都江堰市地质灾害危险性及潜在影响评估*

邓　越，周廷刚，蒋卫国

(1. 北京师范大学 减灾与应急管理研究院，北京100875；2. 北京师范大学 环境演变与自然灾害教育部重点实验室，北京 100875；3. 西南大学 地理科学学院，重庆 400715)



都江堰市地质灾害危险性及潜在影响评估*

邓越1,2，周廷刚3，蒋卫国1,2

(1. 北京师范大学 减灾与应急管理研究院，北京100875；2. 北京师范大学 环境演变与自然灾害教育部重点实验室，北京 100875；3. 西南大学 地理科学学院，重庆 400715)

摘要:地质灾害的发生具有不确定性，其结果却会造成严重的人员伤亡和财产损失。因此，掌握地质灾害危险性空间分布情况，以及潜在的影响，对于地方政府的减灾防灾工作，具有指导意义。研究以都江堰市为例，选取坡度、岩性软硬程度、离构造线距离、植被覆盖度、年均降雨量5个危险性评估指标，综合应用层次分析法和信息量法，计算都江堰市地质灾害危险性，并以此将都江堰市划分为高、中、低、无危险区，统计危险区内土地利用和人口情况。结果表明：①都江堰市高、中危险区主要分布于成都平原向龙门山地过渡地带，呈北东方向，贯穿都江堰市的中部和西南部；②高、中、低危险区面积依次为172.28 km2、241.44 km2、104.40 km2，分别占总面积的15.68%、21.97%、9.50%；③都江堰市内林地所受地质灾害潜在影响最为严重，高、中危险区内共有325.31 km2的林地受影响，危险区内总计有234 227人受地质灾害潜在影响。

关键词:地质灾害；危险性评估；潜在影响评估；层次分析法；信息量法；都江堰市

我国地质灾害种类繁多、分布广泛、活动频繁、危害严重[1-2]。据《全国地质灾害通报(2014年)》统计，2014年，全国共发生滑坡、泥石流等地质灾害10 907起，共造成349人死亡、51人失踪、218人受伤，直接经济损失达54.1亿元。掌握地质灾害危险性空间分布情况，以及潜在的影响，对于地方政府的减灾防灾工作，具有指导意义。

地质灾害危险性评价，主要根据历史灾情数据，并结合地质灾害发生的地理环境和地质背景，对未来地质灾害发生的倾向性进行空间预测。目前，以数学模型为核心，栅格单元为评价单位、GIS为平台的地质灾害危险性评价研究已成为普遍应用。Long Nguyen Thanh等[3]和王哲等[4]利用层次分析法，分别对越南Luoi地区和中国绵阳市的地质灾害危险性进行分区。邓辉等[5]、王宁涛等[6]、高振记等[7]，采用信息量模型，进行地质灾害危险分区。也有学者采用logistic法[8-9]、证据权法[10]等方法。黄润秋认为栅格单元割裂了地貌系统的完整性，应该采用斜坡单元作为评价单元[11]。霍艾迪等[12]、唐川等[13]采用斜坡单元，分别以陕西黄陵县和四川汶川县为研究区域，进行地质灾害易发性分区。随着WebGIS技术发展，地质灾害危险性评估实时监测预警逐渐取得广泛研究。殷坤龙等[14]、袁宏等[15]研发了基于WebGIS的监测预警系统，这对于减灾信息的及时发布具有重大意义。

本文以都江堰市为研究区域，采用栅格单元为评价单元，选取坡度、岩性软硬程度、离构造线距离、植被覆盖度、年均降雨量五个危险性评估指标，综合应用层次分析法和信息量模型，计算都江堰市地质灾害危险性，并以此进行危险性等级区划。基于危险性区划结果，从土地和人口两个角度，分析都江堰市的地质灾害危险性情况，这对都江堰市的地质灾害减灾防灾工作，具有一定的参考意义。

1研究区概况

都江堰市，是四川省成都市下辖县级市，位于成都市的西北部，地跨成都平原与龙门山山地区两个不同的自然地理区域，西北部属龙门山地带，东南部则属于成都平原区。区内气候属四川盆地中亚热带湿润季风气侯区，四季分明，冬无严寒，夏无酷暑[16]。区内降雨量较多，多年平均降雨量1 134.8 mm，主要集中在5-9月[17]。都江堰市北部发育黑云花岗岩、闪长岩；东南部，为第四系冲洪积层，岩性以亚砂土和亚粘土为主。都江堰市地质构造为龙门山构造带的中南段，属华夏构造体系，主要由北东走向的映秀断层和灌县断层横穿研究区域。

2数据介绍

研究数据包括遥感数据、DEM数据、历史地质灾害数据及基础数据。遥感数据和DEM数据来源于地理空间数据云平台(http://www.gscloud.cn)。遥感数据选用Landsat8 OLI数据，其空间分辨率为30 m。在ENVI支持下，对遥感数据进行大气校正、图像镶嵌和图像裁剪处理操作。DEM数据为SRTM 90 m分辨率数据。在ArcGIS平台支持下，对DEM数据重采样成30 m分辨率，然后进行镶嵌和裁剪。历史地质灾害数据和基础数据，主要是通过对已有报告、图件、文献、网上材料、统计数据等获取并进行整理。基础数据包括都江堰市行政区划数据、地质数据、降雨数据、人口数据。

