國特色的地質災害防災預警體系的重要工作,已成為我國地質災害調查工作的新模式。

(4)大江大河流域的地質災害調查

如長江流域環境地質調查,黃河流域環境地質調查等。「七五」期間,開展了1∶20萬三峽工程庫區環境地質調查,1∶20萬攀西、六盤水、岷江流域、沱江流域環境地質調查,1∶10萬嘉陵江、大渡河等部分幹流環境地質調查,1∶10萬小江流域地質災害調查,對滑坡、崩塌和泥石流等地質災害的分布規律及其形成特徵進行了系統的調查工作。

(5)重點經濟地區較大比例尺的地質災害調查工作

各省(區、市)根據自身的具體特點,有針對性地開展了較大比例尺的地質災害調查工作。

1)城市地質災害調查。上海市從20世紀60年代初就開始了以防治地面沉降為重點的城市地質工作,系統地進行了地面沉降調查和長期監測。江蘇省從20世紀70年代起,先後圍繞南京、南通、常州、蘇州、無錫等10個中心城市,開展1∶5萬水文地質、工程地質和環境地質綜合勘查工作,分析研究了各中心城市地面沉降、地裂縫、地面塌陷的起因、現狀、發生發展特徵與規律。

2)礦山地質災害調查。20世紀80年代以來,在華東地區開展了不同比例尺的礦山地質調查工作,如兗滕—兩淮能源開發區環境地質論證、兩淮煤田煤炭開采環境地質調查等工作。遼寧、黑龍江等省先後在礦業城市開展了礦山地質災害調查。

3)其他類型地質災害調查。長江三角洲地區地下水資源與地質災害調查評價;鞍山西部隱伏岩溶塌陷地質災害勘查;黑龍江中俄界河1∶5萬塌岸地質災害調查。

(6)重大工程區地質災害勘查

三峽庫區開展了大比例尺的地質災害勘查與治理工作。

6.1.2 調查成果的應用

(1)為規劃和防災預案的編制提供依據

地質災害調查成果,成為全國各省(區、市)編制地質災害防治規劃和汛期地質災害防災預案的重要依據。

(2)為重大工程部署和城市安全提供基礎資料

地質災害調查成果為重大工程,如水庫移民選址,鐵路、公路和輸電、輸氣管線的選線,大江大河安全,城市規劃,基礎設施建設,提供了基礎資料。

(3)為地質災害監測和防治提供依據

縣(市)地質災害調查工作,基本查清了地質災害多發縣(市)、鄉、村所在地地質災害隱患點的分布,建立了地質災害群測群防體系,建立了地質災害調查信息系統,為合理地部署地質災害監測網提供依據。

(4)為提高公眾防災意識作出貢獻

通過地質災害調查,特別是縣(市)地質災害調查,提高了公眾,特別是地質災害高發區公眾的防災意識,提高了對地質災害認識的普及率。

6.1.3 存在問題的分析

地質災害調查工作,為我國地質環境保護、國土資源規劃開發提供了基礎資料。但是,隨著國民經濟的高速發展和城市化比率的不斷提高,三峽工程、西電東送、南水北調工程等需要提供大量基礎性、先導性的地質調查數據,我國的地質災害調查工作已越來越不適應社會發展和國家重大基礎設施建設的需要。存在的主要問題有以下幾方面:

(1)調查的對象和內容與國民經濟建設、社會發展結合不夠

以往的地質災害調查,偏重傳統的自然屬性研究,與人類工程活動及經濟建設結合不夠,服務領域較窄,在土地利用、城市規劃、重大工程建設、生態環境保護等方面的服務工作相對薄弱。

(2)調查工作不規范,調查的精度和廣度存在較大局限

過去開展的區域性地質災害調查,一般為中小比例尺,調查精度不能滿足社會經濟發展的需要。

1∶50萬全國地質災害調查,開始於「八五」,至2003年基本完成,歷時12年,技術落後,各省調查程度不一,災害規模分級標准不統一,絕大部分省份沒有建立相應的調查資料庫,給全國的數據匯總和綜合分析帶來困難。

縣(市)地質災害調查,遵循「以人為本」的原則,注重對地質災害隱患點的調查,淡化了對地質環境的調查。同時,縣(市)調查從全國角度來看,比較分散,很難形成全面的認識和評價。

區域性地質災害調查工作精度較低,比例尺小,缺乏重點地域的重點調查研究成果。

(3)調查的技術方法、標準的局限

在技術方面,沒有形成系統的標准和評價體系,工作程度偏低,工作中獲得的大量原始信息資料,相當部分未能建立資料庫,信息的社會化和開發利用程度低。

(4)調查的時效性的局限

在科學認識上,沒有按照地質災害發生的客觀規律,結合人類社會經濟發展的要求,有計劃地開展地質災害調查工作。

地質災害調查落後於地質災害發展的速度,由於原有的工作方法、思路和成果的表達方式陳舊,調查成果的信息化、網路化、社會化程度低,大多未與當地社會經濟發展現狀和發展方向相結合,或未考慮如何為社會經濟發展服務,從而影響成果向社會生產力的轉化,難以滿足政府和社會的實用性、實效性需求。

地質災害的調查評價滯後於生態環境保護、城市規劃、土地綜合利用、地質環境的合理開發利用、地質災害防治的需要。

(5)沒有建立地質災害調查制度

沒有建立地質災害調查制度,對地質災害調查的責任、周期、比例尺、內容等方面沒有明確的規定。

6.1.4 開展地質災害調查需求的分析

(1)我國地質災害分布廣泛,危害嚴重,地質災害動態變化,需要開展地質災害調查

我國是世界上地質災害最為嚴重的國家之一。全國僅大大小小的崩塌、滑坡災害危險點就有百萬處以上,每年還會出現幾萬至十幾萬處新的危險點。近年來因崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地質災害,平均每年有1000多人死亡,經濟損失高達數十億元,已經成為我國大部分地區經濟社會發展的一大制約因素,引起了黨和政府、社會公眾的極大關注。經過十幾年的努力,地質災害調查工作取得了顯著成績。但由於以往基礎工作薄弱,對潛在的地質災害隱患情況底數不清,無法進行有效的災害預報預警,從而使防災工作處於被動狀態,因此,開展適當比例尺的全國地質災害調查和大比例尺的地質災害多發區的地質災害調查是十分必要的。

