基于GIS汕头潮阳区崩塌、滑坡地质灾害危险性评价.pdf

2023年第42 卷第4期49 7 50 3 页云南地质CN53-1041/PISSN1004-1885基于GIS 汕头潮阳区崩塌、滑坡地质灾害危险性评价李建颖，蔡文权，方刚，李晓淳，张明亮（1.广东省有色金属地质局九三一队广东汕头5150 0 02.广东省有色金属地质局九三五队广东惠州516 0 0 0)摘要：以潮阳区1：5万地质灾害详细调查数据为基础，选取地质灾害点坡度、坡向、地形起伏度、工程地质岩组、地质构造、土地利用类型等6 个因素评价指标，采用信息量法获取研究区易发性，基于GIS空间分析功能将10 年一遇降雨工况和易发性分析计算，得出地质灾害危险性分区图。研究区综合地质灾害高危险区面积明显大于单灾种评价结果，高危险区主要位于崩塌、滑坡较发育的碎裂岩区域；对提高区域地质灾害风险预测能力及综合防治水平具有实际意义。关键词：GIS；地质灾害；危险性评价；汕头潮阳区；广东中图分类号：P642.21，2 2汕头潮阳区地处广东省东部，全区总面积6 6 6.6 3 km，属亚热带海洋性气候，多年平均降雨量1722.81mm，降水分布由西向东雨量逐渐递减。人口密度大，地质环境条件复杂。地质灾害以崩塌隐患为主，数量较多，威胁财产巨大。通过划定不同降雨工况下地质灾害危险性分区，科学有效地进行地质灾害防治。目前，国内外地质灾害危险性评价常用的方法很多 1-5，比较常用的有灰色关联分析法、信息量法、专家打分法和回归分析法等。本文以潮阳区为评价区域，在地质灾害调查的基础上，采用信息量法，基于ArcGIS平台完成潮阳区地质灾害危险性评价，为潮阳国土空间规划和地质灾害风险管控提供依据。潮阳区地貌以丘陵和平原为主，二者平缓过渡。丘陵自西北向东南延伸，呈带状分布，海拔2 0 0 m300m，发育V型山谷，地形较平缓，坡度2 0 3 5，面积2 9 4.6 5km，占区总面积44.2%。平原包括练江中下游三角洲平原和榕江南西岸三角洲平原，地面坡度平缓（0.1%o0.23%），标高1.5m15m。面积3 7 1.9 8 km，占区总面积55.8%。区内地层发育不全，为中更新世末或晚更新世初至第四系沉积，第四系多为冲积、冲洪积、海陆交互堆积成因沉积物，以砂砾、砂、粘土及淤泥等为主。境内岩浆岩岩体北西至南东呈带状大面积呈岩基、岩株、岩枝、岩墙产出。出露面积约2 3 5.51km。岩性分别为白垩纪花岗斑岩、花岗岩、中细粒钾长花岗岩、石英闪长岩；晚侏罗世二长花岗斑岩、中细粒黑云母二长花岗岩、细粒黑云母花岗闪长岩、细粒石英闪长岩。地质构造以断裂构造为主，全区大小断裂构造共计17条。4条大型断裂构造，其余均为次级断裂。以北西向为主，北东向次之，北西部断裂构造有12 条不同规模的断裂构造经过，节理裂隙发育，岩体破碎。据中国地震动参数区划图，大部分处于地震危险区VI线内，东南部4处乡镇街道处于地震危险区V线内。潮阳区较典型崩塌地质灾害为金灶镇徐寮村大池底崩塌。2 0 17 年5月，大池底地质灾害隐患点发生小规模崩塌，崩塌体积约13.5m。坡体主要由花岗岩风化的砂质粘土组成，因削坡建房，坡脚人工开挖形成高陡边坡，边坡高6 m15m，长10 0 m，宽5m，坡度7 6 8 1，坡脚距房屋约3 m，威胁坡脚80户约559 人，潜在经济损失46 8 万元。该崩塌地质灾害激发因素是强降雨，内在因素是组成边坡岩土体具有粘结性差，遇水松软的特性，外在因素是人类活动，开挖边坡未及时进行治理，边坡土体失稳产生崩塌地质灾害。收稿日期：2 0 2 3-6-6作者简介：李建颖（19 9 3），女，云南元谋县人，水工环地质助理工程师，从事水工环地质调查工作。文献标识码：A文章编号：10 0 4-18 8 5（2 0 2 3）4-49 7-7498云南地质42卷1评价思路及方法崩塌、滑坡易发性指标评价1.1评价思路基于2 0 2 2 年广东省汕头市潮阳区地质灾害风险调查、普查评项目成果，研究区内已查明地质灾害隐患点57 处，其中，崩塌52 处，滑坡2 处，地面沉降3 处。如图1。地质灾害整体呈现“北多南少”分布特点，主要分布在区内北西部金灶镇、谷饶镇一带，沿人类工程活动密集的区域分布。本次仅对崩塌、滑坡斜坡灾害采用点信息量值建立模型，得到斜坡灾害危险性评价技术路线。图2。11620金灶镇谷能镇11630西驴镇11640滑坡地画沉库办火点2330主程地质岩组地形起度地坡坡度向地质利构用造米20231.2评价模型及方法地质灾害形成受多种因素影响，信息量模型反映了一定地质环境下最易致灾因素及其细分区间的组合；具体是通过特定评价单元内某种因素作用下地质灾害发生频率与区域地质灾害发生频率相比较实现。对应某种因素特定状态下地质灾害信息量公式可表示为下列公式：(j=1,2,3,n)S./S式中：IA-=B：对应因素A、j 状态（或区间）下地质灾害B发生的信息量；N：对应因素A、j 状态（或区间）下地质灾害分布的单元数；N：调查区已知地质灾害分布单元总数；S：因素A、j 状态（或区间）分布单元数；S为调查区单元总数。