怎么做地质灾害危险性分区图
1. 地质灾害危险性综合分区评估的原则
1.以工程建设为中心,紧密结合输油工程特点的原则
管道沿线地质灾害较多,各灾种对管道工程的危害程度及防治程度不同,不同的地段地质灾害发育程度不同,对管线危害亦不同,某些地质灾害在整个评估区比较严重,但具体到线路却可能威胁不大。所以地质灾害危险性分区必须以工程建设为中心,紧密结合管道浅埋的线状工程特点,充分考虑对管线安全构成威胁的地质灾害,对未构成危害的作为不良地质现象处理。
2.确保工程安全原则
确保工程安全是评估的目的和宗旨,这一原则贯穿于评估工作的全过程。通过对沿线地质灾害发育现状的调查,以及对线路施工及运营过程中可能出现的地质灾害隐患进行预测,尽可能详尽的把握地质灾害对线路的威胁程度。当多种地质灾害共生并互相影响,以及不同地段发育的灾种不同而危险性不同时,按其对线路危害程度“就大不就小,就高不就低”的原则进行评估,即:当多灾种并存时,以对线路造成致命性损害的突发性地质灾害为主,如崩塌、滑坡等,兼顾缓变性地质灾害,合理划分危险性区段,以确保工程的安全。
3.兼顾地质环境条件的原则
地质灾害危险性分区既要根据地质灾害对管线的危害程度,又要考虑地质环境条件可能的深化趋势等,兼顾环境容量对选线的限制情况。
4.相似性与差异性原则
地质类比法是分区的通用原则,即地质条件基本类似的单元划分为一个区,差异性明显的单元划分为另一区,达到区内相似,区际相异的结果。
5.地质灾害危险性与建设场地适宜性相关的原则
地质灾害危险性划分为大、中等和小三个等级,与其相对应的建设场地适宜性划分为适宜性差、基本适宜和适宜。
2. 地质灾害危险性评估流程
建设用地地质灾害危险性评估,是有效预防、减轻或避免地质灾害对未来工程设施及其运行环境直接危害和间接危害的一项主动防灾措施。科学合理地开展此项工作,对发现项目建设区潜伏重大地质灾害问题、提供地质灾害防治措施和建议,以及指导建设项目安全实施和运营等方面均有十分重要的意义(黄雅虹等,2007)。
为规范我国建设工程和规划区地质灾害危险性评估工作,切实贯彻《地质灾害防治条例》(国务院令第394号),国土资源部于2004年颁发了 “国土资源部关于加强地质灾害危险性评估工作的通知”(国土资发[2004]69号文件)及附件《地质灾害危险性评估技术要求(试行)》(以下简称《技术要求》),作为目前进行地质灾害危险性评估的规范和依据。
(一)评估的任务
地质灾害危险性评估工作的任务包括:
(1)查明地质灾害的类型、规模、分布特征及其形成的地质环境条件和诱发因素;
(2)分析预测工程项目建设对地质环境的影响;
(3)评价工程建设是否诱发新的地质灾害和工程本身遭受地质灾害的危险性;
(4)划分地质灾害危险区;
(5)进行建设用地适宜性评价;
(6)提出地质灾害防治建议等(郭富赘等,2003)。
(二)评估对象及灾种
《技术要求》规定,凡在全国地质灾害易发区内进行各类建设工程以及进行城市总体规划、村庄和集镇规划时,均要进行地质灾害危险性评估。需要提及的是:一旦受建设单位委托进行地质灾害危险性评估,无论场地是否跨越地方县(市)地质灾害调查划分的所谓易发区和非易发区,均应进行评估。
图2-2 常见的建设项目选址意见书办理流程图(各地行政主管部门办理流程各异.以当地行政主管部门为准)
需要评估的主要地质灾害种类,《技术要求》中有明确的规定。总体可概括为自然因素或者人为活动引发的危害人民生命和财产安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷(含岩溶塌陷和矿山采空塌陷)、地裂缝和地面沉降及不稳定斜坡等与地质作用有关的灾害。
除地质灾害外,还经常遇到一些环境地质问题需要讨论,主要有活动断层、岩溶、冲沟、淤泥、软土和饱和砂土的液化等,一般情况下是将其纳入到相关灾害中进行讨论。如岩溶问题可以并入到地面塌陷或地下水污染灾害中讨论;活动断层、软土、砂土液化等问题可并入到地面变形或不均匀沉降(陷)灾害中讨论(金德山,2004)。
(三)评估的基本要求
1.总体要求
(1)在地质灾害易发区内进行工程建设,必须在可行性研究阶段或者在申请核准、备案前进行地质灾害危险性评估(国务院令第394号,国办发[2001]35号)。
(2)在已进行过地质灾害危险性评估的城镇规划区范围内进行工程建设,建设工程处于已划定为危险性大—中等的区段,还应按建设工程项目的重要性与工程特点进行建设工程地质灾害危险性评估(国土资发[2004]69号)。
(3)地质灾害危险性评估,必须对建设工程遭受地质灾害的可能性和该工程建设中、建成后引发地质灾害的可能性做出评价,提出具体的预防治理措施(国土资发[2004]69号)。
(4)地质灾害危险性评估的灾种主要包括:崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷(含岩溶塌陷和矿山采空塌陷)、地裂缝、地面沉降和冻土沉陷等。
