桂西北田林县地质灾害易发性分区评价研究

韦学松， 江思义， 梁宝叠， 黄 博

(广西壮族自治区地质环境监测站，广西 南宁 530029)

0 引言

地质灾害易发区划分是地质灾害研究工作的核心内容之一，在地质灾害危险范围预测、地质灾害损失预评估和地质灾害防治工程评价等方面发挥着重要的作用[1]。

2000年我国制定了县(市)地质灾害调查与区划基本要求，陆续出现了地质灾害易发分区性评价的研究成果。2002年，钟荫乾[2]总结了地质灾害易发性评价的评价方法和崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷的易发程度评价因子，强调必须同时注重灾害现状和形成条件两类；其后随着GIS技术在我国的快速发展，全国各地以县(市、区)为单位的地质灾害易发性评价如雨后春笋一样不断冒出；赵彦宁[3]借助GIS技术对吉林省敦化市的地质灾害易发性区划方法进行了研究；张英[4]基于ArcGIS平台，并利用层次分析法和信息量法对旬阳县地质灾害易发性分区进行了评价研究；宋世鑫[5]基于MapGIS平台，利用指数法和信息量法对陕西省定边县地质灾害易发性进行了评价研究；王峰[6]选取Logistic回归模型与模糊综合评价模型对四川省巴中市南江县地质灾害易发性区划进行了研究。相关的研究成果不胜枚举，区域不同，选取的地质灾害易发性分区评价的因子不同，再结合恰当的数学方法或评价模型成为地质灾害易发性分区评价研究的关键。

1 研究区概况

田林县位于广西壮族自治区的西北部，地理坐标：北纬23°57′～24°48′、东经105°31′～106°26′，地处滇、黔、桂三省交界，东与右江、凌云、 乐业县(区)交界，西与隆林、西林两县毗邻，南与云南省富宁县接壤，北与贵州省册亨县隔南盘江相望。县境东西长约80 km，南北宽约70 km，全县总面积5 523 km2，为广西国土面积最大的县。田林县地处云贵高原和广西丘陵山区的过渡地带，境内以山地为主，地势高峻，山岭连绵，山峰海拔一般在1 000～2 000 m。该县人类工程活动频繁，大多数农村地区农民对地质灾害防灾意识薄弱，是广西地质灾害多发县。该县先前做过地质灾害易发分区的研究[7]，年代相隔较远，且研究精度相对较低。

通过资料搜集和地质灾害详细调查，田林县地质灾害及隐患共202处，其中，滑坡92处，数量最多，占45.54%；崩塌58处，占28.71%；不稳定斜坡42处，占20.79%；泥石流10处，占4.95%。崩塌、滑坡和不稳定斜坡为田林县地质灾害的主要类型。

2 评价方法与评价因子研究

2.1 评价方法

研究地质灾害易发性分区的方法有很多，总体上可分为定性分析和定量评价两种，定量评价目前成为主导[3]。本次研究采用在定性分析工作区地质灾害发育特点的基础上，利用GIS技术定量进行易发区划分。具体方法步骤如下：

(1)根据田林县地质灾害发育特点，确定控制和影响地质灾害发生的主要(n个)因素，建立田林县地质灾害易发性评价指标体系；以定性评价方法建立各评价因子的影响范围，并进行单因素评价分区，划分为最多4个等级、最少2个等级，赋单因素评价值(Yi)。

(2)采用专家打分法确定各因素权重值(Wi)。

(3)以GIS平台为依托，对各影响因素进行叠加分析，将研究区按各评价因子划分为地质灾害易发性各异的多个分区。

(4)依据各分区评价因子打分值及各因子的权重值，用加权的方法计算各分区地质灾害易发性综合评价值(R)。

(5)根据各区域综合评价得分的高低，进行地质灾害易发性分区。

2.2 评价因子的选取

地质灾害易发区的评价因子可从现状地质灾害发育特征、基础地质条件和地质灾害诱发因素三个大方向作为一级要素进行评价。在此基础上进行再次细分，可分为地质灾害发育密度、地貌类型、地形坡度、工程地质岩组、风化层厚度、地质构造、人类工程活动、多年平均降雨量8个二级要素。在综合分析了田林县地质灾害的形成条件和影响因素的前提下，建立了田林县地质灾害易发性评价指标体系，如图1。

图1 田林县地质灾害易发性评价指标体系

2.2.1 地质灾害发育密度

田林县地质灾害密度分区结果，将田林县地质灾害发育密度单因子评价赋值如下：地质灾害发育高密度区赋4分，地质灾害发育中密度区、低密度区依次赋3分、2分，地质灾害发育极低密度区赋1分。得到田林县现状地质灾害分布密度单因素评价分区图。

