江西赣南宁都县青塘地区地质灾害易发性评价分析

邓必荣，罗华来，欧阳克贵

(江西省地质调查研究院，江西 南昌 330030)

1 研究区背景

1.1 岩土体划分特征

1.1.1 岩体划分特征

依岩体的成岩方式、物质组成等因素[2]，将区内岩体工程地质类型划分为：红色碎屑岩建造、层状碎屑岩建造、碳酸盐岩建造、变质岩建造、岩浆岩类五个基本类型[3]。又依据岩性组合、结构构造及工程地质特征，进一步将一般碎屑岩划分为9个工程地质岩组。

1.1.2 土体划分特征

依据区域土体的颗粒级配、堆积成因、形成时代、工程地质特征等，划分为多层含砾粉质粘土、多层含砾粘土，粉质粘土、(含碎石、砾)砂质土、(含碎石)砾质土等4个基本类型，以多层含砾粉质粘土。

通过分析，土体(Q)、梓山组煤系地层(C1z)为工作区的易滑岩体，在工作区出露面积分别为98.72 km2、41.81 km2，分别发育灾点数49处、19处，面密度和发育强度均为工作区最高，此类岩体结构松散、易饱水，出露位置一般较低，是切坡建房较多地段，也是地质灾害高易发区。

1.2 水文地质特征

根据地下水在岩石中赋存特征与水力性质，将工作区地下水划分为松散岩类孔隙水、红色碎屑岩类溶隙孔隙水、碳酸盐岩类岩溶水、基岩裂隙水等四大类型[4]。其中松散岩类孔隙水根据钻孔涌水量的大小分三个等级(水量中等、水量匮乏、水量极度匮乏)；碳酸盐岩类裂隙溶洞水根据大泉、暗河流量的大小分为两个等级(水量中等、水量匮乏)；基岩裂隙水根据岩石成分分为两个等级(水量中等、水量匮乏)；红色碎屑岩类溶隙孔隙水划分为两个等级。

1.3 地质灾害发育现状

2 研究方法

研究区地质灾害易发分区评价采用定性与定量分析相结合的方法，根据《地质灾害调查技术要求(2020年3月)》，综合采用证据权法、地质灾害综合危险性指数法、AHP(层次分析)法，对各调查区地形地理条件、地质环境条件、地质灾害发育情况、人类工程活动情况、气候气象条件等因素进行单因子栅格重分类处理，在此基础上，着重考虑地质灾害的形成条件，运用证据权法，对影响地质灾害的各因子根据相对重要性两两比较，再进行矩阵运算、归一化处理求得各因子的权重，最后运用Arcgis map软件进行加权总和运算，圈定出地质灾害易发程度分区。

2.1 评价因子信息量计算

2.1.1 像元大小设定

对调查区矢量图层均进行栅格化，所有因子图层进行栅格处理，考虑到调查区地质灾害的规模，为了较准确反映地质灾害的实际情况，设定每个像元大小为25 m×25 m。在此基础上，充分考虑各个因子图层，对各个因子图层进行栅格处理，提取各因子变量。

2.1.2 评价因子的确定

根据调查区崩滑流地质灾害的影响因素来确定崩滑流的评价因子，但主要评价因子以内在因素为主，主要为地形粗糙度A1 ；地形起伏度A2；地形坡度A3；工程岩组A4；斜坡类型A5；地质构造A6；风化厚度A7；人类活动A8；植被覆盖A9 ；气象条件A10。

信息量模型以信息论为理论基础，利用各评价因子信息量的大小来评价各指标与研究对象的密切程度。地质灾害受内因(植被、地形地貌、地层岩性、地质构造、斜坡结构等)、外因(降雨、人工活动等)多种因素影响，各因素对地质灾害产生的作用大小各异。

利用Arcgis的功能，根据各评价因子的不同，按不同级别提取各评价因子的信息量。因不同因子的数值不同，为了最后对各因子进行加权总和运算，各因子数据应约束在同一数量级，因此需对各因子进行均一化运算。

