邱錦安，鄧志德，劉燕輝，金炯球，張 杰，童紀(jì)偉，謝潤培，梅偉標(biāo)，黃宗萬

（廣東省地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)技術(shù)中心，廣州 510080）

0 引言

當(dāng)前，集鎮(zhèn)發(fā)展和人口規(guī)模迅速增長，滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害日益嚴(yán)重。然而，以往的地質(zhì)調(diào)查和評價(jià)成果已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警、防控和集鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃的需要。因此，在更加精確的地質(zhì)資料，特別是在更大比例尺的勘查資料支撐下，對集鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行分區(qū)研究顯得十分必要[1]。

目前，地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性研究的對象范圍以省域、市（州）域、縣（區(qū)）域?yàn)橹鱗2]，如季建萬等[3]、周蘇華等[4]、張璽國等[5]分別以京津冀地區(qū)、福建省和西藏自治區(qū)為研究范圍，吳賴波等[6]、王雪冬等[7]、劉鑌鋒[8]分別以廣東珠海市、吉林和龍市和湖南耒陽市為研究范圍，周萍等[9]、孫濱等[10]、劉陽等[11]分別以四川理縣市、云南東川區(qū)和寧夏西吉縣為研究范圍，評估了地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性。上述研究從不同的研究范圍，選擇了研究方法和構(gòu)建了評價(jià)指標(biāo)，進(jìn)而建立合理的評價(jià)模型，整體關(guān)于地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的研究對鎮(zhèn)域范圍的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性研究重視度不夠。

廣東省梅州市大埔縣銀江鎮(zhèn)境內(nèi)有中低山、丘陵和沖積平原地貌，局部地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，地質(zhì)環(huán)境條件較復(fù)雜，人類工程活動(dòng)較為強(qiáng)烈。歷年來，銀江鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，已給當(dāng)?shù)厣鐣?huì)發(fā)展造成較為嚴(yán)重的損失，并影響當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳?cái)產(chǎn)安全，一定程度上制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展[12]。因此，本文以大埔縣銀江鎮(zhèn)為例，在對其周邊致災(zāi)地質(zhì)環(huán)境深入詳細(xì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，對其開展地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價(jià)，為當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳?cái)產(chǎn)安全、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有效保障。

1 研究方法

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度評價(jià)，旨在分析和評估一個(gè)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性大小。它反映了地質(zhì)災(zāi)害形成條件是否具備，也在一定程度預(yù)測了地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)范圍[13]。

1.1 分區(qū)原則

1.1.1 定性與定量的原則

目前，影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的因素多具不確定性。雖可借助各種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，但定性指標(biāo)的量化分級受主觀因素的影響仍然較大。因此，易發(fā)性分區(qū)的方法主要仍是采用定性與定量相結(jié)合。

1.1.2 主導(dǎo)因素原則

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與許多條件相關(guān)，如氣象、巖土體類型、人類工程活動(dòng)等。但是每個(gè)條件影響的程度不一樣，應(yīng)根據(jù)其致災(zāi)作用大小來確定權(quán)重。

1.1.3 相似性與差異性原則

“區(qū)內(nèi)相似、區(qū)際相異”是地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃的基本原則[12]。在區(qū)劃中，若評價(jià)單元之間的基礎(chǔ)條件存在相似，則需要將其合并；若評價(jià)單元之間的基礎(chǔ)條件差異較大，則需要將其劃分成不同的區(qū)。

1.2 分區(qū)方法

基于地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀、潛在隱患狀況，結(jié)合地形、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、降雨和人類工程活動(dòng)等情況，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性綜合指數(shù)計(jì)算。具體如式（1）所示[14-15]：

式（1）中：Zf為地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性綜合指數(shù)；Zx、Zq分別為現(xiàn)狀、潛在地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)；r1、r2分別為Zx、Zq的權(quán)重值。

1.2.1 現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)Zx

現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)Zx可以用災(zāi)害的點(diǎn)密度、面密度和體密度求得，如式（2）：

式（2）中：a為災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量密度指數(shù)；b為災(zāi)害面積密度指數(shù)；c為災(zāi)害體積密度指數(shù)。各密度指數(shù)計(jì)算公式為：個(gè)數(shù)密度a=x/0.25；面積密度b=y/60；體積密度c=z/100，其中x為各評價(jià)單元災(zāi)害點(diǎn)個(gè)數(shù)，y為各評價(jià)單元災(zāi)害點(diǎn)面積之和，z為各評價(jià)單元災(zāi)害點(diǎn)體積之和。各密度指數(shù)的判定取值表1所示。

表1 密度系數(shù)強(qiáng)度指數(shù)取值表Table 1 Values of intensity index of density coefficient

