地质灾害危险区划分及分区评价

如题所述

本次危险程度分析亦采用基于GIS的信息迭加法。由于和地质灾害易发区划分采用的方法、指标体系建立、指标量化、评价单元剖分等相同或相近,故仅简述之。

一、地质灾害危险区划分

(一)危险程度评价指标体系

地质灾害危险区是指明显可能发生地质灾害且有可能造成较多人员伤亡和严重经济损失的地区。因此,其区域划分应基于地质灾害演化趋势,采用造成损失的地质灾害点,结合地质灾害形成条件与触发因素、演变趋势与人类工程活动,从而圈定不同地质灾害危险程度。

依据此原则,在地质灾害形成条件分析的基础上,采用目标分析方法建立了延安市宝塔区滑坡危险程度评价的三层结构指标体系(图6-16)。

图6-16 地质灾害危险程度评价指标体系框图

1.灾害历史

灾害历史即已有地质灾害群体统计,主要考虑已形成地质灾害的滑坡、崩塌的数量和规模。鉴于遥感解译而未经调查的滑坡、崩塌以及不稳定斜坡一般都属于未造成损失的自然地质现象,故本次以已经造成或有潜在危害的实际调查的滑坡、崩塌、不稳定斜坡为依据,采用其点密度、面密度和体积密度来表征。

2.基本因素

基本因素指控制和影响地质灾害发生的地质环境条件背景,如坡度、坡高、坡型和岩土体类型等。

3.诱发因素

指诱发(或触发)地质环境系统向不利方向演化甚至导致地质灾害发生的各种外动力和人类活动因素,包括降雨和人类工程活动。

图6-17 层次分析法确定权重的流程图

确定权重的方法主要包括专家打分法、调查统计法、序列综合法、公式法、数理统计法、层次分析法和复杂度分析法。其中,层次分析法是由多位专家的经验判断并结合适当的数学模型再进一步运算确定权重的(图6-17),是一种较为合理可行的系统分析方法。本次研究就采用这种方法,首先聘请国内外有关灾害研究专家、灾害研究者根据自己的体会和经验,填写黄土崩滑灾害重要性比较矩阵(表6-5)。

表6-5 区域滑坡危险程度综合评价指标体系重要度比较矩阵

注:A1代表灾害历史因素,A11,A12,A13 分别为:灾点密度,灾点面密度,灾点体密度;A2 代表基础因素,A21,A22,A23,A24,A25分别为:坡度,坡高,坡型,岩土类型和植被覆盖率;A3代表诱发因素,A31,A32分别为:气象条件,人类工程活动。

基于重要度比较矩阵,利用方根法求得权重:

A=(0.64,0.26,0.11)

A1=(0.60,0.20,0.20)

A2=(0.48,0.18,0.20,0.06,0.08)

A3=(0.2,0.8)

为检验判断矩阵的一致性,分别求取各层次因子一致性指标CR,经检验可知:

CRA<0.1,CRA1<0.1,CRA2<0.1,CRA3<0.1

即各判断矩阵满足一致性,所获得的权重值合理。

(二)评价指标量化

与易发区评价指标量化过程类似,仍然以宝塔区1:5万比例尺和城区1:1万比例尺的数字地形图和地质灾害详细调查数据为基础,分别提取基本评价指标:坡度、坡高以及坡型(坡型指标以地面曲率表示)和已有滑坡崩塌群体统计指标。由于完全基于调查地质灾害点数据,因此能够获取评价单元内精确的灾害点密度、面积密度以及体积密度。

同样,植被指数也来源于全区Spot5遥感数据,根据NDVI计算公式,采用ERDAS遥感影像处理软件,对全区的植被指数进行提取,作为全区植被情况的量化值。人类工程活动的量化是以调查区的公路为基准线,向两边做三个缓冲区,间隔500m,以ArcGIS为工具,分别做出上面同易发区类似的全区及城区的各个指标量化分级图,然后生成数字矩阵作为后面评判的基础数据集。

(三)计算单元剖分

本次危险程度评价单元的剖分与易发程度区划的单元剖分一致。整个调查区以幼年期沟谷中的三级支流干沟、冲沟等划分为135个单元(图6-9)。城区以幼年期沟谷中的四级、五级支流干沟—细沟划分为816个单元(图6-10)。

(四)基于GIS的信息量迭加

1.运算方法及结果

将上述各个评价指标的量化值生成数字矩阵,利用GIS系统的空间迭加与统计功能,计算每一个单元格的所有评价指标值,然后得到数字矩阵的计算结果。再利用ArcGIS平台提供的分析计算功能,将研究区各评价单元数据按照权重分配结果,分级进行信息叠加计算,获取每个单元的危险程度指标(图6-18)。

