基于信息量法的霍山县地质灾害易发性评价.pdf

2023年6 月第43卷第2 期四川地质学报Vol.43No.2Jun.,2023基于信息量法的霍山县地质灾害易发性评价刘传奇，李兰兰，李涛（安徽省地质矿产勘查局313地质队，安徽六安2 37 0 0 0）摘要：以安徽省霍山县为研究区2 8 8 个崩塌和滑坡点样本数据，选取地面高程、地形坡度、地形起伏度、工程地质岩组、地质构造、植被覆盖、水文因素7 个影响因子进行地质灾害易发性评价：极高和高易发区6 7 9.7 8 km，分别占4.2 7%和2 9.0 1%，高易发区和较高易发区灾害点分别占8.3%和37.5%。易发性评价成果，供霍山县地质灾害防治、城市规划及同仁参考。关键词：霍山县；易发性评价；信息量模型；地质灾害；中图分类号：P694DOI:10.3969/j.issn.1006-0995.2023.02.019霍山县位于大别山北麓，地质条件复杂，山体陡峭，岩石风化强烈，降雨量充沛、较集中，多暴雨、大雨，为地质灾害形成和发育创造了条件。地质灾害评价方法中，信息量模型（许英姿等，2 0 2 1；田春阳等，2 0 2 0；高治群等，2 0 10；吴柏清等，2 0 0 8；赵帅等，2 0 19）是一种非常流行的双变量统计方法。本文结合霍山县地质灾害孕灾环境，参照地质灾害风险调查评价技术要求（1：5 0 0 0 0）试行的评价方法，以现有地质灾害资料为基础，孕灾地质条件为评价单元，借助信息量模型，划定易发程度等级和修编易发程度分区。1研究区域概况安徽省六安市霍山县地处大别山北麓，面积2043km，辖16 个乡镇，域内建设佛子岭、磨子潭、白莲崖三大水库，人类工程对地质环境改造较强烈。亚热带湿润季风气候和温带半湿润季风气候的过渡地带气候湿润，多降雨。霍山县为安徽省地质灾害重点防范区。2 0 2 0 年，霍山县列为全国自然灾害综合风险普查试点之一。霍山县地质条件复杂，地形切割较大，山体陡峭，岩石风化强烈，以突发性小型地质灾害为主。2 8 8个崩塌和滑坡点，威胁2 11户8 35 人，财产446 9 万元。2评价方法2.1评价方法本次采用信息量法，构建模型，对已变形或破坏区实际情况和提供影响区域稳定因素实测值转化为反映区域稳定的信息值，作为定级划区定量性指标。2.2评价因子确定通过野外调查资料整理汇总、统计分析，较典型地质灾害点勘察资料探讨，结合霍山县自然地质条收稿日期：2 0 2 2-0 4-13作者简介：刘传奇（19 8 7 一），男，安徽寿县人，工程师，主要从事地质灾害评估、调查、设计等工作文献标识码：A文章编号：10 0 6-0 9 9 5（2 0 2 3）0 2-0 30 7-0 6地质灾害易发程度分区孕灾地质条件地面高程地形坡度信息量模型图1地质灾害易发性评价层次结构图地形起伏度评价因子专题地图评价因子各状态信息量值地质灾害易发性分区图工程地质岩土地质构造植被覆盖水文因素地质灾售307基于信息量法的霍山县地质灾害易发性评价件和该区地质研究，选取地面高程、地形坡度、地形起伏度、工程地质岩组、地质构造、植被覆盖及水文因素等7 类因素，作为易发区的评价因子（图1），以孕灾地质条件为主。2.3信息量模型（1）计算某因素特定状态地质灾害信息量值：N./NIAj=B=ln,/s(j=1,2,3.n)式中：IAjB对应因数A、j 状态（或区间）下地质灾害B发生的信息量；Nj对应因数A、j 状态（或区间）下地质灾害分布的单元数；N为调查区已知有地质灾害分布的单元总数；Sj为因数A、j 状态（或区间）分布的单元数；S为调查区单元总数。（2）计算单元内n种因子对地质灾害发生所提供总信息量I：式中：I对应特定单元地质灾害发生总信息量，地质灾害发生可能性、易发性指数；Ni对应特定因数素、第i状态（或区间）地质灾害面积或地质灾害点数；N为调查区地质灾害总面积或总地质灾害；Si对应特定因数素、第i状态（或区间）分布面积；S为调查区总面积。信息量法是计算、比较各评价因子对研究区地质灾害贡献信息量大小，信息量值越大，发生地质灾害可能性越大。2.4基础数据来源（1）地理资料：采用最新2 0 0 0 坐标系地形图；自然村界线、居民区、土地利用现状等采用最新霍山县第三次全国土地调查成果资料。（2）地形资料：主要有数字高程模型（DEM），D EM数据为12.5 m12.5m分辨率栅格数据，来源于地理空间数据云（http:/ L O S）数据集。（3）地质资料：断裂、岩组及界线要素等来源霍山县霍山县境1：2 5 万区域地质调查及1：5 万区域地质调查成果资料。（4）地质灾害资料：安徽省霍山县地质灾害调查与区划（1：10 万）（2 0 0 4年），安徽省霍山县地质灾害调查（1：5 万）（2 0 15 年），历年地质灾害应急、排查报告，2 0 2 1年汛前排查成果以及本项目野外调查数据。