1.2.2 潛在地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)Zq

潛在地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)Zq綜合考慮地形、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、降雨和人類工程活動(dòng)等情況，具體表達(dá)如式（3）所示：

式（3）中：Ti為潛在地質(zhì)災(zāi)害形成條件，本研究中包括坡度X、巖土體類型Y、斷裂密度D、年降雨量Q、人類工程活動(dòng)強(qiáng)弱R；Ai為Ti的權(quán)重值。

各潛在地質(zhì)災(zāi)害形成條件易發(fā)指數(shù)賦值判定依據(jù)[16]：

坡度X：取分布相對均勻的5 根相鄰等高線，利用公式α=arctan（y/x）計(jì)算，其中x為相鄰5 根等高線的距離，y為5 根等高線的高差。依據(jù)計(jì)算出的地形坡度賦值：≥60°，賦值4；60°～45°，賦值3；45°～20°，賦值2；＜20°，賦值1。

巖土體類型Y：據(jù)各單元巖土體類型賦值。若一單元內(nèi)有多種類型，按其對應(yīng)數(shù)值及其所占面積比進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算得分。侵入巖、塊狀變質(zhì)巖，賦值4；砂頁巖、層狀變質(zhì)巖，賦值3；灰?guī)r，賦值2；沖洪積層，賦值1。

斷裂密度D：評價(jià)單元內(nèi)有≥2 條構(gòu)造通過，或有1 條構(gòu)造通過且周圍單元內(nèi)有≥1 條構(gòu)造通過，為斷裂密集區(qū)，賦值4；評價(jià)單元內(nèi)有1 條構(gòu)造通過且周圍單元內(nèi)無構(gòu)造通過，或評價(jià)單元內(nèi)無構(gòu)造通過且周圍單元內(nèi)有≥2 條構(gòu)造通過，為斷裂較密區(qū)，賦值3；評價(jià)單元內(nèi)無斷裂構(gòu)造通過，周圍8 個(gè)單元內(nèi)有1 條斷裂構(gòu)造通過，為斷裂一般區(qū)，賦值2；評價(jià)單元和周圍8 個(gè)單元內(nèi)無斷裂構(gòu)造通過，為斷裂稀疏區(qū)，賦值1。

年降雨量Q：根據(jù)降雨量等值線通過單元所占面積比，進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算，并按結(jié)果賦值?！?000 mm，賦值4；1800～2000 mm，賦值3；1600～1800 mm，賦值2；＜1600，賦值1。

人類工程活動(dòng)強(qiáng)弱R：評價(jià)單元有＞5 處人工邊坡且有3條道路（包括公路和小路）通過或有重大工程措施，即人類活動(dòng)強(qiáng)度強(qiáng)烈，賦值4；評價(jià)單元有3～5處人工邊坡且有公路通過或有中型工程措施，即人類活動(dòng)強(qiáng)度中等，賦值3；評價(jià)單元有2～3 處人工邊坡或者1 條公路通過，即人類活動(dòng)強(qiáng)度較弱，賦值2；評價(jià)單元沒有或者只有1 處人工邊坡且無其它人類活動(dòng)跡象，即人類活動(dòng)強(qiáng)度弱，賦值1。

根據(jù)上述計(jì)算方法，得出各評價(jià)單元的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性綜合指數(shù)。利用GIS 軟件，使用克里金(Kriging)插值方法生成等值線圖。然后，結(jié)合實(shí)際情況，合并鄰近類似單元，劃定地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)。

2 案例應(yīng)用

2.1 研究區(qū)概況

銀江鎮(zhèn)位于廣東省梅州市大埔縣西部，與梅江區(qū)西陽鎮(zhèn)毗鄰，地理坐標(biāo)范圍為116°18′47.83″～116°33′10.61″E，24°11′15.89″～24°21′39.93″N，東西約23.5 km，南北約20 km。銀江鎮(zhèn)轄勝坑、坪上、車上、李子坪、礤頭、明德、明新、冠山、昆侖、坑頭、銀村、坑口和河口13 個(gè)行政村，全鎮(zhèn)總面積208.09 km2，常住人口26 707人（見圖1）。

