邸克強(qiáng)

內(nèi)蒙古自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局　呼和浩特　010010

區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害特征與尺度效應(yīng)的分析

邸克強(qiáng)

內(nèi)蒙古自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局呼和浩特010010

本文首先分析了地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域性特征，指出地質(zhì)災(zāi)害的災(zāi)種分布、形成條件、成災(zāi)制約因素都存在區(qū)域性規(guī)律。然后通過深入的研究和科學(xué)的尺度效應(yīng)分析，逐步提高我國對(duì)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的能力。

地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域特征尺度效應(yīng)有效性周期

經(jīng)濟(jì)發(fā)展是一把雙刃劍，一方面可以提高人類生活水平，滿足人類不斷增長的需求；另一方面可能導(dǎo)致環(huán)境問題，反饋于人類自身。因此，經(jīng)濟(jì)建設(shè)與環(huán)境相互協(xié)調(diào)已成為當(dāng)前最重要的研究課題之一。隨著人類環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，地質(zhì)災(zāi)害防治工作已被視為各級(jí)政府和管理部門的重要日常工作。區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)與預(yù)測是地質(zhì)災(zāi)害防治工作中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于保障人民生命、財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重要，同時(shí)也是各類工程立項(xiàng)決策的依據(jù)，是確保工程獲得經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益的基本保障。

區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)價(jià)早在上個(gè)世紀(jì)中期就受到外國地質(zhì)學(xué)者的重視，二十世紀(jì)七十年代，美國土地保護(hù)部首先對(duì)加利福尼亞的地震、滑坡等十種自然災(zāi)害進(jìn)行了災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，對(duì)洪水、地震、臺(tái)風(fēng)、滑坡等自然災(zāi)害建立了一整套預(yù)測模型，出臺(tái)了各種減災(zāi)政策。我國幅員遼闊，地質(zhì)種類繁多，是世界上地質(zhì)災(zāi)害種類最豐富的國家之一，也是系統(tǒng)科學(xué)記錄地質(zhì)災(zāi)害最早的國家，但由于歷史的局限，地質(zhì)災(zāi)害的寶貴歷史記錄悉數(shù)失傳。我國對(duì)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)價(jià)和預(yù)警研究起始于上世紀(jì)八十年代，早期的研究對(duì)象集中與災(zāi)害分布規(guī)律的研究，災(zāi)害形成機(jī)理的研究和災(zāi)害預(yù)警等方面，研究的地質(zhì)種類包括水文地質(zhì)、工程地質(zhì)等。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害研究的投入增加，GIS的發(fā)展，我國地質(zhì)災(zāi)害研究逐漸打破成規(guī)，評(píng)價(jià)預(yù)警水平日益提高。

一、地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域特征。

1.地質(zhì)災(zāi)害的相關(guān)性與群發(fā)性。

對(duì)于某一特定區(qū)域而言，地質(zhì)災(zāi)害往往具有群發(fā)性和若干災(zāi)種伴生性兩個(gè)基本特征。泥石流災(zāi)害的群發(fā)性最為顯著。例如，我國西南的小江流域、西北的渭河流域，東部的遼寧老帽山地區(qū)都是暴雨型泥石流的重災(zāi)區(qū)，每逢暴雨季節(jié)，多條溝谷同時(shí)爆發(fā)泥石流，形成區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害。究其原因，產(chǎn)生災(zāi)害性泥石流的基本條件——地形地貌、巖性、地質(zhì)構(gòu)造及氣候條件都具有區(qū)域性特征，致使泥石流具有區(qū)域群發(fā)特征。

許多地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)種之間都存在相關(guān)性，例如：地震災(zāi)害常常會(huì)誘發(fā)崩塌、滑坡災(zāi)害；而由于崩、滑災(zāi)害可提供大量的物源，從而又往往加劇泥石流災(zāi)害的規(guī)模和強(qiáng)度；區(qū)域性的水土流失改變了自然環(huán)境，也成為泥石流形成的儲(chǔ)備條件；區(qū)域性的地面沉降使地表標(biāo)高喪失，又為海水入侵提供了基礎(chǔ)，區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害在成災(zāi)危險(xiǎn)性與災(zāi)害嚴(yán)重程度上是相互關(guān)聯(lián)的。

2.地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的區(qū)域地質(zhì)背景。

地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生可以歸結(jié)為內(nèi)在因素和外在因素兩方面的作用。內(nèi)在因素實(shí)際就是地質(zhì)環(huán)境背景條件，主要有地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等因素；其外在因素含自然和人為因素兩類。

區(qū)域地質(zhì)環(huán)境背景決定了該區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的主要災(zāi)種、災(zāi)害發(fā)生的可能性與空間分布規(guī)律以及災(zāi)害的規(guī)模和強(qiáng)度。當(dāng)?shù)刭|(zhì)環(huán)境條件具備時(shí)，災(zāi)害發(fā)生與否、何時(shí)發(fā)生便取決于其誘發(fā)因素，也稱觸發(fā)條件。災(zāi)害發(fā)生的觸發(fā)條件有自然與人為兩類。自然條件主要有地震、氣候條件、植被條件等；人為觸發(fā)因素包括爆破震動(dòng)、邊坡開挖、坡頂堆載、植被破壞、水庫蓄水、地下水開采等。區(qū)域地質(zhì)背景條件是區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害形成的必要條件，自然與人為觸發(fā)因素共同構(gòu)成的觸發(fā)條件則是其形成的充分條件。掌握區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害的形成規(guī)律應(yīng)從地質(zhì)環(huán)境背景分析入手，同時(shí)要了解自然及人為兩方面的相關(guān)影響因素。

