永登县苦水镇地质灾害风险性评价

2022-04-22 00:57鄂崇毅蒋兴波郜云峰付利钊
防灾科技学院学报 2022年1期
关键词:易损苦水风险性

许 泰, 鄂崇毅, 蒋兴波, 郜云峰, 付利钊

(1. 青海师范大学 青藏高原地表过程与生态保育教育部重点实验室,青海 西宁 810008; 2. 青海师范大学 地理科学学院青海省自然地理与环境过程重点实验室, 青海 西宁 810008; 3. 高原科学与可持续发展研究院,青海 西宁 810008; 4. 陇东学院 能源工程学院, 甘肃 庆阳 745000; 5. 甘肃省地质环境监测院,甘肃 兰州 730050; 6. 河北省第一测绘院, 河北 石家庄 050031)

0 引言

易损性评价作为地质灾害风险性评价的重要构建指标,其评价结果直接影响区域社会发展的规划,对高易损区的防灾救灾工作意义重大。虽然国内外学者关于地质灾害易损性的研究很多[1-5],但是我国在地质灾害风险评估方面起步较晚、研究内容单一。目前,主要聚焦于单体地质灾害的风险评估,有关区域尺度上的风险评价并不多见,这对体现区域风险的差异方面是一缺失[6-7]。区域内防灾减灾的基础是风险性评价,风险动态变化是防灾减灾措施制定和调整的风向标,故加强区域内地质灾害风险性评估迫在眉睫。永登县苦水镇地处陇西黄土高原西部,作为青藏高原东北部与黄土高原西部过渡地带的重要组成部分,是受地质灾害严重威胁的地区之一。前人在永登县地质灾害的调查和研究方面做了富有成效的工作[8-12],但在地质灾害易损性与风险性评价方面的成果并不多见。本文在对苦水镇地质灾害时空分布特征及危险性评价研究的基础上,开展地质灾害易损性与风险性分区评价,以期能够准确认知地质灾害风险分布的时空变化及其影响因素,这对促进永登县土地资源的优化配置有参考价值。

1 研究区概况与评价单元划分

苦水镇处于永登县东南部(图 1),庄浪河下游。研究区位于庄浪河河谷左岸和西侧丘陵区边缘地带,地貌环境较为复杂,地形起伏大,东西两侧为丘陵,东西高中间低,平均坡度由10°陡变为35°左右。经历了喜山期和燕山期构造运动,断裂为庄浪河断裂,其沿庄浪河南北向展布,褶皱不甚发育,新构造运动比较明显,主要表现为沿古构造体系局部地段的继承性复合。1950年以来历史地震资料记载境内地震活动多达63次,增加了地质灾害发生的几率。

图 1 研究区位置图Fig.1 Location of the study area

图 2 永登县苦水镇地质灾害易损性评价单元划分Fig.2 Division of vulnerability evaluation units of geological disasters in Kushui Town, Yongdeng County

划分评价单元是地质灾害易损性与风险性评价的前提工作,在划分评价单元时,需要确保每个单元内部条件的最大均一性和各单元间的最大差异性。笔者在文献[13]中将苦水镇划分为71个危险性评价单元,在此基础上,根据地质灾害易损性的构成,对危险性评价单元所含的楼房、平房、水库、厂房等承灾体进行类型划分,通过调查并统计各类承灾体的数量以及分布状况,核算出受灾价值,研究各类承灾体在不同种类、不同强度地质灾害发生时的破坏程度及其价值损失率,最后划分出76个易损性评价单元(图 2)。

图 3 永登县苦水镇地质灾害易损性分区图Fig.3 Geological disaster vulnerability zoning map of Kushui Town, Yongdeng County

2 易损性评价

2.1 评价因子选取

地质灾害易损性指标体系涉及诸多领域,评价指标选取不合理将会导致地质灾害易损性的信息与实际不符。苦水镇地质灾害受灾体繁杂,在灾情评估中不可能逐一核算其损失,故将受灾体划分为若干类型进行统计分析,获取灾情评估所需的易损性参数。为了易损性指标体系简单直接、便于操作,尽可能采用较少的指标使反映内容全面,本文参考中国地质科学院编制的《风险评估流程及技术指南》[14],充分考虑苦水镇社会经济统计数据获取的可行性和经济性,结合规划区规划方案,以及区内承灾体特点,苦水镇地质灾害易损性评价主要注重生命易损性和经济易损性两方面,将人口密度和财产密度作为评价因子,结合易损性要素分析方法,建立苦水镇地质灾害易损性评价指标体系。