(5)地质灾害危险性评估的主要内容是:阐明工程建设区的地质环境条件基本特征;分析论证工程建设区各种地质灾害的危险性,进行现状评估、预测评估和综合评估;提出防治地质灾害措施与建议,并做出建设场地适宜性评价结论。
(6)地质灾害危险性评估工作,必须在充分搜集利用已有的遥感影像、区域地质、矿产地质、水文地质、工程地质、环境地质和气象水文等资料基础上,进行地面调查,必要时可适当进行物探、坑槽探与取样测试。
(7)地质灾害危险性评估成果,应按照国家有关规定组织专家审查、备案后,方可提交立项、用地审批使用。
(8)地质灾害危险性评估不替代建设工程和规划各阶段的工程地质勘察或有关评价工作。
2.评估的主要内容
地质灾害危险性评估是在查明各种致灾地质作用的性质、规模和承灾对象社会经济属性的基础上,采用定性和定量相结合的方法,对其潜在的危险性进行现状评估、预测评估和综合评估。主要内容包括:(1)阐明工程建设区和规划区的地质环境条件基本特征;(2)调查分析工程建设区或规划区各种地质灾害的现状;(3)简要分析评估对象在建设或运营过程中与地质环境相互作用的范围、方式、强度与持续时间;(4)分析论证建设工程遭受地质灾害的可能性,工程建设中和运营中加剧或引发地质灾害的可能性;(5)进行地质灾害危险性现状评估、预测评估和综合评估;(6)给出建设场地工程建设地质适宜性的评估结论;(7)针对不同建设阶段,提出防治地质灾害的地质工作意见和防治地质灾害的具体措施建议。
3.评估的程序和方法
地质灾害危险性评估的工作程序包括前期野外调查和后期室内分析。地质灾害危险性评估工作流程见图2-3。
(1)野外调查方法:野外调查工作的基本原则是以较低的成本投入,获取较多的基础资料并得到可靠的评价结果。因此,除采用一系列传统方法收集、获取相关基础资料外,需充分利用已有的新技术和新方法,进行高效、可靠的资料获取。如利用空间对地观测的InSAR技术可快速获取大范围、高精度现今地面沉降信息,对传统的水准测量结果进行补充和验证;利用高分辨率数字化航片或卫星图像,可对区域活动构造迹象、滑坡泥石流潜势等进行有效判读,达到事半功倍的效果。
(2)室内分析研究:室内分析研究主要是在野外调查及观测的基础上对地质灾害进行现状分析、未来预测和综合评估。
图2-3 地质灾害评估工作程序图
地质灾害现状评估和预测评估常采用的方法包括:地质历史分析法和工程地质类比法。此外,现状评估有时也采用地质环境条件综合判别法,而预测评估有时会采用多因素分析法等。由于地质灾害评估工作一般投入的实物工作量较少,又与建设项目的选址阶段相对应,而且评估工作的性质是指出问题并提出解决问题的措施,而不是解决问题。因此,评估的工作方法目前多以定性分析或半定量分析方法为主,较少采用定量计算的方法。如滑坡、崩塌、地裂缝、地面塌陷和地面沉降(包括斜坡及工程边坡),一般采用地质类比法定性评估其稳定性;而对泥石流的稳定性多采用地质环境条件综合评判法进行判定,或采用易发性量化指标半定量评估。地质灾害综合评估(地质灾害危险性分区)方法较常见的有信息叠加法、多因素综合判别法、模糊数学评判法和层次分析法等。
4.评估级别
依据建设项目重要性与地质环境条件复杂程度,《技术要求》将评估级别划分为3级。凡重要建设项目,无论地质环境条件属哪类,均划为一级;较重要建设项目和一般建设项目的级别划分是个难点,要根据地质环境条件复杂程度确定评估级别。确定评估级别时应按以下顺序进行:(1)按《技术要求》确定的建设项目重要性类别;(2)按《技术要求》确定的评估区地质环境条件复杂程度;(3)根据这两个判别结果来综合确定评估级别(黄雅虹等,2007)。
5.评估范围的确定
地质灾害危险性评估范围不应局限于建设用地和规划用地面积内,应视建设和规划项目的特点、地质环境条件和地质灾害种类予以适当扩大,确定对工程项目有直接影响和间接影响的区域范围,必要时可对直接影响范围做重要评估,而对间接影响范围做一般性评估(邢岩等,2004)。
地质灾害的空间分布(从形成到成灾)有点状、线状和面状之分,如崩塌、滑坡可以相对理解为点状;泥石流、地面塌陷及地面沉降为面状;地裂缝为线状。因此确定评估范围时,除用地单位申请批复的面积外,要充分认识和预测不同灾种从形成到成灾可能涉及的空间。一般而言,对于滑坡、崩塌,其评估范围应达到 “山坡有多高范围就有多大” 的基本要求;泥石流灾害要追索到泥石流形成区,必须以完整的沟道流域面积(包括冲洪积扇)为评估范围;地面塌陷及地面沉降的评估范围应与初步预测的可能范围相一致;具有线状特征的地裂缝,也应按预测的可能延展范围作为评估范围。对于预测确有困难的灾害类型,评估范围一般应大于现状确定范围的3~5倍。当然,评估范围的确定离不开建设工程的实际布局(王得楷,2002)。
(四)评估报告内容要求