由於人類活動和自然條件的演變,地質災害也是動態變化的,為認清地質災害的分布規律,確保國家減災方案的科學性和准確性,要求反復開展地質災害調查。

(2)貫徹「以人為本」、「全面、協調、可持續」發展的需要

《中國21世紀議程》提出了可持續發展的戰略目標,要實現可持續發展,避免人員傷亡,基礎就是建立在對我國地質環境和地質災害的全面認識上。國土整治與開發、重大工程和國民經濟社會發展布局,工業化進程的加快和城市化水平的迅速提高,為確保生產、生存、生活的安全,必須開展系統的地質災害調查工作。

(3)地質災害監測預警和減災工程的需要

為達到防災減災、保護資源環境、促進經濟社會可持續發展,國家將採取一系列的地質災害監測預警和減災工程行動。為科學、有效地開展地質災害監測,實施減災工程計劃,必須開展相應精度的地質災害調查。

(4)國家編制修訂地質災害防治規劃及其他規劃的需求

《地質災害防治條例》第十一條規定,國務院國土資源主管部門會同國務院建設、水利、鐵道、交通等部門,依據全國地質災害調查結果,編制全國地質災害防治規劃……縣級以上地方人民政府國土資源主管部門會同同級建設、水利、交通等部門,依據本行政區域的地質災害調查結果和上一級地質災害防治規劃,編制本行政區域的地質災害防治規劃……地質災害調查是國家編制修訂地質災害防治規劃的依據,同時也是指導各部門(行業)協調行動的依據。

B.  地質災害研究新進展

我國地質災害研究工作一直是圍繞著重大工程和重大建設需要而展開的,並且直到解放後才得以迅速發展。50~60年代,重點開展了西南及西北交通干線和三峽等水利樞紐的地質災害調查(重點崩滑流),以及上海地面沉降的勘察工作。70年代,上海地面沉降研究在預測和防治方面取得突破性進展,樹立了我國地面沉降控制規范。進入80年代以來,我國地質災害研究得到了空前的發展,並逐步開展了重點地區的地質災害調查工作,編制了一系列地區性和全國性專門圖件;對海城地震、新灘滑坡、元陽滑坡等進行了成功的預報、對東川和寧南泥石流和天津市區地面沉降實施了有效控制。特別是90年代以來,我國政府積極響應「國際減災十年計劃」,地質災害研究得到進一步重視,開展了如「地震、地質災害及城市減災重大技術方法研究」等一批國家及省部級重點科技攻關項目的研究工作。這些都極大地推動了我國地質災害研究工作的進一步開展。使得我國的地質災害研究在勘察技術、預測預報水平、減災防災手段等方面逐步接近或達到了世界發達國家水平。總結近20年來我國地質災害研究的成果,比較突出的有以下幾個方面:

1.編制了一系列大型地質災害圖件

根據國家經濟建設的需求,由原地礦部組織編制了一些全國性大比例尺的地質災害調查圖件,如1991出版的《中國地質災害類型圖》(1:500萬)(葛中遠主編),1992年出版的《中國地質環境圖系》(中國水文地質工程地質勘察院主持編制),1996年出版的《中國分省地質災害圖集》(1∶60萬~1∶500萬)(段永侯主編)。這些圖件從宏觀上反映了我國地質災害類型、區域分布特點及發生規律。是我國目前部署地質災害勘察研究及制定防災、減災、環境保護政策和規劃的主要科學依據。作為重要成果,在國內外也得到了廣泛交流,在學術界有著重要的影響。

2.地面沉降防治工作取得突破性進展

進入80年代後,我國的地面沉降研究得到了空前的發展,其中以上海、天津的地面沉降研究卓見成效。在動態監測、沉降機理研究、預報模型以及降低地下水開采量和人工回灌等技術方面都取得了顯著成績,特別是在預測預報技術方面,地礦部水文地質工程地質研究所、岩溶地質研究所、上海地礦局和天津地礦局等單位,通過建立擬三維水流和一維地層壓密的耦合模型,模擬地下水的水平垂直運動、含水層內外水量交換、弱透水層中水的壓力變化以及動態過程中的一維固結壓縮。計算評價在最優環境影響狀態下,最大安全可采水資源及優化控制調度方案。對含水層在各種采灌條件下的變化規律及地面沉降幅度進行中長期預報。這些技術的研究與應用使我國地面沉降防治水平跨上了一個新的台階,擠身於世界先進水平之列。

3.地質災害信息系統建設空前繁榮

隨著「3S」技術(地理信息系統、遙感技術和全球定位系統)的發展與成熟,以此為支撐技術的地質災害信息系統和防災決策支持系統建設取得長足進展。一大批各具特色的系統軟體相繼開發出來,使地質災害的研究上升到一個新的水平。其中以由原地礦部水文地質工程地質研究所開發研製的「地質災害預測防治智能決策系統」最具代表性,該系統以地質災害預測防治為目標,將相關的資料庫、圖型庫、模型庫和知識庫融為一個「四庫一體」的耦聯整體,實現了四者技術的有機集成,使系統具有空間數據管理、分析處理、空間建模與知識推理的分析功能。可對地質災害進行時空演化預測、危險性區劃、災害經濟評價以及減災防災對策選擇的任務。在理論和技術上都取得了突破性進展,開創了建設大型地質災害決策支持系統的先例。