圖1 大埔縣銀江鎮(zhèn)地理位置Fig.1 Geographic location of Yinjiang Town，Dapu County

銀江鎮(zhèn)地勢西北高、東南低，呈葫蘆形，南部一帶和北部局部為中低山地貌，中部銀江河沿岸為河谷平原地貌，其余大部分為低丘陵地貌，地形較起伏。屬亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，年降雨量分配不均，多集中在3～9 月。鎮(zhèn)內(nèi)發(fā)育北西向的明山嶂?jǐn)鄬雍吞以磾鄬?，北東向的英雅斷層、韓江斷層。出露地層較多，以沉積巖為主，從老到新分別有：元古界震旦系，古生界二疊系，中生界三疊系、侏羅系，其晚侏羅世黑云母花崗巖體局部發(fā)育于銀江鎮(zhèn)南部、東南部發(fā)育[12]。地下水類型主要包括松散巖類孔隙水和基巖裂隙水，其中松散巖類孔隙水主要分布于河谷沖積平原、山間盆地、凹地及溝谷中。大氣降水是鎮(zhèn)域內(nèi)主要的地下水補(bǔ)給來源。工程地質(zhì)巖性組以層狀較硬碎屑巖組分布最為廣泛。地表植被覆蓋度高，以林地為主。

2.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究數(shù)據(jù)主要來源于以下3個(gè)方面：

（1）基礎(chǔ)資料收集：依據(jù)研究區(qū)前期的地質(zhì)調(diào)查資料和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，收集整理出大埔縣銀江鎮(zhèn)的自然地理環(huán)境、氣象水文條件、人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和集鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展規(guī)劃等區(qū)域性基礎(chǔ)資料及地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀資料等。

（2）遙感影像解譯：在1∶2000 的遙感影像底圖上，解譯出行政村、自然村（包括有人工削坡建房的零散居民點(diǎn)）、廠區(qū)、公路鐵路沿線、重要工程設(shè)施等處的潛在地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)以及地質(zhì)災(zāi)害體發(fā)育的地質(zhì)環(huán)境背景條件。

（3）野外實(shí)地踏勘：在遙感解譯的基礎(chǔ)上，以專業(yè)調(diào)查為主的方法，使用1∶2000 數(shù)字正攝影像圖（DOM）（2016 年5 月）和1∶1000 的地形圖（國家2000 坐標(biāo)系）以及野外定點(diǎn)用GPS 機(jī)Garmin etrex201x，以行政村為單位，獲取有人居住的村鎮(zhèn)居民點(diǎn)、電站、礦區(qū)、主要公共基礎(chǔ)設(shè)施、風(fēng)景區(qū)等處的地質(zhì)災(zāi)害及其形成的地質(zhì)環(huán)境條件的數(shù)據(jù)信息。并在研究區(qū)內(nèi)重要地段（重要地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)、人工邊坡點(diǎn)）進(jìn)行無人機(jī)傾斜攝影（覆蓋區(qū)面積10 km2，含8處勘查點(diǎn)進(jìn)行1∶500高精度無人機(jī)傾斜攝影）、正射影像攝影（覆蓋區(qū)面積25 km2），直觀獲取重要地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)、人工邊坡點(diǎn)的地形地貌信息（圖2）。

圖2 銀江鎮(zhèn)無人機(jī)正射影像航拍范圍和典型地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)（無人機(jī)三維傾斜攝影）Fig.2 UAV orthophoto aerial photography range and typical geological hazard points in Yinjiang Town（UAV 3D tilt photography）

經(jīng)調(diào)查，銀江鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害及不穩(wěn)定斜坡共1304 處，其中崩塌地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)23 處，滑坡地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)43 處，不穩(wěn)定斜坡點(diǎn)330 處，人工邊坡908處。

2.3 評價(jià)單元與評價(jià)指標(biāo)

將銀江鎮(zhèn)208.09 km2的區(qū)域按0.5 km×0.5 km的單元進(jìn)行剖分，共得到833個(gè)評價(jià)單元。

進(jìn)行銀江鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價(jià)主要從坡度、巖土類型、斷裂密度、年降雨量以及人類工程活動(dòng)強(qiáng)度等因素出發(fā)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征，專家綜合評判，給出本研究各評價(jià)指標(biāo)權(quán)重，如表2所示。

表2 銀江鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)指標(biāo)權(quán)重Table 2 Index weight of geological hazard susceptibility zoning in Yinjiang Town

2.4 評價(jià)結(jié)果

根據(jù)計(jì)算得到的銀江鎮(zhèn)各單元地質(zhì)災(zāi)害綜合易發(fā)性指數(shù)，使用克里金（Kriging）插值方法生成平面等值線圖（圖3）。

圖3 銀江鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性綜合指數(shù)等值線圖Fig.3 Contour map of geological hazard susceptibility comprehensive index in Yinjiang Town

然后，使用自然裂點(diǎn)法，將銀江鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分為3 級，分別是：＞5.0 為高易發(fā)區(qū)、3.5～5.0 為中易發(fā)區(qū)和＜3.5 為低易發(fā)區(qū)。同時(shí)，遵循地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)原則和依據(jù)[17]，將地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度相近的相鄰單元進(jìn)行合并，得到銀江鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分圖（圖4）。

圖4 銀江鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)圖Fig.4 Geological hazard susceptibility zoning map of Yinjiang Town