2.2 评价指标值统计

根据永登县物价确定苦水镇地质灾害评估价格标准,对研究区各个评价单元内的承灾体的人口、财产价值指标进行调查统计,依据实际情况计算出苦水镇承灾体内的人口密度和财产密度,见表 1。

2.3 易损性值归一化指数

分区单元的易损性值归一化指数为

Y损ij=Yij/Yjmax

(1)

式中,Yjmax为j因素损失最大值;Yij为i评价单元j因素的易损性值,其计算公式为

(2)

式中,Yi为i单元的易损性值,Xi1为i单元的人口密度(人/km2),Xi2为i单元的财产密度(万元/km2),aij为Xij的损失率。不同条件下,损失率表取值不同,在高危险区,ai>0.7; 中危险区,ai在0.4~0.7; 低危险区,ai<0.4; 极低危险区,ai=0。

应用上述公式赋值计算获取各单元的各因子归一化结果值(表 1)。依据Y损ij的数值将i单元j因素易损程度划分为4个级别[16]:Y损ij≥0.75,高易损; 0.5

2.4 易损程度(Y损)取值

通过对易损性进行叠加,按就高原则,根据易损程度取值[10],对隶属单元进行社会经济易损性信息提取和数字化,并将数字化后所得结果进行叠加取值,最终易损性评价结果见表 1。

3 易损性评价结果分析与区划

根据永登县苦水镇划分的各单元易损性分区计算结果,形成地质灾害易损性区划图(图 3)。从图 3可以看出,苦水镇地质灾害易损性可划分为高易损性、中易损性、低易损性和极低易损性4类,地质灾害风险评价结果的空间特征较为明显。高易损性面积0.000 ̄ ̄9km2,占评价区总面积的0.06%,主要分布于H001大路村1社1号滑坡所在斜坡带威胁的坡脚前缘部分区域,包括61号、74号评价单元(表 1),威胁区范围内有大量居民平房及玫瑰榨油厂等厂房,人口和财产密度大,易遭受灾害威胁,如果发生灾害,在仅有的0.001km2危险区域内将威胁人口29人,财产115万元,面积小但危害巨大,灾点数量少但潜在经济损失大。中易损性面积0.005 ̄ ̄6km2,占评价区总面积的0.36%,分布于H001大路村1社1号滑坡所在斜坡带威胁的坡脚前缘部分区域、苦水街村12社和13社的个别斜坡体以及X003大路村6社1号不稳定斜坡威胁的坡脚前缘区域,包括43号、50号、64号、75号评价单元,由于威胁区范围内居民区、厂房密集,人口和财产密度较大,发生灾害后危害大。低易损性面积0.026 ̄ ̄0km2,占评价区总面积的1.65%,主要位于苦水街村12社和13社大部分斜坡体的威胁区范围、苦水镇卫生院一带部分斜坡体的坡脚威胁区范围、H001大路村1社1号滑坡及X004、X005不稳定斜坡威胁区范围、X003、X004所在斜坡体的威胁区范围,包括2号、42号、45号、46~47号、53号、58~59号、62~63号、65~66号、68号、72号、76号评价单元,主要威胁坡脚前缘居民区及少量厂房,由于单位面积内人口及财产分布密度较小,为低易损单元。不易损性面积1.537 ̄ ̄5km2,占评价区总面积的97.93%,主要包括庄浪河Ⅰ、Ⅱ级阶地阶面、东侧黄土丘陵区部分斜坡体坡脚前缘威胁区及坡面区域,Ⅰ、Ⅱ级阶地阶面地势平坦,面积开阔,灾点少危险低易损性低,主要为农田及居民点,不易发生地质灾害,单位面积内人口和财产密度小,东侧黄土丘陵区斜坡坡面上基本无人口、财产分布,均划分为不易损区。

4 地质灾害风险评价

危险性和易损性评价构成了永登县苦水镇地质灾害风险评价体系,借鉴苦水镇地质灾害危险性和易损性分区结果,采用定性和定量相结合的方法确定每个评价单元风险性等级,最后完成苦水镇地质灾害风险性区划图。

