地质灾害系统
1. 地质灾害灾情评估系统
一、地质灾害灾情评估类型
地质灾害灾情评估有多种类型。根据地质灾害灾情评估时间,分为灾前预评估、灾中跟踪评估、灾后总结评估。其评估目标虽然基本相同,但评估的特点和方法不完全一致。
灾前评估是对一个地区或一个潜在的地质灾害事件的危险程度和可能造成的破坏损失程度的预测性评价。它的目的除了为减灾决策和防治工程提供依据外,还可以对地区经济发展规划、城市建设规划以及土地资源合理开发利用等提供参考依据。由于地质灾害,特别是崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害是具有很大不确定性的随机事件,所以一般采用风险分析方法核算灾害的期望损失,据此评价灾害的风险水平。其具体方法和过程是:在分析地质灾害历史活动程度和形成条件的基础上,通过危险性评价,确定地质灾害事件的发生概率和成灾范围;通过易损性评价,核算危害区内各种受灾体的数量和可能损毁程度;通过破坏损失评价,核算灾害的期望损失,划分风险等级;通过防治工程评价,分析灾害的可防治性和可能效益,提出防治灾害的最优方案。
灾中跟踪评估和灾后总结评估都是在灾害发生以后,对已经出现的灾情进行调查、统计、分析,其主要目的是为及时,有效地进行救灾、抗灾提供依据。灾中跟踪评估是对那些规模巨大、破坏严重、成灾活动有一定时间过程的地质灾害进行适时评估。其基本要求是,在灾害发生后的一定时限内,迅速对灾情作出首次评估;随着灾害的发展,每隔一段时间,及时将最新灾情作出适时评估;直至最后灾害过程结束后再作总结评估。灾后总结评估是指在灾害过程结束以后,对灾害情况进行的全面评估。灾中跟踪评估和灾后总结评估的基本方法是调查、统计,对于灾害规模较小,成灾范围有限的地质灾害,一般通过全面调查,获得灾情要素;对于成灾范围较大,受灾体数量很多的地质灾害,可以采用抽样调查统计方法实现灾情评估。
根据地质灾害灾情评估范围或面积,将地质灾害灾情评估分为点评估、面评估、区域评估。
点评估是指对一个地质灾害体或一个具有相同活动条件和特征的相对独立的灾害群的灾情进行的评估。如一个滑坡或滑坡群、一条泥石流沟或同地区紧邻发育的泥石流群等。点评估的范围一般不超过几十平方公里。其行政区范围一般不超过几个乡(镇)或一个县(市)。面评估是对一个具有相对统一特征的自然区域或社会经济区域(如一个小流域或一个城市)进行的地质灾害灾情评估。评价区面积一般从几十平方公里到几千平方公里。其行政范围一般为一个县(市)或几个县(市)。由于进行面评估的地区都是地质灾害危害比较严重的地区,所以地质灾害一般有几十处或几百处,而且常常不是一种地质灾害,而是几种地质灾害的综合评估。区域评估是指跨流域、跨地区的大面积的地质灾害灾情评估。其评估范围为一省或几省乃至全国区域,面积达几万到几百万平方公里。区域评估区内灾害点成千上万,常常难以准确计数,涉及的灾种几乎包括所有类型的地质灾害。
不同范围地质灾害灾情评估的目的、基础、途径和方法不尽一致。点评估的对象是具体的单一的灾害体或灾害事件,通过评估能比较准确地量化它的损失水平和风险程度,为具体的防治工程提供依据。点评估是在对灾害活动条件和受灾体易损性进行深入研究的基础上进行的,其基本手段除了专门性调查统计外,还需要进行必要的测试和实验。它所使用的各种指标以及得出的不同层次的评价结果,基本上达到绝对的量化程度。面评估的目标是认识一个有限地区的地质灾害的破坏损失程度或风险水平,其意义除了指导灾害防治工程外,还将为地区规划和资源开发提供依据。面评估的基本内容与点评估基本一致,仍然是危险性评价、易损性评价、破坏损失评价和防治工程评价。但其所采取的调查方法一般限于全面调查统计,辅以必要的重点深入调查;所使用的指标和各层次的评价结果虽然达到绝对量化程度,但精度要低于点评估。区域评估的目标是对大面积区域性地质灾害的破坏损失或风险程度进行评价,其意义是为宏观减灾决策和区域经济规划提供依据。区域评估仍以“四评价”为中心内容,采取的基本方法是区域性调查和相应的统计分析;所使用的指标和各层次的评价结果一般达到相对的量化程度;所取得的评价结果主要体现在风险区划上。
综合上述,将点评估、面评估、区域评估的基本特点总结于表4-1。
表4-1地质灾害评估范围分类及其特征表
二、地质灾害灾情评估系统
总结本章以上内容,根据评估时间,地质灾害灾情评估分为灾前预评估、灾中跟踪评估、灾后总结评估;根据地质灾害灾情评估范围分为点评估、面评估、区域评估;各种类型灾情评估的基本内容为危险性评价、易损性评价、破坏损失评价、防治工程评价。这些结合在一起,构成了立体的地质灾害灾情评估体系,它反映了地质灾害灾情评估的总体构成(图4-3)。
图4-3地质灾害灾情评估体系示意图
本课题根据这一评估体系,进一步探讨地质灾害灾情评估的理论基础,并结合典型实例,以“四评价”为基本内容,进行崩塌-滑坡、泥石流、岩溶塌陷、地裂缝、地面沉降、海水入侵、膨胀土等地质灾害的点评估、面评估以及综合地质灾害的区域评估。鉴于灾中跟踪评估和灾后总结评估基本上是属于灾情统计范畴,可以应用一般统计原理和方法进行分析评价。所以,本课题在对历史地质灾害灾情进行统计评价的基础上,重点研究灾害预评估的理论与方法。所有这些内容将在后面的章节进行进一步论述。
2. 地质灾害
【地质灾害】是指在自然或人为因素的作用或影响下,形成的对人类生命财产造成危害的地质作用(现象)。
地质灾害的形成是致灾地质作用与受灾对象(人、财、物、设施)相遭遇的结果。没有致灾地质作用,灾害无法发生;而若致灾地质作用遇不到有价值的受灾对象,造不成损失,也不称为灾害。致灾地质作用是主导因素,受灾对象是被动客体。地质灾害的类型常按致灾地质作用的性质和特点进行划分,而灾害大小则以受灾对象的损失大小进行评估。我国地质灾害种类很多常见的有10类30多种。
地质灾害可分为自然地质灾害和人为地质灾害两类。地质灾害的发生、发展进程,有的是逐渐完成的,有的则具有很强的突然性。据此,又可将地质灾害分为缓变性地质灾害和突发性地质灾害两类。缓变性地质灾害如地面沉降、水土流失、土地沙漠化等,突发性地质灾害如地震、崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等。缓变性地质灾害常有明显前兆,对其防治有较从容的时间,可有预见地进行,其成灾后果一般影响范围大,只造成经济损失,不会出现人员伤亡。突发性地质灾害突然,可预见性差,其防治工作常是被动式的应急进行,其成灾后果常造成人员伤亡和重大经济损失。所以,崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝等是地质灾害防治的重点对象。
【地质灾害易发区】是指容易产生地质灾害的区域。易发区是一个相对的概念,并且可按照灾害种类划定,不同灾种其易发区范围不同,有点、带、区域性易发区。一般说,崩塌、滑坡易发区为点状;地裂缝易发区为条带分布;地面沉降、泥石流易发区呈区域性分布。易发区的划定要通过专业队伍进行地质灾害专门调查,按照易发区划定要求,结合本地区实际情况划定,并经县(市)以上人民政府国土资源管理部门审查认定。
【地质灾害危险区】是指致灾地质作用处于临界稳定状态或不稳定状态,有明显可能发生地质灾害且将造成较多人员伤亡和较大经济损失的地区。危险区需进行监测和应急调查,提出预防措施,危险区范围一般较小,且多指突发性灾害,即崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷灾害所影响的范围。危险区划定要通过专业队伍进行专门调查或勘查,对致灾地质作用的稳定性作出评价后划定,并经县(市)人民政府地矿主管部门审查认定。危险区应有明显预警牌和告示,以防灾害发生,造成人员伤亡。
【汛期地质灾害防灾预案】国土资源部要求各级人民政府负责地质灾害防治管理部门,每年汛期前必须编制汛期地质灾害防灾预案,这是确保人民生命安全,最大限度减轻灾害损失的一项防灾减灾的有效措施。
省(自治区、直辖市)级防灾预案,主要对省内重要城市、重点矿山、重要交通干线等灾害作出初步评价预测,对其防治提出原则建议;对影响特别大、可能造成重大人员伤亡和严重财产损失的隐患点,尽可能提出较为具体的预报意见,提出可行的防灾、减灾措施建议;作出汛期突发灾害陷患巡回检查计划。