2.2 评价因子的信息提取

2.2.1 岩土类型

控制崩塌、滑坡、泥石流形成的岩土条件主要与岩体(层)性质、风化残积层厚度、岩体层面、节理裂隙发育程度及其产状等密切相关。一般岩性坚硬、岩体完整性好、风化程度低的岩体或结构密实的土体组成的斜坡、其稳定性好，产生崩塌、滑坡、泥石流灾害的可能性小；而岩性软弱、完整性差、风化强或含有软弱夹层的岩体与结构松散的土体组成的斜坡，其结构性均较差，产生灾害的可能性大。因此边坡的稳定性很大程度取决于其物质组成的成分与性质。结合研究区地质资料和野外调查情况，将研究区内岩土体按工程地质岩组划分为：(1)坚硬石英砾岩、砂砾岩、粉砂岩岩组，(2)坚硬的厚层状砾岩、砂岩岩组，(3)多层含砾粉质粘土，(含碎石)砾、砂质土，(4)较坚硬-坚硬的变质砂岩、粉砂岩、变沉凝灰岩、千枚岩、片岩岩组，(5)坚硬的厚层状灰岩、白云岩岩组，(6)坚硬花岗岩组，(7)较软弱-较坚硬砂岩、粉砂岩、页岩、泥岩、页岩岩组，(8)软硬相间的砂岩、粉砂岩夹煤层共8个等级，并进行分级赋值，根据岩土等级对每一个评价像元进行信息提取及指数化，进行均一化处理。

2.2.2 地质构造

地质构造是引发地质灾害活动的重要因素之一，构造对地质灾害的影响主要是断裂及其附近一定范围内的岩体结构遭到破坏，使岩体的完整性和力学性质降低，同时有可能成为地下水通道，破坏斜坡的稳定性。根据野外调查与分析，充分考虑到地质构造的规模及相对距离对地质灾害的影响，一般距断裂越近，造成地质灾害的可能性越大，距断裂越远，对地质灾害影响越小，根据与断裂的距离，对构造及其附近像元的发育程度赋以不同的分级值，划分出(1)>500 m；(2)300～500 m；(3)100～300 m；(4)<100 m四个等级，应用Arcgis中的多环缓冲分析，将调查区内像元分为四个等级，对每一个评价像元按照四级标准进行信息提取及指数化。本次评价以每个象元距断裂距离作为评价。

2.2.3 斜坡类型

斜坡类型的划分主要是根据地形和岩层产状的空间关系进行划分。不同地质环境条件的斜坡，与地质灾害有不同的因果关系，如顺向坡容易发生地质灾害，而逆向坡则最为稳定，不容易发生地质灾害，因此斜坡类型是评价易发区非常重要的因子。本次对斜坡类型的划分，主要是利用DEM影像，与地层产状进行空间分析，生成伏倾坡、飘倾坡、斜顺坡、横向坡、逆斜坡、逆向坡及块状土体，共划分出四类。对栅格图像进行重分类，并对每一个像元进行信息提取及指数化。

2.2.4 坡度

坡度是指地面的倾斜度，是最基本的地貌形态指标。也是影响地表径流、土壤侵蚀和土地利用的主要因素之一。坡度是环境的重要控制因子之一，同时反映外营力下侵蚀的强度。崩滑流等地质灾害易形成于丘陵与低中山地区，主要是因为这些地区有较大的斜坡坡度、高度，有利于形成岩土体崩落、滑移的临空面。一般来说，一个区域内，地面坡度越大，崩滑流发生的规模与频率越大。通过提取DEM的高程数据，获取坡度值，以像元大小为单位，对地形地貌主要的表征指标坡度值不同区间，按(1)0°～5°平坡；(2)5°～15°缓坡；(3)15°～25°斜坡；(4)25°～35°陡坡；(5)>35°峭坡，>55垂坡五个等级进行划分。

化层厚度的影响，作为圈定易分区的一个重要因子。在成图过程中，首先对每个点的厚度数据进行反距离权重计算，形成栅格图，对每个像元值进行统计分析，根据像元值并进行分级，并进行均一化。根据厚度划分为0～2 m、 2～5 m、5～10 m和 >10 m 四级，对每一个像元进行信息提取及指数化。