4.地質災害防治工程領域得到飛速發展

從1994年以來,國家每年投入了5000萬元專項基金用於地質災害治理,從而掀起了地質災害治理工作的熱潮,相繼實施了對鏈子崖危岩體、黃臘石滑坡、豆芽棚滑坡、雞冠嶺崩塌等專項治理工程,形成了一支集勘察、設計、施工為一體的地質工程隊伍,同時也使地質災害防治工程作為專門的工程技術領域逐漸發展起來,形成了一套相對成熟的技術方法,尤其是由中國水文地質工程地質勘察院開發的「地質災害防治工程設計支持系統」成功地應用於鏈子崖滑坡治理中,切實起到了災害治理的示範作用。

5.一些新理論新方法的發展與應用

隨著地質災害研究工作的不斷深入,一些新的理論與方法不斷涌現,並逐步得到了學術界的認可,比較有代表性的有:

(1)滑坡過程模擬與過程式控制制理論技術。成都理工學院的黃潤秋教授在岩土應力分析的基礎上,對滑坡從其孕育、發展演化、激發成災或防治控制進行全過程的計算機動態模擬。通過將現代數學-力學、非線性科學和計算機圖形圖像技術結合起來,對滑坡系統的全過程模擬模擬,直觀地理性的分析災害發生影響因素及其強度,再現災害發生的全過程。從而將滑坡災害定量化研究向前推進一步。

(2)地質災害風險性評價理論與方法。在我國將風險性評價引入地質災害研究工作中是從90年代開始的。到目前為止,地質災害風險性評價作為一個相對獨立的研究領域不斷地發展和深化。其基本思想是在評價災害自然危險性的同時,還考慮地區人口經濟密度和抗災性能等,即災害區易損性分析,將地質災害自然屬性和社會屬性結合起來,綜合評價災區地質災害發展狀況。經研院張梁等以崩塌滑坡、泥石流和岩溶塌陷為典型災種進行了研究,建立了一套評價指標體系和模型方法,為該領域研究的深入開展提供了範例。

C. 地質災害調查評價成果

傳統的地質災害調查評價成果的表現形式為調查報告。隨著計算機技術的發展,地質災害調查評價成果逐漸向數字化、信息化方向發展。不同種類、不同階段地質災害調查成果的內容不同,通常包括地質災害歷史、現狀,活動規律與形成條件,危害區范圍、社會經濟條件與受災體分布情況,破壞損失程度,發展趨勢預測,防治對策與措施等。

縣(市)地質災害調查與區劃的主要成果為:①地質災害調查與區劃報告,主要內容為縣(市)社會經濟狀況、地質環境條件、地質災害分布與發展特徵、易發區劃分、主要災害隱患點危險性和危害性評價及監測預警和防治建議;②地質災害區劃圖,成圖比例尺寸一般為1∶10萬,除圈出不同程度的地質災害易發區外,還應用專門符號將潛在的和已發生的地質災害點反映到圖上;③地質災害調查表、有關照片和錄像片;④重要地質災害隱患點防災預案。

地質災害危險性評估成果根據評估對象不同,分為規劃區地質災害危險性評估報告、建設用地地質災害危險性評估報告、礦山地質災害危險性評估報告。成果內容和要求將在第十章中闡述。

針對具體災種的專項地質災害調查評價成果,其內容和要求,由調查評價的目的、階段,災害類型及其特徵而定。

小結

地質災害調查與評價的最終目的是為防治地質災害提供科學依據。應學會根據調查評價的類型、對象、工作程度,選擇配置最適宜的技術方法,以取得符合要求的調查評價成果,為地質災害防治提供切實有效的服務。

復習思考題

1.地質災害調查評價的主要內容是什麼?

2.選擇地質災害調查與評價技術方法的原則是什麼?

3.地質災害調查與評價成果的基本內容是什麼?

D. 地質災害風險評估的表徵

根據Varnes(1984)、(1994),Leroi(1996)以及Lee和Jones(2004)對風險定義,可將風險以如下公式表達:

地質災害風險評估理論與實踐

H為給定參考時期(如年、建築物的設計使用年限)災害發生的概率。災害(H)是空間概率和時間概率的函數。空間概率與坡度、深度等靜環境因素有關;而時間概率與一些坡度、水力傳導系數等靜態環境因素間接相關,與降雨輸入和排水等動態因素直接相關。

V為特定類型承災體在特定類型災害作用下的物理易損性(其值為0~1之間)。

A為特定承災體的數量或價值(如建築物的數量和價值、人員數量等)。

公式(1)兩個加總符號的意思是,對一定類型的災害造成影響的所有承災體的預期損失後果(VA)進行加總,然後再對所有類型的災害造成的預期損失進行加總便可得到總風險。風險公式(1)表面看起來似乎很簡單,但事實並非如此。不僅要考慮災害事件本身發生的空間影響概率和時間概率,還要考慮災害到達建築物的條件概率以及建築物本身受到破壞的條件概率。當考慮建築物中人受到災害的影響時,還必須考慮人當災害發生時是否在建築物中的條件概率以及建築物中人傷亡的條件概率。當考慮區域風險評估與區劃時問題變得更加復雜和不確定性,因為准確地確定承災體與滑坡可能發生地之間的位置非常困難。在使用公式(1)時,需要分析區域中一組承災體受到不同規模和類型的災害撞擊的空間概率和時間概率,在此基礎上估計區域中所有承災體的損失程度。

圖5-1是C.J.van Westen;T.W.J.van Asch,R.Soeters給出的基於GIS的大、中比例尺(1∶10000~50000)區域滑坡風險評估流程圖。流程圖的頂部是需要輸入的四個基礎屬性數據層:環境要素、觸發因素、歷史滑坡信息、承災體。

