基于多因子加权法的秦皇岛市西部山区地质灾害易发程度分区及评价
计划地开展地质灾害防治、合理开发地质环境资源提供依据。
【关键词】地质灾害 易发程度分区 因子加权法 秦皇岛市
【Abstract】The division of geological disasters susceptible degree is critical for selecting traffic lines、buildings and preventing geological disasters. Geological environmental conditions are complex and fragile in the western mountains of Qinhuangdao， mountain collapse， landslide， debris flow disaster and ground fissure caused by mining has seriously hindered the urbanized construction of Qinhuangdao. Based on the analysis of the present development、formation conditions and influence factors of geological disasters in the mountainous area， selected geology、topography and geomorphology、 rainfall、vegetation and human engineering activities as factors to establish geological disaster evaluation system， according to the influence degree of each factor to determine its weight， calculating and evaluating regional geological hazard susceptible degree， dividing work area into medium susceptible district， low susceptible district and unsusceptible district. Providing a basis for geological disaster prevention and reasonable development of geological environment resources.
【Keywords】geological disasters；disasters degree subarea；Factor weighting method；Qinhuangdao
1前言
地质灾害是指在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质现象[1]。地质灾害易发区是指具备地质灾害发生的地质环境条件和气候条件，容易或可能发生地质灾的区域[2]。地质灾害易发区主要依据地质环境条件、地质灾害现状和人类工程活动划分，根据《县（市）地质灾害调查与区划基本要求》实施细则规定，可划分为高易发区、中易发区、低易发区、非易发区 4 级，要求规定对所属县（市）的主要集镇、厂矿、重要交通沿线、重要工程设施潜在的地质灾害体进行调查，对危及人及财产的潜在灾害点，如不稳定斜坡、泥石流流通区、采空区等必须进行调查。
我国是一个多山国家，山地、高原和丘陵占国土面积的69%，每年都产生大量的崩塌、滑坡和泥石流地质灾害[3]。地质灾害分区评价是目前国内外地质灾害科学研究方面的热点话题。地质灾害易发区划分结果，是制定地质灾害防治规划的重要依据，也是土地利用总体规划编制、气象地质灾害预警预报的重要基础资料。
秦皇岛市西部山区地质环境条件较差，人类经济活动较多，且以往地质灾害调查工作较不完善，造成的损失达数百万元，致数十人死亡，严重危害了当地居民的生命财产安全，阻碍了秦皇岛市城镇化发展的脚步。这就迫切需要对该区进行地质灾害调查、进行易发程度分区，为该区地质灾害防治、城镇化进程及政府决策提供参考。
2国内外研究现状
国内外地质灾害分区评价发展过程基本上是按着定性化、半定性半定量化方法向定量化方法过渡。依据过去及现在发生的地质灾害推测未来的地质灾害状况是地质灾害易发性评价中经常用到的方法。许多学者在地质灾害易发性评价研究中依据该规则做了大量尝试，并取得了一些成功的经验[4-5]。
