地质灾害比例尺
A. 我国地质灾害调查现状与存在问题的分析
6.1.1 历史与现状
(1)1991年原地质矿产部组织开展的以省为单位的全国地质灾害现状概查
1991年原地质矿产部组织实施了以省为单位的全国地质灾害现状概查,主要以收集资料和各省(区、市)上报的资料为主,较全面地对全国地质灾害类型与现状进行了总结。调查内容包括地质灾害的类型、发生的重点区域、对国家和人民生命财产造成的损失以及地质灾害发育特征和分布规律等。根据收集整理的成果和万余个典型地质灾害点资料,汇编并出版了《中国地质灾害》,编制出版了《中国分省地质灾害图集》。
(2)1992~2003年期间,原地质矿产部部署1∶50万环境地质调查
1992~2003年,原国家计委和原地质矿产部组织开展了省(区、市)级(1∶50万)地质灾害调查与编图,圈定滑坡等地质灾害危险区;1996年为减灾防灾、提升国土整体的调查研究程度和水平,把此项工作扩展为以地质灾害为主的环境地质调查,这是我国第一轮较全面地在全国开展的地质灾害的调查。调查的主要目的是在概略查明各省(区、市)地质环境条件的基础上,重点调查人类工程活动与地质环境的相互作用和影响,初步查明开发利用自然环境遇到的和引发的各种主要地质灾害、特殊不良地质环境条件和环境地质问题的发育特征和分布规律,作出现状评价和发展趋势预测,提出防治对策建议,为国家制定减灾、防灾、国土开发与整治、经济建设和社会发展规划,以及地质环境监督管理,提供宏观决策依据;保护地质环境,减少灾害损失,促进经济建设与地质环境的协调发展。
(3)1999年国土资源部启动县(市)地质灾害调查工作
从1999年开始,作为国土资源大调查计划的组成部分,国土资源部启动以县(市)为单元的地质灾害调查工作。这项工作强调遵循“以人为本”的原则,专业人员与地方结合,大力推行群测群防体系。基本做法是采取专业调查和发动群众查险、报险相结合的办法,不强调按比例尺布线与布点。根据已掌握的情况和群众报险线索,以乡镇、村庄、重要交通干线和工程设施为重点,逐步进行现场调查并注意发现地质灾害隐患点、危险点。对隐患点、危险点综合分析后,划出地质灾害易发区和防治区,初步建立起群测群防预警体系,包括:建立减灾防灾领导责任制;建立临灾避险群防体系;编制地质灾害防灾预案;建立汛期地质灾害险情速报制度等。
1999年在进行10个县的地质灾害调查试点的同时,启动了三峡库区(包括宜昌市、巫山县等在内的)19个县(市)的地质灾害调查,为大规模的地质灾害防治工作提供了示范。截至2004年底,全国已经完成616个县(市)的地质灾害调查工作,为地方各级政府和国土资源管理部门组织地质灾害“群测群防”和防治管理,为县、乡级地方政府行使减灾职能,提供了重要依据。
县(市)地质灾害调查,是新一轮的地质灾害调查,它注重减灾防灾实效,是普及地质灾害防治知识,建设具有中国特色的地质灾害防灾预警体系的重要工作,已成为我国地质灾害调查工作的新模式。
(4)大江大河流域的地质灾害调查
如长江流域环境地质调查,黄河流域环境地质调查等。“七五”期间,开展了1∶20万三峡工程库区环境地质调查,1∶20万攀西、六盘水、岷江流域、沱江流域环境地质调查,1∶10万嘉陵江、大渡河等部分干流环境地质调查,1∶10万小江流域地质灾害调查,对滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害的分布规律及其形成特征进行了系统的调查工作。
(5)重点经济地区较大比例尺的地质灾害调查工作
各省(区、市)根据自身的具体特点,有针对性地开展了较大比例尺的地质灾害调查工作。
1)城市地质灾害调查。上海市从20世纪60年代初就开始了以防治地面沉降为重点的城市地质工作,系统地进行了地面沉降调查和长期监测。江苏省从20世纪70年代起,先后围绕南京、南通、常州、苏州、无锡等10个中心城市,开展1∶5万水文地质、工程地质和环境地质综合勘查工作,分析研究了各中心城市地面沉降、地裂缝、地面塌陷的起因、现状、发生发展特征与规律。
2)矿山地质灾害调查。20世纪80年代以来,在华东地区开展了不同比例尺的矿山地质调查工作,如兖滕—两淮能源开发区环境地质论证、两淮煤田煤炭开采环境地质调查等工作。辽宁、黑龙江等省先后在矿业城市开展了矿山地质灾害调查。
3)其他类型地质灾害调查。长江三角洲地区地下水资源与地质灾害调查评价;鞍山西部隐伏岩溶塌陷地质灾害勘查;黑龙江中俄界河1∶5万塌岸地质灾害调查。
(6)重大工程区地质灾害勘查
三峡库区开展了大比例尺的地质灾害勘查与治理工作。
6.1.2 调查成果的应用
(1)为规划和防灾预案的编制提供依据
地质灾害调查成果,成为全国各省(区、市)编制地质灾害防治规划和汛期地质灾害防灾预案的重要依据。
(2)为重大工程部署和城市安全提供基础资料
地质灾害调查成果为重大工程,如水库移民选址,铁路、公路和输电、输气管线的选线,大江大河安全,城市规划,基础设施建设,提供了基础资料。
(3)为地质灾害监测和防治提供依据
县(市)地质灾害调查工作,基本查清了地质灾害多发县(市)、乡、村所在地地质灾害隐患点的分布,建立了地质灾害群测群防体系,建立了地质灾害调查信息系统,为合理地部署地质灾害监测网提供依据。
(4)为提高公众防灾意识作出贡献
通过地质灾害调查,特别是县(市)地质灾害调查,提高了公众,特别是地质灾害高发区公众的防灾意识,提高了对地质灾害认识的普及率。
6.1.3 存在问题的分析