市(地)、县级防灾预案,主要应参照省(自治区、直辖市)级防灾预案对本地区地质灾害的趋势预报和防灾要求,圈定重点防范区段;对重要灾害隐患点,作出中长期预报,对其可能造成的危害进行预测。逐点落实包括监测、报警、疏散、应急抢险等内容的预防措施,防灾责任要落实到具体的乡镇、单位,签订责任书。明确具体负责人;作出群测人员培训计划和重要隐患点巡回检查计划。
【地质灾害预报制度】地质灾害预报制度是地质灾害防治过程中,为避免或减轻地质灾害给人民生命财产造成损失,针对不同地质灾害实行事先预报的一项基本制度。防治地质灾害应该是“预报”重于“治理”。预报的内容主要包括:发生时间、发生地点、成灾范围、影响强度。预报分为长期、中期、短期和临灾预报。
地质灾害长期预报,是指5年以上的地质灾害危险性的预报,包括地质灾害区划和易发区的圈定;地质灾害中期预报,是指几个月到5年内将要发生地质灾害的预报;地质灾害短期预报,是指几天到几个月内将要发生地质灾害的预报;地质灾害临灾预报,是指几天之内将要发生地质灾害的预报。
地质灾害各期预报按有关规定分别由县以上各级国土资源行政主管部门提出,报同级人民政府发布。
【地质灾害速报制度】国土资源部国土资发[1998]15号《关于加强汛期地质灾害防治工作的紧急通知》中,特别强调要进一步完善地质灾害速报制度,要求各级人民政府负责地质灾害防治管理部门,发生地质灾害后,要把准确情况迅速上报,其要求如下:
发生一般级地质灾害,所在县人民政府应及时向地区(市)主管部门上报,并由县人民政府组织调查和作出应急处理;发生较大级地质灾害,所在县人民政府应于48小时内上报地区(市)主管部门,同时越级上报省主管部门,由地区(市)组织及时调查和作出应急处理,将详情上报省主管部门;发生重大级地质灾害,所在县人民政府应于24小时内上报地区(市)主管部门,并同时越级上报省主管部门和国务院主管部门,由省组织及时调查和作出应急处理,并将详情上报国务院主管部门;发生特大级地质灾害,所在县人民政府应于24小时内上报地区(市)主管部门并同时越级上报省和国务院主管部门,由国务院主管部门或委托省(自治区、直辖市)有关部门组织及时调查和作出应急处理。在24小时内提交的速报报告,应根据已获得信息说明地质灾害发生的地点、时间、伤亡人数、地质灾害类型,并尽可能说明灾害体的规模、可能的诱发因素、地质成因和发展趋势等。同时提出主管部门所采取的对策和措施。地质灾害应急调查结束后,应及时提交地质灾害应急调查报告。报告内容应包括:①发生位置,包括行政区、县、镇、乡、村等;②发生时间、伤亡人数;③已造成直接经济损失,可能的间接经济损失;④地质灾害类型;⑤地质灾害规模;⑥地质灾害发生原因,包括地质条件和诱发因素(人为因素和自然因素);⑦发展趋势;⑧已经采取的防范对策、措施;⑨今后的防治工作建议。
【地质灾害险情巡视制度】国土资源部国土资发[1998]15号《关于加强汛期地质防治工作的紧急通知》等文件中,特别强调要进一步完善险情巡视制度,要求地质灾害严重的地区各级人民政府负责地质灾害防治管理部门,汛期要组织技术力量对重点危险区进行地质灾害巡回检查,发现危险点和群众提供的险情线索,要作现场调查、迅速作出危险性、危害性判断,立即向上级主管部门报告,督促当地政府采取必要的应急防灾措施。特别要加强连续降雨后或暴雨后的险情巡回检查,防患于未然。
【地质灾害群测群防预警体系】地质灾害严重的县(市),当地人民政府要在开展地质灾害调查与区划工作过程中,进行地质灾害群测群防预警体系建设。初步建立起群众监测网络、群专结合的预报预警系统和各级行政首长负责的防灾指挥系统。
【地质灾害危险区管制】各级国土资源管理部门应当根据调查,将明显可能受地质灾害严重威胁的区域划定为地质灾害危险区,经所在地区县(市)以上人民政府批准后向社会公布。地质灾害危险区划定、公布以后,国土资源部门应该根据公布的危险区范围在周界上、特别是周界的道路旁设立明显的危险区标志,如桩、牌等。同时加强对地质灾害危险区的监督管理。
(1)在造成灾害威胁的地质灾害体未能得到有效治理,灾害威胁尚未解除前,危险区内禁止开展任何建设活动。若确需开展建设的,其建设方案中必须包括切实、有效的防灾措施并经国土资源管理部门审查同意方可开展建设。
(2)地质灾害危险区内禁止任何可能加剧、诱发地质灾害的活动。禁止在崩塌、滑坡危险区内进行削坡、填土、开挖水渠等活动;在岩溶塌陷危险区不能超量开采地下水。
(3)责成危险区所在乡级人民政府编制地质灾害危险区防灾预案。
(4)责成有关部门、单位编制危险区地质灾害防治方案,经国土资源管理部门审查批准后实施并进行监督检查。
【地质灾害防治原则】从我国国情出发,地质灾害防治工作,应遵循以下基本原则:
坚持可持续发展的战略要求,促进经济发展和地质环境保护的综合决策,保障经济与社会可持续发展;突出“以人为本”的思想,要把确保人民生命安全放在首位,最大限度减轻灾害损失;坚持“预防为主、避让与治理相结合”的原则,着重落实建立起适应社会主义市场经济要求的地质灾害综合防治体系,包括地质灾害防治法律法规体系、监督管理体系、监测预报和群测群防的防灾体系;坚持各级政府对地质灾害防治负责制度,依靠地方政府组织,形成群专结合的地质灾害防灾预警体系;坚持按客观规律办事,因地制宜,东、中、西部防治重点各有侧重的原则。
【地质灾害治理工程要求】查明灾害险情是实施地质灾害治理工程的前提。地质灾害实施防治工作前,为工程措施的选择、工程布置、结构设计和施工要求等提供依据。必须做好勘察工作,准确查明地质灾害的险情状况,包括致灾地质作用的性质、原因、变形机制、边界、规模、活动状态、稳定状况及危险程度,以及所处的地质环境条件,并预测评价可能造成的危害。
要合理确定防治目标。防治工程的防治目标包括形象目标和安全目标。形象目标指防治对象的范围、部位;安全目标指经过工程防治所应达到的安全标准。
要多方案比选防治工程方案。方案比选的依据是地质有效性、技术可行性和经济合理性。
要妥善确定施工方法和施工程序实行信息法施工。地质灾害防治工程的施工方法,既要有利于顺利完成本身的施工任务,又要不因施工扰动而对变形的质体造成新的破坏。对每种新的或较有破坏性的施工方法,采用之前都要进行方法(工艺)试验。地质灾害防治工程的施工要分阶段进行,以便根据前期效果修改后期工程设计。在施工中遇有地质情况与设计图所预计的不同或发生新的变化时,应及时修改。
要加强地质灾害防治中的监测工作。通过监测才能较准确地掌握地质灾害防治工程的效果。监测内容依地质灾害的性质及防治措施而定,监测网一经建立,就要按预定期限,坚持连续监测,并须及时整理分析监测资料,做出定期动态评价;发现险情要及时上报。
【地质灾害防治工程资质管理】地质灾害防治工程是一项非标准化特殊的地质工程。对承担地质灾害防治勘查、设计、施工、监理工作的单位的素质有特别的要求。国土资源管理部门已颁布实施了《地质灾害勘查—设计单位资质管理办法》、《地质灾害防治工程施工监理单位资质管理办法》、《地质灾害防治工程施工监理办法》、《地质灾害防治工程施工单位资质管理办法》。上述几项办法明确规定了地质灾害防治工程勘查、设计、施工、监理甲、乙、丙三级资质单位应具备的具体条件。按现行管理程序,申请地质灾害防治工程承担单位甲、乙级资质的单位由其上级主管部门推荐,经所在省(区、市)人民政府国土资源管理部门审核,报国务院国土资源管理部门审批。申请丙级资质的单位由其上级主管部门推荐,经所在省(区、市)人民政府国土资源管理部门审批,报国务院国土资源管理部门备案。
【地质灾害危险性评估】地质灾害危险性评估是对地质灾害的活动程度进行调查、监测、分析、评估工作,主要评估地质灾害的破坏能力。地质灾害危险性通过各种危险性要素体现。分为历史灾害危险性和潜在灾害危险性。历史灾害性是指已经发生的地质灾害的活动程度,要素有:灾害活动强度或规模、灾害活动频次、灾害分布密度、灾害危害强度。其中危害强度指灾害活动所具有的破坏能力,是灾害活动的集中反映,是一种综合性的特征指标,只能和灾害等级进行相对量度。