地质灾害易发区的划分方法有综合危险性指数法、模糊综合评判法、袭扰系数法等。2007年韩娟等应用综合危险性指数法对苍山县地质灾害易发区进行了划分[6]；陈国钧等应用模糊综合评判法解决了地质灾害易发区划定中的模糊性与复杂性问题，为该类研究提供参考[7]；2004年张建萍采用袭扰系数法对阳泉市郊区进行了地质灾害易发程度分区评价[8]。综合危险性指数法是将影响地质灾害形成的各种因素叠加起来，但各因素影响的大小主要根据经验来判断，这就往往出现于事实相悖的结果；模糊综合评判就是对拟评判对象选定一些主要因素，先进行单因素综合评判，再考虑诸因素在总综合评判中的地位，但分级标准也是由经验制定，具有一定的人为性；袭扰系数法主要采用地质灾害个数密度、面积密度和体积密度来计算单元体的袭扰系数（R），以R值的大小生成易发区图，该方法简便易行，但往往忽视了地质环境条件、人类工程活动等因素的重要影响，随着外界条件的改变，一些低易发区仍会产生较多的地质灾害。
无论采用何种方法，进行地质灾害易发区划分，都应当做到易发区的内涵清晰，评价单元选择合理，指标选取和赋值依据充分，划分结果层次分明，体现地质环境条件对于地质灾害形成和发展的控制规律与地质灾害发育的基本特点。基于以上考虑，为了对大范围边坡地质灾害易发性进行有效、定量的评价，提出了多因子加权法对地质灾害易发区进行分区评价。此原则主要根据境内地形地貌、岩土体类型及性质、地质构造等地质背景条件，结合植被降雨和人类活动等动力破坏因素，充分考虑现状地质灾害发育强度、分布规律及发展趋势，采用定性分析为主、定量分析为辅，定性分析与定量评价相结合的方法进行易发区划分。
3实例研究分析
3.1研究区概况
秦皇岛市西部山区主要包括卢龙、昌黎两县。卢龙县总面积961km2，境内地质环境条件较差，低山重叠，丘陵起伏，山峦重叠，沟壑纵横，水土冲刷严重，地表多为岩石风化残积物和裸露基岩。昌黎县总面积1230km2，地貌类型为山丘区和平原区，共有较大山峰6座，山势陡峻。调查区属暖温带大陆性季风气候，夏季雨量充沛，年平均降水量 679.5mm。两县位处燕山褶断带东南边缘，经历了长期多次构造演变，区内构造以断裂为主，褶皱次之。该区人类工程经济活动强烈，矿山数量多，开发规模小，采掘方法落后，开采过程中破坏了原有的地形地貌及山上的植被，形成了高陡的不稳定斜坡，同时也堆弃了大量的土石，为崩塌、滑坡地质灾害的发生埋下了隐患。
两县地质灾害的类型主要有崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝四类。卢龙县主要是开挖山坡脚建房、露天采石矿诱发的滑坡、潜在的岩土体崩塌及历史上地震时曾形成过的地裂缝，昌黎县地质灾害主要是泥石流，见表1。共造成9人死亡、地质灾害直接经济损失274万元，其中卢龙县损失巨大。较大的灾害为1998年11月2日卢龙县石门镇武山石矿发生的山体滑坡，造成死亡9人、重伤3人、轻伤1人，毁坏运输拖拉机11辆，直接经济损失250万元。
表1 卢龙县、昌黎县山区地质灾害类型统计表
灾 害
类 型泥石流（处）崩塌（处）滑坡（处）地裂缝（处）合计
已发生未发生已发生未发生已发生已发生
建卡编号点2--131117
合 计2--131117
占总数（%）12--7666100
3.2研究区易发程度指标体系的建立
地质灾害易发性反映的是一个地区在各种因素如地层岩性、区域构造、气象水文等综合作用下导致地质灾害发生的可能性大小。通过以量化定级的方法确定“什么地方最容易发生地质灾害”的问题，是进行危险性和风险评价的基础。地质灾害易发程度分区评价指标包括已有地质灾害群体统计和地质灾害形成条件两类。在评价因子的选取时，既要考虑各参评因子易于定量化，更要考虑所选因素必须具有反映地质环境特征的代表性及区域范围内的系统性。
已有地质灾害群体统计评价指标主要包括地质灾害的数量和规模。影响地质灾害易发性的因素主要有地质环境条件和地质灾害诱发因素。灾害点密度是一个区域内已发生或者有正在发育的灾害现状，该单元内灾害情况可以通过该项得到直观反映；对于山区来说，地貌类型和坡度是产生崩塌、滑坡、泥石流的根源。两县的地质灾害都分布在低山丘陵区，地形条件—坡度大于20°，如长峪山泥石流主沟长2km，沟坡度25°，武山滑坡体也发生于32°的山坡上；地质构造是一个区域内灾害产生的动力基础，岩土体是崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害的物质基础，对灾害的发育及活动起到了决定性的作用，卢龙武山石矿一带层理发育，昌黎县娘娘顶一带岩石节理裂隙发育、风化强烈，造成坡体岩石破碎，为地质灾害的产生提供了有利的物质条件；从两县的灾害点来看，泥石流多发区为变质岩、混合花岗岩节理发育强风化区，残留在斜坡上的浮石及变质岩类地区松散碎屑物质成为泥石流的物源，不稳定斜坡岩性以亚砂土类碎石为主，结构疏松，存在崩塌的危险，所以地层岩性是地质灾害发生的一个重要因素；植被发育状况对地质灾害的形成也有一定的影响，调查发现，在其它致灾条件相同的情况下，当植被覆盖率大于80%时，一般不易诱发地质灾害，当植被覆盖率小于60%时，则相对较易诱发地质灾害。因此地质灾害形成条件选取灾害点密度、坡度、地貌类型、地质构造、地层岩性、植被，它们决定了地质灾害发生的动力大小和能量的转化条件，松散碎屑物质的聚积和成灾可能性。
