地质灾害易发性风险评估及预测分析

马彦霞

（河北省地质工程勘查院，河北 保定 071000）

地质灾害给人类所带来的灾难性十分严重，对生命安全、经济、生态环境等造成严重影响。在我国，有70%的领域为山区，山区面积大，发生地质灾害的频率也相对较高[1]。由于人类工业活动的不断开展，例如兴建水库、工厂的废物排泄、城镇化发展等，加速了对自然地质环境的扰动，提高了灾害发生的频率。根据研究资料表明，山体崩塌、滑坡、地质裂缝、泥石流、地面塌陷与地面沉降都是目前存在的地质灾害[2]。地质灾害的灾情都十分严重，对目前的环境与资源都将造成毁灭性伤害。随着科技的发展与进步，防灾减灾能有效的降低灾害带来的危害[3]。防灾的办法一般都是在地质学、工程治理方面，随着科学的进步，目前这些方法逐步向地质灾害的监测预警与风险评估等方面延伸，防灾方法结合灾害风险评估与预测，可以有效地降低带来的危害，减少人员伤亡以及损失[4]。地质灾害风险评估也是灾害风险体系里十分重要的一部分，是主动防灾的关键依据。灾害风险评估与预测是当前和今后社会发展的必然需求，对经济发展、土地规划、土地建设等有着重要的意义。

1 分析地质灾害特征

山地丘陵地区面积较大，约占国土面积的70%，地质复杂，易发生突发性地质灾害。灾害分布相对零散，主要以小型灾害为主。从地质灾害的形态角度分析，形态特征相对明显，灾害后缘多数呈圈椅状，地形坡度为25°～45°之间。发生灾害的侧边界可识别度不同，中上部侧壁与后壁特征类似，中下部侧壁不清晰，主要以受灾害山体变形程度区分。地质灾害的特征显著，包括高位性、隐蔽性等。高位性是指地质灾害发生的位置，一般位于山体中上部，此部位地势陡峭、工作人员采样与观察都无法到达，有些甚至在无人区，常规的排查很难发现其隐藏的危险迹象，甚至采用无人机进行排查隐患都无法实现。隐蔽性指的是西南山区，树木生长繁多的地区，一般此地区斜坡由于长年地处于野生状态，树木丛林生长茂密，导致灾害出现迹象被遮挡，较难发现。远程运动指大型滑坡、崩塌后，碎屑流动碰撞，流动速度过高，流动距离过长，最终能达到数千米的距离，较长的流动距离将灾害范围扩大。灾害链效应也是出现地质灾害的一大特征，指在某些特定的条件下，发生的地质灾害发生了转变，转化为链式灾害。例如滑坡，碎屑流动碰撞，造成河道堵塞，河道上游出现淹没，河道下游会发生洪涝，像一根链条将灾害放大，进而也扩大了灾害带来的损失，如图1所示。研究表明，越是在地质环境脆弱、不稳定的地区，灾害特性表现得越明显，地质灾害易发性频率越高。

图1 地质灾害特征

2 地质灾害易发性风险评估

地质灾害风险评估由得到的灾害危险性、承载体易损性、承载体价值，完成风险评估过程。对地质灾害进行风险评估，需要根据风险可接受的标准对风险估算结果进行进一步分析判断，最终进入决策过程，目的是了解地质灾害风险对经济、环境的重要性。

评估地质灾害易发性风险包括时间、空间概率、易损性3个方面。时间概率评估主要是计算地质灾害发生的概率，是风险因素的一个关键成分[5]。常见的计算地质灾害易发性概率方法如下：

基于过去的灾害事件的频率形成概率模型，根据长期的灾害数据形成两种地质灾害概率分析模型：二项分布和泊松分布[6]。某特定规模的灾害平均每T年发生一次的年概率为：

T为事件的重现期，λ代表将来灾害发生的期望频率。在特定年限内（t）发生一次或多次灾害的概率：

P0为特定年限内（1-1/T）不发生灾害的概率，Pt0为t年内不发生灾害的概率。泊松分布，发生n次灾害事件的年概率的泊松模型为：

λ为将来灾害发生频率，t是一年内一个或多个灾害发生的概率，公式如下：

我通过计算发生概率可以评估地质灾害的易发性，得出灾害发育分布规律。在研究区域内，对一定时间内的人口和经济风险定量计算，再计算得出每年的人口和经济风险值，按照一定的风险判断标准，对上述风险值分析评估，判断是否为可容忍风险或可接受风险，若得出的结果为不可容忍风险，需要相应的采取一定的风险控制措施。

3 地质灾害易发性风险预测

我通过地质灾害危险性以及灾害范围内承灾体的数量类型，依据地质灾害风险评估分级对地质灾害风险进行预测。为了对地质灾害易发性风险进行预测，我选取的承灾体类型主要包括：人口、居民建筑、道路、农田以及财产等，在降雨、泥石流等不同自然因素影响下，研究灾体的数量和类型的差异。可以通过诱发地质灾害的因素，如发生滑坡灾害最常见的因素就是暴雨，可以在不同降雨强度下对滑坡灾害进行风险预测，预测分析如下：

P=5%降雨重现周期下，受泥石流强度和规模的影响，其风险主要以极低风险和低风险为主，仅在沟道内分布有房屋建筑承灾体的位置风险为中等；P=2%降雨重现周期下，泥石流强度和规模均有所增大，风险等级也相应提高，以中等风险为主，有小范围的高风险等级区域分布；P=1%降雨重现周期下，泥石流致灾范围和强度进一步增大，区域主要为中等风险和高风险。

通过上述可知，我基于降雨强度进行的风险性预测，利用不同周期，计算不同周期降雨时间诱发灾害的空间概率预测，完成易发性到危险性的转变。不同降雨量下，危险性低、危险性高的面积比例与灾害点数量成正比。降雨量增加，地质灾害危险性区域面积与灾害点都明显降低。

地质灾害风险的预测还可以通过分析空间概率得知，主要包括分析灾害运移距离及到达概率。基于实地观测以及再现参数、特征以及运动距离之间的关系，预测方法包括地貌类比法、几何法和其他经验法。最常见的是地貌类比法，通过地貌特征分析，得出灾害堆积范围及最大运移距离，以此方法推测相似灾害运移距离。地貌类比法适用于规模大频率低的地质灾害，用于泥石流或碎屑流运移距离计算，通过分析悬移颗粒和沉积颗粒的平衡来分析其可能运动的距离，由此推测较长一段时间内灾害的最大致灾范围，对地质灾害的风险预测有很大的帮助与意义。

4 结语

本文分析可知，在地质环境脆弱的地区、地质不稳定的斜坡部位地质灾害发生的频率较高。由于地质灾害对生命、经济、环境的危害性，灾害的风险评估和预测对于控制和防控灾害有着重要意义，但目前灾害风险评估与预测也存在一定的缺陷，在很多技术方法上没有得到很好的解决，使得地质灾害风险预测的可信度降低，地质灾害风险评估与预测体系还不够完善，各地区各部门的体系也不统一。在未来的研究中，应当完善地质灾害风险评估和预测的内容，综合领域知识，统一地质灾害风险体系标准。