在這些輸入數據中,歷史滑坡信息是最重要的信息,因為通過分析這些信息,可以確定滑坡發生的頻率以及不同規模的滑坡與滑坡災害影響結果之間的關系。滑坡的空間概率既可通過動態模擬獲得,也可通過分析過去滑坡事件發生的位置與一套環境因素之間的關系,利用啟發式或統計方法預測在相似條件下滑坡發生的空間概率。通過將滑坡發生位置的空間信息與環境因素(其中DEM是最關鍵的因素)的結合,確定滑坡發生地帶,再與滑坡的時空概率和影響帶結合在一起便形成了滑坡災害圖。

易損性分析是地質災害風險評估的另一重要方面。這涉及人口、建築物、岩土工程、經濟活動、公共設施、基礎設施等承災體信息。根據從歷史損害編錄推導的易損性曲線獲得,也可以經驗推導出的關系確定承災體的易損性。風險評估流程圖最後一個環節是將危險性和易損性評估綜合起來。首先是將某一特定類型滑坡的危險性和某一承災體的易損性綜合起來,然後將所有滑坡類型的危險性和所有承災體的易損性綜合起來最後得出總風險。

圖5-1 滑坡空間風險評估框架圖

E. 地質災害調查

進入世紀以後,在社會變革和科技進步的雙重驅動下,全球經濟進入快速發展階段。與此同時,自然災害發生頻次不斷增加,環境污染日益擴大,成為威脅經濟社會發展的重大問題。據聯合國國際減災戰略機構統計,重大地質災害從1900~1909年的40次增長到2000~2009年的358次(圖6-3)。為了應對日益增多的自然災害所帶來的巨大挑戰,20世紀80年代末,聯合國大會上通過關於成立國家減災委員會的決議,提出「國際減輕自然災害十年」計劃,由此推動各國政府把減輕災害列入國家發展規劃。針對地質災害,專門成立了國際滑坡研究組等組織,實施全球地質災害編圖計劃。2000年聯合國通過了國際減災戰略,成立了相應的國際減災戰略機構,繼續推進各國的減災行動。2005年1月,第二屆世界減災大會在日本神戶召開,與會專家學者們一致呼籲加強區域綜合減災能力建設,提高應急管理水平,從而實現區域的可持續發展。目前,各個國家的地質調查部門均把地質災害的調查、監測和防治作為其重要的工作內容。

圖6-3 1900~2009年世界地質災害發展趨勢示意圖

美國地質調查局長期致力於滑坡、地震、火山等地質災害的研究和預警預報工作。經過長期的積累與努力,美國地質調查局成為世界公認的滑坡災害權威機構,設有國家滑坡信息中心,負責滑坡災害研究並提供實時災害信息。2000年,美國地質調查局制定了《國家滑坡災害減災戰略》,確定了美國減輕滑坡災害的重點工作方向,包括滑坡過程與發生機制研究、災害填圖與評估、實時監測、信息收集傳輸與解譯、指導與培訓、公眾教育、災害防治、應急反應與救災9大方向[8]。目前,正在執行滑坡災害項目2005~2010年規劃,強調採用新的機理模型和監測技術來研究滑坡災害。挪威地質調查局和挪威岩土工程研究所等機構聯合開發建立國家滑坡災害資料庫,對挪威境內的滑坡進行登記入庫,包括災害分布圖、危險性分區圖、滑坡歷史數據、災害評價資料等。從2004年開始,挪威地質調查局負責進行全國的滑坡災害填圖。澳大利亞1994年啟動的國家環境地質科學填圖協議,把災害調查、災害風險評估作為其中一項重要的內容。澳大利亞地球科學機構與地方政府合作進行滑坡災害調查與評估工作,重點對發生滑坡的區域開展災害預測,對滑坡易發區進行災害風險評估。日本泥石流災害發生頻繁,不得不投入大量的人力、財力進行泥石流災害研究,取得了顯著的成效。近年的研究工作重點強調利用先進技術建立泥石流原型綜合觀測系統,同時進行一系列規模大小不一的模擬實驗,開展泥石流產生、搬運和堆積機理的理論研究[9]

近年來,國外地質災害調查的主要研究集中在以下幾個方面:

(1)地質災害資料庫及災害的風險填圖。例如,義大利建立了GEOS資料庫,收集的數據包括岩石、古今滑坡、對人造建築的損害、土壤最易過飽和和滑動的地區、河道特徵等。根據需要,可以繪制各種1∶10萬至1∶25萬比例尺的圖件,如脆弱性圖、洪水多發區圖等。加拿大啟動了自然災害填圖項目,目的是提供加拿大自然災害的背景信息,包括歷史事件數據和風險圖等。美國編制了自然災害風險圖,表明了易受各類自然災害危險的地區。

(2)地質災害預測和預警系統。在進行災害預警系統研究中,廣泛採用了現代化的技術方法。例如美國採用GIS技術確定各個地區對地震災害的脆弱性,並實時監控地質活動帶獲取相關數據。

(3)先進技術在地質災害調查中的應用。例如,採用遙感技術對中小流域地質災害進行區域性評價,查明地質災害時空分布規律,結合地面調查劃分地質災害危險性等級。同時將災害危險性等級與土地資源的可利用性聯系起來,使地質災害研究成果更容易為公眾所接受,擴大成果的應用服務。

(4)災害系統和災害鏈的研究。研究表明,各種地質災害的發生有著成生聯系,往往會發生連鎖反應,例如大洪水常伴生有滑坡、泥石流、地面塌陷等災害。由於災害的共生性使災害事件和災害系統非常復雜,對單一災害的研究往往不能解決實質性的問題,各國加強了對地質災害系統的研究。

