不同降雨下地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)探析
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摘要：文章以山西省興縣地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)為例，選取坡度、坡型、坡高、植被、距河谷距離、巖土體、災(zāi)點(diǎn)密度7個(gè)因素作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用信息量法，獲取研究區(qū)易發(fā)性。在易發(fā)性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，利用GIS的空間分析功能將10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇的降雨工況和易發(fā)性進(jìn)行分析計(jì)算，得出降雨在不同重現(xiàn)期的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)。研究表明，隨著降雨重現(xiàn)期的增加，低危險(xiǎn)性分區(qū)逐漸減少，極高危險(xiǎn)性分區(qū)逐漸增大。
關(guān)鍵詞：GIS；地質(zhì)災(zāi)害；危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)；興縣
1研究區(qū)概況
興縣地處山西省呂梁市西北部，黃河?xùn)|岸，屬黃河流2域，總面積約3165.3km。興縣屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，一年四季分明。興縣多年平均降水量為488.0mm，降水分布由東向西遞減。地形以黃土丘陵溝壑為主，三面環(huán)山。受地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性等因素的控制，地勢(shì)總體上是自東向西傾斜，呈東北高西南低，并形成河谷、黃土丘陵、中山等地貌。興縣地質(zhì)災(zāi)害以黃土崩塌隱患為主，數(shù)量較多，威脅財(cái)產(chǎn)巨大。通過(guò)劃定不同降雨工況下地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)，能夠科學(xué)有效地進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害防治。目前，國(guó)內(nèi)外地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)常用的方法很多，比較常用的有灰色[1]關(guān)聯(lián)分析法、信息量法、專家打分法和回歸分析法等。本文以興縣全區(qū)為評(píng)價(jià)區(qū)域，在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的基礎(chǔ)上，采用信息量法，基于ArcGIS平臺(tái)完成興縣地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，為興縣國(guó)土空間規(guī)劃和地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管控提供依據(jù)。
2ArcGIS危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)
2.1基于GIS的信息量分析模型
通過(guò)計(jì)算致災(zāi)因子對(duì)斜坡變形失穩(wěn)所提供的信息量值，作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，能正確反映影響地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)破壞的基本規(guī)律。其計(jì)算原理與過(guò)程如下：1）計(jì)算單因子（指標(biāo)）x提供斜坡失穩(wěn)（A）的信息量iI（x/A）：i式中：S——已知評(píng)價(jià)單元總數(shù)；N——已知樣本中發(fā)生破壞的單元總數(shù)；S——有x的單元個(gè)數(shù)；N——有x的變形iiii破壞單元個(gè)數(shù)。2）在某一評(píng)價(jià)單元P種因子組合情況下，計(jì)算單元變形破壞的信息量I，即：i3）根據(jù)I的計(jì)算值，給評(píng)價(jià)單元確定等級(jí)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分i析找出分界點(diǎn)，將區(qū)域分成不同等級(jí)。
2.2評(píng)價(jià)指標(biāo)的建立和權(quán)重分配
本次評(píng)價(jià)對(duì)坡高、坡度、植被、降雨量等定量指標(biāo)，取其源數(shù)據(jù)值，并作數(shù)值轉(zhuǎn)換；對(duì)坡型、距河谷距離、巖土體、災(zāi)點(diǎn)密度等定性指標(biāo)，劃分評(píng)價(jià)指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)各項(xiàng)致災(zāi)因子對(duì)影響災(zāi)害體穩(wěn)定的相對(duì)貢獻(xiàn)來(lái)取值。本次研究采用層次分析法(AHP)中的Saaty九標(biāo)度法對(duì)各致災(zāi)因子依照其重要性排序構(gòu)造成對(duì)比較矩陣，經(jīng)歸一化后即為各項(xiàng)因子權(quán)重值，見(jiàn)表1。
2.3不同工況下降雨量分區(qū)
通過(guò)收集當(dāng)?shù)貧庀筚Y料并對(duì)降雨數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出理論降雨強(qiáng)度—重現(xiàn)期分布曲線。不同工況下的降雨量[2]分布采用皮爾遜—III型分布來(lái)求解，并按照克里金插值法來(lái)計(jì)算降雨量分布圖，見(jiàn)圖1。
2.4危險(xiǎn)性分區(qū)評(píng)價(jià)
通過(guò)疊加降雨因素得到不同工況下的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果，見(jiàn)圖2。地質(zhì)災(zāi)害極高危險(xiǎn)區(qū)主要分布在羅峪口鎮(zhèn)東南部、賀家會(huì)鄉(xiāng)及蔡家會(huì)鎮(zhèn)東北部，高危險(xiǎn)區(qū)主要分布在蔚汾河流域北側(cè)、蔚汾鎮(zhèn)中北部及南部馬尾河流域、南川河流域等區(qū)域，中危險(xiǎn)區(qū)主要分布在興縣中部黃土丘陵區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害低危險(xiǎn)區(qū)主要分布在興縣東部區(qū)域。隨著降雨工況重現(xiàn)期的增大，低危險(xiǎn)區(qū)面積不斷減少，高危險(xiǎn)區(qū)和極高危險(xiǎn)區(qū)面積逐漸增大。其中，極高危險(xiǎn)區(qū)在10年一遇降雨工況下的比例為0.7%，20年一遇降雨工況下的比例為1.2%，50年一遇降雨工況下的比例為2.1%，100年一遇的降雨工況下比例為2.9%。
3結(jié)論
利用ArcGIS的空間分析功能，將影響地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的因素通過(guò)疊加分析得出危險(xiǎn)性分區(qū)。通過(guò)研究不同降雨工況下的危險(xiǎn)性分區(qū)，可合理安排極端天氣出現(xiàn)時(shí)的排查工作，以及不同降雨工況下地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)頻率。開展不同降雨工況下的危險(xiǎn)性分區(qū)評(píng)價(jià)，能夠?yàn)榕d縣開展國(guó)土空間規(guī)劃、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管控和十四五期間地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃提供參考依據(jù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]張英.基于ArcGIS旬陽(yáng)縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)評(píng)價(jià)[D].西安:長(zhǎng)安大學(xué),2014.
[2]宋宇飛,范文,李軍,杜珣.不同降雨條件下不穩(wěn)定斜坡財(cái)產(chǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)——以鎮(zhèn)巴縣興隆鎮(zhèn)為例[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2020,20(2):401-411.
作者:張宏偉 單位:山西省第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)