区域地质灾害评价的尺度效应研究

刘传奇　唐毅

【摘 要】地质灾害是地球地壳活动引起的地质动力活动，导致地质环境突变，或者由于人类活动对地层的破坏导致的一种自然灾害，能够直接破坏人类的生存环境，危害人类的生命财产安全，造成严重的后果。诱发区域地质灾害的因素是多重的，例如地震、降水、人类活动等。因此，研究区域地质灾害的演变规律，主要是研究造成地质灾害的各个因素之间的相互关系和所占比重，以及他们之间的内在关联。地质灾害的评价基于两个大方向，分别是基于物理模型的数值模拟发，基于概率的数学统计法，其他的既是这两个大方向的交叉组合评定方法。地质灾害的评价取决于时空尺度。地质灾害评价的尺度效应区别于其他学科，比如水文学和地理学等，区域地质灾害评价是多学科技术的交叉应用，但也具有其自有的鲜明特征。区域地质灾害的评价的尺度效应包括空间效应、时间效应和方法效应等。不同尺度的信息源都会对评价结果产生不确定影响，不同尺度效应的组合方法直接影响分析与评价的精度和可操作性。

【关键词】地质灾害危险性；尺度效应；青川

区域地质灾害的评价早在上个世纪中期就受到外国地质学者的重视，20世纪70年代，美国土地保护部首先对加利福尼亚的地震、滑坡等十种自然灾害进行了灾害风险的评估，对洪水、地震、台风、滑坡等自然灾害建立了一整套预测模型，出台了各种减灾政策。我国幅员辽阔，地质种类繁多，是世界上地质灾害种类最丰富的国家之一，也是系统科学记录地质灾害最早的国家，但由于历史的局限，地质灾害的宝贵历史记录悉数失传。我国对区域地质灾害的评价和预警研究起始于上世纪八十年代，早期的研究对象集中与灾害分布规律的研究，灾害形成机理的研究和灾害预警等方面，研究的地质种类包括水文地质、工程地质等。随着我国经济的发展，区域地质灾害研究的投入增加，GIS的发展，我国地质灾害研究逐渐打破成规，评价预警水平日益提高。

1 尺度效应的研究现状

尺度效应是一种客观存在的量度，是自然过程存在的时空或者地域上的特征量度，能够逻辑客观的对人们所观察事物进行详细描述。区域直至灾害的诱发因素包罗万象，包括景观学、地理学、地貌学、气候学、水文学等学科的研究方向，但针对地质灾害的尺度效应研究，国内外还暂时出于贫瘠状态，特别在地质灾害评价的工作精度进行定性的划分上，对区域地质灾害的大小单元归类整合经验等方面只是略有涉及。

随着数字技术的飞快发展，信息的获取越来越便利，地质灾害监测资料的长期积累为地质灾害评价储备了数据库，丰富的数据资源与GIS技术的结合，衍生出越来越多的理论技术被运用到地质灾害评定的尺度效应研究中。尺度效应的研究，对分析地质灾害的数据选择提供了指南和原则，完善了区域地质灾害评价的理论体系，提高了区域地质灾害评价的结果精度。

2 尺度效应的表征探讨

区域地质灾害的评价是根据区域地址条件的背景、诱发灾害的自然因素和诱发灾害的人类活动，在一定的时空内，对该区域所发生的地质灾害的规模、持续时长、所造成影响等方面做出预期推断与分析。地质灾害是客观存在的自然现象，收到影响的诱发因素千变万化，大到当地地质、水文、气候环境，小到一场暴雨、一座危崖、一棵枯树，并且地质灾害的演变缓慢而长久，因此对地质灾害评定的客观尺度认识相对浅显。另一方面，人类活动对大自然的破坏日益加重，地下水的过度抽取造成地下水层枯竭，破坏了地下层压力造成地下层坍塌，地下矿藏、煤炭、石油、天然气的抽取造成底层段的断裂，导致地面出现“天坑”和地上水位下降，危害地质稳定。滥砍滥伐、围湖造田、盲目垦荒等破坏生态环境的逆自然行为造成泥石流、土地荒漠化等自然灾害。人类活动对极端自然事件的加快和触成也成为尺度效应研究的必要要求和可行手段。

区域地质灾害的评价媒介，主要依托于一定比例尺的地图图层，图层在空间上的形态特征一般表现为地形地貌、岩性和地质结构等。在充分考虑当前比例尺下相应图层的信息的同时，另一方面，对其中的不确定性因素带来的对评价结果精确度的干扰应当重视起来，这是研究尺度效应的重要内容。

3 区域地质灾害评价的有效性周期分析

诱发地质灾害的自然条件包括特殊的地区地质构造、当地地形地貌、植被覆盖面积等，这些因素共同决定了区域地质灾害发生的可能性。区域地质灾害评价的有效性周期与触成地质灾害的因素有因果联系。诱发地质灾害的外在因素越复杂，带来的地质灾害危险性信息的监测数据就越不不确定，灾害评价的有效性周期就相应变短。如果评价时建立各个因素对地质灾害影响的模式，分清主要影响因素和次要影响因素，准确把握研究区地质灾害的划分，其评价结果的有效性周期就会相对变长。

突发性自然事件会完全打破区域地质灾害评价的有效周期，对于这类区域地质灾害的有效周期，应以突发性自然时间为界限，重新进行区域地质灾害的评价工作。突发的自然事件包括地震、暴雨、台风等，这类事件会直接改变区域地质灾害的进程，改变地质构成的空间格局，加大地质灾害发生的危险率。以汶川地震作为典型突发性自然事件为例，地震后明显改变了青川县滑坡危险性区划的空间格局，加大了青川县滑坡危险区的面积。采取对青川县滑坡危险区的土地、坡度、断层、地层岩性、降水五个因素作为模糊综合评价指标，对震前震后的区域滑坡危险性进行评价并且划分等级。震前的滑坡危险区包括凉水、楼子、七佛、苏河等乡镇，震后增加了白家、关庄、红光、马鹿、建峰等乡镇地区。

区域地质灾害的演变具有复杂性和不可预见性，但通过深入的研究和科学的尺度效应分析，通过不同时空尺度的检测数据进行数据模拟统计，建立统计模型，就可以相对提高区域地质灾害评价的精确性。随着人类对大自然的改造能力提升，以及人类活动带来自然环境的破坏，各种极端的自然灾害事件的发生率愈发频繁，以至于影响地质灾害的自然因素的演变过程迅速加快；同时，随着地质灾害数据资料的统计和预警模式的建立，我国对区域地质灾害评价的能力也逐步提高。

【参考文献】

[1]陈立德，陈州丰，邵长生，等.南水北调中线大宁河补水工程区区域地质与地质灾害[M].北京：中国地质大学出版社，2008：14-28.

[2]高庆华，刘惠敏，李晓丽，等.中国地震次生地质灾害区域风险评估[M].北京：气象出版社，2011：44-58.

[3]马寅生.黄河上游新构造活动与地质灾害风险评价[M].北京：地质出版社，2013：33-57.

[4]黄润秋.地质环境评价与地质灾害管理[M].北京：科学出版社，2008，67-74.

[5]崔霖沛，吴其斌.环境地球物理方法及其应用：环境污染、灾害及地球物理场环境效应的监测与治理[M].北京：地质出版社，1997-55-69（2607）.

[责任编辑：丁艳]