图 4 永登县苦水镇地质灾害风险性区划Fig.4 Geological disaster risk zoning in Kushui Town, Yongdeng County

4.1 风险性定性分析

风险定性分析为定量评价的前提,本文定性分析前提条件是:危险性是指地质灾害发生的可能性,易损性是指地质灾害对人类生命与财产造成的后果。在对苦水镇地质灾害定性评价时,极低危险区对应灾害发生可能性属于不可能、低危险区对应灾害发生可能性属于可能性很小、中危险区对应灾害发生可能性属于可能、高危险区对应灾害发生可能性属于基本确定; 不易损区对应人类生命和财产产生的后果属于轻微、低易损区对应人类生命和财产产生的后果属于较轻、中易损区对应人类生命和财产产生的后果属于中等、高易损区对应人类生命和财产产生的后果属于重大。参照地质灾害风险定性分析评价中危险性与易损性对应组合特征对各个单元的风险性等级进行评价,将苦水镇地质灾害风险划分为高风险、中风险、低风险和极低风险4个等级(表 2),为了确保苦水镇地质灾害风险性评估结果的可靠性与真实性,进一步利用统计分析、实地验证、专家检查等手段对评价结果进行检验和完善。

4.2 风险性定量评价

根据上述风险性定量计算方法以及危险性和易损性确定的各单元的指数,对单元风险性指数归一化采用公式R风i=Ri/Rmax计算,并结合地质灾害风险性区划分级标准评价分级,各评价单元风险性定量计算,如表 2中各单元地质灾害风险性定量计算所示。

5 风险性评价及区划

5.1 风险性评价结果分析

依据风险性定性和定量相结合的评价结果以及各评价单元内地质灾害的发育情况、威胁特征等,将两种评价结果采用“就高原则”进行修整、调适,结合危险性、易损性评价结果,最终确定苦水镇地质灾害各评价单元风险性综合评价结果,形成地质灾害风险性区划图(图 4)。从图 4可以看出,苦水镇可划分为高风险区、中风险区、低风险区和极低风险区4类地质灾害风险区,地质灾害风险评价结果的空间特征较为明显。其中,地质灾害高风险区面积为0.05km2,占评价区总面积的3.19%,主要分布于H001大路村1社1号滑坡和X001苦水街村12社不稳定斜坡所在斜坡体威胁的坡脚前缘区域、X003大路村6社1号不稳定斜坡威胁的坡脚前缘区域,包括43号、61号、64号、74~75号评价单元,主要威胁上述地区的居民和玫瑰榨油厂等厂房。地质灾害中风险区面积为0.03km2,占评价区总面积的1.91%,主要分布于苦水街村12社和13社大部分斜坡体的威胁区范围、苦水镇卫生院一带部分斜坡体的坡脚威胁区范围、H001大路村1社1号滑坡及X004、X005不稳定斜坡威胁区范围、X003、X004所在斜坡体的威胁区范围,包括2号、42号、45号、46~47号、50号、53号、58~59号、62~63号、65~66号、68号、72号、76号评价单元,主要威胁坡脚前缘居民区及少量厂房。地质灾害低风险区面积为0.22km2,占评价区总面积的14.01%,主要包括东侧黄土丘陵区斜坡坡面区域及部分斜坡体潜在威胁的前缘坡脚区域,包括1号、3~17号、19~25号、27~38号、40号、44号、48~49号、51~52号、54~57号、60号、67号、69~71号、73号评价单元,主要威胁上述地区的少量居民点。地质灾害极低风险区面积为1.27km2,占评价区总面积的80.89%,主要包括庄浪河左岸Ⅰ、Ⅱ级阶地阶面区以及东侧黄土丘陵区内的五里墩水库、大石头沟水库、三里墩水库所在区域,包括18号、26号、39号、41号评价单元,现为城镇建成区、农田和水库,地势平坦,相对高差小,受地质灾害威胁小。