F. 地質災害調查工作按照精度要求可以分為哪些類型求解

①1:10萬縣(市)地質災害調查與區劃
②1:5萬地質災害詳細調查
③1:1萬重點城鎮地質災害調查
④根據需要,不同比例尺,地質災害專題調查。

G. 地質災害信息系統

整理集成全國地質環境與地質災害調查、監測和研究成果,編制全國地質災害氣象預警預報信息圖層30個,建立全國地質災害氣象預警預報信息系統。

5.2.1 信息圖層編制原則

在地質災害氣象預警信息圖層編制過程中,充分考慮到影響地質災害發生的各種地質環境背景條件因子、歷史地質災害點分布、社會經濟條件、人類工程設施等因素。依據如下幾個原則:

1)全面性。將目前能夠收集到的影響地質災害發生的各種因素,盡可能地考慮全面,至於每種因素的影響貢獻大小在權重計算部分考慮。

2)時效性。每個信息圖層的編制中,盡可能以最新最翔實的數據資料為基礎,從而保證對最新資料信息和研究成果的及時利用和更新。

3)適用性。收集到的數據資料,根據全國地質災害氣象預警預報的具體工作實際需要,進行相應的改編處理。

4)最大可能使用數據。全國地質災害氣象預警預報的基本比例尺定位為1∶100萬,一些關鍵的圖層數據,如地理底圖、地質底圖、土地利用底圖均可達到1∶100萬的比例尺需求,但部分信息圖層無法達到1∶100萬的比例尺,本項目本著最大可能使用數據的原則,暫且採用小比例尺的圖層直接投影變換代替,以後工作中再逐步更新。

5.2.2 信息圖層概況

信息圖層的投影參數如下:

比例尺:1∶100萬

投影類型:亞爾博斯等積圓錐投影坐標系;坐標單位:mm

第一標准緯度:25°00༼″;第二標准緯度:47°00༼″

中央子午線經度:105°00༼″;投影原點緯度:0°00༼″

地質災害氣象預警預報信息圖層基本情況見表5.1。

5.2.3 信息圖層說明

各信息圖層編制按照各因子的分布特點進行分級。

5.2.3.1 年均雨量

全國年均雨量分為11個級別,各級別年均雨量分段:<50mm,50~100mm,100~200mm,200~400mm,400~600mm,600~800mm,800~1000mm,1000~1200mm,1200~1600mm,1600~2000mm,>2000mm。

5.2.3.2 年均氣溫

根據《中國自然地理圖集》(2004),將全國年均氣溫分為9個級別,各級別年均氣溫分段如下:<-4℃,-4~0℃,0~4℃,4~8℃,8~12℃,12~16℃,16~20℃,20~24℃,>24℃。

5.2.3.3 年蒸發量

根據《地下水資源與環境圖集》(2004),將全國年蒸發量分為10個級別,各級別分段如下:<500mm,500~600mm,600~800mm,800~1000mm,1000~1200mm,1200~1400mm,1400~1600mm,1600~2000mm,2000~2400mm,>2400mm。

表5.1 全國地質災害氣象預警預報信息圖層簡表

5.2.3.4 年乾燥度

乾燥度,又稱乾燥指數或乾燥因子。描述氣候乾燥程度的指數,與濕潤系數互為倒數,一般用水分的可能消耗量與收入量的比值表示。它是表徵一個地區干濕程度的指標。

根據《地下水資源與環境圖集》(2004),將全國年乾燥度分為12個級別,各級別分段如下:<0.5,0.5~0.75,0.75~1.0,1.0~1.5,1.5~2.0,2.0~3.0,3.0~5.0,5.0~10,10~25,25~50,50~100,>100。

5.2.3.5 地震烈度

採用第三代《中國地震烈度區劃圖》(1990),將全國地震烈度按5級區劃:Ⅴ度區、Ⅵ度區、Ⅶ度區、Ⅷ度區、Ⅸ度區。

5.2.3.6 歷史地震點

來源於科學數據共享工程,中國地震局共享數據網,近年來(1999年1月1日至2006年11月2日)的已發地震點數據,共203個。

5.2.3.7 地層岩性

根據「中國地質科學院地質研究所,1∶100萬地質圖」重新進行編制劃分。

(1)劃分原則

地質災害的產生與地層岩性關系密切。地層岩性是地質災害形成的內在因素,對地質災害的產生起著主導和控製作用,岩性及其組合特徵的控製作用決定著地質災害的區域分布。從沿海向內陸,地層岩石由火成岩為主變為變質岩、碎屑岩相間分布,進而變為碳酸鹽岩、碎屑岩、變質岩相間分布。

斜坡岩土體的性質及其結構是形成滑坡、崩塌的物質基礎。一般易形成滑坡、崩塌的岩體,大都是碎屑岩、軟弱的片狀變質岩,岩性多為泥岩、頁岩、板岩、含碳酸鹽類軟弱岩層、泥化層、構造破碎岩層。這些軟弱岩層經水的軟化作用後,抗剪強度降低,容易出現軟弱滑動面,形成崩滑體。

黏性土滑坡在四川分布密集,在中南、閩、浙、晉西、陝南、河南等地也較密集,在長江中下游、東北等地也有一定分布;半成岩類粘土岩滑坡在青海、甘肅、川滇地帶、山西幾個斷陷盆地中分布密集;黃土滑坡在黃河中游、青海等省較密集;泥岩、千枚岩、砂質板岩形成的滑坡在湖南、湖北、西藏、雲南、四川、甘肅等地十分發育。

泥石流主要發育在變質岩區和黃土區,火成岩區和碎屑岩地區次之,碳酸鹽岩地區泥石流相對不發育。

根據全國地質災害發育的普遍規律並結合不同地區地質災害發育的特殊性,主要考慮以下幾個方面的原則劃分地質災害敏感性岩組。

1)地層岩性與地質災害分布的關系;

2)地層岩性的成因、物質組成與空間分布特徵;