地质灾害调查工作,为我国地质环境保护、国土资源规划开发提供了基础资料。但是,随着国民经济的高速发展和城市化比率的不断提高,三峡工程、西电东送、南水北调工程等需要提供大量基础性、先导性的地质调查数据,我国的地质灾害调查工作已越来越不适应社会发展和国家重大基础设施建设的需要。存在的主要问题有以下几方面:
(1)调查的对象和内容与国民经济建设、社会发展结合不够
以往的地质灾害调查,偏重传统的自然属性研究,与人类工程活动及经济建设结合不够,服务领域较窄,在土地利用、城市规划、重大工程建设、生态环境保护等方面的服务工作相对薄弱。
(2)调查工作不规范,调查的精度和广度存在较大局限
过去开展的区域性地质灾害调查,一般为中小比例尺,调查精度不能满足社会经济发展的需要。
1∶50万全国地质灾害调查,开始于“八五”,至2003年基本完成,历时12年,技术落后,各省调查程度不一,灾害规模分级标准不统一,绝大部分省份没有建立相应的调查数据库,给全国的数据汇总和综合分析带来困难。
县(市)地质灾害调查,遵循“以人为本”的原则,注重对地质灾害隐患点的调查,淡化了对地质环境的调查。同时,县(市)调查从全国角度来看,比较分散,很难形成全面的认识和评价。
区域性地质灾害调查工作精度较低,比例尺小,缺乏重点地域的重点调查研究成果。
(3)调查的技术方法、标准的局限
在技术方面,没有形成系统的标准和评价体系,工作程度偏低,工作中获得的大量原始信息资料,相当部分未能建立数据库,信息的社会化和开发利用程度低。
(4)调查的时效性的局限
在科学认识上,没有按照地质灾害发生的客观规律,结合人类社会经济发展的要求,有计划地开展地质灾害调查工作。
地质灾害调查落后于地质灾害发展的速度,由于原有的工作方法、思路和成果的表达方式陈旧,调查成果的信息化、网络化、社会化程度低,大多未与当地社会经济发展现状和发展方向相结合,或未考虑如何为社会经济发展服务,从而影响成果向社会生产力的转化,难以满足政府和社会的实用性、实效性需求。
地质灾害的调查评价滞后于生态环境保护、城市规划、土地综合利用、地质环境的合理开发利用、地质灾害防治的需要。
(5)没有建立地质灾害调查制度
没有建立地质灾害调查制度,对地质灾害调查的责任、周期、比例尺、内容等方面没有明确的规定。
6.1.4 开展地质灾害调查需求的分析
(1)我国地质灾害分布广泛,危害严重,地质灾害动态变化,需要开展地质灾害调查
我国是世界上地质灾害最为严重的国家之一。全国仅大大小小的崩塌、滑坡灾害危险点就有百万处以上,每年还会出现几万至十几万处新的危险点。近年来因崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害,平均每年有1000多人死亡,经济损失高达数十亿元,已经成为我国大部分地区经济社会发展的一大制约因素,引起了党和政府、社会公众的极大关注。经过十几年的努力,地质灾害调查工作取得了显著成绩。但由于以往基础工作薄弱,对潜在的地质灾害隐患情况底数不清,无法进行有效的灾害预报预警,从而使防灾工作处于被动状态,因此,开展适当比例尺的全国地质灾害调查和大比例尺的地质灾害多发区的地质灾害调查是十分必要的。
由于人类活动和自然条件的演变,地质灾害也是动态变化的,为认清地质灾害的分布规律,确保国家减灾方案的科学性和准确性,要求反复开展地质灾害调查。
(2)贯彻“以人为本”、“全面、协调、可持续”发展的需要
《中国21世纪议程》提出了可持续发展的战略目标,要实现可持续发展,避免人员伤亡,基础就是建立在对我国地质环境和地质灾害的全面认识上。国土整治与开发、重大工程和国民经济社会发展布局,工业化进程的加快和城市化水平的迅速提高,为确保生产、生存、生活的安全,必须开展系统的地质灾害调查工作。
(3)地质灾害监测预警和减灾工程的需要
为达到防灾减灾、保护资源环境、促进经济社会可持续发展,国家将采取一系列的地质灾害监测预警和减灾工程行动。为科学、有效地开展地质灾害监测,实施减灾工程计划,必须开展相应精度的地质灾害调查。
(4)国家编制修订地质灾害防治规划及其他规划的需求
《地质灾害防治条例》第十一条规定,国务院国土资源主管部门会同国务院建设、水利、铁道、交通等部门,依据全国地质灾害调查结果,编制全国地质灾害防治规划……县级以上地方人民政府国土资源主管部门会同同级建设、水利、交通等部门,依据本行政区域的地质灾害调查结果和上一级地质灾害防治规划,编制本行政区域的地质灾害防治规划……地质灾害调查是国家编制修订地质灾害防治规划的依据,同时也是指导各部门(行业)协调行动的依据。
B. 地质灾害研究新进展
我国地质灾害研究工作一直是围绕着重大工程和重大建设需要而展开的,并且直到解放后才得以迅速发展。50~60年代,重点开展了西南及西北交通干线和三峡等水利枢纽的地质灾害调查(重点崩滑流),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预测和防治方面取得突破性进展,树立了我国地面沉降控制规范。进入80年代以来,我国地质灾害研究得到了空前的发展,并逐步开展了重点地区的地质灾害调查工作,编制了一系列地区性和全国性专门图件;对海城地震、新滩滑坡、元阳滑坡等进行了成功的预报、对东川和宁南泥石流和天津市区地面沉降实施了有效控制。特别是90年代以来,我国政府积极响应“国际减灾十年计划”,地质灾害研究得到进一步重视,开展了如“地震、地质灾害及城市减灾重大技术方法研究”等一批国家及省部级重点科技攻关项目的研究工作。这些都极大地推动了我国地质灾害研究工作的进一步开展。使得我国的地质灾害研究在勘察技术、预测预报水平、减灾防灾手段等方面逐步接近或达到了世界发达国家水平。总结近20年来我国地质灾害研究的成果,比较突出的有以下几个方面:
1.编制了一系列大型地质灾害图件
根据国家经济建设的需求,由原地矿部组织编制了一些全国性大比例尺的地质灾害调查图件,如1991出版的《中国地质灾害类型图》(1:500万)(葛中远主编),1992年出版的《中国地质环境图系》(中国水文地质工程地质勘察院主持编制),1996年出版的《中国分省地质灾害图集》(1∶60万~1∶500万)(段永侯主编)。这些图件从宏观上反映了我国地质灾害类型、区域分布特点及发生规律。是我国目前部署地质灾害勘察研究及制定防灾、减灾、环境保护政策和规划的主要科学依据。作为重要成果,在国内外也得到了广泛交流,在学术界有着重要的影响。
2.地面沉降防治工作取得突破性进展
进入80年代后,我国的地面沉降研究得到了空前的发展,其中以上海、天津的地面沉降研究卓见成效。在动态监测、沉降机理研究、预报模型以及降低地下水开采量和人工回灌等技术方面都取得了显著成绩,特别是在预测预报技术方面,地矿部水文地质工程地质研究所、岩溶地质研究所、上海地矿局和天津地矿局等单位,通过建立拟三维水流和一维地层压密的耦合模型,模拟地下水的水平垂直运动、含水层内外水量交换、弱透水层中水的压力变化以及动态过程中的一维固结压缩。计算评价在最优环境影响状态下,最大安全可采水资源及优化控制调度方案。对含水层在各种采灌条件下的变化规律及地面沉降幅度进行中长期预报。这些技术的研究与应用使我国地面沉降防治水平跨上了一个新的台阶,挤身于世界先进水平之列。
3.地质灾害信息系统建设空前繁荣
随着“3S”技术(地理信息系统、遥感技术和全球定位系统)的发展与成熟,以此为支撑技术的地质灾害信息系统和防灾决策支持系统建设取得长足进展。一大批各具特色的系统软件相继开发出来,使地质灾害的研究上升到一个新的水平。其中以由原地矿部水文地质工程地质研究所开发研制的“地质灾害预测防治智能决策系统”最具代表性,该系统以地质灾害预测防治为目标,将相关的数据库、图型库、模型库和知识库融为一个“四库一体”的耦联整体,实现了四者技术的有机集成,使系统具有空间数据管理、分析处理、空间建模与知识推理的分析功能。可对地质灾害进行时空演化预测、危险性区划、灾害经济评价以及减灾防灾对策选择的任务。在理论和技术上都取得了突破性进展,开创了建设大型地质灾害决策支持系统的先例。
4.地质灾害防治工程领域得到飞速发展
从1994年以来,国家每年投入了5000万元专项基金用于地质灾害治理,从而掀起了地质灾害治理工作的热潮,相继实施了对链子崖危岩体、黄腊石滑坡、豆芽棚滑坡、鸡冠岭崩塌等专项治理工程,形成了一支集勘察、设计、施工为一体的地质工程队伍,同时也使地质灾害防治工程作为专门的工程技术领域逐渐发展起来,形成了一套相对成熟的技术方法,尤其是由中国水文地质工程地质勘察院开发的“地质灾害防治工程设计支持系统”成功地应用于链子崖滑坡治理中,切实起到了灾害治理的示范作用。
5.一些新理论新方法的发展与应用
随着地质灾害研究工作的不断深入,一些新的理论与方法不断涌现,并逐步得到了学术界的认可,比较有代表性的有:
(1)滑坡过程模拟与过程控制理论技术。成都理工学院的黄润秋教授在岩土应力分析的基础上,对滑坡从其孕育、发展演化、激发成灾或防治控制进行全过程的计算机动态模拟。通过将现代数学-力学、非线性科学和计算机图形图像技术结合起来,对滑坡系统的全过程仿真模拟,直观地理性的分析灾害发生影响因素及其强度,再现灾害发生的全过程。从而将滑坡灾害定量化研究向前推进一步。
(2)地质灾害风险性评价理论与方法。在我国将风险性评价引入地质灾害研究工作中是从90年代开始的。到目前为止,地质灾害风险性评价作为一个相对独立的研究领域不断地发展和深化。其基本思想是在评价灾害自然危险性的同时,还考虑地区人口经济密度和抗灾性能等,即灾害区易损性分析,将地质灾害自然属性和社会属性结合起来,综合评价灾区地质灾害发展状况。经研院张梁等以崩塌滑坡、泥石流和岩溶塌陷为典型灾种进行了研究,建立了一套评价指标体系和模型方法,为该领域研究的深入开展提供了范例。
C. 地质灾害调查评价成果
传统的地质灾害调查评价成果的表现形式为调查报告。随着计算机技术的发展,地质灾害调查评价成果逐渐向数字化、信息化方向发展。不同种类、不同阶段地质灾害调查成果的内容不同,通常包括地质灾害历史、现状,活动规律与形成条件,危害区范围、社会经济条件与受灾体分布情况,破坏损失程度,发展趋势预测,防治对策与措施等。
县(市)地质灾害调查与区划的主要成果为:①地质灾害调查与区划报告,主要内容为县(市)社会经济状况、地质环境条件、地质灾害分布与发展特征、易发区划分、主要灾害隐患点危险性和危害性评价及监测预警和防治建议;②地质灾害区划图,成图比例尺寸一般为1∶10万,除圈出不同程度的地质灾害易发区外,还应用专门符号将潜在的和已发生的地质灾害点反映到图上;③地质灾害调查表、有关照片和录像片;④重要地质灾害隐患点防灾预案。
地质灾害危险性评估成果根据评估对象不同,分为规划区地质灾害危险性评估报告、建设用地地质灾害危险性评估报告、矿山地质灾害危险性评估报告。成果内容和要求将在第十章中阐述。
针对具体灾种的专项地质灾害调查评价成果,其内容和要求,由调查评价的目的、阶段,灾害类型及其特征而定。
小结
地质灾害调查与评价的最终目的是为防治地质灾害提供科学依据。应学会根据调查评价的类型、对象、工作程度,选择配置最适宜的技术方法,以取得符合要求的调查评价成果,为地质灾害防治提供切实有效的服务。
复习思考题
1.地质灾害调查评价的主要内容是什么?