地质灾害潜在危险性指未来时期将在什么地方可能发生什么类型的地质灾害,其灾害活动的强度、规模以及危害的范围、危害强度有多大的一种分析、预测。地质灾害潜在危险性受多种条件控制,具有不确定性。地质灾害活动条件的充分程度是控制地质灾害潜在危险性的最重要因素,包括地质条件、地形地貌条件、气候条件、水文条件、植被条件、人为活动条件等。历史地质灾害活动对地质灾害潜在危险性具有一定影响。这种影响可能具有双向效应,有可能在地质灾害发生以后,能量得到释放,灾害的潜在危险性削弱或基本消失。也可能具有周期性活动特点,灾害发生后其活动并未使不平衡状态得到根本解除,新的灾害又在孕育,在一定条件下将继续发生。
【地质灾害灾情评估】灾害所造成的人员伤亡、财产损失、资源毁坏以及社会经济系统失控等一系列社会——经济现象称为灾情。地质灾害灾情评估是指对由于地质灾害造成的自然环境恶化,人类生命财产损毁或人类赖以生存发展的资源、环境发生严重破坏的现象进行调查统计、分析、评估的工作。
地质灾害灾情评估要素包括:致灾环境要素、地质灾害活动要素、受灾体要素、破坏损失要素。地质灾害灾情评估有多种类型:根据评估时间分为灾前预评估、灾中跟踪评估、灾后总结评估;根据评估范围分为点评估、面评估、区域评估。
灾前预评估是对一个地区或一个潜在地质灾害事件的危险程度和可能造成的破坏损失程度(期望损失)的预测性评估,它的目的除了为减灾决策和防治工程提供依据外,还可对地区经济发展规划、城市建设规划以及土地利用规划等提供依据;灾中跟踪评估和灾后总结评估都是在灾害发生后,对已经出现的灾害进行调查、统计、分析,其目的是为及时、有效地进行抗灾救灾提供依据;点评估是指对一个地质灾害体或一个具有相同活动条件和特征的相对独立的灾害群的灾情进行评估;面评估是对一个具有相对统一特征的自然区域或社会经济区域进行的地质灾害灾情评估。区域评估是指跨流域、跨地区的地质灾害灾情评估。
【建设用地地质灾害危险性评估】国土资源部发布的《地质灾害防治管理办法》和《建设用地审查报批管理办法》中都明确规定,建设用地审批之前必须进行地质灾害危险性评估。所谓地质灾害危险性评估就是对在进行工程建设项目过程中,可能导致工程建设场地及其附近地质灾害发生的危险性,或者在已知的地质灾害易发区内进行工程建设项目过程中,可能诱发地质灾害的危险性进行评价和估量,提出切实可行的防止地质灾害发生的必要措施,以避免或减轻国家和人民生命财产遭受损失。
崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害之所以会对人类生命财产造成危害而成为地质灾害,基本有两种情形:一是工程选址不当,将居民点、重要工程选在受崩塌、滑坡、泥石流等威胁的地方;二是不适当的工程活动诱发了崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等,从而对人民生命财产造成危害。如果在工程建设前进行了地质灾害危险性评估,避免因工程选址不当或不恰当的工程活动诱发地质灾害,就能在很大程度上减轻损失,这是做好地质灾害的预防工作最有效的手段。
进行建设项目地质灾害危险性评估,对规范、约束人类工程经济活动,减少人为诱发地质灾害的发生具有十分重要的意义。评估结果必须经省级以上国土资源管理部门认定。申请办理建设用地审查批准手段时,必须持经省级以上国土资源管理部门认定的地质灾害危险性评估结果。凡省级以上国土资源管理部门认定不符合条件的,不予办理建设用地审批手续。
地质灾害危险性评估是一项专业性很强的工作,需要具有专门资质的单位按统一的技术要求进行评估工作。
3. 地质灾害管理信息系统
地质灾害管理信息系统是进行灾害管理的重要手段。它是在广泛收集和整理研究区已有的地质灾害调查、勘查、防治信息,社会经济环境状况,统计信息等资料的基础上,形成为决策提供服务的数据库系统。该系统具有信息录入功能、检索查询功能和打印输出功能等模块。
一、系统结构设计
(一)运行环境
1.硬件环境
IBM-PC/XT、AT486以上微机,至少一个高密软驱动及一个硬盘,VGA以上显示方式。
输出设备为各种型号打印机。
2.软件环境
DOS环境:6.2以上DOS版本。
汉字环境:25行汉字操作系统,如UCDOS、XSDOS或其它汉字图形卡。
(二)系统结构
1.系统界面
启动DZPX后,屏幕上出现系统界面。
2.菜单
在主窗口的顶层,主要由信息录入、检索查询、项目管理、代码标准、打印输出等五项主菜单构成(图10-1)。在每个主菜单,有各自的下拉式菜单。本系统的功能均通过这些菜单完成。
3.下拉菜单的主要内容
信息录入:信息录入、信息修改、信息恢复。
检索查询:普查查询、勘查查询、防治查询、当年查询、环境查询、统计查询。
项目管理:项目录入、文档录入、项目修改、文档修改、项目查询、文档查询。
图10-1地质灾害管理信息系统菜单框图
代码标准:代码录入、代码修改、代码查询。
打印输出:专用表、汇总表、任意表。
(三)系统功能
DZPX系统的功能设计应当与地质灾害的管理需要紧密结合,经设计人员与管理部门的多次蹉商,拟定系统功能如下。
1.功能框架设计
地质灾害管理信息系统的几大模块为一个整体,其基本结构如图10-2:
图10-2地质灾害管理信息系统结构图
2.系统功能
(1)信息录入功能它主要包括信息录入、信息修改和信息恢复三个功能模块。
①信息录入模块本系统将地质灾害普查信息、勘查信息、防治信息、当年地质灾害发生信息、重要地灾点评价信息、重要地灾区域评价信息、社会经济环境状况信息和地灾统计、地灾分布数统计、地灾灾种分布统计、地灾分级数统计、地灾频次统计、地灾项目数统计、地灾项目类型统计、地灾项目灾种统计共八种统计信息录入,需要录入的管理数据还有地灾项目管理数据、地灾文档管理数据、图例代码、图形代码、信息代码等数据库。
②信息修改模块在对以上信息录入的数据进行检查时,若发现录入的信息有误或需追加一些内容,可用此模块根据屏幕对数据进行操作。
③信息恢复模块为保证数据存贮的安全性,该系统对数据实行备份和恢复操作。
a.数据备份可以对数据库逐个备份或成批备份。
b.数据恢复将备份文件恢复到指定数据库中,指定数据库将被覆盖。
(2)检索查询功能可以进行单笔记录查询和多笔记录同屏查询。查询条件可以是单一条件也可以是复合条件。
(3)打印输出功能系统提供了两种数据输出方式:
①屏幕显示输出屏幕显示输出是数据输出的一种最基本的形式,为用户提供随机查询和浏览查询两种方式。
②报表打印输出数据信息的打印输出按预先设计好的报表格式输出。
二、数据库设计
地质灾害管理信息数据库建库的主要目的是为地质灾害的管理提供基础资料。所以,在数据库的设计过程中要充分考虑系统对信息资源的要求。
(一)地质灾害管理的数据信息
在进行地质灾害宏观管理、预测防治的研究中,需要大量的信息数据作决策支持。下面按地质灾害的管理、预测、防治来分析所需要的数据信息资料,将信息源共分为七大类:
1.行政区划资料
包括所在省(市)的城市规划(居民用地、工矿用地、交通用地等)、社会经济概况(工农业经济、人口、国民总产值等)资料。
2.地质背景资料
包括地质灾害体的物质成分、结构、构造、地层等方面的基础地质资料。
3.气象资料
指气象观测站观测的年平均降水、年平均温度、气候类型等气象资料。
4.水文地质资料
包括河流的水文观测资料、地下水类型及水位随季节的变化特征,为地质灾害防治研究过程中水的优化管理提供基础数据。
5.各灾种的地质资料
指发生的为何种灾害;灾害体形态、估算面积、体积、范围及其成因;灾害发生后如何处理、稳定性分析、适宜性评价及防治建议等资料。
6.各种统计资料
包括:①全国、各省地质灾害数量的统计;②灾种分布(种类、面积、体积、数量等)统计;③灾害分级数量统计(大中、一般灾害的比例);④全国、各省地灾发生频次的统计(发生次数,所占比例);⑤全国、各省所立项目数统计;⑥全国普查、勘查、防治项目费用及所占比例的统计;⑦各灾种项目费及所占比例的统计。
7.项目、文档资料
(二)地质灾害数据库的建立