2.5单元格网确定本次研究选取网格单元为2 5 m25m。2.6评价因素子类划分根据地质灾害发育程度，以孕灾地质条件为基础选取易发性评价（王宁涛等，2 0 12）指标：地貌、坡度、工程地质岩组、距离构造线距离等，详见表1、图2 易发性评价因素子类划分表。评价因素1高程200m坡度100地形起伏10m工程地质碎裂状较软花岗片麻岩片状较软云母石中厚层碎裂状较坚块状较坚硬花岗岩弱中厚层较坚硬碎粘土、砂砾石岩组强风化岩组（gn）地质构造80%水文因素800m4550m风化岩组（R)500m500m6屑岩组（J+K）土体（Q）距离断层距离与河岸距离2023年6 月第43卷第2 期（1）高程。借助ArcGIS平台，基于DEM数据提取霍山县高程，划分为 8 0 0 m共4级。（2）坡度。坡度是地质灾害评价中重要参评因子。借助ArcGIS平台，基于DEM数据提取霍山县坡度，划分为0 10、10 2 5、2 5 45 和 45 共4级。（3）地形起伏。地形起伏度反映地形起伏因子。利用DEM数据可获取一定条带或整个调查区地形起伏特征；另方面地表切割深度可以直观反映，并进行了量化。利用ArcCIS软件，加载Spatial Analyst模块，调入DEM数据，计算出调查区地形起伏度值。划分为 10 0 300m、30 0 5 0 0 m 和 5 0 0 m的条件，提取灾害点与断裂距离信息。（6）植被覆盖。利用遥感软件ENV中的NDVI模块计算归一化植被指数(NDVI)，设定概率5%和9 5%的NDVI值为植被覆盖率最小值和最大值。植被覆盖度划分为 8 0%,6 0%8 0%,30%60%及 30%。（7）水文因素。河流两侧一定范围，属影响区域。综合考虑，将该因素子类划分为距河岸距离 5 0 0 m 的区间。3.结果与分析3.1信息量法确定评价因素的子类按前述公式（1）可得出单因素信息量的计算公式；实际情况，某评价因子对地质灾害影响与信息量309四川地质学报表2 各评价因子信息量计算结果表信息量计算类别评价因子高程斜坡几何形态粘土、砂砾石土体(Ql)中厚层较坚硬碎屑岩组(J+K)工程块状较坚硬花岗岩弱地质风化岩组(R)岩组中厚层碎裂状较坚硬碎屑岩组（J)片状较软云母石英片岩组(D)碎裂状较软花岗片麻岩强风化岩组（gn）地质距断层距离构造高植被较高覆盖一般低水文地与河的表面距离质条件300 500m500mVol.43No.2Jun.,2023状态Ni(处)Si(km)800m84550m500m80%60%80%30%60%30%45；与河岸距离 15 0 m;植被覆盖度 8 0 0 m、粘土、砂砾石土体（Qlal）、植被覆盖 8 0%等状态的信息量表现出明显高负值，表明一般情况下有利斜坡体的稳定。运用ArcGIS重分类功能，将信息量值赋予给每个子类分区，得出各个评价因素信息量图（图2）。3.2地质灾害易发性评价利用ArcGIS的栅格计算功能，将单元栅格7 种影响因子信息量值进行累加，总栅格数量32 6 6 6 6 7 7，计算结果，单元总信息量最高值5.0 2 5 12 0 5 6，最低值-4.2 5 9 6 5 0 445，数值越大，发生地质灾害可能性就越大。用得出信息量值对各因子图层重新赋值，计算出调查区地质灾害易发性综合信息量，得出信息量图。为消除个别异常点，利用 spatial analyst邻域分析功能，采用2 5 0 m250m进行平噪处理，达到平滑处理效果。得出该区域地质灾害易发性区划图。综合考虑地质灾害形成的各种因素，最终将霍山县地质灾害易发程度划分为极高、高、中、低四级易发区（图3、表3）。（1）极高易发区8 7.2 0 km，信息量值0.9，占调查区4.2 7%，分布历史灾害点24处，占历史总灾害点8.3%，面密度2 7.5个/10 0 km，集中分布在霍山县南部的诸佛庵镇、落儿岭镇、佛子岭镇、单龙寺镇、东西溪乡、磨子潭镇、大化坪镇、漫水河镇、上土寺镇、太阳乡、太平畈等乡镇。极高易发区呈条带状分布，与河流分布吻合度较高。（2）高易发区5 9 2.5 8 km，信息量值0.40.9，占调查区2 9.0 1%，分布历史灾害点119 处，占历史310115*500东F.0.0F-0.0.4115500*115*500rt-0.0C3.0.0.1aF.0.0.16115500*115*500车.0.0c.0.0115500*115*500车0.0C.0.0.1115*5006易发序号信息量值程度(km)I极高0.9高0.4 0.9中-0.5 0.4IV低-0.511600车11600东11600东11600东11600车116*00东11600r车11600车116*100东116*100*(a)116*100东116*200东116*1006116-200东(c)116*100东116*200东1020km116*100116*200东(e)116*100116*200东1020 