图6-18 地质灾害危险程度计算结果图

2.危险程度等级分区

综合前面的分析,本次研究经统计分析(主观判断或聚类分析)找出突变点作为分界点,将区域分成划分为低危险,中危险和高危险三个等级,对上面的评判计算结果进行分级(图6-19;表6-6),在定量计算分级分区的基础上,综合考虑各种因素,人工勾画出宝塔区地质灾害危险程度分区图(图6-20,图6-21)。

表6-6 地质灾害危险程度评价分区表

图6-19 地质灾害危险程度分级图

图6-20 地质灾害危险程度分区图

图6-21 城区地质灾害危险程度分区图

二、地质灾害危险区分区评价

依据地质灾害危险程度区划评的评估原则和宝塔区地质灾害危险程度的等级分区图,地质灾害危险程度划分为高危险区、中等危险区、低危险区3个级别的区域,结合地质灾害易发区和承灾体种类及其分布的区域,进一步划分了6个亚区(图6-20,图6-21;表6-7)。分区评价描述如下。

表6-7 地质灾害危险程度分区说明表

(一)高危险区(Ⅰ)

高危险区主要分布于北部延河流域,集中分布于城区(Ⅰ1)、姚店镇(Ⅰ2)、丁庄(Ⅰ3)、牡丹—雷鼓川上游(Ⅰ4)和蟠龙川上游(Ⅰ5)等五个亚区范围内。高危险区的总面积约907.84km2,占全区面积的25.53%。该区城镇化建设速度较快,城镇化率在20%~30%之间,分布有公路、铁路、城镇建筑以及著名革命圣地旅游风景区等许多重要工程建筑设施。区内常住人口较为密集,流动人口往来较频繁。除五羊川流域和桥儿沟镇地段延河Ⅰ级沟谷区外,其他区与地质灾害高易发区基本重合,崩塌、滑坡发育密度76~165处/100km2。历史上灾害发育较多,发育滑坡221处:其中危险滑坡28处,次危险滑坡118处,不危险滑坡75处;发育崩塌36处,其中危险崩塌24处,次危险崩塌10处,不危险崩塌2处:危险斜坡地段14处,次危险斜坡地段16处。共计发育地质灾害288处,危险程度在危险—次危险的地质灾害点占区内总地质灾害点73%。现今潜在地质灾害威胁4702人,资产期望损失11421万元。有宝塔山滑坡(BT4039)、棉土沟滑坡(BT3087)、二庄科武警中队滑坡(BT1003)等26处重要地质灾害点分布在该区。

1.城区亚区(Ⅰ1

城区亚区位于调查区中西部,以城区为中心,向西北延伸至延河与西川,向西南延伸至杜甫川,向南延伸至南川,向东北顺延河延伸至川口。面积441.69km2,占高危险区面积48.65%。发育地质灾害220处:发育滑坡165处,其中危险滑坡18处,次危险滑坡77处,不危险滑坡70处;发育崩塌29处,其中危险崩塌19处,次危险崩塌8处,不危险崩塌2处;危险斜坡地段10处,次危险斜坡地段16处。该区城镇化建设速度较快,城镇化率20%~30%,分布有公路、铁路、城镇建筑以及著名革命圣地旅游风景区及其重要工程建筑设施。地质灾害威胁4024人、378孔(间)窑洞(房屋)、350m铁路及1200m公路,资产期望损失11735万元。

2.姚店亚区(Ⅰ2

姚店亚区位于调查区中东部,以姚店镇为中心,沿蟠龙川向北达青化砭,顺延河向西近抵甘谷驿,就延河南岸一支流向南至赵家沟。面积261.39km2,占高危险区面积的28.79%。发育地质灾害47处:发育滑坡36处,其中危险滑坡5处,次危险滑坡28处,不危险滑坡3处;崩塌7处,其中危险崩塌5处,次危险崩塌2处;危险斜坡地段4处。分布有公路、铁路、村庄等工程设施。地质灾害威胁1982人,152孔(间)窑洞(房屋),资产期望损失4635万元。

3.丁庄亚区(Ⅰ3

丁庄亚区位于调查区西北部边界附近,丰富川上游。面积40.32km2,占高危险区面积的4.44%。该区地形地貌条件复杂,沟谷纵横、河流侵蚀作用强烈,植被覆盖率较低,水土流失严重,极易发生灾害。现今发育危险性滑坡2处,不稳定斜坡1处,共计发育地质灾害3处。