3.地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的區(qū)域性特征。

這里的區(qū)域性特征有兩層含義：

一層含義是指地質(zhì)災(zāi)害的分布具有區(qū)域特征，另一層含義是指成災(zāi)條件的區(qū)域性特征，了解這兩層含義，可以通過對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成條件的區(qū)域特征分析，判斷地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的可能性及相關(guān)危害。

二、尺度效應(yīng)的研究現(xiàn)狀。

尺度效應(yīng)是一種客觀存在的量度，是自然過程存在的時(shí)空或者地域上的特征量度，能夠邏輯客觀的對(duì)人們所觀察事物進(jìn)行詳細(xì)描述。區(qū)域直至災(zāi)害的誘發(fā)因素包羅萬象，包括景觀學(xué)、地理學(xué)、地貌學(xué)、氣候?qū)W、水文學(xué)等學(xué)科的研究方向，但針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的尺度效應(yīng)研究，國內(nèi)外還暫時(shí)出于貧瘠狀態(tài)，特別在地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的工作精度進(jìn)行定性的劃分上，對(duì)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的大小單元?dú)w類整合經(jīng)驗(yàn)等方面只是略有涉及。

隨著數(shù)字技術(shù)的飛快發(fā)展，信息的獲取越來越便利，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測資料的長期積累為地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)儲(chǔ)備了數(shù)據(jù)庫，豐富的數(shù)據(jù)資源與GIS技術(shù)的結(jié)合，衍生出越來越多的理論技術(shù)被運(yùn)用到地質(zhì)災(zāi)害評(píng)定的尺度效應(yīng)研究中。尺度效應(yīng)的研究，對(duì)分析地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)據(jù)選擇提供了指南和原則，完善了區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的理論體系，提高了區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的結(jié)果精度。

三、尺度效應(yīng)的表征探討。

區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)價(jià)是根據(jù)區(qū)域地質(zhì)條件的背景、誘發(fā)災(zāi)害的自然因素和誘發(fā)災(zāi)害的人類活動(dòng)，在一定的時(shí)空內(nèi)，對(duì)該區(qū)域所發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模、持續(xù)時(shí)長、所造成影響等方面做出預(yù)期推斷與分析。地質(zhì)災(zāi)害是客觀存在的自然現(xiàn)象，受到影響的誘發(fā)因素千變?nèi)f化，地質(zhì)災(zāi)害的演變緩慢而長久，因此對(duì)地質(zhì)災(zāi)害評(píng)定的客觀尺度認(rèn)識(shí)相對(duì)淺顯。另一方面，人類活動(dòng)對(duì)大自然的破壞日益加重，地下水的過度抽取造成地下水層枯竭，破壞了地下層壓力造成地下層坍塌，地下礦藏、煤炭、石油、天然氣的抽取造成底層段的斷裂，導(dǎo)致地面出現(xiàn)“天坑”和地上水位下降，危害地質(zhì)穩(wěn)定。濫砍濫伐、圍湖造田、盲目墾荒等破壞生態(tài)環(huán)境的逆自然行為造成泥石流、土地荒漠化等自然災(zāi)害。人類活動(dòng)對(duì)極端自然事件的加快和觸成也成為尺度效應(yīng)研究的必要要求和可行手段。

區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)價(jià)媒介，主要依托于一定比例尺的地圖圖層，圖層在空間上的形態(tài)特征一般表現(xiàn)為地形地貌、巖性和地質(zhì)結(jié)構(gòu)等。在充分考慮當(dāng)前比例尺下相應(yīng)圖層的信息的同時(shí)，另一方面，對(duì)其中的不確定性因素帶來的對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果精確度的干擾應(yīng)當(dāng)重視起來，這是研究尺度效應(yīng)的重要內(nèi)容。

四、區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的有效性周期分析。

誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的自然條件包括特殊的地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、當(dāng)?shù)氐匦蔚孛病⒅脖桓采w面積等，這些因素共同決定了區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性。區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的有效性周期與觸成地質(zhì)災(zāi)害的因素有因果聯(lián)系。誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的外在因素越復(fù)雜，帶來的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性信息的監(jiān)測數(shù)據(jù)就越不不確定，災(zāi)害評(píng)價(jià)的有效性周期就相應(yīng)變短。如果評(píng)價(jià)時(shí)建立各個(gè)因素對(duì)地質(zhì)災(zāi)害影響的模式，分清主要影響因素和次要影響因素，準(zhǔn)確把握研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的劃分，其評(píng)價(jià)結(jié)果的有效性周期就會(huì)相對(duì)變長。

突發(fā)性自然事件會(huì)完全打破區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的有效周期，對(duì)于這類區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的有效周期，應(yīng)以突發(fā)性自然時(shí)間為界限，重新進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)價(jià)工作。突發(fā)的自然事件包括地震、暴雨、臺(tái)風(fēng)等，這類事件會(huì)直接改變區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的進(jìn)程，改變地質(zhì)構(gòu)成的空間格局，加大地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的危險(xiǎn)率。

區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的演變具有復(fù)雜性和不可預(yù)見性，但通過深入的研究和科學(xué)的尺度效應(yīng)分析，通過不同時(shí)空尺度的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬統(tǒng)計(jì)，建立統(tǒng)計(jì)模型，就可以相對(duì)提高區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的精確性。隨著人類對(duì)大自然的改造能力提升，以及人類活動(dòng)帶來自然環(huán)境的破壞，各種極端的自然災(zāi)害事件的發(fā)生率愈發(fā)頻繁，以至于影響地質(zhì)災(zāi)害的自然因素的演變過程迅速加快；同時(shí)，隨著地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)資料的統(tǒng)計(jì)和預(yù)警模式的建立，我國對(duì)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的能力也逐步提高。

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