銀江鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)具體如下（圖4）：

（1）高易發(fā)區(qū)：共4 個(gè)亞區(qū)（A1～A4），分別為：坑頭—昆侖—坑口村丘陵、盆地滑坡、崩塌高易發(fā)亞區(qū)（A1）、河口村盆地滑坡、崩塌高易發(fā)亞區(qū)（A2）、車上—明德——明新—銀村村丘陵、盆地滑坡、崩塌高易發(fā)亞區(qū)（A3）、坪上—?jiǎng)倏哟迩鹆昊?、崩塌高易發(fā)亞區(qū)（A4）。它們主要分布在銀江鎮(zhèn)北部/中部及西南部，總面積76.30 km2，占研究區(qū)總面積36.67%。區(qū)內(nèi)有地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)及邊坡點(diǎn)共966 處，占總數(shù)的74.08%，其中滑坡24 處、崩塌18 處、不穩(wěn)定斜坡244 處、人工邊坡680 處，災(zāi)害點(diǎn)密度為12.66處/km2（表3）。

表3 銀江鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)統(tǒng)計(jì)表Table 3 Statistical table of geological disaster susceptibility zoning in Yinjiang Town

（2）中易發(fā)亞區(qū)：共2個(gè)亞區(qū)（B1～B2），分別為：明德—銀村—坑口—冠山村丘陵、盆地滑坡、崩塌中易發(fā)亞區(qū)（B1）、坪上—李子坪—礤頭村丘陵、低山滑坡、崩塌中易發(fā)亞區(qū)（B2）。主要分布在銀江鎮(zhèn)中部，總面積76.21 km2，占研究區(qū)總面積36.63%。區(qū)內(nèi)有地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)及邊坡點(diǎn)共328 處，占總數(shù)的25.15%，其中滑坡19 處、崩塌5 處、不穩(wěn)定斜坡86 處、人工邊坡218 處，災(zāi)害點(diǎn)密度為4.30處/km2（表3）

（3）低易發(fā)亞區(qū)：共4 個(gè)亞區(qū)（C1～C4），分別為：坑口—河口村盆地、丘陵地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)亞區(qū)（C1）、銀村鎮(zhèn)東南部低山、丘陵地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)亞區(qū)（C2）、坪上村東南部低山、丘陵地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)亞區(qū)（C3）、勝坑村南部中山、低山地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)亞區(qū)（C4）。主要分布在銀江鎮(zhèn)南部及東北部等，總面積55.75 km2，占調(diào)查區(qū)總面積26.71%。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)，有邊坡點(diǎn)10 處，占總數(shù)的0.77%，災(zāi)害點(diǎn)密度為0.18 處/km2（表3）。

3 結(jié)論

（1）在獲取廣東省梅州市銀江鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害資料中，采用1∶2000 衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)資料，以遙感為主的“3S”技術(shù)和野外調(diào)查相結(jié)合的方法，提高了野外調(diào)查工作的效率；同時(shí)，采用無人機(jī)航拍，保證了人員無法到達(dá)區(qū)域的數(shù)據(jù)精度，為后續(xù)銀江鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)結(jié)果的可靠性提供了基礎(chǔ)和依據(jù)。

（2）銀江鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)面積為76.30 km2，占研究區(qū)總面積的36.67%，區(qū)內(nèi)有地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)及邊坡點(diǎn)共966 處，占總數(shù)的74.08%；中易發(fā)區(qū)面積為76.21 km2，占研究區(qū)總面積的36.63%，區(qū)內(nèi)有地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)及邊坡點(diǎn)共328 處，占總數(shù)的25.15%；低易發(fā)區(qū)面積為55.58 km2，占研究區(qū)總面積的26.70%，區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)，有邊坡點(diǎn)10 處，占總數(shù)的0.77%。整體上，銀江鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)以中高易發(fā)區(qū)為主。

（3）影響銀江鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃的地質(zhì)環(huán)境條件主要是區(qū)域內(nèi)地形地貌為中低山丘陵，地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，年降雨量充沛且集中，人類工程活動(dòng)較強(qiáng)烈，削坡建房、切坡修路等現(xiàn)象突出。而降雨是誘發(fā)銀江鎮(zhèn)境內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的最直接因素。

地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性分析應(yīng)當(dāng)綜合考慮地形、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、降雨和人類工程活動(dòng)等形成條件。本文只是從這5個(gè)方面中選取主要的一個(gè)因子進(jìn)行了粗略的判斷，未綜合的使用各因子。例如，在地形條件中，只考慮了坡度對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的影響，而坡高、坡向、坡型等因子的作用未有闡述。因此，在今后的集鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價(jià)中，要綜合考慮某一條件下各因子對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的影響。