评估报告内容包括:前言、评估工作概述、地质环境条件论述、现状评估、预测评估、综合评估和结论。其中,评估工作概述中涉及的工作方法及完成的工作量,建议用列表的方式比较简明,另外,应尽可能附一张清晰的、包含有建设用地位置、交通和评估工作实际材料(如钻孔、物探线等)的示意图。
1.地质环境条件
地质环境条件综合分析是认识评估区基本环境特征和分析地质灾害形成环境,以及讨论拟建工程环境效应的重要基础。地质环境条件所涉及的内容包括:气象、水文,地形、地貌,地层岩性,地质构造与区域地壳稳定性,工程地质、水文地质条件及人类工程活动对地质环境的影响等。不能仅仅停留于环境现象或环境特征的简单罗列,而应紧密结合工程布局,突出与地质灾害发育规律分析和危险性评估有联系的环境要素或环境特征,重视区域地质环境的研究,并从区域环境条件中分析地质灾害体的演化过程和主要控制及诱发因素。为了给后续分析论证提供必要的资料支撑和逻辑铺垫,应以详细描述的方式突出与地质灾害发育规律分析和危险性评估有联系的环境要素或环境特征,而与地质灾害发育规律分析和危险性评估无关的环境描述,要尽量简略(金德山,2004)。地质环境条件复杂程度的总体评价应用“复杂、中等、一般” 来定位。跨度大的复杂地区或环境地质条件分区、分段明显的,可以用分段分片评价。
2.地质灾害危险性评估
地质灾害危险性评估是灾害易发程度、危险程度和危害程度的综合反映。其实质是对建设项目区,在地质环境现状条件和未来工程活动条件下,地质灾害的空间预测和成灾可能性的预测,是地质灾害危险性评估的核心内容。
(1)现状评估和预测评估:现状评估除按《技术要求》的规定进行外,还应注意其着重点是对现有灾害的分析和评述。分析和评述内容应包括:灾害发育基本规律的归纳;代表性灾点的重点剖析;各种灾害(点)历史危害情况、现实活动特征及稳定状况的评价(金德山,2004)。危险性一律用大、中、小描述,避免使用 “较” 字。
在现状评估中如果没有地质灾害就不评估,切忌画蛇添足;对现状地质灾害不发育,但工程建设和运行中有可能诱发地质灾害的地区,可开展评估工作;对有液化发生的区域及地段,液化评估时要依据相应的国家规范,如区域性评估可按建筑规范进行评估等。
预测评估的侧重点是在评估区叠加了拟建工程影响后,拟建工程和环境可能遭受地质灾害危害的危险性程度的预测评价。一般情况下,按可能遭受地质灾害的次序进行分灾种危险性评估,而对于有些复杂工程也可按功能区分别论述。
需要指出的是,由于地质灾害的危险性评估是一种风险评估,所以应借鉴已有的同类型工程在建设过程中诱发或遭受地质灾害的经验,这将为在建工程的地质灾害评估提供有效的信息,为地质灾害的预测评估提供可靠的依据,减少预测的风险性。
(2)合理区分现状评估和预测评估:综合评估和最终结论主要是依据现状评估和预测评估结论而定。根据笔者的体会,在评估报告中往往易出现二者重复性大、重点不突出和结论不够明确的问题。因此,处理好二者的关系十分重要。从现状评估、预测评估的内容看,二者的关系比较清楚:即现状评估是预测评估的背景;而预测评估不但要紧紧围绕工程布局和施工特点进行,而且还应与现状评估结果相互叠加后,共同形成危险性预测评估的最终结论(王得楷,2003)。
3.综合分区评估及防治措施
(1)综合评估原则与量化指标:地质灾害危险性综合评估应遵守“区内相似、区际相异、并置取大” 的原则。评估工作以说清问题为原则,其量化指标的确定可以以地质分析方法为主,定量评价为辅。如果资料充分,有条件的可进行定量分析评价。
(2)综合评估内容:地质灾害危险性综合评估包括:(1)危险性分区;(2)建设场地适宜性分区评估;(3)防治措施。这些内容应按区段评估,并配以相应的说明。
综合评估的侧重点是在现状评估和预测评估的基础上,根据现有和潜在地质灾害成灾的可能性和成灾后果的严重性,对工程建设区和规划区进行分区(或分地段、分工程部位)的综合评估(金德山,2004)。
危险性分区可根据评估区地质灾害危险性综合评价结果进行划分,符合哪一级就划为哪一级。如只有危险性大区和危险性小区,就没有必要在它们中间再划分一个危险性中区;又如只有危险性中区,就没有必要再划分一个危险性小区等。另外,要防止危险性分区随意扩大或缩小化,如由于工程施工开挖造成边坡失稳时,地质灾害危险程度较重区将主要集中在工程沿线或仅限于河谷等特殊地带,有时在进行危险性分区划分时,往往可能将划分范围扩大到外围,这样是不合理的(邢岩等,2004)。
综合评估应简明扼要,只要把现状评估和预测评估的主要认识反映出来即可,避免对上述评估的简单重复。对地质灾害危险性大的或中等的,要提出防治地质灾害的措施与建议;对重大地质灾害防治,尤其是提出避让或改变建设工程选择的,要提出论证,并给出建设场地适宜性评价结论。
(3)建设场地适宜性评价与地质灾害防治措施:建设场地适宜性评价结论是评估工作的目的,最终结论的得出应该建立在2个判据之上:一是地质灾害危害后果的严重程度,对此不能仅局限于灾害对拟建工程影响的分析,还要考虑拟建工程对加剧和诱发地质灾害的影响和对环境带来的危害;二是地质灾害防治的难易程度,此评价既要考虑技术上进行防治的难易程度,还要考虑防治费用的投入及经济上的合理性(金德山,2004)。
