甘肃省兰州市地质灾害危险性评价

甘肃省兰州市地质灾害危险性评价【摘要】目前，地质灾害已严重制约着我国国民经济的发展，威胁着人民的生命、财产的安全，成为影响我国经济可持续发展的重要因素;但财力和技术水平限制了在我国进行全面的灾害治理。

地质灾害危险性评价正是基于上述问题提出的，是目前地质灾害研究的热点之一，对预防、减轻地质灾害意义重大。

针对地质灾害的形成受很多因素影响，而这些因素本身又具有不确定性、模糊性、复杂性等特点。

本文以甘肃省洮河莲麓水电站工程建设评估区为例，将GIS与AHP相结合引入地质灾害危险性评价，充分发挥了GIS强大的空间分析能力和AHP善于多要素综合评价的长处，最大限度地将评价过程中的因素量化和权重判别中的主观因素与客观因素有效的结合在一起。

在经详细的野外调查、分析研究区的地质环境条件和地质灾害发育特征，确定地貌类型、断层、坡度、土地利用类型、人口密度和公路密度作为评价因子;应用GIS建立了各评价因子的专题图层和利用AHP确定了各评价因子的权重。

通过GIS空间分析，对各专题图层进行叠加分析，并结合评价模型，将研究区划分为地质灾害高危险区、中危险区、低危险区和不危险区。

研究结果与实际吻合较好，表明将两种方法耦合在地质灾害评价方面是科学、可行的。

【关键词】地理信息系统；层次分析法；地质灾害危险性评价；地质灾害是指在地球的发展演化过程中，由各种自然地质作用和人类活动所形成的灾害性地质事件。

地质灾害在时间和空间上的分布及变化规律，即受制于自然环境，又与人类活动有关，后者往往是人类与地质环境相互作用的结果。

一般认为，地质灾害是指由于地质作用（自然的、人为的或综合的）使地质环境产生突发的或渐进的破坏，并造成人类生命财产损失的现象或事件。

地质灾害与气象灾害、生物灾害等都是自然灾害的一个主要类型，具有突发性、多发性、群发性和渐变影响等特点。

由于地质灾害往往造成严重的人员伤亡和巨大的经济损失，所以在自然灾害中占有突发的地位。

地质灾害是由地质作用产生的，包括内动力地质作用和外动力地质作用。

随着人类活动规模的不断扩展，人类活动对地球表面形态和物质组成正在产生愈来愈大的影响，因此，在形成地质灾害的动力中还包括人为活动对地球表层系统的作用，即人为地质作用。

目前，对地质灾害所包括的灾种范围有许多不同的认识。

主要意见之一是认为凡是与地质作用或地质条件有关的自然灾害都划为地质灾害。

包括：地震、火山、崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降，地裂缝、水土流失、土地沙漠化、土地盐渍化、海水入侵、海水侵蚀、岩爆、煤瓦斯突出、煤自燃、水库淤积、水库及河湖塌岸、水库渗漏、特殊岩土、冷浸田等近30种灾害。

也有不少人提出以岩石圈自然地质作用为主导因素而形成的大自然灾害，才称为地质灾害。

主要包括：地震、火山、崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝、海水入侵、特殊岩土等十几种灾害。

地质灾害分级是根据灾害体和受灾体的主要特征指标，划分级次，以此害程度。

其分级主要包括灾变分级和灾度分级。

灾变分级主要根据灾害活动程度来划分，灾害活动程度主要指灾害活（或规模）、活动频次。

灾害活动是自然环境变异的结果。

自然环境变异程灾害活动越强烈，破坏能力越大。

灾度分级主要是根据灾害活动造成的破坏损失程度来划分。

一般灾害事成的死亡人数和经济损失额为灾度指标，马宗晋先生等提出将自然灾害为灾、中灾、小灾、微灾等5个灾度等级。

灾度等级反映的是灾害事件发生后可能造成的破坏损失程度的级次。

地质灾害和洪水、地震、台风、风暴潮等自然灾害相比，由于其成灾范围和规模要相对较小所以造成的破坏损失显著低于其他自然灾害，为了能够反映不同种类、不同强度的地质灾害的成灾差异，根据一次灾害事件所造成的死亡人数和直接经济损失额，可将地质灾害分为特大灾害、大灾害、中灾害、小灾害4个灾度等级。

