基于信息量法罗源县地质灾害易发性评价_林幸俤.pdf

2023NO3ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK收稿日期：2023-05-18作者简介：林幸俤（1987），男，本科，物探工程师，主要从事工程地质、水工环地质、地质灾害调查评价等工作。基于信息量法罗源县地质灾害易发性评价林幸俤（福建省煤田地质勘查院福建福州350005）摘要基于罗源县15万地质灾害风险评价调查项目资料的整理与分析，选取自然坡度、相对高差、坡形、坡向、与构造距离、沟壑密度、岩土体类型等7项地质灾害影响因子，采用信息量模型结合GIS平台，选择17 m17 m的规则栅格单元作为评价单元，共划分了3 965 497个栅格单元进行信息量赋值评价，划分出非、低、中、高4个等级。易发区等级的划分与实际情况较一致，评价结果对地方政府的灾害防治工作具有较强指导意义。关键词地质灾害易发性信息量模型滑坡与崩塌中图分类号：P694文献标识码：A文章编号：1672-9064(2023)03002060引言罗源县境内地势起伏较大、山高坡陡，地层岩性多样，地质构造较复杂，人类工程活动强烈且降雨集中，导致地质灾害频繁发生，是福建省内地质灾害高发县（市）之一。目前关于地质灾害易发性的评价方法较多，信息量法随着计算机的发展以其原理简单、易于建模、精度高等特点，广泛应用于地质灾害易发性评价1-3。1数据来源本文数据主要包括罗源县历史地质灾害点143处、高陡边坡560处以及风险评价项目调查的409个切坡建房点。自然坡度、相对高差、坡形、沟壑密度及坡向数据通过DEM数据处理获取，分辨率为5 m；地层岩性及构造数据由罗源县等8幅15万地质图获取，DEM数据及地质图均来自罗源县15万风险调查评价项目组。2评价模型基本原理本文对地质灾害易发性的评价采用基于GIS的信息量法模型进行评价。地质灾害是包括内因与外因等多种因素共同影响下的结果。通过调查收集区域内各个致灾因素，计算各个因素的信息量，设置各因子权重加权叠加，获得地质灾害易发性评价模型，最终信息量数值越大，则地质灾害易发性越高2，本文使用公式如式（1）。Ij=WilnNi/NSi/S（i=1，2，3，n）（1）式中：Ij为调查区某因素信息量；Wi为某影响因素的权重；Ni为分布在因素Xi内的灾害点数；N为调查区灾害点总数；Si为调查区内因素Xi的栅格面积；S为调查区总栅格面积。但在信息量模型中，各评桔指标的信息量值并未考虑评价指标在评价体系中影响情况的程度、重要性以及客观性不够等因素，仅表示事件发生的可能性的大小。由于研究区域不同，评价的目的、对象、侧重点以及最后想要达到的结果不同，各个评价指标在评价体系中的贡献度不同，因此需要区别对待。本文采取专家评分法与信息量法相结合的评价模型，对地质灾害易发性进行评价。3基于GIS的易发性评价罗源县地处鹫峰山脉东南延伸部分，总体呈长条状东西向展布，三面环山，境内以中低山及丘陵地貌为主，少量冲洪积平原及海积平原多分布在东部。根据全县范围内影响地质灾害发生的各种因素调查分析结果，本文最终选定7个影响因素进行地质灾害易发性评价，包括自然坡度、相对高差、坡形、坡向、与构造距离、沟壑密度及岩土体类型等。参考福建省内临近县市的风险评价项目各因子分级标准，并结合罗源县地质灾害发育特征确定各影响因素分级，详见表1。3.1坡度坡度是影响地质灾害发育的重要因素之一。主要表现于坡度较陡的地方，沟谷切割的越深，地表水流速增大则对地表冲刷强度增大。岩质坡则易于风化从而导致失稳垮塌，或由于自身重力的原因，且当岩石内摩擦角小于坡角时从而导致岩体不稳发生垮塌。本文将调查区按地形坡度划分为5级，即8（平原区）、825（缓坡区）、2535、3545及453。见图1。3.2高差高差是地形地貌差异的重要体现，影响着人类工程活动（例如山地区域人类活动密度较低等）；不同高差也体现了环境对地表的侵蚀程度及地表岩层的风化程度，进而影响地质灾害发育。