建设项目地质灾害危险性评估的最终目的是防止地质灾害发生,即获得“防” 和 “治” 的具体措施。因此,选择的工程防治技术类型越简单,越易于实现越好,通常经济实用的技术是应该首先推荐的(具有特殊目的的工程项目除外);对于地质灾害危险性大,现有经济技术条件难以达到防治要求的场地,从“防” 的角度,应态度明确,坚决提出 “躲避”、“另选场地” 和 “局部改选” 的建议,不应迁就局部和地方利益,铸成潜伏重大灾害隐患工程的大错(王得楷,2002)。
(五)评估报告评审要求与备案
评估报告完成后,需按照国土资源行政主管部门的有关规定组织专家进行报告评审,评审完待评估报告提交委托单位后,还要对评估成果进行备案。
3. 怎么编工作区地质灾害易损性分区图
根据国务院地质灾害防治条例可以推导出中国地质灾害承灾体易损系数=1。
地质灾害易损性是指版地权质灾害承灾体抵抗地质灾害损毁的能力,用承灾体易损系数(损毁率)表示。
①地质灾害危险区,其易损性为1。
②地质灾害危险区外,无毁,其易损性为0。
③全区覆盖。
4. 地质灾害危险性综合评估.分区面积怎么写
根据国家来方针减灾法规定,新源建、扩建或改建项目都要做地震安全性评价。根据评价内容的不同可以把地震安全性评价工作分为四类:
第一级:最重要的,是核电站等特别重大的工程。
第二级:重大项目的地震安全性评价。比如高楼,大桥等。
第三级:地震小区划。既对一个小区(比较大的区域)进行区划。
第四级:烈度符合。既对区划图边界的场地进行精细归类。
说白了,地震小区划的范围比较大,确定的参数跟国家区划图是一样的,但它要计算土层的影响。
地震安评报告是笼统表达。包括小区划报告
地质灾害评价是对场地附近可能发生的地质危险进行评价。
在地震安评报告里包括地震地质灾害评价。但地质灾害评价要比地震地质灾害评价内容多一些,很多专门的国土部门在做这方面的工作。
5. 基于GIS的地质灾害区域评价与危险性区划系统研究
黄润秋许强沈芳向喜琼阮沈勇罗文强
(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家专业实验室,四川成都,610059)
【摘要】本文主要介绍了如何将现代地理信息系统(GIS)技术与一些用于多变量预测评价的数学模型有机地结合起来,快速高效地进行地质灾害区域评价与危险性区划。主要内容包括崩滑地质灾害区域评价指标的选取和指标体系的建立、评价及预测的数学模型以及具体的实现过程,并通过一个实际例子说明该思路和方法手段的可行性、可靠性和先进性。
【关键词】地理信息系统地质灾害区域评价指标体系
1前言
随着对山区资源开发利用的日益加剧,特别是我国目前正在实施的西部大开发战略,山区流域地质灾害已经直接影响到人民的生命财产安全和国家经济的发展。而地质灾害危险性区划是全面反映灾情,确定减灾目标,优化防治措施,提高减灾效益,进行减灾决策的重要依据。
地质灾害区域评价和危险性区划的主要工作方法是在大量收集、分析处理基础地质资料的前提下,运用恰当的数学统计模型,划分出相应的危险性级别,然后从整体上对研究区进行危险性区划。
由于各种地质因素在各个局部区域的差异性和复杂性,要做到较为精确的评价,需将整个研究区域分成若干个小图元,根据各个小区域的不同情况,分别赋予不同的属性,然后才能根据这些属性进行区域评价和危险性区划。这个工作依赖手工准备基础数据工作量十分巨大,所以传统的区域评价手段在实际应用中受到多方面的限制,常常只能人为地作出判断,先分区,后评价,这样割舍了区域内部本身固有的层次。
而地理信息系统(GIS)技术恰好可以很方便地管理多源数据,生成任意大小的图元,还可以结合专业特点和具体问题进行二次开发用以空间评价预测,并能直观显示评价预测结果。同时,我们开发成功的基于GIS的地质灾害区域评价与危险性区划系统,已经实现了从基础资料的收集与管理→评价因素的选取与定量→评价结果的直观显示流水线作业方式,大大地提高了工作效率,使崩滑地质灾害的区域评价与危险性区划初步达到实用化的程度。
2评价预测指标的选取及指标体系的建立
建立指标体系的目的主要包括两个方面的内容:一是一般工程技术人员或软件的用户可根据该指标体系确定研究区各因素的取值方法;另一方面,该指标体系可以指导野外地质人员在进行地质灾害危险性评价调查时有目的按照同一的标准进行地质灾害评价预测因素的调查。
2.1评价预测指标的选取
影响地质灾害发生的因素非常多,有基础地质因素(地形地貌、地层岩性等),也有外界诱发因素(如地震、暴雨等),还有人为因素(地表和地下开挖、爆破等人类工程活动)。