4.牡丹—雷鼓川上游亚区(Ⅰ4

牡丹—雷鼓川上游亚区位于调查区西北部边界附近,牡丹-雷鼓川上游。总面积112.13km2,占高危险区面积的12.35%。该区地形地貌条件复杂,沟谷纵横、河流侵蚀作用强烈,植被覆盖率较低,水土流失严重,极易发生灾害。人口密度相对较大,村民建房切坡等不合理工程活动较多,潜在地质灾害发育。现今发育潜在地质灾害10处,其中危险滑坡1处,次危险滑坡8处,不危险滑坡1处。灾害威胁597人,资产期望损失256万元。

5.蟠龙川上游亚区(Ⅰ5

蟠龙川上游亚区位于调查区东北部边界附近,蟠龙川上游。总面积52.31km2,占高危险区面积的5.77%。该区地形地貌条件复杂,沟谷纵横、河流侵蚀作用强烈,植被覆盖率较低,水土流失严重,极易发生灾害,人口密度相对较大,村民建房切坡等不合理工程活动较多,潜在地质灾害发育。现今发育地质灾害点8处:包含2处危险性滑坡,5处次危险性滑坡和1处不危险滑坡。

(二)中危险区(Ⅱ)

中危险区主要分布在宝塔区中北部高危险区外围的黄土梁峁地带,南部汾川河流域官庄乡附近有小面积分布,该区涉及了18个乡镇和3个街道办的部分区域,总面积约1417.34km2,占全区面积的39.85%。该区局部城镇化建设速度较快,城镇化率小于20%,公路、城镇建筑、水库、采矿、采油等重要的工程设施零星展布。除南部汾川河流域外,其他区与地质灾害中易发育区基本重合,崩塌、滑坡发育密度1~69处/100km2。发育地质灾害点102处:滑坡72处,其中危险滑坡15处,次危险滑坡38处,不危险滑坡19处;崩塌16处,其中危险崩塌11处,次危险崩塌4处,不危险崩塌1处;危险斜坡地段11处,次危险斜坡地段3处。地质灾害威胁2676人,532孔(间)窑洞(房屋),资产期望损失851.8万元。柳林镇东队崩塌隐患(BT1111)、后庙沟不稳定斜坡(BT3047)等12处重要地质灾害点分布在该区。

1.中北部亚区(Ⅱ1

中北部亚区分布在调查区中北部高危险区外围Ⅱ、Ⅲ级沟谷区内,在西川河南岸有小面积分布。中北部亚区总面积1223.27km2,占中危险区面积86.31%。该区局部城镇化建设速度较快,城镇化率小于20%,公路、城镇建筑、水库、采矿、采油等重要的工程设施零星展布。发育地质灾害点97处:发育滑坡69处,其中危险滑坡14处,次危险滑坡37处,不危险滑坡18处;发育崩塌15处,其中危险崩塌11处,次危险崩塌3处,不危险崩塌1处;危险斜坡地段10处,次危险斜坡地段3处。地质灾害威胁2193人,455孔(间)窑洞(房屋),资产期望损失452.4万元。

2.西川河上游亚区(Ⅱ2

分布在调查区中部西侧,枣园镇西川河南岸,面积50.36km2,占中危险区面积3.55%。发育地质灾害2处,皆为危险性滑坡。地质灾害威胁441人,202国道上过往车辆、人员,以及59孔(间)窑洞(房屋),资产期望损失196万元。

3.官庄亚区(Ⅱ3

分布在调查区南部东侧,地貌上属汾川河的中上游。面积143.71km2,占中危险区面积的10.14%。发育地质灾害点3处:1处次危险滑坡、1处崩塌,1处危险斜坡地段。地质灾害威胁32人,18孔(间)窑洞(房屋),资产期望损失7万元。

(三)低危险区(Ⅲ)

低危险区主要分布在调查区南部5个乡镇和延河河沟区,面积1251.92km2,占全区面积35.2%。分布有公路、局部分布有城镇建筑、水库、采矿、采油等重要工程设施。人类工程活动微弱。地质灾害面密度0.2处/100km2。其中调查区南部亚区(Ⅲ1)仅发育6处不稳定斜坡,危险斜坡地段4处,次危险斜坡地段2处。地质灾害威胁79人,79孔(间)窑洞(房屋),资产期望损失200万元。仅有姚家坡村不稳定斜坡1处重要地质灾害点分布在该区。延河河谷亚区(Ⅲ2)主要分布在宝塔区城区宽阔的河谷等地。属延河Ⅰ级沟谷区,尽管区内城市化建设速度较快,人类工程活动强烈,但由于河谷区地形宽阔、且较平坦,两侧滑坡受滑距限制,一般不至于滑至该范围,危险程度因此较低。

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