3技术路线

整个研究的技术路线如图1所示，分为两部分：危险性评估和潜在影响评估，潜在影响评估是在危险性评估基础上展开。

图1　技术路线图

3.1危险性评估

地质灾害的爆发是多种因素，在一定的诱发条件下共同作用的结果。已有的研究表明，这些控制因素主要包括了地形地貌、地质构造、地层岩性方面[18]。本次研究选择坡度、岩性软硬程度[19]、离构造线距离、植被覆盖度[20]、年均降雨量5个因素作为危险性指标因子(图2)。研究将这5个因子，划分为孕灾因子和诱灾因子两类。孕灾因子由坡度、岩性软硬程度、离构造线距离、植被覆盖度组成，而诱灾因子仅包括年均降雨量。

图2　都江堰地质灾害危险性指标分类

研究采用信息量法确定各因子危险性指数Ii。单个因素对地质灾害的影响程度可以用信息量衡量，信息量越大，则认为因素对地质灾害的危险性越高[5-7]。计算各因素xi对地质灾害L提供的信息量Ii(L,xi)：

(1)

式中：S代表研究区的评价单元的数目；N为评价单元内曾发生地质灾害的单元总数；Si代表因子xi的评价单元总数；Ni代表在因子xi的评价单元内，发生地质灾害的单元总数。

信息量模型只考虑各因素对地质灾害危险性程度，但并没有考虑到实际情况下，各因素所占的权重不同[21]。因此，需要确定评价因子的权重Wi。其中层次分析法，由于科学简便，被广泛应用于权重的确定[22]。将各因子的权重和危险性指数加权相乘、求和，如式(2)所示，可得到危险性综合评价指数I，用于表示研究区的地质灾害危险性程度。I值越大，则表示地质灾害危险性越高。相反，I值越小，地质灾害的危险性越低。最后，根据危险性综合评价指数I，将将研究区划分为高危险区、中危险区、低危险区、无危险区。

(2)

3.2潜在影响评估

潜在影响评估，是根据地质灾害危险区划结果，统计危险区内的承灾体情况。研究选择土地利用和人员作为地质灾害的承灾体。土地是地质灾害最直接的承灾体；而人员则是风险评价中，最关注的承灾体。

土地影响评估方法简单，研究统计高、中危险区内，林地、旱地、水田、住宅及建设用地面积。

人口影响评估，则是统计危险区划内的人口数。为更准确地评估潜在影响人口，研究基于住宅及建设用地展开评估。首先，分乡镇统计住宅及建设用地面积；然后，根据各乡镇人口数据，计算出住宅和建设用地类型对应的人口密度；最后统计各乡镇受影响住宅和建设用地面积，乘以对应的人口密度，然后相加求和，即为受影响总人口数。

4结果

4.1危险性区划

层次分析法确定危险性评价指标权重Wi(表1)，其结果通过一致性检验；将各指标图层与地质灾害分布图进行分析统计，按照式(1)计算出各指标因子的信息量，即每个因子评价单元的危险性评价指数Ii(表1)；按照式(2)，利用栅格计算器，将每个指标因子的评价指数进行加权叠加，获得都江堰市地质灾害危险性综合评价指数I，其值范围为-1.94 ~ 0.83。

经过多次调试，以I值等于-0.85、-0.35、0.45为断点，将整个研究区分为高危险区、中危险区、低危险区、无危险区，最终获得都江堰地质灾害危险性区划，如图3所示。从图3可知，都江堰市地质灾害高、中危险区主要分布于成都平原向龙门山地过渡地带，以北东向展开，贯穿整个区域中部和西南地区。一方面，该区内是成都平原向龙门山山地带过渡区域，区内河、谷纵横，地形被切割的较破碎，斜坡以陡坡和陡崖为主。另一方面，该区域断层褶皱发育，且具有活动性。因此，该区域属于地质灾害的高、中危险区。都江堰市无危险区主要分布于区域东南部和南部。该区域属于平原区，地形起伏不大，因此不易发生地质灾害。区域北部，地层岩性为坚硬岩，多植被覆盖，年均降雨量相比其他地区又最低，因此，也属于地质灾害不危险区，但断层周围，受断层影响，属于低危险区。

统计各危险区划分布地质灾害数、灾害个数比、面积、面积比，结果如表2所示。都江堰市高危险区面积172.28km2，占15.68%，分布灾害22处；中危险区面积241.44km2，占21.97%，分布灾害10处；低危险区面积104.40km2，占9.50%，分布地质灾害2处。都江堰市无危险区面积580.87km2，占52.85%。从分析结果来看，地质灾害的分布与危险区等级具有良好的相关关系，说明本次的危险性分区结果较为理想。

表1　各指标因子权重及信息量

图3　都江堰市地质灾害危险性区划图

危险性区划灾害个数灾害个数比/%面积/km2面积比/%无危险区00580.8752.85低危险区25.88104.409.50中危险区1029.41241.4421.97高危险区2264.71172.2815.68