3)地層岩性的時代;

4)岩土體(不同時代地層)的工程地質性質;

5)水岩相互作用的敏感性;

6)1∶100萬中國地質圖的精度。

(2)劃分方案

根據地質災害發育的普遍規律以及地層岩性對地質災害的敏感程度,將地質災害敏感性岩組劃分為10種類型。敏感性指數值越高,則相應的岩組對地質災害的發生也越敏感。

Ⅰ類:主要為水體、粉砂質食鹽、食鹽殼、鹽鹼殼、風積物砂等區域,這些區域不會發生滑坡、崩塌、泥石流等地質災害。

Ⅱ類:主要是火成岩類。岩性為閃長岩、石英閃長岩、輝長岩、花崗岩、輝綠岩等,岩性堅硬,力學強度大,是很好的地基和建築材料。

Ⅲ類:主要是火成岩類。岩性為鉀長花崗岩、二長花崗岩、鹼長花崗岩、片麻狀花崗岩、斜長花崗岩、紫蘇花崗岩、正長岩、石英正長岩、煌斑岩、白崗岩、花崗閃長岩、英雲閃長岩、輝石閃長岩、輝長閃長岩、花崗斑岩、英安斑岩、輝綠岩、橄欖岩、橄欖輝綠岩、玄武岩、橄欖玄武岩、苦橄玄武岩、石英二長岩、石英二長斑岩、輝石岩、角閃正長岩、閃長玢岩、英安玢岩、輝綠玢岩、苦橄玢岩、安山玢岩、超基性岩、安山岩、鹼性岩、英安岩、粗面岩、科馬提岩、雲輝二長岩、白榴岩、霓霞岩、碎斑熔岩、細碧岩、石英鈉長斑岩、霏細斑岩、輝長蘇長岩等,岩性堅硬,力學強度較大。

Ⅳ類:主要是變質岩類和部分火成岩及沉積岩。岩性為白雲質灰岩、灰岩、白雲岩、黑雲母花崗岩、白雲母花崗岩、黑雲斜長花崗岩、二雲母花崗岩、流紋岩、變粒岩、片麻岩、角閃岩、砂礫岩、礫岩、變質橄欖輝長岩、糜棱岩、蛇紋岩、大理岩、珍珠岩、硅質岩、蛇綠岩、淺粒岩、岩溶角礫岩、鋁鐵岩系、黑雲角閃閃長岩、斑狀雲母橄欖岩、榴輝岩、黑雲母霞石白榴岩、霏細岩等,岩性較堅硬,力學強度較大。

Ⅴ類:主要是沉積岩類。岩性為頁岩、夾頁岩、火山碎屑岩、生物碎屑岩、片岩、千枚岩、板岩、砂岩、粉砂岩、碳酸鹽岩、凝灰岩、糜棱岩等,半堅硬岩組,力學強度較低,易風化,遇水軟化,是地質災害較易發生的地層。

Ⅵ類:主要是沉積岩類。岩性為泥岩、鈣質泥岩、泥灰岩、夾泥岩、粘土岩、泥頁岩、煤系、泥質粉砂岩、冰磧泥礫岩等,半堅硬岩組,力學強度低,遇水泥化,是地質災害容易發生的地層。

Ⅶ類:岩性為黃土、黃土狀土,黃土的地層年代為Q1p,Q2p,滲透性弱、抗剪強度高。

Ⅷ類:主要為沖海積物、海積物、沖湖積、湖積、沼澤堆積、石英斑岩風化層、花崗斑岩風化層等鬆散層。

Ⅸ類:主要是沖積物、沖洪積物、洪沖積物、殘坡積物、坡沖積物、冰磧物、苦橄玄武岩風化層、輝綠岩風化層、花崗岩風化層、冰積物等鬆散堆積物,是產生地質災害的主要物源。

Ⅹ類:岩性為黃土,地層年代為Q3p,Qh,疏鬆、大孔隙,垂直節理發育,滲透性強、抗剪強度低、具濕陷性(表5.2)。

5.2.3.8 斷裂分布

根據「中國地質科學院地質研究所,1∶100萬地質圖」編制。考慮到網格單元的大小和斷層斷裂的影響范圍,計算時採用網格區內斷層斷裂的密度進行計算。

5.2.3.9 第四系成因時代

根據1∶250萬第四紀地質圖編制,將第四系的成因時代分為7類:N2-Q1p,Q,Qp,Q1p,Q2p,Q3p,Qh。

5.2.3.10 岩土體類型

來源於1∶400萬岩土體類型圖,將岩土體類型分為7類:火成岩、變質岩、碎屑岩、碳酸鹽岩、砂質土、黃土、其他土。

5.2.3.11 第四系成因類型

根據1∶250萬第四紀地質圖編制,將第四系成因類型分為19類:冰磧、冰水沉積、冰水-洪積、冰水-湖積、洪積、殘積、殘坡積、沖積、沖積-洪積、沖積-湖積、寒凍風化殘坡積、紅土化殘積、黃土堆積、風積、湖積、坡積、岩溶化殘坡積、火山堆積、海陸交互相及海相堆積。

表5.2 中國工程地質岩組劃分表

5.2.3.12 水文地質類型

將水文地質類型分為5大類、18亞類:

1)鬆散沉積孔隙水(濱河平原沖海積層孔隙水、堆積平原沖洪積層孔隙水、黃土高原黃土層孔隙水、內陸盆地沖洪積層孔隙水、沙漠風積沙丘孔隙水、山間盆地沖積層孔隙水);

2)基岩裂隙水(丘陵高原碎屑岩裂隙水、熔岩孔隙裂隙水、山地丘陵岩漿岩裂隙水、山地變質岩裂隙水);

3)多年凍土凍結層上水(高緯度山地基岩凍結層上水、中低緯度高原基岩凍結層上水、中低緯度高原鬆散沉積凍結層上水);