评价预测因素的选取的基本原则为:从地质和工程地质的角度尽量全面地考虑影响地质灾害发生的所有因素,通过广泛地查阅文献资料和对大量崩滑地质灾害实例的分析总结,采用目标分析方法。首先将地质灾害划分为已有地质灾害和潜在地质灾害两大类,分别对待,建立不同的指标体系。在此基础上再将影响地质灾害发生的因素分为基本因素和诱发因素,然后再进一步细分,直到子目标能够用定量或定性的指标衡量为止(如图1)。
图1评价预测指标体系的结构
基本因素是指地质灾害形成的基本条件和内在因素(内因),诱发因素是指影响和诱发地质灾害演化和发生的外在因素(外因)。从图1可以看出,基本因素主要为地形地貌、地层岩性、岸坡结构类型、软弱地层状况、构造情况、地面变形情况、植被发育情况、河流动力地质作用、水文地质条件、结构面组合状况、岩体结构(裂隙发育程度)等。诱发因素主要包括降雨状况、地震状况以及人类工程活动强度等。
2.2评价预测指标的量化
从所选取的评价预测指标可以看出,影响地质灾害发生的各种因素有些是定性的因素,如地层岩性、岸坡结构等;而有些又是测量或通过试验得到的定量数据,如地震烈度、降雨量等。
为了便于数学处理和计算机识别,在实际操作过程中,首先应通过一定的方法,将定性因素定量化。同时,即使是定量数据,由于各个因素间数值差别较大(如地震烈度和降雨量),若将这种量值差别较大的因素输入同一个数学模型进行分析处理,从数学上讲也会产生较大的误差。
因此,在将各个评价因素输入分析评价的数学模型之前,需对这些因素进行量化处理,其具体处理方法为:①对于定性变量,采用专家打分法、统计分析法、信息量法或模糊数学方法进行量化取值;②对于定量数据,可采用标准化、规格化、均一化、对数、平方根等数值变换方法统一量纲。
表1为利用专家打分法对工程岩组进行定量化的示例。
表1利用专家打分法对评价预测因素进行量化的示例
2.3评价预测指标的筛选与优化
在不同的地区和不同的环境,上述各评价预测指标对地质灾害的影响程度可能会有较大的差别,也就是说,在不同的地区上述各评价预测指标的主次关系可能会不一样。同时,在大多数情况下,上述各评价预测因素本身并不是相互独立的,各因素之间(如地形地貌与岸坡结构、岩体结构与裂隙组合状况、水文地质条件与降雨状况)往往存在着非常复杂的交叉和重叠关系。
因此,在具体的地质灾害区域评价与危险性区划过程中,往往并不是所采用的评价因素越多,评价的效果越好。因为,所采用评价因素过多,可能会间接地导致某些因素的重复利用,相当于人为地加大了该变量的权重。
对于具体研究区域,如何才能筛选出合理的评价预测指标,使评价预测结果最大限度地符合当地实际呢?我们认为解决此问题的关键应该针对不同的地区和不同的实际问题,确定各个评价因素对地质灾害的影响程度(重要性),最好是先将各个评价因素按重要性程度排序,最终选取比较重要的因素作为真正的评价预测指标。这种筛选和优化评价因素的方法主要有:
2.3.1主成分分析
主成分分析是将多个指标化为少数指标的一种统计方法。它可以通过对数学方法对评价因素按对地质灾害的影响程度大小进行排序,找出主要影响因素。
2.3.2两两比较法
将 k个评价指标作两两对比,列出比较结果表。如指标 B1比指标 B2重要,在B1行 B2列写上3,而在B2行 B2列写上1;若指标 B1与 B2分不出谁重要,则可在B1行 B2列和B2行 B1列都写上2。例如,有5个指标的比较结果为:
∑为对该行的求和,λ为对∑的归一化的结果。根据∑或λ的相对大小便可对其重要性进行排序。
2.3.3工程地质类比法
选用与研究区地质条件类似且研究程度较高的地区作类比,确定研究区的评价指标。
3地质灾害区域评价与危险性区划的数学模型
通过查阅大量的文献资料表明,目前用于地质灾害区域评价和危险性区划的数学模型主要有如下几种:逻辑信息法、判别分析法、信息量法、模糊综合评判法、专家评分法、综合评价法、变形破坏指数法、危险概率分析法以及神经网络法等。通过对其适用条件、可操作性、数据的可得性、分析结果的可靠性等多方面的分析比较,选定了回归分析法、信息量法、不确定性分析方法(模糊综合评判和模糊可靠度分析)以及神经网络方法作为地质灾害区域评价和危险性分区的基本数学模型。
4基于GIS的地质灾害区域评价与危险性区划系统
在上述基础上,我们基于Windows和GIS操作环境,采用面向对象的编程语言,开发了基于GIS的地质灾害区域评价与危险性区划系统。该系统不仅能充分利用GIS本身所具有的强大的空间数据管理与分析功能,还可以直接利用GIS的数据资源,方便快捷地实现地质灾害的危险性区划,为地质灾害的勘察、评价、预测、防治提供了一套行之有效的方法技术和适用的工具。该系统的实现途径见图2。从图2可以看出,地质灾害区域评价与危险性区划系统主要包括前处理、危险性区划主模块和后处理3个部分。利用该系统进行地质灾害区域评价和危险性区划需要经历如下几个步骤:
图2地质灾害区域评价与危险性区划系统的实现途径
(1)利用GIS软件对研究区基础地质资料(主要为指标体系中所列的各因素)进行数字化处理,对指标体系中所列出的各种评价预测因素最好采用单独的图层,分层数字化。