km116-100116-200*(g)表3地质灾害易发分区一览表分区面积灾害比例比例点数(个/10 0 km）87.204.27%592.5829.01%788.1738.58%575.0528.15%116*200东20km116200东11*300*东高程（）116300*东11E300东图例纯形起伏(）火害点116-300东11E*300东图例灾青点116300东11E300$例与水系间距高（）F.0.0.45116300东115*5006.0.0C.43F.0.0.1Et.0.0z.3.0.0L.1E1.0.0.0.0115500东115*500乐Ar.0.0z.18F.0.0Z.18.0.0.1E115500东115*5006.0.0.T.0.0L.E.O.O.1E115-500东3F.0C.1E(a)高程;(b)坡度;(c)地形起伏;(d)工程地质岩组类型;(e)与构造间距离;(f)植被覆盖度;(g)与水系间距离面密度248.3%11937.5%12647.6%196.6%11600东11600东116*004116*00*11600东116*00东图2 评价因子分级27.520.115.93.3116100610116*100东(b)116*1004116200$图例1020 km116100*116200东(d)116-100116*200*1020 km116*100116200车(f)116200620 km116*200*.0.0z.0.01,图例116*300*116300东116*300车116300*6图例实吉点116-3004F.0.0zF.0.012023年6 月第43卷第2 期总灾害点37.5%，面密度2 0.1个/10 0 km，分布在霍山县西部及南边的黑石渡镇、诸佛庵镇、落儿岭镇、佛子岭镇、单龙寺镇、东西溪乡、磨子潭镇、大化坪镇、漫水河镇、上土寺镇、太阳乡、太平畈等乡镇，与儿街和但家庙等。分布在极高易发区外围，距离河流稍远区域，与工程地质岩组吻合度较高，分布在碎裂状较软花岗片麻岩强风化岩组（gn）及片状较软云母石英片岩组（D）等工程地质岩组区。（3）中易发区7 8 8.17 km，信息116300东量值-0.5 0.4，占调查区38.58%，分布历史灾害点12 6 处，占历史总灾害点47.6%，面密度15.9个/10 0 km,各个乡镇均有分布，主要分布在霍山县南部，高易发区外围，距离河流较远与工程地质岩组吻合度较高，分布在块状较坚硬花岗岩弱风化岩组（R）、中厚层较坚硬碎屑岩组（J+K）及中厚层碎裂状较坚硬碎屑岩组（J）等工程地质岩组区。（4）低易发区57 5.0 5km，信息量值-0.5，占调查区2 8.15%，分布历史灾害点19处，占6.6%，面密度3.3个/10 0 km，主要发生在霍山县北部黑石渡镇、衡山镇、经济开发区、与儿街镇、但家庙及下浮桥等乡镇，诸佛庵镇零星分布，主要分布在中易发区外围，距离河流远区域，分布在粘土、砂砾石土体（Q4lal）及中厚层较坚硬碎屑岩组（J+K）等工程地质岩组区。霍山县地质灾害易发性分区图、各评价因子分级图，极高、高、中、低易发区分别占4.2 7%、2 9.0 1%、38.58%和2 8.15%，与实际调查结果大致吻合。易发性结果验证：参照地质灾害风险调查评价编图技术要求（试行）（2 0 2 1年5月）中的易发性评价分级参考建议指标（表4），基于易发性评价结果，结合本地区地质灾害发育情况，重点考虑区域孕灾地质条件，同时考虑地质灾害点密度或面密度作为辅助依据，对信息量赋值区间进行验证（范强等，2 0 15；李权等，2 0 15；周国清等，2 0 14），划定更适合的极高、高、中、低四个等级信息量区间值，根据易发性评价分级参考建议指标与本次易发性评价指标对比，基本符合易发性评价分级参考建议指标，本次将面密度2 7.5个/10 0 km定为极高易发区和易发性评价分级参考建议指标50 个/10 0 km不符合，考虑到本地区现状该区域地质灾害发育，孕灾条件差等因素进行的调整。参考文献：朱庆杰，苏幼坡.2 0 0 5。唐山市地质灾害综合防灾研究J防灾减灾工程学报，（3）：30 9314.向喜琼，黄润秋，2 0 0 0 基于GIS的人工神经网络模型在地质灾害危险性区划中的应用J中国地质灾害与防治学报，（3）：2 6-30.许英姿，卢玉南，李东阳等。2 0 2 1，基于信息量模型的地质灾害易发性评价一以天府新区成都直管区为例.四川地质学报，（1）：15416 0.范强，巨能攀，向喜琼等.2 0 15，基于结果验证的信息量法地质灾害易发性评价以贵州省开阳县为例J.人民长江，46（15)：6 5-6 8.