当IA-B0时，反映对应因素A、j 状态（或区间）下，地质灾害发生倾向的信息量较大，地质灾害发生可能性较大，或利于地质灾害发生；当IAi-B 5年）等值线图加权叠加23%10确定调查区危险性等级图2 地质灾害危险性评价技术路线图Fig 2.Technical Roadmap for GeologicalHazard Risk AssessmentN./N第4期李建颖等，基于GIS汕头潮阳区崩塌、滑坡地质灾害危险性评价499N;/NI(Y,X,)=lnS;/S2月崩塌、滑坡危险性评价2.1评价指标体系崩塌、滑坡发生受斜坡局部地质环境影响，地形、地层岩性等要素空间变化相对稳定。结合其分布规律、主控因素及野外调查结果，初步确定采用工程地质、地形起伏度、坡度、坡向、地质构造、土地利用类型等6 个指标作为斜坡类灾害易发性评价指标，采用栅格评价单元，将各评价因子量化（图3），将10 年月平均降雨量（图4）为诱发因素，叠加开展危险性评价。2.2评价因子各子类信息量确定地质灾害易发性评价时，以事件发生的频率概率估算，信息量法的关键是计算并比较各个评价因子对调查区崩塌、滑坡地质灾害所贡献的信息量大小，某一单因素对地质灾害发生贡献的信息量通过下列公式计算：式中：N;-对应特定因素、第i状态（或区间）条件下地质灾害点数；N-调查区地质灾害总点数；Si-对应特定因素、第i状态（或区间）分布面积；S-调查区总面积各个评价因子信息量叠加得出单个评价单元内总的信息量，计算公式：N./N通过计算得到各个评价单元崩塌、滑坡地质灾害发生的总信息量j，指示崩塌、滑坡地质灾害发生的可能性，可作为斜坡类地质灾害易发性指数，单元的总信息量值越大代表越易发生崩塌、滑坡地质灾害。计算各个评价因子在相应状态下信息量见表1。运用ArcGis空间分析中栅格叠加分析功能，将6 个评价因子信息量叠加，得到各个评价单元在6 个指标类别下总信息量值在-5.9 0 8 4 9.49 47 区间内，信息量大小也就代表地质灾害易发性大小。按照ArcGis平台重分类功能中自然间断法将崩塌、滑坡地质灾害易发性信息量划分为4个等级：高易发性（1.158 9 9.49 47）、中易发性（-1.13 6 4 1.158 9）、低易发性（-3.49 2 2 -1.13 6 4）、非易发性（-5.9084-3.4922)。根据各栅格单元6 个评价指标，利用ArcGis重分类功能分级赋值，用栅格计算器叠加，得到栅格单元总信息量值，按自然间断点分级法分级，得到易发性分级图，据实际出微量调整，连片叠加，划定地质灾害易发区。潮阳区崩塌、滑坡地质灾害易发区分：高易发区、中易发区、低易发区、非易发区（图4）。崩塌、滑坡高易发区主要分布区域中部丘陵区金灶、谷饶、西胪及海门一带，由北西向南东呈带状分布，地形起伏大，地形切割强烈，人类工程活动强烈。11620116-30116-40图例?地质灾害点?孕灾地质条件点地形起伏度（m）K10102020303011620116-3011640图例地质灾害点孕火地质条件点工程地质岩组IIIVVMI2.510千米2.510千米116-20116-30（a）地形起伏度(a)Terrain Undulation164C116P20(b)Engineering Geological Rock Formations16030（b）工程地质岩组11640500云南地质42卷116201163011640图例地质灾害点孕灾地质条件点坡度（）6011620116*30116-40图例地质灾害点李灾地质条件点坡向（）1451351352252253153154502:5510千米02.5510T米116-201620116-30(c)坡度(c)Slope116e3Y灶116-401164(Y图例地质灾书点孕灾地质条件点距断层距离1000m116-2011620116-30(d)坡向(d)Aspect116-3011640116-40图例地质灾害点孕灾地质条件点土地利用现状建设用地水利交通用地农业用地林业及共他川地十2.5116202.3地质灾害危险性评价方法及结果在ArcMap软件中将降雨量因子值和易发性分区结果通过直线型阙值法将数值归一化处理，使其规范在0 和1之间，根据易发性程度指数栅格图层，基于ArcGis平台栅格计算器功能换算叠加（下列公式），求取各栅格单元地质灾害危险性指数，按自然间断点分级法分级，得到不同降雨工况下极高、高、中、低危险4个等级。式中：Wi-不同栅格单元地质灾害危险性值；Y-不同栅格单元易发性值；J.-不同栅格单元降雨量化分值。