侯天琦
(成都理工大学,四川 成都 610059)
地质灾害既包括自然环境形成的灾害,也包括人为原因造成的灾害,在矿上进行采矿时,由于对矿山的地貌条件造成了改变,很容易形成地质灾害。因此,我们要了解矿山地质灾害的特征[1],地质灾害前矿山周围环境会发生的变化,人类的那些行为会导致当地的地质环境造成破坏。了解地质灾害对人类社会会造成多么严重的影响,评估矿上地质灾害的灾害等级。
地质灾害的评价思路分为两种,一种是定性风险评价,主要评估的是灾害发生的可能性大小,一种是定量风险评价,主要评估的是矿山地质灾害的经济损失和对人们后续采矿工作的影响程度。GIS技术配合定量评先评价法可以分区分析矿山地质灾害的特征,大部分传统方法可以在计算机内模拟矿山环境,再通过改变地质数据评估当地矿山的地质灾害,但传统方法无法对统一地区的地质灾害再按制造其他要求进行小区域划分,将GIS技术融入矿山开采区灾害易发评估方式中,完美的弥补了这一缺陷[2]。
利用互联网矿山信息库和查阅文献图书的方法,确定矿山的典型灾害的种类,并进行统计和分类。矿山的灾害易发性评估方法还是要根据矿山的地质、地形已经具体的采矿方式来进行评估。如果没有这些基础数据,单纯依靠经验和高科技仪器,评估出来的结果也是不不准确的。所以在调查前期,一定要将数据调查清楚。将以上的灾害数据导入GIS系统,利用GIS系统的空间密度可视化的功能对系统中的矿山地质状况进行空间密度分析。GIS系统中的数据对比来源是利用遥感影像技术收集而来,根据地理学的物质在不同地质中的衰减规律,准确预测矿山地质灾害在矿山上的分布规律,当灾害空间变化是连续的时候,密度方程的分布曲线开始由峰值向低谷回落。根据密度数值对地质灾害评价分出等级:
表1 地质灾害风险统计评级分级
如上表所示,矿山地区最终的灾害评估条件最终确定为每平方公里的死亡人数和财产损失。
利用统计数据制定评判等级数据的标准,最后得出上表结果,基于GIS技术采集数据得出的地质灾害风险统计评级分级具有科学性。
矿山分区的灾害性评级涉及的因素,几种因素对矿山地质灾害的影响也不同,对地质灾害的预测的准确与否和预测速度都影响地质灾害的发生。矿山地质灾害的传统监测方式是人工巡查,人工巡查需要耗费大量的劳动力,而且发现灾害的速度慢,能确定的灾害范围不够准确。想要实现大面积监测还是需要借助带有定位装置的无人机进行遥感监测。不过无人机和人工巡查相比的弱点就是它不会思考,无法将灾害进行等级分类。因此,我们一定要根据地质灾害的风险等级,分析不同等级的地质灾害的形成原因[3]。GIS技术可以对矿区采矿后的地表塌陷、地表裂缝等因素进行分析,并结合矿区地表分层模型计算综合指标,得出矿区地质灾害的评价分区结果。
地面塌陷的形成原因除了暴雨和地震等自然原因,还有采矿计划设计不合理导致的认为原因。GIS建立的矿山灾害数据模型,反应了包括真实的矿山海拔高度和地表特征。后期经过数据校正处理,根据研究地区的评价单元指数得到地质灾害的危险等级数值,得出潜在地质灾害分区域分布图。根据空间分布图,总结危险区域主要集中分布区的特点:矿山坡度基本>40°[4],矿区处于矿山的阴坡面,阴坡面的整体山势陡峭易发生滑坡,地质灾害一旦发生矿山山脚的村落很难幸免[5]。
为了验证本文设计的灾害易发性分区评价方法的结果准确度,需要设计仿真实验,对比传统的评价方式和本文设计的方案评价灾害等级的正确性。
在计算机中模拟30个矿山地质灾害的检测点,灾害地区占据整个矿山区域。利用地质灾害风险统计评级分级表中的标准对30个矿山监测点进行风险评级,并利用GIS空间运算各种等级的灾害风险面积占矿山总面积的百分数。按照灾害的危害性进行评估,危险地区面积占总面积的23.45%,较危险地区的面积占总面积的22.4%,低危险地区的面积占总面积的10.23%,按照本文方法将灾难的易损性和易发性也使用GIS进行计算,最后和传统方式进行对比。
为了验证本文设计的评价方法的准确性,利用该评价方法和传统方法进行矿山地区进行地质灾害易发性风险评价,为了保证数据不是随机得到,供做了五次实验,实验结果如图。
如图1所示:风险评估需要采集数据,进行人工评估和计算,矿山灾害易发性风险评估总时间需要将计算三项时间夹在一起。传统方式的计算值比实际易发性数值都大3平方公里,而本文设计的评估方式误差值都在1平方公里以下。根据曲线走向分析,传统方式的误差值时大时小,对最终结果的确定误差并不稳定,相反,本文设计的评估方式所形成的曲线走势平稳。因此评估结果更加具有可信性,传统方式的测试结果受其他因素影响不能被降低到一定范围。
图1 灾难易发性误差曲线
矿山地区的灾害的易发性研究一直是采矿工作最关注的灾害性研究之一,传统的评估方式准确性较低,沿用下去已经起不到防治矿山地质灾害的作用。再加上传统方式的预测风险时间较长,如果发生的是重大灾害,人员没有足够的时间撤离,人员的生命安全和财产都得不到保障。针对以上问题设计本文的评估方案,预判灾害所需的时间短,准确度相比传统方法也有了很大的提高。
本文通过GIS可以将检测区域按检测数据类型进行分区的特点设计了基于GIS的矿山开采区地质灾害易发性分区评价方法。验证该方法的仿真实验的灾害数据是经过计算机模拟选定的,没有考虑其他突发状况对数据的影响,希望在以后的研究中可以将风险条件考虑的更加全面。