李权，曾涛，覃虎，等2 0 15，基于多元逻辑回归的兰坪县崩塌滑坡敏感性评价J测绘与空间地理信息，38（12)：36 39.周国清，陈昆华，何素楠，等.2 0 14，基于逻辑回归模型的来宾市岩溶塌陷敏感性评价J安全与环境工程，2 1（6)：36 一41.田春阳，张威，张戈，颜秉英，邹治亮等.2 0 2 0，基于信息量法的西丰县地质灾害易发性评价JJ;首都师范大学学报（自然科学版），（2)：32-40.高治群，薛传东，尹飞，等.2 0 10，基于GIS的信息量法及其地质灾害易发性评价应用：以滇中晋宁县为例J.地质与勘探，46(6)：1112-1118311四川地质学报11600东116100东F.0.0018NF.0.089F.0.0.18Vol.43No.2Jun.,2023116200东儿街镇佳山县图例地质灾害点水系易发性分区极高易发区F.0.0.18高易发区中易发区05510111600东116100东图3霍山县地质灾害易发性分区图表4易发性评价分级参考建议指标易发性评价高地质灾害面密度50地质灾害点密度50(个/10 0 km)F.0.00LE20km低易发区116200东116300东中低50且2 020且550且2 020且5非55基于信息量法的霍山县地质灾害易发性评价王宁涛，彭，黎清华，等.2 0 12，基于RS和GIS的地质灾害易发性定量评价：以湖北省五峰县为例J地学前缘，19（6)：2 2 1-2 2 9.吴柏清，何政伟，刘严松。2 0 0 8，基于GIS的信息量法在九龙县地质灾害危险性评价中的应用J.测绘科学，33（4）：146-147.赵帅，赵洲2 0 19，基于信息量模型的地质灾害易发性评价J.水力发电，（3)：2 7-32.Geological Hazard Susceptibility Evaluation in Huoshan CountyBased on Information Content MethodLIU Chuan-qiLI Lan-lanLI Tao(No.313 Geological team of Anhui Bureau of Geology and Mineral Exploration,Lu an,Anhui 237000)Abstract:Taking the sample data of 288 collapse and landslide points in Huoshan County of Anhuiprovince as anexample,seven influencing factors including ground elevation,topographic slope,topographicrelief,engineering geological rock group,geological structure,vegetation cover and hydrological factors wereselected to evaluate the vulnerability of geological disasters.The extremely high and high prone areas were679.78km,accounting for 4.27%and 29.01%,respectively,and the disaster points in the high and high proneareas accounted for 8.3%and 37.5%,respectively.The results of susceptibility evaluation can be used asreference for geological disaster prevention,urban planning and colleagues in Huoshan County.Key words:Huoshan County;susceptibility evaluation;information volume model;geological disaster（上接第30 6 页）Application Research of Tunnel Deformation Monitoring and EarlyWarning Based on Tangential Angle Theory in an Expressway inGuangxiRAN Meng-kunl,3(1-Guangxi Communications Group Co.,LTD.,Nanning 530007;2-Guangxi Beibu Gulf Investment GroupCo.,LTD.,Nanning 530029;3-Highway Tunnel Safety