2.选择地质灾害调查与评价技术方法的原则是什么?
3.地质灾害调查与评价成果的基本内容是什么?
D. 地质灾害风险评估的表征
根据Varnes(1984)、(1994),Leroi(1996)以及Lee和Jones(2004)对风险定义,可将风险以如下公式表达:
地质灾害风险评估理论与实践
H为给定参考时期(如年、建筑物的设计使用年限)灾害发生的概率。灾害(H)是空间概率和时间概率的函数。空间概率与坡度、深度等静环境因素有关;而时间概率与一些坡度、水力传导系数等静态环境因素间接相关,与降雨输入和排水等动态因素直接相关。
V为特定类型承灾体在特定类型灾害作用下的物理易损性(其值为0~1之间)。
A为特定承灾体的数量或价值(如建筑物的数量和价值、人员数量等)。
公式(1)两个加总符号的意思是,对一定类型的灾害造成影响的所有承灾体的预期损失后果(VA)进行加总,然后再对所有类型的灾害造成的预期损失进行加总便可得到总风险。风险公式(1)表面看起来似乎很简单,但事实并非如此。不仅要考虑灾害事件本身发生的空间影响概率和时间概率,还要考虑灾害到达建筑物的条件概率以及建筑物本身受到破坏的条件概率。当考虑建筑物中人受到灾害的影响时,还必须考虑人当灾害发生时是否在建筑物中的条件概率以及建筑物中人伤亡的条件概率。当考虑区域风险评估与区划时问题变得更加复杂和不确定性,因为准确地确定承灾体与滑坡可能发生地之间的位置非常困难。在使用公式(1)时,需要分析区域中一组承灾体受到不同规模和类型的灾害撞击的空间概率和时间概率,在此基础上估计区域中所有承灾体的损失程度。
图5-1是C.J.van Westen;T.W.J.van Asch,R.Soeters给出的基于GIS的大、中比例尺(1∶10000~50000)区域滑坡风险评估流程图。流程图的顶部是需要输入的四个基础属性数据层:环境要素、触发因素、历史滑坡信息、承灾体。
在这些输入数据中,历史滑坡信息是最重要的信息,因为通过分析这些信息,可以确定滑坡发生的频率以及不同规模的滑坡与滑坡灾害影响结果之间的关系。滑坡的空间概率既可通过动态模拟获得,也可通过分析过去滑坡事件发生的位置与一套环境因素之间的关系,利用启发式或统计方法预测在相似条件下滑坡发生的空间概率。通过将滑坡发生位置的空间信息与环境因素(其中DEM是最关键的因素)的结合,确定滑坡发生地带,再与滑坡的时空概率和影响带结合在一起便形成了滑坡灾害图。
易损性分析是地质灾害风险评估的另一重要方面。这涉及人口、建筑物、岩土工程、经济活动、公共设施、基础设施等承灾体信息。根据从历史损害编录推导的易损性曲线获得,也可以经验推导出的关系确定承灾体的易损性。风险评估流程图最后一个环节是将危险性和易损性评估综合起来。首先是将某一特定类型滑坡的危险性和某一承灾体的易损性综合起来,然后将所有滑坡类型的危险性和所有承灾体的易损性综合起来最后得出总风险。
图5-1 滑坡空间风险评估框架图
E. 地质灾害调查
进入世纪以后,在社会变革和科技进步的双重驱动下,全球经济进入快速发展阶段。与此同时,自然灾害发生频次不断增加,环境污染日益扩大,成为威胁经济社会发展的重大问题。据联合国国际减灾战略机构统计,重大地质灾害从1900~1909年的40次增长到2000~2009年的358次(图6-3)。为了应对日益增多的自然灾害所带来的巨大挑战,20世纪80年代末,联合国大会上通过关于成立国家减灾委员会的决议,提出“国际减轻自然灾害十年”计划,由此推动各国政府把减轻灾害列入国家发展规划。针对地质灾害,专门成立了国际滑坡研究组等组织,实施全球地质灾害编图计划。2000年联合国通过了国际减灾战略,成立了相应的国际减灾战略机构,继续推进各国的减灾行动。2005年1月,第二届世界减灾大会在日本神户召开,与会专家学者们一致呼吁加强区域综合减灾能力建设,提高应急管理水平,从而实现区域的可持续发展。目前,各个国家的地质调查部门均把地质灾害的调查、监测和防治作为其重要的工作内容。
图6-3 1900~2009年世界地质灾害发展趋势示意图
美国地质调查局长期致力于滑坡、地震、火山等地质灾害的研究和预警预报工作。经过长期的积累与努力,美国地质调查局成为世界公认的滑坡灾害权威机构,设有国家滑坡信息中心,负责滑坡灾害研究并提供实时灾害信息。2000年,美国地质调查局制定了《国家滑坡灾害减灾战略》,确定了美国减轻滑坡灾害的重点工作方向,包括滑坡过程与发生机制研究、灾害填图与评估、实时监测、信息收集传输与解译、指导与培训、公众教育、灾害防治、应急反应与救灾9大方向[8]。目前,正在执行滑坡灾害项目2005~2010年规划,强调采用新的机理模型和监测技术来研究滑坡灾害。挪威地质调查局和挪威岩土工程研究所等机构联合开发建立国家滑坡灾害数据库,对挪威境内的滑坡进行登记入库,包括灾害分布图、危险性分区图、滑坡历史数据、灾害评价资料等。从2004年开始,挪威地质调查局负责进行全国的滑坡灾害填图。澳大利亚1994年启动的国家环境地质科学填图协议,把灾害调查、灾害风险评估作为其中一项重要的内容。澳大利亚地球科学机构与地方政府合作进行滑坡灾害调查与评估工作,重点对发生滑坡的区域开展灾害预测,对滑坡易发区进行灾害风险评估。日本泥石流灾害发生频繁,不得不投入大量的人力、财力进行泥石流灾害研究,取得了显著的成效。近年的研究工作重点强调利用先进技术建立泥石流原型综合观测系统,同时进行一系列规模大小不一的模拟实验,开展泥石流产生、搬运和堆积机理的理论研究[9]。