图 5 永登县苦水镇适宜性区划Fig.5 Suitability zoning of site in Kushui Town, Yongdeng County

5.2 适宜性区划

结合永登县苦水镇土地利用及城镇规划现状,以地质灾害风险性区划结果为依据,将研究区场地适宜性分区划分为适宜区、基本适宜区及不适宜区3个级别(图 5)。其中,不适宜区面积0.118km2,分布在庄浪河左岸苦水街村12社部分地段、苦水街村13社三里墩水库南侧部分地段、大石头沟水库至苦水镇卫生院南侧一带、玫瑰榨油厂东侧一带、苦水镇镇政府以北至五里墩水库一带的黄土丘陵前缘斜坡区及坡脚受斜坡威胁的部分地区,涉及1~2号、6~7号、12号、15~17号、19~21号、24~25号、30~38号、42~43号、47~48号、52~58号、61~76号评价单元。不适宜区为地质灾害高风险及高危险区,研究区内所有滑坡、不稳定斜坡均包含在内,由于灾害体规模较小,并未实施有效的治理工程措施。主要威胁苦水街村12社和13社、大路村1社和6社等村社部分居民点、玫瑰榨油厂、玫瑰花茶厂等厂房以及大石头沟水库、五里墩水库等水利设施。受地质、地形、气候等因素影响,存在明显地质灾害安全隐患,不适宜建设用地开发及利用,确需在坡脚地段及沟道内建设,应严格参照地质灾害防治条例,实行严格的土地用途管制,控制人为因素对自然生态的干扰,做好对已破坏的生态环境的恢复工作。

基本适宜区面积0.066km2,分布在庄浪河左岸苦水街村12社部分地段、苦水街村13社三里墩水库南侧部分地段、玫瑰榨油厂南侧一带、苦水镇卫生院以北至苦水镇镇政府以南一带的黄土丘陵前缘斜坡区及坡脚受斜坡威胁的部分地区,涉及3~5号、8~11号、13~14号、22~23号、27~29号、40号、44~46号、49~51号、59~60号评价单元。基本适宜区为地质灾害中-低风险区及中-低危险区,现状无地质灾害发育,但紧邻的斜坡单元体发育滑坡、不稳定斜坡,且本区内生态环境较脆弱、斜坡体地势较陡,相对高差较大,资源环境承载力较低,存在发生滑坡、崩塌等灾害的隐患。该区建设宜坚持保护优先,适度开发、点状发展,实行限制开发。

适宜区面积1.386km2,分布在庄浪河左岸Ⅰ、Ⅱ级阶地阶面区以及东侧黄土丘陵区内的五里墩水库、大石头沟水库、三里墩水库所在区域,涉及18号、26号、39号、41号评价单元,适宜区为地质灾害极低风险区及极低危险区,现状无地质灾害发育,现为城镇建成区、农田和水库。由于本区地势平坦,相对高差小,可做为建设用地,但考虑到人口密度、建筑密度和经济密度都很高,长期的人为干扰导致环境质量有所下降,需要加强城市生态环境建设。

6 结论

(1)按危险性评价单元所含的楼房、平房、水库、厂房等不同类型承灾体划分出76个易损性评价单元,采用社会经济统计指标表征研究区易损性。根据地质环境分区单元易损性指数值,综合信息叠加,将苦水镇划分为地质灾害高、中、低易损区和不易损4个区,其中地质灾害高易损性面积0.000 ̄ ̄9km2,占评价区总面积的0.06%; 地质灾害中易损性面积0.005 ̄ ̄6km2,占评价区总面积的0.36%; 地质灾害低易损性面积0.026 ̄ ̄0km2,占评价区总面积的1.65%; 地质灾害不易损性面积1.537 ̄ ̄5km2,占评价区总面积的97.93%。

(2)综合苦水镇地质灾害危险性与易损性指数确定地质灾害风险指数,将地质灾害风险性分为高、中、低、极低四个级别。其中,地质灾害高风险区面积为0.05km2,占评价区总面积的3.19%; 地质灾害中风险区面积为0.03km2,占评价区总面积的1.91%; 地质灾害低风险区面积为0.22km2,占评价区总面积的14.01%; 地质灾害极低风险区面积为1.27km2,占评价区总面积的80.89%。

(3)划定了工程建设适宜区、基本适宜区及适宜性差区。适宜性差区面积0.118km2,为地质灾害高风险及高危险区; 基本适宜区面积0.066km2,为地质灾害中-低风险区及中-低危险区; 适宜区面积1.386km2,为地质灾害极低风险区及极低危险区。

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