在确定系统数据信息源基础之上,我们本着反映地质灾害属性(自然属性、社会属性)、时间(历史灾害、正在发生和尚未发生灾害)、空间(点或区域性灾害)、灾害防治工作流程(普查-勘查-防治)几个方面特征的设计原则,建立如下17个灾害体数据库。即:①地质灾害普查信息数据库;②地质灾害勘查信息数据库;③地质灾害防治信息数据库;④当年地质灾害发生信息数据库;⑤重要地质灾害点评价信息数据库;⑥重要地质灾害区域评价信息数据库;⑦社会经济环境状况信息数据库;⑧地质灾害统计数据库;⑨地质灾害分布统计数据库;⑩地质灾害灾种分布统计数据库;⑩地质灾害分级数统计数据库;(12)地质灾害频次统计数据库;⑩地质灾害项目数统计数据库;⑩地质灾害项目类型统计数据库;⑩地质灾害项目灾种统计数据库;⑩地质灾害项目管理数据库;(17)地质灾害文档管理数据库。
除上述数据库外,根据数据库系统的需要,还建立了信息代码、图形代码、图例代码等数据库。
(三)地质灾害数据库的结构
在反复酝酿,不断修改的基础上,以尽量简单,减少库中多余数据,方便数据检索为原则,给出了20个数据库的库结构,包括有字段名称、字段类型、字段宽度、小数位数等内容。各数据库结构一方面要与实际相结合,合理地确定各字段名称、字段类型、字段宽度、小数位数;更为重要的是,设计各库结构时必须反映出该数据库为方便实用于灾害管理所必须包括的字段内容。从这两个方面出发,我们确定出各数据库的结构。限于篇幅,仅以地质灾害普查数据库为例(表10-5)。
表10-5地质灾害普查数据库数据结构设计表
三、系统实现
利用雅奇MIS Ver 3.0及Fox25B FOR DOS(中文版)实现上述功能设计和数据库设计。按照设计,通过多级下拉菜单分次实现各功能,各数据也按预先设定内容及格式建立。在此基础上,我们录入了部分实际资料进行系统测试。
四、应用示范研究
在建立地质灾害信息数据库的基础上,我们以重庆市为实例,进行了初步的应用。录入了五个数据库的信息资料。
(一)地质灾害普查信息数据库
在这个库中,根据调查所填的卡片,对重庆市各区县所发生的共计86个灾害的灾害种类、形态、估算面积、估算体积、地质背景、灾体成因、规划情况、稳定性分析、适宜性评价及建议措施等信息进行了摘录、整理。
(二)地质灾害勘查信息数据库
本库根据重庆醪糟坪滑坡的勘查录入了勘查范围及面积、形态,灾害面积、体积、稳定性评价和防治措施。
(三)地质灾害防治信息数据库
在本数据库中,摘录了四川重庆醪糟坪泥石流、滑坡群的防治原则及防治方案,防治效果论证,以及防治所带来的经济效益和环境效益分析。
(四)社会经济环境状况信息数据库
根据重庆95年统计年鉴,对重庆市共计20个区县的国民经济、社会发展情况资料进行了整理,录入了重庆市各区县的自然地理情况,土地、耕地面积、居民、工矿、交通用地、人口、人口密度、企业数及工农业总产值、固定资产投资等信息数据。
(五)地质灾害统计信息数据库
根据对重庆市各区县灾害的统计卡片,记录了重庆各区县所发生的地质灾害共计627处。统计了地质灾害的灾害类型、面积、体积、主要特征、稳定性及建筑适宜性。
以上几个数据库基本上覆盖了运用该系统进行灾害管理的主要内容。在此基础上,我们对系统功能进行了全方位的测试,认为该系统具备以下几个特点:①针对地质灾害管理的需要,设计出合理而充实的数据库系统;②各数据库结合当今地质灾害调查的实际情况,结构设计合理;③系统功能完备,运行流畅,基本能满足地质灾害管理的需要;④整系统界面具备较好的用户友好性。
4. 建立地质灾害系统
地址灾害系统系统分析:1)目的与任务:地质灾害系统是实现以gis技术专支持,实现图形属性数据统一属管理,针对地质灾害防治基层工作者、国家和省市级地质灾害部门等不同层次用户开发的计算机系统,具有信息共享、异构数据互访、多用户并发控制、安全信息联机分析处理、实时管理和数据统一存储于后台数据库管理系统层等方面的研究。2)用户层:具有科学管理、处理、分析数据并指导生产的功能,同时还具有想上级领导(管理层)汇报工作的功能。3)管理层:需要该系统根据实际需求提供各种报表数据、图形数据和实时监测数据,从而实现地质灾害监督管理和联机分析处理。4)系统应用层:主要由数据管理、分析与决策,实时数据管理等各种功能操作组成。5)数据库系统层:数据库系统曾具有数据共享、异构数据互访、多用户并发控制和系统安全保障体系等特点。
5. 全国地质灾害防治信息系统建设的总体框架
11.4.1 系统的组成
地质灾害防治工作是一个复杂的系统工程,因此地质灾害防治信息系统的建设必须贯穿整个地质灾害防治工作的全过程,信息系统的建设支持地质灾害调查、地质灾害治理、地质灾害监测预警等地质灾害防治工作,形成一个从监测数据采集、信息高效传输到提供社会化信息服务的规范化工作流程,实现对地质灾害的有效监控、预警和防治,并为各级政府及有关部门制定减灾防灾预案和为突发性地质灾害防治决策提供支撑。
地质灾害防治信息系统由数据综合一体化管理系统、地质灾害数据采集系统、地质灾害防治决策支持系统、地质灾害防治管理信息系统和地质灾害数据传输系统5个子系统组成(图11.1)。
图11.1 地质灾害防治信息系统的组成图
1)数据综合一体化管理系统:是地质灾害防治信息系统的核心,为整个系统中的其他子系统提供一体化综合数据支持。
2)地质灾害数据采集系统:该系统是实现野外地质灾害调查与监测信息化的重要手段。它可以方便地协助地质人员完成野外数据采集、室内数据处理、成果管理和输出。该系统的有效应用将提高地质灾害调查与监测工作的效率和精度,并为整个系统提供持续、有效的动态数据和基础调查数据。该系统主要由地质灾害调查信息系统和地质灾害监测信息系统两个次一级子系统组成。
3)地质灾害防治决策支持系统:主要由地质灾害评价系统及地质灾害预警预报系统两个次一级子系统组成,该系统是地质灾害防治信息系统的主要应用系统。
4)地质灾害防治管理信息系统:主要由地质灾害防治规划信息管理系统、地质灾害防治实施计划管理信息系统和地质灾害防治工程管理信息系统组成,主要提供对防治规划、实施计划及防治工程的动态跟踪管理,为各级地质灾害管理部门提供地质灾害防治基础信息、决策信息和防治工程信息。
5)地质灾害数据传输系统:该系统主要为整个地质灾害防治信息系统提供快速数据传输和数据共享交换功能,主要包括地质灾害调查和监测数据的传输、应急调查数据的传输,以及地质灾害预警预报信息的发布。该系统是其他子系统数据传输的重要基础支持系统。
11.4.2 系统的总体框架
地质灾害防治信息系统由上述5个子系统组成,各子系统都要按照总体目标的要求,完成各自不同的系统功能。但是,各子系统并不是独立存在的,而是在完整的领域数据模型、统一的信息技术平台、统一的协同工作机制下,实施完成各自的目标,因而各子系统之间是相互协调、相互支持的。
在所有的子系统中,数据综合一体化管理系统是所有地质灾害防治信息数据的综合汇总系统和交换平台,因而是其他功能系统的核心,也是其他功能系统的基础。数据采集系统是保证信息系统数据源,保证系统中数据的完整性、实效性的重要系统。系统的数据主要来源于专业监测、群测群防监测、区域地质灾害调查、突发地质灾害应急调查和遥感调查监测。防治决策支持系统、预警预报系统、电子会商系统、规划管理信息系统等,是为地质灾害防治工作提供的有效、快捷、实用的辅助工具系统。
地质灾害防治信息系统建设的总体框架如图11.2所示。
图11.3 地质灾害防治信息系统的分级体系图
地质灾害防治信息系统的建立,主要以大型地理信息系统(GIS)为基础平台,按照多层体系结构,建立决策支持系统及预警预报系统,各级系统由具有不同功能的应用服务器组成,它可以调用多个应用服务器提供的功能,而这些应用服务器可以是针对某个专题的专用服务器,也可以是针对多应用目标的集成服务器;应用服务器与不同的专题数据库服务器相连接,根据要求获取、更新专题数据库中的数据,并实现相应的功能。
6. 全国地质灾害防治信息系统建设的目标和原则
11.3.1 目标
(1)总体目标
在地质灾害防治工作中全面开展信息系统建设。通过建立支持地质灾害防治的完整数据体系,形成一体化综合数据中心,提供数据快速响应和多目标应用系统,建立支持地质灾害防治工作全过程的综合一体化动态评价及预警平台,促进地质灾害调查评价、规划、管理、防治的科学化与现代化,为全社会提供方便快捷的信息服务,充分发挥地质灾害防治在国家社会经济发展中的基础性、公益性和战略性作用,使地质灾害防治工作更好地适应我国可持续发展的需要。
(2)近期(2010年)目标