近年来,国外地质灾害调查的主要研究集中在以下几个方面:
(1)地质灾害数据库及灾害的风险填图。例如,意大利建立了GEOS数据库,收集的数据包括岩石、古今滑坡、对人造建筑的损害、土壤最易过饱和和滑动的地区、河道特征等。根据需要,可以绘制各种1∶10万至1∶25万比例尺的图件,如脆弱性图、洪水多发区图等。加拿大启动了自然灾害填图项目,目的是提供加拿大自然灾害的背景信息,包括历史事件数据和风险图等。美国编制了自然灾害风险图,表明了易受各类自然灾害危险的地区。
(2)地质灾害预测和预警系统。在进行灾害预警系统研究中,广泛采用了现代化的技术方法。例如美国采用GIS技术确定各个地区对地震灾害的脆弱性,并实时监控地质活动带获取相关数据。
(3)先进技术在地质灾害调查中的应用。例如,采用遥感技术对中小流域地质灾害进行区域性评价,查明地质灾害时空分布规律,结合地面调查划分地质灾害危险性等级。同时将灾害危险性等级与土地资源的可利用性联系起来,使地质灾害研究成果更容易为公众所接受,扩大成果的应用服务。
(4)灾害系统和灾害链的研究。研究表明,各种地质灾害的发生有着成生联系,往往会发生连锁反应,例如大洪水常伴生有滑坡、泥石流、地面塌陷等灾害。由于灾害的共生性使灾害事件和灾害系统非常复杂,对单一灾害的研究往往不能解决实质性的问题,各国加强了对地质灾害系统的研究。
F. 地质灾害调查工作按照精度要求可以分为哪些类型求解
①1:10万县(市)地质灾害调查与区划
②1:5万地质灾害详细调查
③1:1万重点城镇地质灾害调查
④根据需要,不同比例尺,地质灾害专题调查。
G. 地质灾害信息系统
整理集成全国地质环境与地质灾害调查、监测和研究成果,编制全国地质灾害气象预警预报信息图层30个,建立全国地质灾害气象预警预报信息系统。
5.2.1 信息图层编制原则
在地质灾害气象预警信息图层编制过程中,充分考虑到影响地质灾害发生的各种地质环境背景条件因子、历史地质灾害点分布、社会经济条件、人类工程设施等因素。依据如下几个原则:
1)全面性。将目前能够收集到的影响地质灾害发生的各种因素,尽可能地考虑全面,至于每种因素的影响贡献大小在权重计算部分考虑。
2)时效性。每个信息图层的编制中,尽可能以最新最翔实的数据资料为基础,从而保证对最新资料信息和研究成果的及时利用和更新。
3)适用性。收集到的数据资料,根据全国地质灾害气象预警预报的具体工作实际需要,进行相应的改编处理。
4)最大可能使用数据。全国地质灾害气象预警预报的基本比例尺定位为1∶100万,一些关键的图层数据,如地理底图、地质底图、土地利用底图均可达到1∶100万的比例尺需求,但部分信息图层无法达到1∶100万的比例尺,本项目本着最大可能使用数据的原则,暂且采用小比例尺的图层直接投影变换代替,以后工作中再逐步更新。
5.2.2 信息图层概况
信息图层的投影参数如下:
比例尺:1∶100万
投影类型:亚尔博斯等积圆锥投影坐标系;坐标单位:mm
第一标准纬度:25°00༼″;第二标准纬度:47°00༼″
中央子午线经度:105°00༼″;投影原点纬度:0°00༼″
地质灾害气象预警预报信息图层基本情况见表5.1。
5.2.3 信息图层说明
各信息图层编制按照各因子的分布特点进行分级。
5.2.3.1 年均雨量
全国年均雨量分为11个级别,各级别年均雨量分段:<50mm,50~100mm,100~200mm,200~400mm,400~600mm,600~800mm,800~1000mm,1000~1200mm,1200~1600mm,1600~2000mm,>2000mm。
5.2.3.2 年均气温
根据《中国自然地理图集》(2004),将全国年均气温分为9个级别,各级别年均气温分段如下:<-4℃,-4~0℃,0~4℃,4~8℃,8~12℃,12~16℃,16~20℃,20~24℃,>24℃。
5.2.3.3 年蒸发量
根据《地下水资源与环境图集》(2004),将全国年蒸发量分为10个级别,各级别分段如下:<500mm,500~600mm,600~800mm,800~1000mm,1000~1200mm,1200~1400mm,1400~1600mm,1600~2000mm,2000~2400mm,>2400mm。
表5.1 全国地质灾害气象预警预报信息图层简表
5.2.3.4 年干燥度
干燥度,又称干燥指数或干燥因子。描述气候干燥程度的指数,与湿润系数互为倒数,一般用水分的可能消耗量与收入量的比值表示。它是表征一个地区干湿程度的指标。
根据《地下水资源与环境图集》(2004),将全国年干燥度分为12个级别,各级别分段如下:<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
采用第三代《中国地震烈度区划图》(1990),将全国地震烈度按5级区划:Ⅴ度区、Ⅵ度区、Ⅶ度区、Ⅷ度区、Ⅸ度区。
5.2.3.6 历史地震点
来源于科学数据共享工程,中国地震局共享数据网,近年来(1999年1月1日至2006年11月2日)的已发地震点数据,共203个。
5.2.3.7 地层岩性
根据“中国地质科学院地质研究所,1∶100万地质图”重新进行编制划分。