(2)根据指标体系对各评价预测因素所对应的数字化图层赋予相应的属性,这实际上是对各评价预测因素(指标)的初步定量化处理。
(3)为了提高分析评价精度,获取足够多的评价预测样本,需对评价预测因素图件进行网格化处理和图元裁剪处理,并根据第二步的结果对这些细化的网格赋予各类评价因素属性,同时将各个网格的信息(样本的自变量和因变量)存入一专门的数据库。
(4)在选中危险性区划主模块中的某种方法后,系统将自动从上述专门的数据库中提取分析评价所需信息,评价完毕后将直观地以图形的方式显示评价预测结果。
5基于GIS的地质灾害区域评价与危险性区划实例
5.1长江三峡库区新滩—巴东段地质灾害危险性区划
为配合准备新一轮国土资源大调查的“一个计划,四个工程”中的“地质灾害预警工程”,国土资源部1998年年底拟在长江三峡库区的新滩—巴东库段(含香溪河)建立地质灾害监测工程试验(示范)区。全区面积为50km×50km,区内现已查明的滑坡崩塌计有124个,其中包括链子崖危岩体、新滩滑坡、黄腊石滑坡等国内外知名的地质灾害体。
图3神经网络模型得出的地质灾害危险性区划结果
我们收集了该区1:5万地形图、地质图、降雨分布图、地震烈度区划图、城市交通图等图件,利用 MapGIS数字化成电子地图,并获取大量野外现场调查资料,分类录入相应图件的属性库,并选取坡度、岩性、岸坡结构类型、已有动力地质现象、地面变形状况、河流地质作用、构造复杂程度、人类工程活动等评价指标。作为试验,在对研究区进行网格化时采用的基本图元大小为500m×500m,最后实际获取评价样本(图元)4459个。
通过利用我们所开发的地质灾害区域评价与危险性区划系统中的多种分析评价模型(图3为神经网络模型分析结果)进行研究,得出如下结论:
(1)地质灾害危险性区划结果中稳定性最差的地段与已有的地质灾害分布位置一般有较好的对应关系。这说明,地质灾害频发区对应地质灾害最危险区,同时也从另一方面说明评价结果的正确性。
(2)地质灾害最危险区一般沿河流呈带状分布。
(3)研究区最危险地段主要有3个,即黄腊石—黄土坡段、香溪河段、秭归河段,其次在新滩和链子崖附近以及牛口镇附近还分别分布有新滩—链子崖段和牛口段。
(4)通过现场调研结果表明,上述分析预测结果与实际情况能够较好地符合,说明本文所采用的方法和技术手段是可行的,地质灾害区域评价与危险性区划系统的评价预测结果具有较高的可靠性,值得进一步推广。
5.2金沙江溪落渡水电站近坝库区地质灾害危险性区划
金沙江溪落渡水电站位于四川省雷波县与云南永善县交界处的金沙江下游河段的溪落渡峡谷。电站大坝采用双曲拱坝坝型,坝高285m,库容110亿m3,总装机容量1440万千瓦,是我国拟开发的仅次于三峡的又一座巨型水电站。为进一步论证电站近坝库岸稳定性,为库区移民搬迁、地质灾害防治及生态地质环境保护提供合理的规划及决策依据,对该水电站近坝库区的地质环境进行了基于GIS的综合评价,圈定了地质灾害危险地段。
根据野外调查、有关研究报告和1∶2.5万的工程地质图,在对本研究区基础地质资料进行系统分析后,选取地形坡度、工程地质岩性、地质构造、岸坡结构类型、河流地质作用等为主要评价因素,将评价预测目标——危险性等级分为不危险、轻度危险、中度危险、重度危险四个等级,建立了相应的评价指标体系。按照山区流域地质环境评价与地质灾害危险性预测 GIS系统的工作程式,在对研究区各种基础图件进行数字化,对各种评价因素进行定量化以及对矢量图形进行栅格化处理后,采用数量化理论、信息量法、模糊综合评判、模糊可靠度和神经网络等数学模型进行地质灾害危险性区划。
图4和图5分别为采用模糊可靠度方法所作出的溪落渡近坝库区上游段和下游段的地质灾害危险性分区图。现场调研发现,危险性分区结果与野外调查结果基本相符。
图4溪落渡近坝库区(上游段)危险性分区图
图5溪落渡近坝库区(下游段)地质灾害危险性分区图
6结语
通过本文的研究,主要取得以下成果:
(1)针对我国西南山区流域地理地质环境,形成了一套基于GIS的从数据采集→空间属性数据库建立→评价指标体系选择→预测评价模型分析→地质灾害危险性预测与区划,较为完整的山区流域地质环境评价和地质灾害预测的研究技术路线、方法体系和工作流程。
(2)建立了山区流域地质环境评价和地质灾害预测的基本评价指标体系,并从多个角度提出了其数量化方法。
(3)基于GIS工作平台,研究开发了地质灾害区域评价与危险性区划系统,并在金沙江溪落渡水电工程库区和长江三峡工程库区新滩—巴东段对该系统进行了实际检验。应用结果表明,本文所提出的基于GIS的地质灾害区域评价和危险性区划的理论和技术方法可用于实际的地质灾害评价预测,其评价预测结果基本与实际情况相符合。
在完成本项研究工作的过程中,曾得到国土资源部国际合作与科技司、地质环境司以及国土资源部长江三峡地质灾害防治指挥部的大力支持和帮助,在此对他们表示衷心的感谢。