1)完成中小比例尺基础数据库建设,实现所有地质灾害动态数据的快速更新,数字化信息的积累取得显著进展,形成支持地质灾害防治的基础数据体系和动态数据更新体系。
2)基本建成地质灾害区域评价及预警预报的决策支持系统,最大限度地保证地质灾害防治决策和预警信息的准确、高速传输。
3)建立以遥感和地理信息系统技术为基础的地质灾害调查及监测数据采集系统,在地质灾害多发区及重点地区,实现地质灾害监测和调查数据的快速更新。
4)在地质灾害防治工作中推广应用信息技术,在地质灾害调查和监测工作中基本实现野外调查数字化采集和自动监测,对重点地质灾害的监测信息实现自动传输。
5)实现地质灾害防治管理的信息化,促进地质灾害防治管理水平的提高。
6)建成以网络技术为基础的国家、省及重点地质灾害防治区的三级数据传输系统,支持地质灾害调查数据共享和动态数据的快速传输。
7)在国土资源信息化标准体系的基础上,基本完成地质灾害防治信息化标准建设,形成较为完整的标准体系,全面支持地质灾害防治数据的综合管理、信息共享和多目标应用服务。
8)在地质灾害调查队伍中广泛普及信息技术知识,培养出一批既懂信息技术,又有地质灾害防治专业知识的复合型人才,初步建成高素质的信息化建设队伍。
(3)远期(2020年)目标
在已有信息化建设的基础上,通过不断完善和提高信息化在地质灾害防治工作中的能力,全面建成支持地质灾害防治的综合数据中心;建立支持地质灾害防治数据采集和维护的数据传输系统;建立以地质灾害防治为最终目标的信息服务和应用系统;建立支持数据传输、信息交换和共享的网络支撑体系;建立地质灾害防治信息化标准支撑体系。通过实现地质灾害防治工作全过程信息化,促使信息技术的创新能力明显提高,完成各级地质灾害防治信息系统建设,建成结构完整、技术先进、高速、大容量的信息交换网络;建立数据良性更新机制;完善地质灾害防治管理信息系统并实现系统的整体集成,形成具有区域评价、预警预报等多种分析预测决策支持功能的信息综合服务体系。
11.3.2 系统建设原则
根据国家社会经济发展的需求和地质灾害防治的目标和任务,遵循国家及国土资源信息化规划的总方针、总任务,确定地质灾害防治信息系统建设的总体原则是:
1)统筹部署、统一规划、分级分步实施,系统的建设应在国土资源信息化建设、地质环境信息化建设的总体规划指导下进行,要与地质环境信息化建设相协调,从全局的观点来设计和规划系统建设,保证整个系统运行的协调性;
2)充分考虑地质灾害防治现状与特点,在注重应用技术和系统的实用性、易用性的前提下,尽可能跟上信息技术的发展,采用先进的信息技术手段,保证系统的先进性、可持续性;
3)系统建设要依托地质灾害防治工作体系,要服从地质灾害防治工作的业务流程,要为地质灾害防治工作提供有效的服务和技术支持。
7. 近十年国外主要的地质灾害监测系统有那些
四信地质灾害抄监测预警系统,通过野外监测站对降雨量、表面位移、泥水位、地声、次声、孔隙水压力、视频、深部位移、土压力等要素进行实时监测,使用GPRS/LoRa/3G/4G等通信方式将数据传输到管理及监测预警云平台,为防灾减灾提供实时信息服务。。
四信地质灾害监测预警系统,广泛应用于滑坡监测预警、泥石流监测预警、地面沉降监测预警、崩塌监测预警等,有效保障地质灾害多发地区人民群众的生命与财产安全。
系统由现场采集层、无线传输通信层、预警发布中心3部份组成。
实时监测地质灾害多发区的各维度数据,为科技决策提供依据
系统可快速采集、传输、计算、分析、存储各监测点的监测数据,包括雨量、泥水位、地声、次声、孔隙水压力、土体沉降、地表裂缝、深部位移、地下水、土压力、表面位移、土壤含水量、图像视频、电源电压和环境温度等,并对数据进行纠错处理,减少数据误码率、提高数据完整率。
8. 地质灾害预警系统研发
3.1.1 总体思路
3.1.1.1 基本认识
中国地域广大,地质环境类型复杂多样,斜坡岩土体含水状态与滑坡泥石流事件发生的对应关系是复杂的,滑坡泥石流事件与降雨过程的关系具有离散性。因此,尽可能细化预警区域的划分,对每个预警区的斜坡坡角、坡积层工程地质特征、植被类型和人类活动方式进行系统研究,得出特定环境地质条件(地层岩性、地质结构、地貌形态、地表植被和人类工程经济活动等)下引发地质灾害的大气降雨量临界值,作为地质灾害区域预警判据是可行的。
3.1.1.2 预警对象与预警重点区
降雨引发的区域突发性群发型地质灾害:崩塌、滑坡、泥石流等。
预警重点区是:
1)威胁山区的乡镇、居民点,且无力搬迁的地区;
2)威胁重要工程如桥梁、水坝和电站等地区;
3)威胁线状工程如公路、铁路、输油(气)管线和输电线路以及水上交通线等地区;
4)重要经济区(发达经济区、工矿区和农业区等);
5)重要自然保护区、自然景观和人文景观地区;
6)区域生态地质环境脆弱,且又必须开发的地区。
3.1.1.3 预警类型
突发性地质灾害气象预警可分为时间预警和空间预警两种类型。
空间预警是比较明确地划定在一定条件下(如根据长期气象预报),一定时间段内地质灾害将要发生的地域或地点,主要适用于群发型;
时间预警是在空间预警的基础上,针对某一具体地域或地点(单体),给出地质灾害在某一时段内或某一时刻将要发生的可能性大小,主要适用于单体如大型滑坡,并有群测群防网络或专业监测网络相配合。
空间预警是减轻区域性、全局性地质灾害的有效手段。空间预警是基于地质灾害的主要控制因素(如地层岩性、地质结构、地貌形态、地层突变等)和引发因素(如降雨、地震、冰雪消融、人为活动)开展工作,控制因素是基本条件,引发因素在不同地区或同一地区的不同地段常常表现出极大差异。
3.1.1.4 预警等级
根据《国土资源部和中国气象局关于联合开展地质灾害气象预报预警工作协议》,地质灾害气象预报预警分为5个等级:
1级,可能性很小;
2级,可能性较小;
3级,可能性较大;
4级,可能性大;
5级,可能性很大;
国家层次发布地质灾害预警按以下考虑:
1~2级不发布预报,用绿色和蓝色表示;
3级发布预报,用黄色表示;
4级发布预警,用橙色表示;
5级发布警报,用红色表示。
3.1.1.5 预警时段与地域
预报预警时段是当日20时至次日20时。
预报预警地域是中华人民共和国领土范围,暂不包括香港特别行政区、澳门特别行政区和台湾省。
3.1.1.6 技术路线
1)把全国划分为若干预警区域。
2)确定预警判据。对每个预警区的历史滑坡、泥石流事件和降雨过程的相关性进行统计分析,分别建立每个预警区的地质灾害事件与临界过程降雨量的统计关系图,确定滑坡泥石流事件在一定区域暴发的不同降雨过程临界值(低值、高值),作为预警判据。
3)判定发生地质灾害的可能性。接收到国家气象中心发来的前期实际降雨量和次日预报降雨量数据后,对每个预警区叠加分析,根据判据图初步判定发生地质灾害的可能性。
4)判定预报预警等级。对判定发生地质灾害可能性较大或以上等级的地区,结合该预警区降雨量、地质环境、生态环境和人类活动方式、强度等指标进行综合判断,从而对次日的降雨过程引发地质灾害的空间分布进行预报或警报。
5)制作地质灾害预警产品。
6)发送预警产品。将预警产品报请有关领导签发后,发送国家气象中心。
7)发布预警产品。国家气象中心收到预警产品后,以国土资源部和中国气象局的名义在中央电视台播出。同时,地质灾害预警结果在中国地质环境网站上进行发布。
8)发布预警后,预警人员跟踪校验预警效果,总结提高预警准确率。
3.1.2 科学依据
根据1990~2002年对突发性地质灾害的分类统计,发现持续降雨引发者占总发生量的65%,其中,局地暴雨引发者约占总发生量的43%,占持续降雨引发者总量的66%。也就是说,约2/3的突发性地质灾害是由于大气降雨直接引发的或是与气象因素相关的,地质灾害气象预警工作是有科学依据的。
3.1.2.1 气象因素引发地质灾害的特点
1)区域性:一般在数百至数千平方公里内出现;单条泥石流的流域面积:≤0.6km2者11.9%;0.6~10km2者61.6%;10~50km2者22.4%。
2)群发性:崩塌、滑坡、泥石流等在某一区域多灾种呈群体出现。
3)同时性:巨大灾难在数十分钟—数小时内先后或同时出现。