(1)划分原则
地质灾害的产生与地层岩性关系密切。地层岩性是地质灾害形成的内在因素,对地质灾害的产生起着主导和控制作用,岩性及其组合特征的控制作用决定着地质灾害的区域分布。从沿海向内陆,地层岩石由火成岩为主变为变质岩、碎屑岩相间分布,进而变为碳酸盐岩、碎屑岩、变质岩相间分布。
斜坡岩土体的性质及其结构是形成滑坡、崩塌的物质基础。一般易形成滑坡、崩塌的岩体,大都是碎屑岩、软弱的片状变质岩,岩性多为泥岩、页岩、板岩、含碳酸盐类软弱岩层、泥化层、构造破碎岩层。这些软弱岩层经水的软化作用后,抗剪强度降低,容易出现软弱滑动面,形成崩滑体。
黏性土滑坡在四川分布密集,在中南、闽、浙、晋西、陕南、河南等地也较密集,在长江中下游、东北等地也有一定分布;半成岩类粘土岩滑坡在青海、甘肃、川滇地带、山西几个断陷盆地中分布密集;黄土滑坡在黄河中游、青海等省较密集;泥岩、千枚岩、砂质板岩形成的滑坡在湖南、湖北、西藏、云南、四川、甘肃等地十分发育。
泥石流主要发育在变质岩区和黄土区,火成岩区和碎屑岩地区次之,碳酸盐岩地区泥石流相对不发育。
根据全国地质灾害发育的普遍规律并结合不同地区地质灾害发育的特殊性,主要考虑以下几个方面的原则划分地质灾害敏感性岩组。
1)地层岩性与地质灾害分布的关系;
2)地层岩性的成因、物质组成与空间分布特征;
3)地层岩性的时代;
4)岩土体(不同时代地层)的工程地质性质;
5)水岩相互作用的敏感性;
6)1∶100万中国地质图的精度。
(2)划分方案
根据地质灾害发育的普遍规律以及地层岩性对地质灾害的敏感程度,将地质灾害敏感性岩组划分为10种类型。敏感性指数值越高,则相应的岩组对地质灾害的发生也越敏感。
Ⅰ类:主要为水体、粉砂质食盐、食盐壳、盐碱壳、风积物砂等区域,这些区域不会发生滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。
Ⅱ类:主要是火成岩类。岩性为闪长岩、石英闪长岩、辉长岩、花岗岩、辉绿岩等,岩性坚硬,力学强度大,是很好的地基和建筑材料。
Ⅲ类:主要是火成岩类。岩性为钾长花岗岩、二长花岗岩、碱长花岗岩、片麻状花岗岩、斜长花岗岩、紫苏花岗岩、正长岩、石英正长岩、煌斑岩、白岗岩、花岗闪长岩、英云闪长岩、辉石闪长岩、辉长闪长岩、花岗斑岩、英安斑岩、辉绿岩、橄榄岩、橄榄辉绿岩、玄武岩、橄榄玄武岩、苦橄玄武岩、石英二长岩、石英二长斑岩、辉石岩、角闪正长岩、闪长玢岩、英安玢岩、辉绿玢岩、苦橄玢岩、安山玢岩、超基性岩、安山岩、碱性岩、英安岩、粗面岩、科马提岩、云辉二长岩、白榴岩、霓霞岩、碎斑熔岩、细碧岩、石英钠长斑岩、霏细斑岩、辉长苏长岩等,岩性坚硬,力学强度较大。
Ⅳ类:主要是变质岩类和部分火成岩及沉积岩。岩性为白云质灰岩、灰岩、白云岩、黑云母花岗岩、白云母花岗岩、黑云斜长花岗岩、二云母花岗岩、流纹岩、变粒岩、片麻岩、角闪岩、砂砾岩、砾岩、变质橄榄辉长岩、糜棱岩、蛇纹岩、大理岩、珍珠岩、硅质岩、蛇绿岩、浅粒岩、岩溶角砾岩、铝铁岩系、黑云角闪闪长岩、斑状云母橄榄岩、榴辉岩、黑云母霞石白榴岩、霏细岩等,岩性较坚硬,力学强度较大。
Ⅴ类:主要是沉积岩类。岩性为页岩、夹页岩、火山碎屑岩、生物碎屑岩、片岩、千枚岩、板岩、砂岩、粉砂岩、碳酸盐岩、凝灰岩、糜棱岩等,半坚硬岩组,力学强度较低,易风化,遇水软化,是地质灾害较易发生的地层。
Ⅵ类:主要是沉积岩类。岩性为泥岩、钙质泥岩、泥灰岩、夹泥岩、粘土岩、泥页岩、煤系、泥质粉砂岩、冰碛泥砾岩等,半坚硬岩组,力学强度低,遇水泥化,是地质灾害容易发生的地层。
Ⅶ类:岩性为黄土、黄土状土,黄土的地层年代为Q1p,Q2p,渗透性弱、抗剪强度高。
Ⅷ类:主要为冲海积物、海积物、冲湖积、湖积、沼泽堆积、石英斑岩风化层、花岗斑岩风化层等松散层。
Ⅸ类:主要是冲积物、冲洪积物、洪冲积物、残坡积物、坡冲积物、冰碛物、苦橄玄武岩风化层、辉绿岩风化层、花岗岩风化层、冰积物等松散堆积物,是产生地质灾害的主要物源。
Ⅹ类:岩性为黄土,地层年代为Q3p,Qh,疏松、大孔隙,垂直节理发育,渗透性强、抗剪强度低、具湿陷性(表5.2)。
5.2.3.8 断裂分布
根据“中国地质科学院地质研究所,1∶100万地质图”编制。考虑到网格单元的大小和断层断裂的影响范围,计算时采用网格区内断层断裂的密度进行计算。
5.2.3.9 第四系成因时代
根据1∶250万第四纪地质图编制,将第四系的成因时代分为7类:N2-Q1p,Q,Qp,Q1p,Q2p,Q3p,Qh。
5.2.3.10 岩土体类型
来源于1∶400万岩土体类型图,将岩土体类型分为7类:火成岩、变质岩、碎屑岩、碳酸盐岩、砂质土、黄土、其他土。
5.2.3.11 第四系成因类型
根据1∶250万第四纪地质图编制,将第四系成因类型分为19类:冰碛、冰水沉积、冰水-洪积、冰水-湖积、洪积、残积、残坡积、冲积、冲积-洪积、冲积-湖积、寒冻风化残坡积、红土化残积、黄土堆积、风积、湖积、坡积、岩溶化残坡积、火山堆积、海陆交互相及海相堆积。
表5.2 中国工程地质岩组划分表
5.2.3.12 水文地质类型
将水文地质类型分为5大类、18亚类:
1)松散沉积孔隙水(滨河平原冲海积层孔隙水、堆积平原冲洪积层孔隙水、黄土高原黄土层孔隙水、内陆盆地冲洪积层孔隙水、沙漠风积沙丘孔隙水、山间盆地冲积层孔隙水);