2.2.5 植被覆盖指数

植被对于斜坡的稳定性具有一定的影响，主要体现在其根系有固定土壤的作用，可以提高土体的抗剪强度，此外其叶片的蒸腾作用可以降低土壤的湿度，减少大气降雨对于土体的冲刷和地表径流，具有固体护坡的作用。在研究区域内利用卫星采集红外波段并获取遥感影像图，再采用ENVI软件将遥感图所采集到的可见光红外波段和近红外波段进行Basic Tools-Band Math计算，最后输出为可供ArcGIS软件打开的NDVI图。在ArcGIS软件中将NDVI图利用自然段点分级法分为高覆盖率、中等覆盖率、低覆盖率和无植被四类。

2.2.6 粗糙度

粗糙度是反映了斜坡的起伏和侵蚀程度的一个指标，表示为地表单元的曲面面积与其水平面上投影面积的比值。结合现有的DEM数据通过ArcGIS软件将研究区域的粗糙度利用自然段点分级法分为光滑、较光滑、较粗糙和粗糙四类，形成信息化指数。

2.2.7 地形起伏度

地形起伏度作为研究区域内地形特征的一个宏观指标，是指最高点与最低点海拔之间的差值。结合现有的DEM数据通过ArcGIS软件将研究区域的地形起伏度利用自然段点分级法分为起伏小、起伏中等、起伏大和起伏极大四类，形成信息化指数。

2.3 综合性指数计算方法

2.3.1 评价因子的权重确定

地质灾害的发生往往是多种因素作用的结果，而每种因素在地质灾害中的作用是不同的，有的是主要的，有的是次要的，为了避免主观对各因子的重要性作出评判，一般会使用一种数学模型，根据各因子之间的相对重要性，确定其在事件发生时的重要性，这样可以避免人的主观性，能较为客观的判断出各因子在事件发生中的重要性，也即因子的权重。目前地质灾害分析中用于地灾因子权重的确定通常使用层次分析法。

层次分析法(AnalyticHierarchy Process，AHP)由美国运筹学家、匹兹堡大学教授SattyT.L.于二十世纪70年代提出，是一种将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础上进行定性和定量分析的决策方法。常被运用于多目标、多准则、多要素、多层次的非结构化的复杂决策问题[6]，特别是战略决策问题，可以较好地解决多要素相互关联、相互制约的复杂系统的评价，具有十分广泛的实用性，是一种新型简洁化、实用化的研究方法。在实际工作中，层次分析法经常和德尔菲法、百分权重法结合，用于确定评价指标的权重。

1)构建判断矩阵A(正交矩阵)，用aij表示第i个因素相对于第j个因素的比较结果。

2)计算权重

将矩阵A的各行向量进行几何平均(方根法)，然后进行归一化，得到各评价指标权重和特征向量W。

通过综合判断，矩阵模型结构合理，经计算一致性符合要求，通过分析计算，各评价因子的权重值为：地形粗糙度A1：0.0462 ；地形起伏度A2：0.0513；地形坡度A3：0.0900 ；工程岩组A4：0.1499；斜坡类型A5：0.1947 ；地质构造A6：0.0808 ；风化厚度A7：0.0776 ；人工活动A8：0.2190 ；植被覆盖A9：0.0439 ；气象条件A10：0.0465 。

2.3.2 地质灾害易发性强度指数计算

Z=∑Zq·r1

式中：Z为地质灾害易发性强度指数；Zq为评价因子强度指数；r1为评价因子强度权值；

3 评价结果分析

研究区地质灾害易以崩滑流为主，从调查情况看，164处地质灾害中，滑坡、崩塌占158处，因此崩滑流易发区区划是青塘地区地质灾害调查项目的重点。根据地质条件、地形条件、气象条件、植被条件及人类活动强度、灾点分发育现状，结合易发区判别的主要特征，将研究区共划分地质灾害易发区20个，其中地质灾害极高易发区7个，高易发区6个，中易发区3个，低易发区4个。

4 结语

本次研究运用证据权法、地质灾害综合危险性指数法、AHP(层次分析)法等多种方法，将研究区共划分地质灾害易发区20个，其中地质灾害极高易发区7个，高易发区6个，中易发区3个，低易发区4个。研究成果可为地方政府国土空间规划、重大工程建设提供依据。