Research Center of Guangxi Zhuang AutonomousRegion,Nanning 530007;4-Guangxi Key Laboratory of Road Structure and Materials,Nanning 530007;5-Research and Development Center of High Grade Highway Construction and Maintenance Technology,Abstract:The classic slope deformation curve three-stage was proposed by Saito,a Japanese scholar,three typical stages on the displacement-time curve,including initial change stage,constant velocity changestage and accelerated change stage.The concept of tangential angle was put forward by predecessors accordingto the relation of slope change of displacement-time curve in three different deformation stages,based on whichthe slope monitoring and early warning system was established.Displacement-time curve of tunnel surroundingrock deformation monitoring during construction period also meets the three-stage type.The concept oftangent angle of displacement is introduced to monitor and warn tunnel surrounding rock deformation.In orderto ensure that the coordinate measurement units of displacement and time curve are different,the definition iseasy to be imprecise in calculation and the results of numerical analysis are uncertain.To achieve the horizontaland vertical axes dimensional consistency,through discrete wavelet analysis method to analyze the displacementof three stages,calculate the displacement rate,and then get the tangent angle.The quantitative classificationstandard of three-stage early warning of tunnel surrounding rock deformation curve is constructed,and thejudgment basis of tunnel surrounding rock deformation early warning is obtained.The results of the existing casestudy of tunnel surrounding rock deformation show that the introduction of tangent angle has great applicationvalue in monitoring and warning of tunnel surrounding rock deformation.Key words:tunnel surrounding rock;tangential angle;tunnel early warning;settlement monitoring;rate ofdeformation312WEI Gang-rong XIONG Chun-fal-.4.5Materials and Equipment,Nanning530007)LU Chao-bo l,3,4,5QIN Zhi-hang.1,3