4.2潜在影响

都江堰市地质灾害危险区分为高危险区、中危险区、中低险区、无危险区。通过ArcGIS分区统计功能，统计出高危险区和中危险区的林地、旱地、住宅及建设用地、水田影响情况(表3)，并以住宅及建设用地为人口的承载体，统计出受影响人口数(表4)。

研究区林地受地质灾害的影响最为严重，影响面积为325.31 km2；其次是旱地，影响面积为32.28 km2。住宅及建设用地的影响程度和水田基本相当。四类土地利用类型中，中危险区的影响程度，从面积上说，均大于高危险区。

都江堰市潜在影响人口(表4)，仍以中危险区影响程度更为严重，有147 242人受到影响。而高危险区受影响人数为19 850人，低危险区67 135人。三者总计有234 227人受到地质灾害的潜在影响。

表3　潜在影响土地利用面积　km2

表4　潜在影响人数

5结论

本研究以都江堰市为研究区域，选取坡度、岩性软硬程度、离构造线距离、植被覆盖度、年均降雨量五个评价指标，综合应用层次分析法和信息量模型，计算都江堰市地质灾害危险性，进行危险性等级区划。基于危险性区划结果，从土地和人口两个角度，分析都江堰市的地质灾害危险性情况。研究取得的主要结论如下所示。

(1)都江堰市地质灾害危险性可分为高危险区、中危险区、低危险区以及无危险区，对应的区划面积依次为172.28 km2、241.44 km2、104.40 km2、580.87 km2，分别占总面积的15.68%、21.97%、9.50%、52.85%。

(2)都江堰市高、中危险区主要分布于成都平原向龙门山地过渡地带，呈北东方向，贯穿都江堰市的中部和西南部。该过渡带地形起伏大、受断裂影响大、岩性软弱、年均降雨量充沛，综合导致该地带为地质灾害高发区域。

(3)都江堰市地质灾害高、中危险区内，林地受影响面积最大，为325.31 km2；其次是旱地，影响面积为32.28 km2。地质灾害潜在影响人口，合计为234 227人，其中，中危险区影响人口最多，为147 242人。

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AssessmentofGeologicalDisasterHazardandPotentialImpactinDujiangyanCity

Deng Yue1, 2, Zhou Tingang3and Jiang Weiguo1，2

(1.AcademyofDisasterReductionandEmergencyManagement,BeijingNormalUniversity,

Beijing100875,China; 2.KeyLaboratoryofEnvironmentalChangeandNaturalDisaster,MinistryofEducation,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China; 3.SchoolofGeographicalSciences,SouthwestUniversity,Chongqing400715，China)

Abstract:The occurrence of geological disaster is uncertain. However, the consequences will cause numerous casualties and property losses. So understanding the space distribution of geological disasters hazard and its potential influences has a guiding significance for the local government to prevent disasters and reduce the losses. Research takes Dujiangyan City as study area, and then used analytical hierarchy process and information value model to evaluate the geological disasters hazard index with the five evaluation factors of slope, hardness of rock, distance away from tectonic lines, vegetation fraction and average annual rainfall. According to the index, Dujiangyan City was divided into high-risk district, moderate-risk district, low-risk district, no-risk district. Finally, the related disaster impacts can be analyzed from perspectives of land use and population separately. Three conclusions can be concluded from the research. First, the high-risk and moderate-risk districts are distributed in central and southwestern city, the transition zone from Chengdu Plain to Longmen Mountain. Second, high-risk, moderate-risk and low-risk area of 172.28 km2, 241.44 km2 and 104.40 km2, accounts for 15.68%, 21.97% and 9.50% of the total area respectively. Third, in Dujiangyan City, the woodland was the worst area damaged, of which 325.32 km2 are distributed in moderate-risk and high-risk district, and totally 234277 people were affected in risk districts.

Key words:geological disaster; hazard assessment; potential impact assessment; analytical hierarchy process; information value model; Dujiangyan City

doi:10.3969/j.issn.1000-811X.2016.02.037

中图分类号：X43; P694

文献标志码：A

文章编号：1000-811X(2016)02-0196-05

作者简介：邓越(1995-)，男，四川达州人，博士研究生，主要从事地表遥感与减灾信息系统的研究. E-mail：dengyue@mail.bnu.edu.cn通讯作者：蒋卫国(1976-)，男，湖南衡阳人，副教授，主要研究方向为洪水灾害及湿地生态遥感监测与评价研究. E-mail：jiangweiguo@bnu.edu.cn

基金项目：国家自然科学基金(41171318；41571077)；中央高校基本科研业务费专项基金

*收稿日期：2015-09-28修回日期：2015-11-23

邓越，周廷刚，蒋卫国. 都江堰市地质灾害危险性及潜在影响评估[J].灾害学, 2016,31(2):196-199,212.[ Deng Yue，Zhou Tingang and Jiang Weiguo. Assessment of Geological Disaster Hazard and Potential Impact in Dujiangyan City[J].Journal of Catastrophology, 2016,31(2)：196-199.]