研究区的坡体100 m范围内高差位于0247 m之间。本次将研究区高差分为020 m、2050 m、50100 m、100 m4个等级。见图2。3.3坡形坡形作为地形因子的三大要素之一，分为纵向坡形和横向坡形两大类，具体又分为凸形坡、凹形坡、平直坡（折线坡）等。根据目前研究，凸形坡更有利于地灾的发生4。本文将研究区坡形划分为凹形坡、凸形坡、直线坡（折线坡）3个类别。见图3。研 究 与 探 讨22023NO3.ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK图1坡度分级图3.4工程地质岩组岩土体类型是决定边坡土体的物理力学性质的重要因素，因此与地质灾害发育息息相关。调查区内层状岩组分布区域较小，主要为块状岩组（花岗岩）。例如粗颗粒的岩组抗风化能力较差，容易崩散；层状岩组容易沿岩层界面发生滑动等，造成灾害的发生。调查区主要有5种工程地质岩组类型（坡残积土层归入各母岩）：坚硬块状侵入岩岩组、较坚硬-坚硬块状火山碎屑岩组、较坚硬块状火山熔岩岩组、较坚硬的层状碎屑岩岩组、松散土体5。见图4。3.5坡向坡向即边坡的朝向。不同边坡的朝向不同时，接受光照的强度也将有所差异，对岩土体的风化程度以及植被等诸多因素都有影响，进而对地质灾害的发育产生影响6。为了对研究区坡向与地质灾害关系进行研究，本文将研究区坡向划分为9个类别，即从337.522.5（N）每隔45划一类，共8类，平面无坡的情况划一类（栅格大小17 m17 m），总计9个类别，见图5。3.6地质构造强烈的构造应力作用于岩土体，使得岩土体内在结构发生改变甚至破碎，形成裂隙节理等构造面，为降雨及地下水提供了运移通道，从而间接影响地质灾害的发育。调查区构造以断裂为主，一般而言，与断裂构造距离距离越小，岩层破碎的可能性越大，引发地质灾害的可能性就越大，见图6。本文参照福建省内专家提出的分级指标，对调查区构造带分别按50 m、100 m、300 m、500 m、500 m的距离建立多级缓冲区7，并统计每一级缓冲区中所包含的灾害点的个数，计算信息量见表2。3.7沟壑密度沟壑密度是地表切割破碎程度的一个指标，是气候、地形、岩性、水文、植被等多种因素综合作用的结果。通常而言，书书书表 摇各因子信息量一览表评价因子权重分类信息量坡度 坡形凹形坡 凸形坡 直线坡 工程地质岩组坚硬块状侵入岩组 较坚硬 坚硬块状火山碎屑岩组 较坚硬块状火山熔岩岩组 较坚硬的层状碎屑岩岩组 松散岩类与构造距离 评价因子权重分类信息量高差 坡向.平面北 东北 东 东南 南 南西 西 西北 沟壑密度 研 究 与 探 讨32023NO3ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK图4工程地质岩组分级图图2高差分级图图3坡形分级图研 究 与 探 讨42023NO3.ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK图6罗源县地质构造分级图沟谷密度越大，则地面越破碎，同时地表的平均坡度相应增大，表层松散土体稳定性降低，更利于地质灾害的发育。利用GIS软件对DEM数据进行统计分析，得到罗源县沟壑密度图（搜索半径设置为3 km）。通过统计分析发现，随着沟壑密度的增大，地质灾害发育数量呈现先增后减的趋势。地质灾害集中在沟壑密度为4.138.23 km/km2的地区，发育有地质灾害136个，占灾害点总数的94.44%，密度高达0.14个/km2，进行归一化处理后分为5档，如图7所示。3.8评价因子信息量根据7个评价因子的分级图，统计区域内的栅格数极不同等级区域灾点数，分布计算信息量值，并与各自的权重（专家评分法获取）结合，利用ArcGIS栅格计算（RasterCalculater）功能对各评价因子进行栅格叠加运算，得到各栅格单元信息权值结果。