4)暴发性:滑坡、特别是泥石流的发生具有突然暴发性,宏观上完好的坡体突然滑塌或“奔流”;当地人称为“涡旋炮”或“山扒皮”。如陕西省紫阳县同一地点伤亡人员最多的联合乡鱼泉村7组(瞬间造成37人遇难)是5个“涡旋炮”同时击中的结果。
5)后续性:大型滑坡一般出现在降雨过程后期,甚至降雨结束后数天。
6)成灾大:造成重大人员伤亡和各种财产损失。
3.1.2.2 气象因素引发地质灾害的成因
1)区域性持续降雨或暴雨使松散堆积层达到过饱和状态。
2)成灾地区地形陡峻,坡形变化复杂,坡度25°~70°。
3)地质上具备二元结构,上为松散堆积层,下为坚硬基岩,容易在二者的接触处形成强大渗流带。
4)松散堆积层厚度1~10m,一般1~4m。
5)一般植被覆盖率较高,在强烈暴雨持续作用下起到滞水作用。
6)居民防灾意识薄弱,房屋结构简易,抗灾强度低。房屋大多建在溪沟出山口地段,属于泥石流的流通路径。调查发现,虽然滑坡、泥石流灾害具有暴发性,但多数地点仍有数小时至数分钟的躲避时间,因防灾基本知识缺乏,以致有的村民在抢运财物过程中丧生。
7)对大型滑坡滞后于降雨过程的机理缺乏科学认识。
3.1.2.3 来自统计学的认识
地质灾害具有自然和社会的双重属性。理论研究与科学实践均证明,地质灾害具有可区划性、可监测预警性。
1)分析发现,滑坡的发生在过程降雨量和降雨强度两项参数中,存在着一个临界值,当一次降雨的过程降雨量或降雨强度达到或超过此临界值时,泥石流和滑坡等地质灾害即成群出现。
2)不同地区具体一条沟谷的泥石流始发雨量区间为10~300mm,差异之大反映了地质条件、气候条件等的差异。
3)在降雨过程的中后期或局地单点暴雨达到临界值时出现突发性群发型泥石流、滑坡等地质灾害,滑坡以小型者居多。
4)大型滑坡常在降雨过程后期或雨后数天内出现。
3.1.2.4 区域地质灾害的时空分布
据20世纪90年代的调查,我国泥石流的时空分布频率具有以下特点:
(1)泥石流频率与地貌
3500m以上的高山占9%;1000~3500m的中山占56%;小于1000m的低山占15%;黄土高原区占11%。
(2)泥石流频率与工程地质岩组
变质岩区占43%;碎屑岩区占32%;黄土区占11%;岩浆岩区占9%;碳酸盐岩区占7%。
(3)泥石流发生频率与年平均降雨量(mm/a)
<400区域占10%;400~600区域占16%;600~800区域占18%;800~1000区域占24%;1000~1400区域占22%;>1400区域占10%
(4)泥石流暴发时间(月份)分布频率
5月:9%;6月:18%;7月:34%;8月:24%;9月:10%
上述统计说明,泥石流主要分布在中低山地区;多出现在易于风化破碎的岩土分布区;年均降雨量过高或过低都不会暴发泥石流;发生时间主要出现在每年的6~8月。
3.1.3 中国地质灾害气象预警区划
基于我国地质灾害类型分布、全国气候区划和滑坡泥石流与区域降雨关系的各类研究文献,编制中国地质灾害气象预警区划图。
3.1.3.1 资料依据
基于气象因素的《中国地质灾害气象预警区划图(1∶500万)》的编制主要依据以下资料:
1)中国泥石流及其灾害危险区划图(1∶600万),
中国科学院成都山地灾害与环境研究所,1991
2)中国滑坡灾害分布图(1∶600万),
中国科学院成都山地灾害与环境研究所,1991
3)中国地质灾害类型图(1∶500万),
地质矿产部成都水文地质工程地质中心,1991
4)中国泥石流灾害图(1∶600万),
地质矿产部成都水文地质工程地质中心,1992
5)中国滑坡崩塌类型及分布图(1∶600万),
地质矿产部环境地质研究所,1992
6)中国特殊类土及危害图(1∶600万),
中国地质科学院水文地质工程地质研究所,1992
7)中国地形图(立体,1∶600万),地图科学研究所,1999
8)中华人民共和国气候图集,气象出版社,2002
9)区域降雨资料与滑坡、泥石流关系的各类文献
3.1.3.2 预警区划分原则
根据研究需要,在此提出斜坡划分原理:
1)滑坡和泥石流是在斜坡地区发生的;
2)区域分水岭的两坡气象降雨条件和生态环境是不同的;
3)我国的最大斜坡是帕米尔高原—东海大陆架的多级多层次斜坡;
4)区域斜坡可分为三类:一类是分水岭到海滨,如后界燕山—鲁儿虎山,左界辽河,右界永定河/海河和前界渤海圈闭的区域;二类如大别山—淮河—黄河圈闭的区域;三类如四川盆地周缘区域。
一级区以全国性分水岭或雪线为界,考虑长时间周期、大空间尺度的气候区划和地质地貌环境条件;
二级区主要以重大水系、区域分水岭、区域气候、历史滑坡泥石流事件分布密度、地质环境条件、斜坡表层岩土性质和年均降雨量分布。
3.1.3.3 预警区域划分
本研究立足全国范围,暂时提出两级区划,共划分7个一级预警区,28个二级预警区,可以满足初步工作要求(图3.1)。
(1)预警区的地质灾害特征
A东北山地平原区
A1三江地区
图3.1 中国地质灾害气象预警区划图(28个区)(台湾省专题资料暂缺)
佳木斯/牡丹江地区,气象因素引发地质灾害微弱。
A2东北平原
桦甸/敦化地区以及大兴安岭东麓,气象因素引发地质灾害较弱。
B大华北地区
B1辽南地区
辽东半岛地区(千山),气象因素引发地质灾害较严重。
B2京承地区
北京北部和河北承德地区,气象因素引发地质灾害严重。
B3晋冀地区
太行山东麓地区,气象因素引发地质灾害较严重。
B4山东丘陵
泰山和胶东地区,气象因素引发地质灾害在小范围较严重。
B5豫西地区
灵宝/许昌之间和伏牛山北麓地区,气象因素引发地质灾害较严重—轻微。
B6皖苏地区
大别山北麓和张八岭地区,气象因素引发地质灾害较严重—轻微。
B7江浙地区
临安/嵊州地区,气象因素引发地质灾害在小范围较严重。
C中南山地丘陵区
C1闽浙地区
武夷山/九连山以东地区,气象因素引发小规模地质灾害严重。
C2江西地区
九岭山和赣南地区,气象因素引发小规模地质灾害严重。
C3豫鄂地区
南阳、神农架、大洪山和大别山南麓地区,气象因素引发地质灾害较严重。
C4湖南地区
湘西和湘南(雪峰山)地区,气象因素引发地质灾害严重。
C5桂粤地区
桂西和两广北部地区,气象因素引发小规模地质灾害严重。
D西南中高山区
D1陕南地区
秦岭南麓和大巴山北麓地区,气象因素引发地质灾害严重。
D2四川盆地
成都平原外的其他地区,气象因素引发地质灾害严重。
D3黔渝地区
黔北和重庆地区,气象因素引发地质灾害严重。
D4滇南地区
滇南和黔南部分地区,气象因素引发地质灾害严重。
D5川滇地区
川西、滇西和滇中地区,气象因素(含高山融水)引发地质灾害极严重。
E黄土高原区
E1吕梁地区
大同—太原—临汾一线地区,气象因素引发地质灾害较严重—轻微。
E2陕北地区
陕北黄土高原地区,气象因素引发地质灾害严重。
E3陇西地区
陇西和海东地区,气象因素引发地质灾害极严重。
F北方干旱沙漠区
F1内蒙古东部地区
气象因素引发地质灾害轻微。
F2阿拉善地区
祁连山北麓、玉门/武威地区,气象因素(高山融水)引发地质灾害较严重。
F3南疆地区
天山南麓、阿尔金山北麓气象因素(高山融水)引发地质灾害较严重。
F4北疆地区
天山北麓气象因素(暴雨和高山融水)引发地质灾害严重。
G青藏高原区
G1藏北地区
气象因素引发地质灾害轻微。
G2藏南地区
雅鲁藏布江及支流流域气象因素(暴雨和高山融水)引发地质灾害较严重;藏东南
暴雨引发地质灾害严重。
(2)一级区域界线标志
A/F大兴安岭—七老图山
漠河—凤水山(1398)—古利牙山(1394)—太平岭(1712)—兴安岭(1397)—巴代艾来(1540)—罕山(1936)—黄岗梁(2029)—七老图山
A/B云雾山—长白山
小五台山(2882)—赤城—云雾山(2047)—七老图山—阜新—铁岭—莫日红山(1013)—白头山
B/E太行山—中条山
小五台山(2882)—恒山(2017)—北台顶(3058)—阳曲山(2059)—历山(2322)—华山(2160)
E/F毛毛山—靖边—东胜—小五台
海晏—仙密大山(4354)—毛毛山(4070)—景泰—定边—靖边—榆林—东胜—丰镇—小五台山(2882)
EB/DC秦岭—伏牛山—大别山—括苍山