一般认为，风险评价(RiskAssessment)是指对不良结果或不期望事件发生的机率进行描述及定量的系统过程。

或者说，风险评价是对一特定期间内安全、健康、生态、财政等受到损害的可能性及可能的程度作出评估的系统过程。

就地质环境而言，地质灾害风险评价可定义为对特定影响因子造成暴露于该因子的单体或区域地质灾害发生的机率及对人类社会产生危害的程度、时间或性质进行定量描述的系统过程。

风险评价可以界定风险、可以对风险进行排序，从而为降低风险提供一套科学的和系统的方法。

风险评价的基本步骤：（1）风险的鉴别：鉴别风险的来源、范围、特性及与其行为或现象相关的不确定性。

（2）风险的量化与度量：利用主观或客观的概率，评估产生错误的可能性；模拟风险源与其可能产生的影响之间的关系；评估出各种可供选择的风险概率值。

（3）风险评价：是以上风险分析过程的衔接步骤。

在此之前分析的着眼点主要在于灾害自身，此后便转移到了灾害对人类社会危害的可能性上。

（4）风险接受和规避：这一步代表风险决策。

它针对每一种决策，对所有的成本、效益和风险进行评估，包括各种不同决策之间的成本核算，可能导致的社会经济、环境或政治问题，以及目前的决策对今后的选择可能产生的影响，即得出风险的可接受程度，相应也可得出风险的不可接受程度。

地质灾害风险评价的内容：根据联合国人道主义事务部于1992年公布的自然灾害风险的定义，风险评价包括危险度评价和易损度评价。

史培军[61]在综合国内外相关研究成果的基础上，提出区域灾害系统论的观点，认为灾情(灾害损失)是由孕灾环境、致灾因子、承灾体之间相互作用形成的，轻重取决于孕灾环境的稳定性、致灾因子的风险性及承灾体的脆弱性三个因素共同决定的。

罗元华，等[62]将地质灾害风险评估分为四个方面即由地质灾害危险性评价、易损性评价、破坏损失评价和防治工程效益评价构成地质灾害风险评价系统，并认为危险性评价的主要任务是分析地质灾害的活动条件，确定地质灾害的活动强度(规模)、频度、密度、危害范围；易损性评价的基本任务是划分受灾体类型，统计分析可能受灾损失数量、损失程度，并核算价值；破坏损失评价的基本任务是核算人员伤亡及经济损失程度，评定灾度等级和风险等级；防治工程效益评价的基本任务是分析地质灾害的可防治性，评价防治工程的经济效益、社会效益和环境效益。

在以上4个方面的评价工作中，危险性评价和易损性评价是灾害风险性评价的基础，破坏损失评价是灾害风险评价的核心，防治工程效益评价是灾害风险评价的应用。

张梁，等[63]认为地质灾害风险评价是对这种不确定性进行定量评估与制图，一般包括风险源的危险性评价、受险对象的易损性评价和可能灾情(期望损失)评价三个部分。

地质灾害风险评价的方法和指标体系：近年来随着GIS技术和全球信息化的迅速发展，许多学者对GIS在区域地质灾害风险评价方法和区划制图技术中的应用进行了研究，并取得了可靠的成果。

2000年国际滑坡会议所讨论的重点问题之一就是滑坡灾害风险评价与GIS技术，其报道的最新研究成果充分体现了由灾害评价向灾害管理研究方向逐步发展的趋势。

运用GIS系统进行地质灾害风险评价的大致过程是：建立完善的研究区综合地学信息系统；进行风险识别和范围划定；研究分析地质灾害风险因子；进行风险评估和划分地质灾害危险区。