信息权值越大，地质灾害易发性越大。详见表1。书书书表 摇一般调查区地质灾害易发性分区统计表易发性等级面积 面积占比 灾点数量 个灾点占比 灾害点密度（点）备注非易发 均为已核销点低易发 中易发 高易发 合计 图5罗源县坡向分级图研 究 与 探 讨52023NO3ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK（下转第10页）图7罗源县沟壑密度分级图4地质灾害易发性评价与区划经过ArcGIS软件叠加计算，调查区地质灾害易发性评价信息权值区间为-0.515363，0.682252。根据信息权值结果，采用GIS软件的自然断点分级方法，将罗源县的易发性分为4个等级：高易发0.370952，0.682252、中易发0.266708，0.370952、低易发0，0.266708、非易发区-0.515363，0，并得到易发性信息量图。最后，结合野外地质灾害调查成果，将栅格分级结果进行矢量面格式转换，形成地质灾害易发性评价分区图（图8）。评价结果表明研究区大部分为低易发和非易发区，占总面积的91.32%。非易发区占全县面积的比例分别为44.4%，主要分布在罗源县城区凤山镇、松山镇、起步镇、碧里乡和鉴江镇，城镇周边自然坡度低于8地势平缓一带，未发育地质灾害。低易发区占全县面积46.92%，主要分布在县城西部中房镇东部、白塔镇西南部、西兰乡、飞竹镇及霍口乡等。属于低山丘陵地貌单元，土体厚度主要36 m，岩性主要为花岗岩、凝灰熔岩等岩体，地形坡度较陡，人类活动密度较低，地质灾害发育较少。中易发区多呈点状或条带状分布，面积较小，仅占总面积的7.54%，主要分布在霍口畲族乡、中房镇、飞竹镇、西兰乡、洪洋乡等西北部乡镇。属于构造丘陵或山间盆地，斜坡坡度集中在2535不等。位于坚硬的块状侵入岩或层状碎屑岩岩组，覆盖层厚度一般69 m，区内发育较多地质灾害。高易发区零星分布，总面积为13.48 km2，仅占总面积的1.14%，零星分布在霍口畲族乡、中房镇、白塔乡、西兰乡、飞竹乡部分区域。发育滑坡的斜坡坡度主要集中在1535不等。属于构造剥蚀丘陵地带，斜坡覆盖层主要为第四系全新统崩坡积的碎块石土、残坡积粉质粘土为主，覆盖层厚度一般在39 m。母岩岩性以花岗岩类为主。在连续降雨、强降雨条件下易发生土层沿基覆界面或层内软弱夹层层面滑动。发育的滑坡类型主要为浅表层土质滑坡，大部分地质灾害发育在此区域。图8一般调查区易发性评价结果图研 究 与 探 讨62023NO3ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK（上接第6页）5结论（1）采用信息量模型，基于7个主要的影响因子，使用ArcGIS技术对罗源县地质灾害的易发性进行评价。通过7个影响因子的信息量计算，最后叠加权重计算罗源县地质灾害易发性信息量，并将其分为非易发区、低易发区、中易发区和高易发区4类。（2）区域内坚硬块状侵入岩组区域（花岗岩风化层厚度大、孤石发育、矿山开发多等因素）、沟壑密度大于4.13 km/km2、与构造距离50 m、自然山坡高差2050 m、山坡坡向朝东南向区域属于地质灾害集中区。（3）易发性等级升高后地质灾害点密度显著增大，中和高易发区域灾点数占比61.1%中，高易发区灾点密度分别达到91.6、44.5点/100 km2，评价结果可靠。参考文献1王雷，吴君平，赵冰雪，等.基于GIS和信息量模型的安徽池州地质灾害易发性评价J.中国地质灾害与防治学报，2020，31（03）：96-103.2樊芷吟，苟晓峰，秦明月，等.基于信息量模型与Logistic回归模型耦合的地质灾害易发性评价 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