海晏—龙羊峡—同仁—鸟鼠山(2609)—武山南—凤县—太白山(3767)—首阳山(2720)—秦岭—华山(2160)—全宝山(2094)—老君山(2192)—太白顶(1140)—鸡公山(744)—霍山(1774)—安庆—九华山(1342)—黄山(1873)—桐庐—括苍山(1382)—北雁荡山(1057)
F/G阿尔金山—祁连山
公格尔山(7649)—慕士塔格山(7509)—赛图拉—慕士山(6638)—乌孜塔格(6250)—九个达坂山(6303)—阿卡腾能山(4642)—阿尔金山(5798)—大雪山(5483)—祁连山(5547)—冷龙岭(4849)—毛毛山(4070)
C/D老君山—梵净山—岑王老山
老君山(2192)—武当山(1612)—大神农架(3053)—建始—来凤(>1000)—酉阳—梵净山(2494)—佛顶山(1835)—雷公山(2179)—岑王老山(2062)—富宁
D/G九寨沟—察隅
武山—九寨沟—雪宝顶(5588)—马尔康—炉霍—新龙—巴塘—察隅
(3)二级区域界线
A1/A2小兴安岭—张广才岭—白头山
呼玛—大黑顶山(1047)—平顶山(1429)—大青山(944)—大秃顶子山(1690)—大石头(1194)—甑峰山(1677)—白头山
B1/B2下辽河
B2/B3永定河—海河
B3/B4黄河
B4/B5黄河故道
B5/B6淮河—黄河故道
B6/B7长江
C1/C2武夷山—九连山
黄山(1873)—玉京峰(1817)—黄岗山(2158)—白石峰(1858)—木马山(1328)—九连山(1248)—龙门
C2/C34霍山—幕阜山—罗霄山脉
霍山(1774)—九江—九宫山(1543)—幕阜山(1596)—连云山(1600)—武功山(1918)—井冈山—八面山(2042)—石坑埪(1902)
C3/C4长江
C124/C5南岭山脉
雷公山(2179)—猫儿山(2142)—韭菜岭(2009)—石坑埪(1902)—雪山嶂(1379)—龙门—飞云顶(1282)—莲花山(1336)—神泉港
D1/D23米仓山—大巴山
九顶山(4984)—广元—米仓山—大巴山—大神农架(3053)
D2/D3长江—重庆—华蓥山—万源北
D123/D5夹金山—大凉山
雪宝顶(5588)—九顶山(4984)—二郎山(3437)—贡嘎山(7556)—铧头尖(4791)—大凉山(3962)—长江—五莲峰(2561)—陆家大营(2854)
D3/D4苗岭山脉
陆家大营(2854)—黄果树瀑布—惠水—雷公山(2179)
D4/D5乌蒙山—哀牢山—高黎贡山
陆家大营(2854)—黎山(2678)—马龙—玉溪—哀牢山(3166)—猫头山(3306)—高黎贡山—(3374)—尖高山(3302)
E1/E2吕梁山脉
岱海—管涔山—荷叶坪(2784)—黑茶山(2203)—关帝山(2831)—禹门口
E2/E3屈吴山—六盘山脉
景泰—屈吴山(2858)—六盘山(2928)—太白(2819)
F1/F2
古尔班乌兰井—呼和巴什格(2364)—贺兰山(3556)—香山
F2/F3
马鬃山(2583)—大雪山(5483)
F3/F4天山山脉
托木尔峰(7443)—比依克山(7443)—天格尔峰(4562)—博格达峰(5445)—巴里坤山—托木尔提(4886)
G1/G2冈底斯山—念青唐古拉山脉
扎西岗—冈仁波齐峰(6656)—冷布冈日(7095)—念青唐古拉峰(7111)—嘉黎—洛隆—邦达—巴塘。
3.1.4 地质灾害气象预警判据研究
3.1.4.1 判据确定原则与资料依据
根据有限研究积累和历史经验,滑坡、泥石流的发生不但与当日激发降雨量有关,而且与前期过程降雨量关系密切,本项研究选定1d,2d,4d,7d,10d和15d过程降雨量等6个数据进行统计分析,期望对一个地区气象因素引发滑坡、泥石流地质灾害的原因与临界雨量判据的确定具有全面认识。
本次研究的资料依据主要有两方面:
1)中国地质环境监测院建立的全国地质灾害调查数据库中气象因素引发的历史滑坡泥石流灾害数据(999个);
2)国家气象中心根据中国地质环境监测院提供的滑坡、泥石流数据,整理提供了731个相关站点15d内历史降雨量数据。
3.1.4.2 预警区的临界降雨量判据研究
(1)不同降雨过程代表数据的选定
中国气象局系统对日降雨量(Q)的预报是按当日20时到次日20时计算,而滑坡、泥石流事件可能发生在此24h的任一时段。
若灾害事件在接近24时发生,则基本可对应1d(即当日)过程降雨量;若灾害事件在次日0时以后的夜间发生,则对应前一日(2d)过程降雨量更符合实际。因此,本项研究选定的数据代表时段(日:24h)是:
1d过程降雨量:0≤Q1≤1
2d过程降雨量:1≤Q2≤2
4d过程降雨量:3≤Q4≤4
7d过程降雨量:6≤Q7≤7
10d过程降雨量:9≤Q10≤10
15d过程降雨量:14≤Q15≤15
(2)临界过程降雨量预警判据图的建立
根据滑坡泥石流与降雨关系的研究,制作滑坡泥石流与不同时段临界降雨量关系散点图,发现散点集中成带分布,其上界可用β线表示,下界可用α线表示。因此,利用1d,2d,4d,7d,10d和15d等过程降雨量,可以建立地质灾害预警判据模式图(图3.2)。
图中横轴是时间(1~15d),纵轴是相应的过程降雨量(mm)。我们规定,α线和β线为两条滑坡、泥石流发生的临界降雨量线,α线以下的A区为不预报区(1,2级,可能性小、较小),α~β线之间的B区为地质灾害预报区(3,4级,可能性较大、大),β线以上的C区为地质灾害警报区(5级,可能性很大)。
(3)预警区临界降雨判据图研究
在28个气象预警区中,18个预警区可以形成完整的滑坡、泥石流发生的临界降雨预警判据图(上限值β线、下限值α线);10个预警区因缺乏资料尚不能形成判据图,其中,A1,B5,F1和G24个区完全缺数据;B4,B6,E1,E2,F3和F46个区数据不全(只能形成α线或β线,甚至散点)。这10个区主要为滑坡、泥石流不发育区或人口稀疏地区,暂时对全国的预警工作效果影响不大。
图3.2 预报判据模板图
代表性数据及曲线举例
A2东北平原
中国地质灾害区域预警方法与应用
*3个样本。
A2气象预警区判据图
B1辽南地区
中国地质灾害区域预警方法与应用
*9个样本。
B1气象预警区判据图
C1闽浙地区
中国地质灾害区域预警方法与应用
*50个样本。
C1气象预警区判据图
D1陕南地区
中国地质灾害区域预警方法与应用
*45个样本。
D1气象预警区判据图
D5川滇地区
中国地质灾害区域预警方法与应用
*60个样本。
D5气象预警区判据图
E3陇西地区
中国地质灾害区域预警方法与应用
*50个样本。
E3气象预警区判据图
F2阿拉善地区
中国地质灾害区域预警方法与应用
*8个样本。
F2气象预警区判据图
G1藏北地区
中国地质灾害区域预警方法与应用
*15个样本。
G1气象预警区判据图
3.1.4.3 预警判据校正
为了提高预警精度,依据以下资料对预警区判据图进行了校正:
1)中国大陆滑坡、泥石流与降雨关系的各类科技文献;
2)历年中国地质灾害公报;
3)部分省(区、市)的地质灾害年报;
4)全国县(市)地质灾害调查区划成果资料(主要是福建省);
5)重点地区地质灾害专项研究报告等。
检索发现有13个预警区具有部分滑坡、泥石流与临界过程降雨量研究资料,有15个预警区暂未收集到或完全缺乏研究资料。
13个具备部分研究资料的预警区分别整理成图、表,可供确定相应预警区预警级别时参考,或与预警判据图配合使用。
以C1区为例,见下表(图3.3):
图3.3 C1区地质灾害点分布与临界降雨量统计关系
3.1.5 预警尺度精度评价
3.1.5.1 预警尺度
(1)空间预警尺度
图面表示3000km2(基于1∶500万~1∶600万地质灾害预警区划图)。
(2)时间预警尺度
地灾预警与气象预警时间尺度同步。
3.1.5.2 预警精度评价
1)取决于气象预报精度。目前全国性的气象预报精度尚不高,特别是对引发泥石流影响明显的局地单点暴雨的预报有待加强。
2)雨量站点代表性精度。地质灾害气象预警判据图依赖于气象站点经(纬)度和地质灾害发生点的经(纬)度(距离)的接近程度。
本次资料地质灾害灾情点的经(纬)度与相邻气象站点的经(纬)度之差在0.3°~1.0°之内,也即相差40~50km,反映在平面上即存在约2000km2的误差。