2.2.2 地貌类型

地貌类型是影响地质灾害发育与分布的重要因素之一。从地质灾害发育数量看，研究区内碎屑岩中山地貌区发育灾点数量最多，碎屑岩低山地貌区次之，岩溶峰丛洼(谷)地地貌区地质灾害发育最少；从地质灾害发育密度看，碎屑岩低山地貌区地灾发育密度最大，岩溶峰丛洼(谷)地地貌区次之，碎屑岩中山地貌区发育最少，各地貌单元地质灾害的分布数量与发育密度是不均匀的。碎屑岩中山地貌区地质灾害分布密度较低山地貌区低，其原因是中山地貌区分布面积大，居民点少，人类工程活动相对较弱所致；而岩溶峰丛洼(谷)地地貌区人口密度大，分布面积最小，且村庄大部分位于石山山脚，易形成岩质崩塌地质灾害；碎屑岩低山地貌区，覆盖层与基岩接触面(隔水层)易形成崩滑面，且人口密度大，人类活动影响较大，易导致崩塌、滑坡发生。若仅从地貌角度考虑，低山地貌区和岩溶峰丛洼(谷)地地质灾害应更易发生。田林县地貌类型单因子评价赋值为：碎屑岩中山地貌赋3分，碎屑岩低山地貌和岩溶峰丛洼(谷)地地貌赋4分。得到田林县研究区地貌类型单因素评价分区图。

2.2.3 地形坡度

地形坡度主要指自然斜坡坡度。根据区内调查统计结果，随着地形坡度的增加，田林县地质灾害发育数量和危害程度也呈明显上升趋势，因此，地形坡度对区内地质灾害的影响和控制作用明显。田林县受自然坡度影响且危害程度大的地质灾害主要分布于>35°的斜坡上，25°～35°的斜坡次之，<15°的斜坡对地质灾害发生的影响较小。田林县地形坡度单因子评价赋值为：坡度>35°得4分，坡度25°～35°得3分，坡度15°～25°得2分，坡度<15°得1分。得到田林县地形坡度单因素评价分区图。

2.2.4 工程地质岩组

工作区工程地质岩组对地质灾害的影响和控制作用较明显，虽然坚硬-较坚硬砂岩、粉砂岩、泥岩岩组和坚硬-较坚硬砂岩、泥质粉砂岩夹较软弱泥岩、页岩岩组发育密度相对较小，但从实际来看，该岩组风化带厚，风化层透水性更好，若仅考虑自然状况下不同的岩组易发性，认为在田林县坚硬-较坚硬砂岩、粉砂岩、泥岩岩组和坚硬-较坚硬砂岩、泥质粉砂岩岩组更易发，其次为纯碳酸盐岩岩组、弱-中等岩溶化坚硬碳酸盐岩夹软弱碎屑岩岩组。田林县工程地质岩组单因子评价赋值为：坚硬-较坚硬砂岩、粉砂岩、泥岩岩组和坚硬-较坚硬砂岩、泥质粉砂岩岩组得4分，纯碳酸盐岩岩组和弱-中等岩溶化坚硬碳酸盐岩夹软弱碎屑岩岩组得3分，块状坚硬侵入岩岩组得2分。得到田林县工程地质岩组单因素评价分区图。

2.2.5 风化土层厚度

根据统计结果可知，风化土层厚度越大的区域，地质灾害发育密度越大，为成倍增长。将田林县划分为≤1 m、1～3 m、3～5 m和>5 m等四个风化土层厚度区。风化土层厚度(按平均厚度计)单因子评价赋值为：风化土层厚度>5 m得4分，风化土层厚度3～5 m得3分，风化土层厚度1～3 m得2分，风化土层厚度≤1 m得1分。得到田林县风化土层厚度单因素评价分区图。

2.2.6 地质构造

地质构造对地质灾害的发育及分布也具有一定的影响。构造带上及其两侧影响带往往岩体破碎，岩石较容易风化形成崩滑所需的松散固体物质，构造节理面形成崩滑面。故本次研究以区内已查明的构造线为基准，向其两侧按间距设置≤1 km、1～3 km、3～5 km、>5 km等四个缓冲区。地质构造单因子评价赋值为：≤1 km得4分，1～3 km得3分，3～5 km得3分，>5 km得1分。得到田林县地质构造单因子评价分区图。