参考文献
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6. 地质灾害风险区划
风险评估与自然灾害易发地区土地利用和土地管理关系密切。土地管理部门和各级政府官员在土地利用决策时需要风险评估的结果;投资商在购买土地和土地开发时也要考虑灾害风险的影响;建设项目场点的选择、建筑物的类型和材料以及购买保险时更要考虑灾害风险的因素。
如果决策者在对灾害风险一无所知的情况下对灾害易发地区的土地利用规划作出决策,那么,这样的决策肯定不可能使土地利用得到可持续发展。在对泥石流易发地区土地利用作出决策时,地方官员应该知道,有多少人可能受到泥石流的危害?有多少房屋可能遭到泥石流的冲毁?有多少基础设施可能遭到泥石流的破坏?他们也应该懂得,土地利用方式的改变反过来也会影响泥石流的自然过程,这种影响是有利于泥石流的发生还是抑制了泥石流的发生?这些都需要进行风险评估。风险评估能够提供可用于成本一效益分析的决策基础。风险评估不仅可以应用于将来的土地利用规划,而且可以为现存的土地利用再发展评估提供强有力的工具。
滑坡灾害风险区划就是根据以上计算得出的区域滑坡风险度划分不同风险等级区域单元的方法,为滑坡地区的风险投资、区域开发和灾害管理提供决策依据。像其他自然灾害风险区划一样,滑坡灾害风险区划的一般原则为:相似性原则、区域完整性原则、综合性原则、主导因子原则。
地质灾害危险度(H)和易损度(V)是自变量,风险度(R)是因变量,因此,风险度数值及其分级是由危险度和易损度的数值和分级决定的。一旦危险度和易损度的分级确定下来,风险度分级也就相应地确定下来了。危险度和易损度均采用目前处理数值分级的简单而常用的方法——布拉德福定律中的区域分析方法,即将一定范围内的数值作等分划分,在0~1范围内等分为0~0.2,0.2~0.4,0.4~0.6,0.6~0.8,0.8~1这5个等分数值区域。根据式(1)生成风险度的5个等级:0.00<R<0.04,极低风险区;0.04<R<0.16,低风险;0.16<R<0.36,中等风险;0.36<R<0.64,高风险;0.64<R<1.00,极高风险(图5-5)。地质灾害风险等级的实际管理意义见表5-1和表5-2。
图5-5 地质灾害风险评估分级(分区)
表5-1 定性风险水平的管理含义
(据澳大利亚岩土工程协会,2000)
表5-2 地质灾害风险等级的管理意义
7. 中国地质灾害易损性分区图怎么编
①地质灾害危险区,其易损性=1。
②地质灾害危险区外,无毁,其易损性=0。
③覆盖全区。
8. 地质灾害危险性综合分区评估
依据地质灾害危险性综合评估分级标准,将湖北—湖南段管道工程(含回各支线和分输站)划分答为21个区段(图8-6)。现将综合评估结果列于表8-4中。由表列可知,地质灾害危险性大的3段,全长43km;危险性中等的9段,全长163km:危险性小的9段,全长498km。它们占湖北—湖南段总长的比例分别为6.1%、23.2%和70.7%。因此,湖北—湖南段成品油管道工程的建设用地绝大多数是适宜和基本适宜的。
湖北—湖南段8个分输泵站,根据所管线地段地质灾害危险性综合评估的结果,其中咸宁分输泵站危险性大,长沙和湘潭二分输泵站危险性中等,其余5个分输泵站危险性小。
9. 中国地质灾害风险评价分区图怎么运用到地质灾害气象预警中
地质灾害风险性是指地质灾害发生不同险情的概率。
风险概率为暴雨频率。
风险概率一暴雨频率一暴雨强度一地质灾害危险区范围一险情一危险等级。可以进行县(市)地质灾害风险气象精准预警…
10. 地质灾害危险区划分与评价
地质灾害危险性分区是在地质灾害易发区基础上进行的。地质灾害的易发性代表了地质灾害是否具备形成条件和发生地质灾害的难易程度。而地质灾害的危险性则包括了地质灾害的活动程度、威胁的范围、易发程度和诱发因素,是地质灾害形成的可能性。仍然采用信息量法进行计算。
一、地质灾害危险性评价指标体系
控制和影响地质灾害形成的地质条件很多,但归纳起来主包括两方面的条件,即地质灾害形成的基础条件和诱发条件。依此,可建立地质灾害危险性评价指标体系(图6-12)。
1.地质灾害活动程度
地质灾害活动程度主要是指地质灾害活动的历史。在本次地质灾害危险性评价中,主要考虑地质灾害活动的点密度和面密度,将其作为地质灾害危险性分区的依据。但地质灾害活动的历史只能说明地质灾害的过去,而未来地质灾害活动程度怎样,危险性大小主要取决于地质灾害的形成条件及诱发因素。
2.地质灾害形成条件
地质灾害形成条件包括主要控制因素和影响条件。本次地质灾害危险性区划评价中主要选取斜坡结构类型、工程地质岩组、水文地质条件、斜坡几何形态、断裂构造和人类活动等条件。
3.地质灾害威胁范围
地质灾害一旦发生,其可能影响的范围,即存在地质灾害危险的范围。本次确定的地质灾害威胁范围主要包括易发区本身斜坡地带,同时也包括沟谷底部及河流、水库内的一定范围。