10T米(e）局断层距离(e)Distance from Fault图3 研究区地质灾害危险性评价因子Fig 3.Geological Hazard Risk Assessment Factors in The Study AreaWi=0.8 Y,+0.2 J2.5116-34Y116-4010干米11620(f)土地利用现状(f)Land Use Status116-30116:40第4期Tab 1.List of Information on Evaluation Indicators for Collapse and Landslide评价因子坡度坡向地形起伏度土地利用类型林业及其他用地I III IV工程地质岩组VVIVI1000m116-201630关埠德李建颖等，基于GIS汕头潮阳区崩塌、滑坡地质灾害危险性评价表1崩塌、滑坡评价指标信息量一览表类别N.601-1(平面)045135(东）135225(西）225315(南)315 45(北)30m建设用地水利交通用地农业用地501NSi54539.4554123.49543.30540.395475.8318541754954105405418542254145419541542354115425435429542054654854115429541640图例地质灾害点孕灾地质条件点月均降雨量（）146.05179.20179.20202.21202.21217.81217.81245.50S666.63666.63666.63666.63666.63142.93666.63158.83666.63143.51666.63145.53666.63415.68666.6346.75666.6352.64666.63151.56666.63128.72666.6330.48666.63203.62666.63303.81666.63326.23666.6370.99666.6364.57666.63204.84666.6345.53666.6351.40666.6368.75666.63500.95666.6311620163信息量I(Y,X,)-1.83140.53034.68663.4549一0.44130.2786-0.2559-0.1645一1.55881.64080.13130.6001-0.90380.3325-0.8053-2.5812-0.65071.71280.18680.48660.65310.6807-0.33601640图例地质灾害点孕灾地质条件点易发性评价非易发性低易发性中易发性高易发性费特镇铜盐镇新道文光街金浦街道2.5510千米02.5510千米16201116-2011630图4潮阳区近10 年月平均降雨量等值面图Fig 4.Contour Map of Average Monthly Rainfall inChaoyang District over The Past 10 Years116:40116:30图5潮阳区崩塌、滑坡地质灾害易发性分级图Fig 5.Classification Map of Geological HazardSusceptibility for Collapse and Landslidein Chaoyang District11640502斜坡类地质灾害危险性评价指标：易发性、近10 年月平均降雨量；易发性：高易发、中易发、低易发、非易发四个等级；降雨量：潮阳区11个气象站点近10 年（2 0 12 2 0 2 1年）月平均降雨量数据，按克里金插值法生成近10 年月平均降雨量等值面图（图5）。Tab 2.Geological Hazard Risk Zoning Table of Chaoyang District,Shantou City分区名称分区代号面积(Km)亚区代号面积(Km)占比(%)地质灾害点数（处）B,13.55高危险区B中危险区C低危险区D合计在ArcMap软件中将降雨量因子值和易发性分区结果通过直线型闲值法将数值归一化处理，基于Arcgis平台栅格计算器功能进行换算叠加，求取各栅格单元地质灾害危险性指数，得到地质灾害危险性评价结果，按自然间断点分级法进行分级，最终将潮阳区斜坡类地质灾害危险性划分为高危险区、中危险区和低危险区（图6、表2）。结果表明，高危险区面积16.14km，占全区总面积2.42%，主要位于崩塌、滑坡较发育的碎裂岩区域；中危险区面积2 9 9.8 0 km，占全区总面积44.9 7%；低危险区面积3 50.6 9 km，占全县总面积52.6 0%。3结论（1）通过斜坡类地质灾害危险性评价结果统计，研究区综合地质灾害高危险区面积明显大于分灾种评价结果，高危险区主要位于崩塌、滑坡较发育的碎裂岩区域。