3)地质环境-气象因素耦合机制的研究精度。地形坡度、植被、岩土类型、含水状态、地表入渗和产流等的研究尚很薄弱。
4)人类活动方式、强度与斜坡变形破坏模式尚缺乏科学界定。
3.1.6 地质灾害预警产品制作与发布
3.1.6.1 预警产品制作、签批与发布
1)国家气象中心提供全国每次降雨过程的天气预报资料,每天16:00通过适当方式(E-mail)发送前期实际降雨量和次日预报降雨量数据;
2)中国地质环境监测院接到降雨量数据后,根据此数据和预警判据图对各预警区发生地质灾害的等级进行逐个分析和判定;
3)专家会商、分析判定预报预警结果,根据会商后的结果,做出空间预警,在预警图上划出预报或警报区,此称预警产品;
4)领导审定、签批预警产品;
5)经签批的预警产品于当天16:30通过适当方式(E-mail)发回国家气象中心;
6)国家气象中心接收预警产品,并和天气预报产品统一制作,配音;
7)中央电视台在当天晚上19:30新闻联播后播出地质灾害气象预报或警报及等级;
8)预报或警报地区的有关省级地质环境监测总站应在预警发出24h至48h内,向中国地质环境监测院反馈预警效果校验结果;
9)中国地质环境监测院分析研究预警效果校验结果,改进预警判据,逐步提高预警精度。
3.1.6.2 预警产品发布形式
(1)中央电视台发布播出
预警产品署名:国土资源部
中国气象局
模拟预报词:
今天晚上到明天白天,××地区发生地质灾害的可能性较大,请注意防范。
(2)中国地质环境信息网站发布
主要供专业人士和政府管理部门参考,跟踪研究预警效果,讨论研究预警方法与对策。
设计制作了地质灾害气象预警预报专用“符号”(图3.4)。
图3.4 地质灾害气象预报预警专用“符号”
从2005年开始,在中央电视台发布地质灾害气象预警预报信息图片时,同时配发崩塌、滑坡和泥石流动画,增强了地质灾害预警信息的视觉冲击力,也提高了地质灾害气象预报预警的社会影响力。
3.1.7 地质灾害预警软件系统
3.1.7.1 基于C语言的预警预报软件
2004~2006年,模型采用第一代临界雨量判据法,基于C语言的预警预报软件。具备自动生成降雨等值线、雨量站点上自动计算预报等级、查看雨量站点雨量等功能(图3.5)。缺点是无法自动成区、不具备GIS图层操作功能。
图3.5 基于C语言的第1套预警软件Predmap抓图
3.1.7.2 基于ArcGIS开发了第2套预警预报软件
2007年,基于ArcGIS开发了第2套预警预报软件,模型仍采用第一代临界雨量判据法(图3.6)。主要改进在于将软件系统升级为基于GIS开发,且实现预警区的自动圈闭。缺点是ArcGIS软件庞大,软件操作、升级等方面不便。
图3.6 基于ArcGIS的第2套预警软件抓图
9. 全国地质灾害防治信息系统建设的主要任务
11.5.1 数据综合一体化管理系统的建设
(1)总体框架
数据综合一体化管理系统总体框架是:依托地质灾害调查、地质灾害监测等工作体系和分布式网络体系,各项数据资源按照统一的标准和一体化结构进行综合,在不同应用功能的管理系统的相互协调下为地质灾害防治提供有效的数据和综合数据的管理能力。在数据库基础之上,以地质实体为目标,以统一标准的数据模型或数据组织方式连接各种信息,形成一个在空间和时间上连续分布的综合信息框架,即尽可能地包含所有信息,包括潜在有用信息,又能方便快速选取。同时,充分考虑“分层”在空间数据组织中的作用,通过开展面向对象的整体数据模型研究,建立面向空间拓扑关系的数据组织方式,建立直接面向空间实体及其空间关系和语义关系的数据模型;建立基于空间实体的空间索引机制;突破传统的地图组织模式,以独立、完整,具有地质意义的实体及空间关系为基本单位进行数据的组织和表达;提供与其他系统的数据交换能力。总体框架如图11.4所示。
图11.11 地质灾害防治信息快速传输网络结构图
地质灾害防治信息传输网络以多级分布数据控制体系为原形,是以地理分布为基准,以工作和专业职能为依托,形成分级管理体系。各级系统采用数据库支持下的应用结构,各系统按照不同的软、硬件层次级别进行组合,由高速网络系统进行连接,形成层次结构,各级系统按照统一标准存储和管理数据。信息源所产生的数据先在基层系统按照统一的数据指标体系和标准加工整理,根据需求传递给上一层,保证数据快速采集和不断更新,以便不同的应用系统存储和应用。
系统网络环境采用成熟和稳定的技术,公用网络和专用网络相结合,在充分保证网络带宽和网络安全的条件下,建设低成本、易维护、稳定可靠的计算机网络系统。根据信息存储、管理和应用的需求,对各级网络系统配备不同的设备,以满足信息网运转的基本要求。国家级网络中心与省级系统的连接采用专线和公网两种方式进行,专线连接主要以HDSL宽带连接,公网方式则根据当地条件以HDSL或静态IP地址的ADSL或宽带形式为主。最低保证带宽要求为2M。通过公网连接的中心考虑数据加密机制和防火墙技术,确保数据传输和网络安全。数据中继站的连接可根据情况以公网和数据保密为基础,采用卫星通讯、GPRS、ADSL或宽带等多种形式。监测采集设备入网以GSM、CDMA网或拨号等进行实时数据传输。
地质灾害防治信息网络中心的主要功能:
1)存储和管理全国基础性、战略性地质环境基础信息;
2)为国家和政府其他部门提供数据交换平台;
3)通过数据专线连接至国土资源部和中国地质调查局网络中心;
4)连接至各省,成为地质环境信息综合管理平台;
5)提供地质灾害防治综合评价及预警预报平台;
6)提供地质环境综合信息发布平台。
省级数据交换中心的主要功能:
1)负责存储和管理本省范围内的地质环境信息;
2)汇总本省范围内地质环境信息;
3)上交国家级及区域性、战略性地质环境调查数据和地质灾害监测数据;
4)提供专项信息、综合信息发布平台及应用服务节点。
省级数据交换中心的主要功能是依存于现行的动态监测体系,负责采集、整编地质环境基础数据和调查监测数据,负责按照统一的标准汇交数据。
11.5.8 地质灾害防治工作信息化标准的研究和制定
加强地质灾害防治标准的研制、贯彻与应用,保证地质灾害防治信息系统建设的协调性发展。标准化作为一种有效和必要的现代化管理手段,在保证协调发展,增强科技实力,实现科技成果向生产力转化等方面的作用越来越显著。随着信息时代的到来和发展,其对标准化的依赖程度将越来越大。目前,许多国家不仅十分重视开发利用各种信息和技术资源,同时对标准化的研究和制定也极为重视。
地质灾害防治标准化制定的原则是,根据国家信息化发展的要求,围绕国土资源信息化发展的总体目标,遵循国土资源信息化指导方针,充分吸收国内外先进经验,在已有国家标准和行业标准的基础上,建立能够使地质灾害防治工作实现信息化的有效的、操作性强的各项标准,为实现地质灾害防治信息系统建设提供强有力的技术支撑。
值得指出的是,在制定地质灾害防治工作信息化相关标准的过程中,特别要注意与国土资源部和中国地质调查局相关规程、规范保持一致。对涉及已有标准的交叉数据,应严格按有关规定无条件地引用相关标准,以保证国家标准的严肃性和一致性。在所涉及的相关专业数据尚无标准或标准中不存在相关内容的,建议应采用下述原则:
1)对无标准专业的相关数据,按标准编制原则制定临时标准;
2)对有标准而无相关内容的数据,按其给定的扩充原则进行扩充,并通知有关标准化管理部门给予确认。
地质灾害防治标准化的制定,应以《国土资源信息化标准指标体系》、《国土资源信息标准参考模型》、《国土资源信息核心元数据标准》、《国土资源信息高层分类编码及数据文件命名规则》等标准作为指导标准,重点研究和制定以下标准:
1)“地质灾害领域数据模型”;
2)“地质灾害实体定义规则”;
3)“地质灾害防治图式、图例表达规则”;
4)“地质灾害评价、预警分析指标体系”;
5)“地质灾害防治规划数据格式标准”;
6)“地质灾害防治数据存储、管理规则”;
7)“地质灾害防治数据质量控制标准”;
8)“地质灾害监测仪器设备数据交换标准”;
9)“地质灾害群测群防监测信息采集标准”;
10)各类指导地质灾害防治相关数据库建设的数据格式及工作指南。
10. 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。