图6-12 地质灾害危险性程度评价指标体系图
4.地质灾害诱发因素
诱发因素是指能够使地质环境系统向着地质灾害发生的方向演化或者导致地质灾害发生的内动力和外动力地质作用。本区诱发条件主要包括地震、降雨和人类工程活动。但由于本区地震活动相对较弱,而且能够代表地震活动程度的地震烈度和地震动峰值加速度在县域内区别不大,因此本次危险性评价中未考虑地震活动的影响因素。参与评价的主要诱发因素为降雨和人类工程活动。
二、地质灾害危险性分区
1.评价指标的量化
危险性评价采用信息量法进行计算,用1:50000地形图提取基础地理信息,从遥感影像中提取植被图层,利用降雨量等值线图提取降雨指标,人类工程活动主要从地形图和灵台县发展规划中提取,得到各种评价指标的图层,根据实际调查资料可以获得地质灾害的点密度和面密度,并将这些指标引入GIS操作系统中。
2.基于GIS的信息量分析模型迭加计算
采用基于GIS的信息量分析模型进行迭加计算,通过计算诸影响因素对斜坡变形破坏所提供的信息量值,作为区划定量指标,既能正确地反映地质灾害的基本规律,又简便、易行、实用,且便于推广应用。计算原理与过程如下:
信息预测的观点认为,滑坡与崩塌等地质灾害的产生与否与预测过程中所获取信息的数量和质量有关,是用信息量来衡量的,即:
图6-13 灵台县地质灾害危险性分区图
依据地质灾害危险性分区结果,充分考虑地质灾害防治规划工作的开展,综合灵台县地貌、岩土特征、地质构造、年降雨分布规律及人类活动程度等特点,将灵台县滑坡、崩塌、泥石流灾害危险程度划分为地质灾害高危险区、中危险区、低危险区和极低危险区,根据地质灾害分布、组合特征又进一步划分为16个亚区(表6-4)。
4.危险性分区评价
(1)地质灾害高危险区(Ⅰ)
灵台县地质灾害高危险区面积232.49km2,占总面积的11.35%。包括6个地质灾害高危险亚区,即黑河北岸梁原乡横渠—付家沟—官村—朱家湾—杜家沟—景家庄子地质灾害高危险亚区(Ⅰ1)、黑河南岸梁原乡张家塬—温家庄—东门—朱家湾高地质灾害危险亚区(Ⅰ2)、达溪河北岸沿线地质灾害高危险亚区(Ⅰ3)、达溪河南岸中台镇—蒲窝乡—新开乡邵寨镇黄土梁峁丘陵地质灾害高危险亚区(Ⅰ4)、邵寨镇黄土梁峁丘陵地质灾害高危险亚区(Ⅰ5)和独店乡什字塬北部黄土梁峁丘陵地质灾害高危险亚区(Ⅰ6)。本区所处地貌单元主要为黄土梁峁沟壑区及黄土丘陵区。岩性主要为第四系黄土和白垩系紫红色泥岩、砂岩、砂砾岩,地表黄土覆盖厚度较大,黄土大都向冲沟倾斜。局部地形坡度较大,区内工程地质条件差,岩土层的表层风化较严重,本区人类活动比较强烈,沟谷边坡人口比较密集,人类活动对环境的改造极为强烈,主要包括建房切坡、开挖窑洞、修路等,人为活动诱发滑坡、崩塌的可能性较大。本区植被稀疏,以农作物为主,不利于水土保持。丘陵区沟谷大多处于壮年期或幼年期,侵蚀作用比较强烈。在汛期遇暴雨和连阴雨天气容易形成滑坡、崩塌灾害。特殊的岩土条件和气象条件为地质灾害的形成提供了可能性。本区也是全县滑坡、崩塌地质灾害最严重的地区。
表6-4 地质灾害危险程度分区说明表
(2)地质灾害中危险区(Ⅱ)
灵台县地质灾害中危险区面积604.03km2,占总面积的44.12%,地质灾害为灾滑坡,崩塌、泥石流和不稳定斜坡。包括4个地质灾害中危险亚区,即黑河北岸梁原乡黄土梁峁丘陵地质灾害中危险亚区(Ⅱ1),黑河南岸-什字塬以北黄土梁峁丘陵地质灾害中危险亚区(Ⅱ2),什字塬以南-达溪河以北黄土梁峁丘陵地质灾害中危险亚区(Ⅱ3),达溪河南岸中台镇蒲窝乡新开乡邵寨镇广大黄土梁峁丘陵地质灾害中危险亚区(Ⅱ4)。本区岩性为第四系中上更新统黄土覆盖于白垩系砂砾岩、砂岩、泥岩基岩之上,厚度不等,在降水作用下容易沿黄土与基岩的接触面形成滑坡。区内人类工程活动相对较强,人口比较多。人类工程活动比较强烈主要表现是为各种目的而进行的切坡,加大了崩塌、滑坡的临空面。黄土层岩石风化破碎,节理裂隙发育,为灾害中易发区。丘陵区沟谷大多处于壮年期或幼年期,侵蚀作用比较强烈,沟坡多为阶状陡坡。在汛期容易形成滑坡、崩塌灾害。灾害点分布在村庄周围、公路沿线、河谷边坡地带。地质灾害一旦发生,危害较大。
(3)地质灾害低危险区(Ⅲ)
灵台县地质灾害低危险区面积912.48km2,占总面积的44.53%,地质灾害发育较少,危险性相对较小。包括6个地质灾害低危险亚区,即梁原乡王家沟黄土塬地质灾害低危险亚区(Ⅳ1)、黑河宽阔河谷地质灾害低危险亚区(Ⅳ2)、什字塬地质灾害低危险亚区(Ⅳ3)、达溪河河谷地质灾害低危险亚区(Ⅳ4)、邵寨镇黄土塬地质灾害低危险亚区(Ⅳ5)、百里乡林场地质灾害低危险亚区(Ⅳ6)。本区黄土塬区及黄土小台塬区和宽阔的河谷区工程地质条件很好,地形平坦,虽然人类工程活动较频繁但很少发生地质灾害,百里乡林场区植被茂密,人烟稀少,人类工程活动较少,人类工程活动弱,地质环境相对优越,为地质灾害低危险区。