（2）选取主要评价因子有坡度、坡向、地形起伏云南地质表2 汕头市潮阳区地质灾害危险性分区表2.0316.14B2299.80一D350.69D2666.6342卷占比（%)1831.582.590.39299.8044.97173.4726.02177.2226.58666.63100N责韵镇2.5116206281457D2铜镇10干米10.5349.121.757.02100图例地质灾害点孕灾地质条件点危险性分区高危险区中危险区低危险区DI河溪城文光街道办事处阳平钥金动街进办事处越间街越办事处116300放道办事处115400度、土地利用类型、工程地质岩组、地质构造等6 个因素评价指标，基于 CIS空间分析功能将10 年一遇降雨工况和易发性分析计算，采用信息量评价方法开展区域崩塌、滑坡斜坡类地质灾害危险性定量评价，可为区域崩塌地质灾害危险性评价工作提供参考。1易靖松，王峰，程英建，张勇高山峡谷区地质灾害危险性评价一以四川省阿坝县为例【J中国地质灾害与防治学报，2 0 2 2.0 6（3)：13 4 142.2 娄海涛，张淑杞，基于信息量法的安龙县崩塌危险性评价J内蒙古煤炭经济，2 0 2 2.14.7 9.3 赵魁，基于ArcCIS平台的广东云浮云安区地质灾害危险程度分区评价J中国地质灾害与防治学报，2 0 2 0.0 6(3):89 95.【4王国卫，李明波，蒋明光，罗冠枝，陈全明，王迪，基于加权信息量模型的湖南省麻阳县地质灾害危险性评价与区划 J.地质与资源，2 0 2 0.2 9（3)：2 6 6 2 7 2.5陈飞，熊如宗，钟连祥，夏巍巍，闫琦玮，基于信息量模型与ArcGIS的龙南县足洞地区滑坡危险性评价J有色金属科学与工程，2 0 17.0 8（4)8 0 8 5.图6 研究区地质灾害危险性评价图Fig 6.Geological Hazard AssessmentMap of The Research Area参考文献第4期李建颖等，基于GIS汕头潮阳区崩塌、滑坡地质灾害危险性评价503GEOLOGICAL HAZARD EVALUATION OFCOLLAPSE AND LANDSLIDE IN CHAOYANG DISTRICTOF SHANTOU BASED ON GISLI Jian-ying,CAI Wen-quan,FANG Gang,LI Xiao-chun,ZHANG Ming-liang(1.Team 913,Guangdong Bureau of Nonferrous Geology,Shantou 515041,Shantou 515000;(2.Team 935,Guangdong Bureau of Nonferrous Geology,Shantou 515041,Huizhou 516000)Abstract:Based on the detailed data of 1:50000 geological hazard survey in Chaoyang District,sixevaluation indicators were selected,including slope,aspect,terrain undulation,engineering geological rockformations,geological structures,and land use typesofthe geological hazard points.Theinformation value methodwas used to obtain the susceptibility of the study area.Based on the GIS spatial analysis function,the 10-yearrainfall conditions and susceptibility were analyzed and calculated,and a geological hazard zoning map wasdrawn.The evaluation results in the research area show that the comprehensive geological hazard high-risk areais significantly larger than that of single hazard type.The high-risk area is mainly located in the fractured rockarea with well-developed collapses and landslides;The research results have practical significance for improvingthe predictiveabilityand comprehensive prevention and control level of regional geological hazard risksKey Words:GIS;Geological Hazards;Hazard Assessment;Chaoyang District,Shantou;Guangdong