4)碳酸鹽岩裂隙溶洞水(峰叢峰林裂隙溶洞水、岩溶丘陵裂隙溶洞水、岩溶山地裂隙溶洞水);

5)其他(湖泊、雪被)。

5.2.3.13 海拔高度

從1∶100萬地理地貌底圖中提取,將海拔高程分為6類:極高海拔(>6000m)、高海拔(4000~6000m)、中高海拔(2000~4000m)、中海拔(1000~2000m)、低海拔(<1000m)、其他(非山地丘陵)。

5.2.3.14 起伏程度

從1∶100萬地理地貌底圖中提取,將地形起伏分為6類:極大起伏(>2500m)、大起伏(1000~2500m)、中起伏(500~1000m)、小起伏(200~500m)、丘陵(<200m)、其他(非山地丘陵)。

5.2.3.15 地貌類型

從1∶100萬地理地貌底圖中提取,並重新歸類,將地貌類型分為11類:山地、黃土梁峁、黃土台塬、黃土塬、風蝕地貌、台地、平原、沖積扇平原、低河漫灘、現代冰川、湖泊。

5.2.3.16 土壤侵蝕

根據「中國土壤侵蝕圖」,將土壤侵蝕類型及侵蝕強度分為3大類、15亞類:

1)水力侵蝕(劇烈侵蝕、極強度侵蝕、強度侵蝕、中度侵蝕、輕度侵蝕、無明顯侵蝕、微度侵蝕);

2)凍融侵蝕及冰川侵蝕(強度侵蝕、中度侵蝕、輕度侵蝕、微度侵蝕);

3)風力侵蝕(極強度侵蝕、強度侵蝕、中度侵蝕、輕度侵蝕)。

5.2.3.17 水系

從1∶100萬地理底圖中提取的線形河流。實際計算時,採用網格單元內水系密度參加計算。

5.2.3.18 植被

從1∶100萬地理地貌底圖中提取,將植被覆蓋分為6類:紅樹林灘、森林、經濟林與竹林、灌木林、草地、其他。

5.2.3.19 土地利用

根據「1∶100萬土地利用類型圖」編制,將土地利用類型分為6大類、13亞類。分別是:①耕地(水田、旱地);②林地(有林地、灌木林、疏林地、其他林地);③草地(高覆蓋度草地、中覆蓋度草地、低覆蓋度草地);④水域;⑤城鄉工礦居民用地(城鎮用地、農村居民點、其他建設用地);⑥未利用土地。

5.2.3.20 公路

從1∶100萬地理底圖中提取的線形公路,又分為5類,即高速公路、主要公路、一般公路、大路、小路。實際計算時,採用網格單元內所有公路密度參加計算。

5.2.3.21 鐵路

從1∶100萬地理底圖中提取的線形鐵路,補充青藏鐵路線路。實際計算時,採用網格單元內鐵路密度參加計算。

5.2.3.22 礦山點

全國礦山調查點共11萬多個。

5.2.3.23 分縣人口密度

根據2003年人口普查數據,分縣計算人口密度,分為5類:>750,450~750,150~450,50~150,<50。單位:人/km2

5.2.3.24 水壩分布

從1∶100萬地理底圖中提取,水壩工程點共885個。

5.2.3.25 塔廟宇文化要素分布

從1∶100萬地理底圖中提取,包括塔、廟宇和其他文化設施,計193個點。

5.2.3.26 災害點—滑坡

2005年以前的數據來源於700個縣市調查數據,2004~2007年數據來源於地質災害氣象預警收集的較大的滑坡災害點數據。合計45917個點。隨著更新的數據成果,將繼續更新。

5.2.3.27 災害點—泥石流

2005年以前的數據來源於700個縣市調查數據,2004~2007年數據來源於地質災害氣象預警收集的較大的泥石流災害點數據。合計9253個點。隨著更新的數據成果,下一步將繼續更新。

5.2.3.28 災害點—崩塌

2005年以前的數據來源於700個縣市調查數據,2004~2007年數據來源於地質災害氣象預警收集的較大的崩塌災害點數據。合計13094個點。隨著更新的數據成果,下一步將繼續更新。

5.2.3.29 地震動參數

根據「中國地震動參數圖GB18306-2001」,分為7個級別:≥0.40,0.30,0.20,0.15,0.10,0.05,<0.05。單位:g。

5.2.3.30 中國第四紀岩性圖

根據1∶250萬第四紀地質圖編制,將第四系岩性分為11類:

礫質土;砂質土;黏質土;黃土類土;鹽類為主;礫質土、黃土類土;黏質土、砂質土、礫質土;砂質土、黏質土;黏質土、礫質土;砂質土、礫質土。

H. 中國地質災害分區預警模型

根據5.4節中中南山地丘陵區試運算過程中的總結修正的思路,在全國7個預警大區范圍內分別完成地質災害潛勢度計算、地質災害預警指數計算,從而實現國家級地質災害氣象預警預報。

5.6.1 分區潛勢度計算

5.6.1.1 權重計算結果

考慮到因子圖層准備情況和時間關系,本次計算中選取了25個因子圖層,在7個大區分別開展計算。各區內因子圖層的權重計算結果見表5.10。從權重計算結果來看具有如下特點:

(1)總體上符合經驗認識

從敏感因子排序來看,中南山地丘陵區(C區),最敏感的因子是地形起伏(權重為0.17);西南部地區(D區),最敏感因子為地震動參數(權重為0.18);黃土地區(E區),最敏感因子為岩土體類型(權重0.09),等等。而鐵路、塔廟宇等因素的敏感度則非常低,甚至很多區的權重為0。