诱发因素选取降雨情况和人类工程活动，能直接导致地质灾害的发生。本区以往发生的地质灾害大都由降雨引起，且一般出现在降雨强度较大的7、8月份；人类工程活动对地质灾害的形成常具有决定性作用，其中包括建房修路和采矿活动两个方面。工作区不稳定斜坡大部分是因开挖坡脚建房、修路、毁林开荒形成的，采矿形成的尾矿库和陡立的工作面也是形成地质灾害的重要隐患，如卢龙武山石矿发生的岩质滑坡，即是由于人为采石形成，造成了人员及设备的较大损失。由此将以上8项主要因素作为地灾害易发区评价的主要因子，根据《县（市）地质灾害调查与区划基本要求》实施细则及上述两县地质灾害的特征，各指标权重分值如表2所示，对崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝4种地质灾害进行易发程度划分与评价。
图1 研究区易发程度评价指标体系
表2 地质灾害易发程度分区评价指标
评价指标分值
4321
指标1灾害点密度（个/km2）≥10.1-10-0.10
指标2坡度（℃）≥4030—4020—30≤20
指标3地貌类型低山丘陵台地盆地谷地
指标4地质构造区域次级裂隙无
指标5地层岩性片麻岩类碳酸岩类
岩浆岩类碎屑岩类第四系
指标6植被无杂草庄稼灌木乔木
指标7降雨mm/a>700600-700500-600<500
指标8人类工程活动强烈中等弱微
3.3易发程度分区方法
按单元格面积2 km×2km作为最小评价单元对工作区剖分，将剖分的网格与数字化地质灾害图件进行单要素叠加。地质灾害高、中、低和不易发区取值分别为4、3、2、1，当有两种以上地质灾害高易发区重叠时，则取值为5；最后将叠加结果在计算机上用Surfer软件自动生成等值线。对同等地质灾害级别的界线，根据地层岩性、地质构造、地形地貌、人类工程活动特征等致灾地质环境条件，将网格法的分界线进行修正，编制地质灾害易发程度分区图（图2）。
图2 综合地质灾害易发程度区划图
3.4易发程度分区评价结果
分析将调查区分为中易发区B、两个低易发区C和不易发区D。B为滑坡、不稳定斜坡灾害低易发区； C=C1为泥石流灾害低易发区；C=C2为滑坡、不稳定斜坡、泥石流灾害低易发区。
（1）地质灾害中易发区（B）。本区分布于桃林口—宣家沟一带，面积82km2，地貌类型为低山丘陵区，区内已发生地质灾害1处，还存在隐患点6处，威胁人口32人，威胁资产113万元。区内地质灾害主要是边坡稳定性问题，有土质、岩质崩塌的隐患。
（2）地质灾害低易发区（C）。本区面积199km2，地貌为低山、丘陵区。区内已发生地质灾害3处，地质灾害隐患点7处，威胁人口163人，资产299万。区内大小矿山较多，1998年2月17日因开采形成的危岩工作面造成过滑坡地质灾害，现状条件下还存在着岩石崩塌或滑坡的隐患。卢龙县城关镇金刚铁矿堆积的尾矿砂一旦在雨季决口很可能形成崩塌或泥石流，将威胁沟口下的20户居民的安全。1959年8月竭石山附近发生的泥石流造成毁坏房屋12间，冲毁土地22亩，直接经济损失16万元。今后该区有发生泥石流的危险，另外村民建房切割坡脚形成的陡坎，雨季也易形成崩塌地质灾害。
（3）地质灾害不易发区（D）。本区分布于卢龙县南部的丘陵区及盆地区，面积约625km2，本区地质灾害不发育。仅在卢龙城关沿青龙河走向，地下存在着一条桃园活动断裂，在1976年唐山大地震时产生过地裂缝、喷沙冒水现象，现早已填平。目前没有发现其它地质灾害点及隐患点。
3.5评价结果校验
易发程度区划结果在使用前必须对它的可信度和预测效果进行检验，主要原则是通过该地区已有的事件来检验对未来可能出现或发生的同一类事件预测的合理性与置信度。根据地质灾害易发程度的4个等级，即不易发区1、低易发区2、中易发区3、高易发区4，以Ai表示第i级区的面积占工作区总面积的百分比，Li表示落在第i级区的地质灾害点数占总灾害点的百分比，以Li对Ai的比值，即
Ri=Li/Ai，i=1，2，3，4
作为对地质灾害易发程度分区的评价指数，该指数表征了地质灾害活动的强度，如果R1〈R2〈R3〈R4成立，则说明对易发程度的分区是合理可信的。通过计算可得各易发区Ri值为：RB=3.87；RC=2.51；RD=0.14。符合校验准则，证明本次分区结果科学合理。
4结语
（1）本次工作详细分析了秦皇岛市西部山区即卢龙、昌黎两县的地质灾害的分布、规模、危害、形成条件及影响因素，建立了地质灾害空间数据库系统。
（2）调查区主要为丘陵低山区，地质灾害及隐患点虽然不多，可一但发生灾害，危害较重，经济损失较大，尤其是矿山开采原因造成的不稳定斜坡引发的地质灾害规模较大。
（3）根据地形地貌、地质灾害点数、环境地质条件及危害性，采用定性评价和网格定量化数值处理相结合的方法生成的易发分区图，共分三个低易发区和一个不易发区。低易发区面积271km2，地质灾害隐患点13处，威胁人数220人，预测威胁资产447万元，表明秦皇岛市西部山区潜在地质灾害对境内的影响较小。
（4）根据地质灾害易发程度分区结果、地质灾害潜在危害的严重程度以及地质灾害发育规律等，应对重要地质灾害隐患点作出防灾预案、建立完善的地质灾害防灾减灾工作管理体制和运行机制，保证该区地质环境资源的合理和利用城镇化发展进程。
参考文献：
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