2.2.7 多年平均降雨量

降雨是崩滑流灾害发生的直接诱发因素，特别是暴雨季节，在相同地质环境条件下，地质灾害发生的数量与降雨量大小呈正比。因此，这里选用田林县多年平均降雨量作为致灾单因子进行评价赋值。田林县多年平均降雨量单因子评价赋值：多年平均降雨量1 400～1 600 mm得2分，<1 400 mm得1分。得到田林县多年降雨量单因素评价分区图。

2.2.8 人类工程活动

人类工程活动是研究区内地质灾害重要的诱发因子之一。区内人类工程活动对地质灾害影响主要表现为切坡，切坡使一些原本斜坡稳定性较好、地质灾害不易发缓坡地段变成易发，使原本斜坡稳定性较差、地质灾害易发陡坡地段变成更易发。因此，区内切坡的分布是判断人类工程活动强度最重要指标。这里选用野外地灾点调查及易发村屯核查工作中统计的、对致灾有影响的高陡切坡及低矮致灾切坡分布情况对田林县人类工程活动强度进行划分，将田林县共划分为人类工程活动强、较强、中、弱四个区。田林县人类工程活动强度单因子赋值为：人类工程活动强烈得4分，人类工程活动较强得3分，人类工程活动中等得2分，人类工程活动弱得1分。得到田林县人类工程活动强度单因素评价分区图。

2.3 评价因子权重计算和分级赋值

根据前述分析及总结，田林县地质灾害形成的因素中，地形地貌、风化土层厚度是客观因素，建房修路、降雨作用是激发因素，而风化土层厚度又受工程地质岩组和地形控制，地质构造仅仅在局部控制着地灾点的发育。在对选用的地质灾害发育密度、地貌类型、地形坡度、工程地质岩组、风化层厚度、地质构造、人类工程活动、多年平均降雨量等8项评价因子确定权重，权重总和为1。根据田林县地质灾害形成因素的主次控制条件，各个评价因子所占权重赋值见表1。

表1 田林县地质灾害易发程度评价中各参评因素赋值标准及权重分配表

2.4 ArcGIS加权叠加及量化分析

利用ArcGIS系统的空间分析功能将8个参与易发程度评价的单因素图作叠加分析(Analysis Tools->Overlay->intersect)，得出带有叠加属性的不同分区。在叠加分区的基础上，利用ArcGIS系统的“字段计算(Data Management Tools->Fields->Calculate Field)”功能，计算每一个分区各自的综合评价值。为便于田林县最终的易发区综合划分，按综合评价值对各区进行了渐变赋色。

按地质灾害易发性综合评价得分的高低，进行地质灾害易发分区。本次采用突变点法进行确定，经过统计分析，从中找出突变点作为易发程度分区界线值。结合田林县野外调查实际情况与评价结果进行综合分析，将田林县划分为高易发区、中易发区、低易发区3个不同等级的区域，其中高易发区分为4个亚区，中易发区分为6个亚区，低易发区分为5个亚区，具体分区见图2。

图2 田林县地质灾害易发程度分区图

据统计，田林县地质灾害高易发区(A)：总面积为668.88 km2，占全县总面积的12.11%，包括A1、A2、 A3和A4共4个地质灾害高易发亚区；田林县地质灾害中易发区(B)：总面积为2 701.99 km2，占全县总面积的48.92%，包括B1、B2、 B3、B4、B5和B6共6个地质灾害中易发亚区；田林县地质灾害低易发区(C)：总面积为2 152.13 km2，占全县总面积的38.97%，包括C1、C2、C3、C4和C5共5个地质灾害低易发亚区。田林县各地质灾害易发亚区的具体情况及基本特征见表2。

表2 田林县地质灾害易发程度分区表

3 结论

(1)建立了田林县地质灾害易发性评价指标体系，田林县地质灾害易发性评价因子包括地质灾害发育密度、地貌类型、地形坡度、工程地质岩组、风化层厚度、地质构造、人类工程活动、多年平均降雨量8个影响地质灾害易发性的地质环境因素。

(2)依据预测分区指标计算，田林县地质灾害高易发区总面积为668.88 km2，占全县总面积的12.11%；田林县地质灾害中易发区总面积为2 701.99 km2，占全县总面积的48.92%；田林县地质灾害低易发区总面积为2 152.13 km2，占全县总面积的38.97%。

(3)以田林县地质灾害详细调查成果资料作为依据，建立田林县地质灾害易发分区评价指标体系，利用ArcGIS的空间分析功能对研究区地质易发性进行评价研究，其结果相对科学、直观、准确。