2)基岩裂隙水(丘陵高原碎屑岩裂隙水、熔岩孔隙裂隙水、山地丘陵岩浆岩裂隙水、山地变质岩裂隙水);
3)多年冻土冻结层上水(高纬度山地基岩冻结层上水、中低纬度高原基岩冻结层上水、中低纬度高原松散沉积冻结层上水);
4)碳酸盐岩裂隙溶洞水(峰丛峰林裂隙溶洞水、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
从1∶100万地理地貌底图中提取,将海拔高程分为6类:极高海拔(>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
从1∶100万地理地貌底图中提取,将地形起伏分为6类:极大起伏(>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 地貌类型
从1∶100万地理地貌底图中提取,并重新归类,将地貌类型分为11类:山地、黄土梁峁、黄土台塬、黄土塬、风蚀地貌、台地、平原、冲积扇平原、低河漫滩、现代冰川、湖泊。
5.2.3.16 土壤侵蚀
根据“中国土壤侵蚀图”,将土壤侵蚀类型及侵蚀强度分为3大类、15亚类:
1)水力侵蚀(剧烈侵蚀、极强度侵蚀、强度侵蚀、中度侵蚀、轻度侵蚀、无明显侵蚀、微度侵蚀);
2)冻融侵蚀及冰川侵蚀(强度侵蚀、中度侵蚀、轻度侵蚀、微度侵蚀);
3)风力侵蚀(极强度侵蚀、强度侵蚀、中度侵蚀、轻度侵蚀)。
5.2.3.17 水系
从1∶100万地理底图中提取的线形河流。实际计算时,采用网格单元内水系密度参加计算。
5.2.3.18 植被
从1∶100万地理地貌底图中提取,将植被覆盖分为6类:红树林滩、森林、经济林与竹林、灌木林、草地、其他。
5.2.3.19 土地利用
根据“1∶100万土地利用类型图”编制,将土地利用类型分为6大类、13亚类。分别是: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(高覆盖度草地、中覆盖度草地、低覆盖度草地);④水域;⑤城乡工矿居民用地(城镇用地、农村居民点、其他建设用地);⑥未利用土地。
5.2.3.20 公路
从1∶100万地理底图中提取的线形公路,又分为5类,即高速公路、主要公路、一般公路、大路、小路。实际计算时,采用网格单元内所有公路密度参加计算。
5.2.3.21 铁路
从1∶100万地理底图中提取的线形铁路,补充青藏铁路线路。实际计算时,采用网格单元内铁路密度参加计算。
5.2.3.22 矿山点
全国矿山调查点共11万多个。
5.2.3.23 分县人口密度
根据2003年人口普查数据,分县计算人口密度,分为5类:>750,450~750,150~450,50~150,<50。单位:人/km2。
5.2.3.24 水坝分布
从1∶100万地理底图中提取,水坝工程点共885个。
5.2.3.25 塔庙宇文化要素分布
从1∶100万地理底图中提取,包括塔、庙宇和其他文化设施,计193个点。
5.2.3.26 灾害点—滑坡
2005年以前的数据来源于700个县市调查数据,2004~2007年数据来源于地质灾害气象预警收集的较大的滑坡灾害点数据。合计45917个点。随着更新的数据成果,将继续更新。
5.2.3.27 灾害点—泥石流
2005年以前的数据来源于700个县市调查数据,2004~2007年数据来源于地质灾害气象预警收集的较大的泥石流灾害点数据。合计9253个点。随着更新的数据成果,下一步将继续更新。
5.2.3.28 灾害点—崩塌
2005年以前的数据来源于700个县市调查数据,2004~2007年数据来源于地质灾害气象预警收集的较大的崩塌灾害点数据。合计13094个点。随着更新的数据成果,下一步将继续更新。
5.2.3.29 地震动参数
根据“中国地震动参数图GB18306-2001”,分为7个级别:≥0.40,0.30,0.20,0.15,0.10,0.05,<0.05。单位:g。
5.2.3.30 中国第四纪岩性图
根据1∶250万第四纪地质图编制,将第四系岩性分为11类:
砾质土;砂质土;黏质土;黄土类土;盐类为主;砾质土、黄土类土;黏质土、砂质土、砾质土;砂质土、黏质土;黏质土、砾质土;砂质土、砾质土。
H. 中国地质灾害分区预警模型
根据5.4节中中南山地丘陵区试运算过程中的总结修正的思路,在全国7个预警大区范围内分别完成地质灾害潜势度计算、地质灾害预警指数计算,从而实现国家级地质灾害气象预警预报。
5.6.1 分区潜势度计算
5.6.1.1 权重计算结果
考虑到因子图层准备情况和时间关系,本次计算中选取了25个因子图层,在7个大区分别开展计算。各区内因子图层的权重计算结果见表5.10。从权重计算结果来看具有如下特点:
(1)总体上符合经验认识
从敏感因子排序来看,中南山地丘陵区(C区),最敏感的因子是地形起伏(权重为0.17);西南部地区(D区),最敏感因子为地震动参数(权重为0.18);黄土地区(E区),最敏感因子为岩土体类型(权重0.09),等等。而铁路、塔庙宇等因素的敏感度则非常低,甚至很多区的权重为0。
(2)因子权重差偏小
主要是由于选取因子较多(25个),且各因子之间有一定重复,因此造成每个因子的权重相对较小,权重差偏小。25个因子的平均因子权重应为1/25,即0.04,因此当某个因子权重超过0.04时,可以认为该因子为地质灾害的敏感因子。