(2)因子權重差偏小

主要是由於選取因子較多(25個),且各因子之間有一定重復,因此造成每個因子的權重相對較小,權重差偏小。25個因子的平均因子權重應為1/25,即0.04,因此當某個因子權重超過0.04時,可以認為該因子為地質災害的敏感因子。

(3)精確程度還有待進一步提高

目前的計算,是在整理現有的地質背景環境資料和歷史災害點資料基礎上,圖層資料的比例尺還相對有限,特別是歷史災害點資料主要是建立在縣市調查數據基礎上的,已調查縣災害點密集,而未調查的縣數據缺失,造成統計分析結果的精確程度有限。

表5.10 分區計算各因子權重結果表

目前的計算,主要旨在探索計算思路,計算結果的精確程度會隨著原始資料的不斷充實而不斷提高。

5.6.1.2 潛勢度計算結果校驗

將各區潛勢度的計算結果,與歷史災害點的分布情況進行對比分析,校驗潛勢度是否能夠體現地質環境的優劣程度。

圖5.20~圖5.26反映地質災害潛勢度值大的區域歷史災害點分布多,地質災害潛勢度值小的區域歷史災害點分布少,即地質災害潛勢度值的大小能夠反映歷史地質災害點的多少,能夠反映地質背景環境條件的優劣。

圖5.20 A區地質災害潛勢度與災害分布對比

圖5.21 B區地質災害潛勢度與災害分布對比

5.6.2 分區預警模型

在全國7個預警大區中,C區(中南)、D區(西南)、B區(華北)災害樣本較多,雨量站點相對稠密,採用統計分析方法,建立了顯式統計的線性回歸模型。

圖5.22 C區地質災害潛勢度與災害分布對比

圖5.23 D區地質災害潛勢度與災害分布對比

圖5.24 E區地質災害潛勢度與災害分布對比

圖5.25 F區地質災害潛勢度與災害分布對比

圖5.26 G區地質災害潛勢度與災害分布對比

A區(東北)、E區(西北黃土)、F區(西北新疆)、G區(青藏高原)由於災害點樣本太少和雨量站點稀疏,匹配到災害點上的雨量誤差較大。不具備統計分析的樣本條件,採用的是潛勢度-雨量經驗方法,即不同潛勢度分段范圍內,根據經驗給定臨界降雨判據。

5.6.2.1 線性回歸模型

將歷史災害點的發生個數作為輸出量,潛勢度值、當日雨量、前期累計雨量作為輸入雨量,進行線性回歸分析,根據統計結果可見,地質災害的發生與地質環境基礎因素(G)、降雨激發因素(Rd,Rp)存在一定程度的線性關系。

根據T值進行預警等級劃分的原則如下:

回歸分析中,輸出量為歷史地質災害點的發生個數;得到預警模型後,T值(預警指數)為地質災害發生可能性大小的量化參數,是地質環境條件與降雨條件綜合作用的量度。根據我國各大區歷史地質災害發生情況以及幾年來地質災害氣象預警預報工作經驗總結,主要通過試運算進行地質災害預警等級劃分。統計分析時將地質災害的嚴重程度按區分為3個級別,並以此3個級別作為預警模型中預警等級劃分的重要參考。同時,具體操作中也考慮了如下4個方面:

1)各大區內,挑選近年來地質災害群發的典型區域,進行預警模型試運算,並將其結果與地質災害點實際發生情況對比分析,從而修正預警等級劃分標准。

2)在典型區域內,分別採用第二代預警系統和第一代預警系統開展預警預報試運算,通過結果對比修正預警等級劃分標准。

3)預警模型中各變數的實際意義與取值范圍。G(潛勢度)為地質環境條件的量化參數;Rd和Rp為降雨條件的量化參數。取值范圍各區有所不同。

4)考慮到地質災害氣象預警預報對於地質災害防治工作的具體作用,在預警預報區域面積的大小方面也有所考慮,此項考慮主要為定性考慮。預警區域面積過大,可能會導致地質災害防治工作中無從參考,預警區域面積過小,可能會導致地質災害多發區域的漏報。

在B,C,D3個區的回歸分析過程和結果如下。

(1)B區

復相關系數:R=0.19;

判定系數:R2=0.16;

得到回歸模型方程為

中國地質災害區域預警方法與應用

根據括弧內的t統計量的值可知:G,Rd,Rp均對地質災害的發生情況有顯著影響。根據F統計量的值F=5.60,可知:回歸方程是顯著的。

通過試運算,根據T值進行分段,確定預警等級。3級(T<10);4級(10≤T<20);5級(T≥20)。

(2)C區

復相關系數:R=0.50;

判定系數:R2=0.48;

得到回歸模型方程為

中國地質災害區域預警方法與應用

根據括弧內的t統計量的值可知:G,Rd,Rp均對地質災害的發生情況有顯著影響。根據F統計量的值F=21.40,可知:回歸方程是顯著的。

通過試運算,根據T值進行分段,確定預警等級。3級(T<10);4級(10≤T<60);5級(T≥60)。

(3)D區

復相關系數:R=0.48;

判定系數:R2=0.45;

得到回歸模型方程為

中國地質災害區域預警方法與應用

根據括弧內的t統計量的值可知:G,Rd,Rp均對地質災害的發生情況有顯著影響。根據F統計量的值F=14.40,可知:回歸方程是顯著的。

通過試運算,根據T值進行分段,確定預警等級。3級(T<18);4級(18≤T<50);5級(T≥50)。

5.6.2.2 潛勢度-臨界雨量經驗方法

(1)A區

根據潛勢度G值,將A區分為3類:

中國地質災害區域預警方法與應用

(2)E區

根據潛勢度G值,將E區分為3類:

中國地質災害區域預警方法與應用

(3)F區

根據潛勢度G值,將F區分為3類:

中國地質災害區域預警方法與應用

(4)G區

根據潛勢度G值,將G區分為3類:

中國地質災害區域預警方法與應用

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