地质灾害风险评价的目的是要清晰地反映评价区地质灾害总体风险水平与地区差异，为指导国土资源开发、保护环境、规划与实施地质灾害防治工程提供科学依据。

目前，国内地质灾害风险评价主要包括下列3方面内容：一是危险性分析——通过对历史地质灾害活动程度以及对地质灾害各种活动条件的综合分析，评价地质灾害活动的危险程度，确定地质灾害活动的密度、强度(规模)、发生概率(发展速率)以及可能造成的危害区的位置、范围。

二是易损性分析——通过对评价区内各类受灾体数量、价值和对不同种类、不同强度地质灾害的抗御能力进行综合分析，以及防治工程、减灾能力分析，综合两方面因素，评价承灾区易损性，确定可能遭受地质灾害危害的人口、工程、财产以及国土资源的数量(或密度)及其破坏损失率。

三是期望损失分析——在危险性分析和易损性分析的基础上，计算评价地质灾害的期望损失(未来一定时期内地质灾害可能造成的人口伤亡与经济损失的平均值资源环境破坏程度)与损失极值(未来一定时期内可能造成的人口伤亡与经济损失的最高值)。

在上述3方面分析中，危险性分析和易损性分析是地质灾害风险评价的基础，通过这两方面的分析，确定风险区位置、范围以及地质灾害活动的分布密度与时间概率，进而确定可能遭受地质灾害的人口、工程、财产以及资源、环境的空间分布与破坏损失率；期望损失分析是地质灾害风险评价的核心，其目标是预测地质灾害可能造成的人口伤亡、经济损失以及资源、环境的破坏损失程度，综合反映地质灾害的风险水平。

评价因子的选取与数据来源：地质灾害风险评价的因子，不同的研究者根据不同地区不同地质情况有不同的取舍。

在本文的研究中，我们选取了历史灾害危险性U1、潜在灾害危险性U2、社会经济发展水平U3、和承灾体U4、4个要素选择15个因子进行的。

其中各评价因子数据来源是根据我们的调查和对前人相关工作综合所得，其中主要因子数据图件包括地质灾害分布图、地貌图、岩土体类型图、降雨强度图、森林覆盖率分布图、人口密度图、经济密度图、交通密度图、耕地密度图等。

历史灾害危险性的密度、规模、频次3个评价因子，基本反映了过去地质灾害发生的强度。

历史灾害强度较大的地区，未来灾害仍具有较大的危险性。

这3个因子的数据来源于野外实际调查。

潜在灾害危险性4个评价因子中，地质条件采用岩土体结构类型指标，因为地质灾害的发生与岩土体结构类型密切相关，岩土体越破碎，越容易发生地质灾害，并且，构造作用经常是通过影响岩土体结构而影响地质灾害的发生。

降雨强度采用3日降雨量指标反映暴雨强度，植被为负效用因子。

社会经济水平选择文盲半文盲占15岁及其以上人口的比重(%)、人均国内生产总值(元)、职工平均工资(元)和农民人均纯收入(元)为评价因子，这四个因素基本反映了一个地区的社会经济发展水平，经济发展水平高的地区地质灾害所造成的损失相对越大。

承灾体选择灾害密度D、灾害频数F、经济(GDP)损失模数(强度)E和生命易损模数P为评价因子。

地质灾害风险性评价的模型：只有对地质灾害发生机理的深入了解才能建立评价模型。

模型的建立是地质模型的量化版本。

但是由于现有评价方法本身的功能限制，以及与地质实践结合时的复杂性影响，建立模型并非是一件易事，应遵循以下基本原则：首先，最重要的是所选取的评价方法必须能够代表地质现象的本质。

例如，趋势面回归，高次趋势面虽说拟合精度高，但它是以小范围空间的多处波状起伏来拟合参与统计的实测数据。

如果地质现象本身不是这么回事，反而会造成评价结果的失真和畸变。

第二，评价模型本身对数据有一定的要求。

地学数据多种多样，如何以一套简明而全面的指标来表达地质过程，是建立有效的评价模型的关键。