(3)精确程度还有待进一步提高
目前的计算,是在整理现有的地质背景环境资料和历史灾害点资料基础上,图层资料的比例尺还相对有限,特别是历史灾害点资料主要是建立在县市调查数据基础上的,已调查县灾害点密集,而未调查的县数据缺失,造成统计分析结果的精确程度有限。
表5.10 分区计算各因子权重结果表
目前的计算,主要旨在探索计算思路,计算结果的精确程度会随着原始资料的不断充实而不断提高。
5.6.1.2 潜势度计算结果校验
将各区潜势度的计算结果,与历史灾害点的分布情况进行对比分析,校验潜势度是否能够体现地质环境的优劣程度。
图5.20~图5.26反映地质灾害潜势度值大的区域历史灾害点分布多,地质灾害潜势度值小的区域历史灾害点分布少,即地质灾害潜势度值的大小能够反映历史地质灾害点的多少,能够反映地质背景环境条件的优劣。
图5.20 A区地质灾害潜势度与灾害分布对比
图5.21 B区地质灾害潜势度与灾害分布对比
5.6.2 分区预警模型
在全国7个预警大区中,C区(中南)、D区(西南)、B区(华北)灾害样本较多,雨量站点相对稠密,采用统计分析方法,建立了显式统计的线性回归模型。
图5.22 C区地质灾害潜势度与灾害分布对比
图5.23 D区地质灾害潜势度与灾害分布对比
图5.24 E区地质灾害潜势度与灾害分布对比
图5.25 F区地质灾害潜势度与灾害分布对比
图5.26 G区地质灾害潜势度与灾害分布对比
A区(东北)、E区(西北黄土)、F区(西北新疆)、G区(青藏高原)由于灾害点样本太少和雨量站点稀疏,匹配到灾害点上的雨量误差较大。不具备统计分析的样本条件,采用的是潜势度-雨量经验方法,即不同潜势度分段范围内,根据经验给定临界降雨判据。
5.6.2.1 线性回归模型
将历史灾害点的发生个数作为输出量,潜势度值、当日雨量、前期累计雨量作为输入雨量,进行线性回归分析,根据统计结果可见,地质灾害的发生与地质环境基础因素(G)、降雨激发因素(Rd,Rp)存在一定程度的线性关系。
根据T值进行预警等级划分的原则如下:
回归分析中,输出量为历史地质灾害点的发生个数;得到预警模型后,T值(预警指数)为地质灾害发生可能性大小的量化参数,是地质环境条件与降雨条件综合作用的量度。根据我国各大区历史地质灾害发生情况以及几年来地质灾害气象预警预报工作经验总结,主要通过试运算进行地质灾害预警等级划分。统计分析时将地质灾害的严重程度按区分为3个级别,并以此3个级别作为预警模型中预警等级划分的重要参考。同时,具体操作中也考虑了如下4个方面:
1)各大区内,挑选近年来地质灾害群发的典型区域,进行预警模型试运算,并将其结果与地质灾害点实际发生情况对比分析,从而修正预警等级划分标准。
2)在典型区域内,分别采用第二代预警系统和第一代预警系统开展预警预报试运算,通过结果对比修正预警等级划分标准。
3)预警模型中各变量的实际意义与取值范围。G(潜势度)为地质环境条件的量化参数;Rd和Rp为降雨条件的量化参数。取值范围各区有所不同。
4)考虑到地质灾害气象预警预报对于地质灾害防治工作的具体作用,在预警预报区域面积的大小方面也有所考虑,此项考虑主要为定性考虑。预警区域面积过大,可能会导致地质灾害防治工作中无从参考,预警区域面积过小,可能会导致地质灾害多发区域的漏报。
在B,C,D3个区的回归分析过程和结果如下。
(1)B区
复相关系数:R=0.19;
判定系数:R2=0.16;
得到回归模型方程为
中国地质灾害区域预警方法与应用
根据括号内的t统计量的值可知:G,Rd,Rp均对地质灾害的发生情况有显著影响。根据F统计量的值F=5.60,可知:回归方程是显著的。
通过试运算,根据T值进行分段,确定预警等级。3级(T<10);4级(10≤T<20);5级(T≥20)。
(2)C区
复相关系数:R=0.50;
判定系数:R2=0.48;
得到回归模型方程为
中国地质灾害区域预警方法与应用
根据括号内的t统计量的值可知:G,Rd,Rp均对地质灾害的发生情况有显著影响。根据F统计量的值F=21.40,可知:回归方程是显著的。
通过试运算,根据T值进行分段,确定预警等级。3级(T<10);4级(10≤T<60);5级(T≥60)。
(3)D区
复相关系数:R=0.48;
判定系数:R2=0.45;
得到回归模型方程为
中国地质灾害区域预警方法与应用
根据括号内的t统计量的值可知:G,Rd,Rp均对地质灾害的发生情况有显著影响。根据F统计量的值F=14.40,可知:回归方程是显著的。
通过试运算,根据T值进行分段,确定预警等级。3级(T<18);4级(18≤T<50);5级(T≥50)。
5.6.2.2 潜势度-临界雨量经验方法
(1)A区
根据潜势度G值,将A区分为3类:
中国地质灾害区域预警方法与应用
(2)E区
根据潜势度G值,将E区分为3类:
中国地质灾害区域预警方法与应用
(3)F区
根据潜势度G值,将F区分为3类:
中国地质灾害区域预警方法与应用
(4)G区
根据潜势度G值,将G区分为3类:
中国地质灾害区域预警方法与应用
I. 地质灾害评估报告为什么选择“1:2000比例尺”的标准收费
一般是按照评估所作的报告来的,不一定是按照1:2000的来收费,要看你的评估等级来定报告以及图件编制的费用。