探讨基于GIS的地质灾害危险性评价

摘要：地质灾害风险评价应用GIS技术在本世纪在理论和方法诸方面都获得飞跃性的发展。重新认定了滑坡风险评价的危险性、易损性指标及相应的表达式。GIS技术为支持对地质灾害的危险性分析和风险区划研究对地质灾害危险评估具有重要意义，本文主要以成兰铁路地质灾害实际情况，对GIS技术进行简要的介绍。

关键词：地质灾害；GIS；危险性评估

中图分类号：P5 文献标识码： A

前言

本论文在野外地质调查及资料收集的基础上，根据成兰铁路地质灾害实际情况,在对地震次生地质灾害影响因素的分析后,综合选取影响地震次生地质灾害危险程度的评价指标,采用层次分析法确定指标权重,运用物元分析原理建立了地质灾害危险性评估物元模型,完成了对成兰铁路沿线典型工点的危险性评估工作,并利用GIS的图像显示功能实现对评估结果的可视化输出。

地形地貌概述

地形地貌成兰铁路地处由成都平原向青藏高原东部边缘急切过渡的高山峡谷带。线路穿越龙门山山脉、西秦岭等山脉，横跨眠江、白龙江等河流。沿线地形切割强烈,全线相对高差大多在1000m以上,有近200km路段高差达到将近3000m。区域总体趋势为北西高、南东低,跨越高原区、高山区、中低山区、盆地区四个地貌区(图1)。图1

二、区域主要工程地质问题及形成因素

（一）区域工程地质问题。

问题主要表现为：重力不良地质,包括滑坡、崩塌、岩堆、错落、危岩落石、泥石流等,主要分布于龙门山脉地区、神仙池以北至黑河一带和松潘以南的眠江河谷地区以及白古寺-白龙江-上潭所处的甘南高山峡谷地区,各区域在成因、类型、特征、分布规模上都各有特点。全线所经段落附近调查发现发育滑坡、岩堆、崩塌等重力不良地质体112处,绕避98处,危害轻微可采用支挡防护处理14处。龙门山脉构造破碎带重力不良地质：主要集中分布于龙门山前山至中央断裂带附近,受构造强烈发育致岩体破碎、斜坡陆峻等地形条件及地震等因素控制,主要类型为滑坡、崩塌、岩堆、错落、危岩落石等,发育个体多甚至成群分布,有规模大,稳定性差,岩性复杂等特点。

地震次生地质灾害的影响因素。

地震作用下次生地质灾害的发生是多种影响因素共同作用的结果。大致可将这些因素分为三大类:一类为基本因素,即水文地质条件、地层岩性、河流地质作用等确定地质灾害发生背景和该区地质环境条件的地质因素,一类为诱发因素,即降雨、开挖、地震等对于地质灾害发生起到诱发作用的因素,还有一类为历史因素,即区域内曾经发生灾害的密度、规模、频率等。其主要影响因素有如下几个方面：地形地貌地形条件、地层岩性、地质构造、地震、降雨、岩体完整性、人类工程活动。

三、基于物元模型的地质灾害危险性评估

物元分析原理。

物元是描述或表征一个事物特征或要素的基本元。将事物的特征在一定的量度方法下赋予相应的量值,并按照一定的方式有机的联系起来,即为物元。物元分析理论由我国数学家蔡文于上世纪八十年代提出,是研究解决不相容问题的规律和方法的新兴学科。近年来，物元模型被广泛应用在资源评价、质量分级以及质量评判等方面。

（二）评估指标的选择。

控制和影响地质灾害形成的条件很多,常用的地质灾害危险性评价指标包含了地形地貌、地质构造、地层岩性、地震、灾害密度、降雨等诸多指标。在实际评价过程我们需要考虑成兰铁路沿线的具体情况,选取主要指标,剔除对评价目标贡献较小的指标。根据现场地质调查和收集的资料、以及上文对区域内主要工程地质灾害的介绍可知：区域内地质灾害主要是泥石流、滑坡、崩塌、岩堆等,为便于问题研究及资料收集,考虑区域内具体的工程地质条件,地质灾害发育的基本条件及特征等因素,本论文将区域内待评估地质灾害分为两类,一类为泥石流,另一类为包括崩塌、滑坡、岩堆等在内的斜坡灾害,这些灾害在变形机制、模式、影响因素等方面具有相似性。根据以上分类,我们确定成兰铁路斜坡灾害危险性评估指标：地面髙程、坡度、岩石强度、断层距离、水系、地震烈度、降雨量、历史地质灾害点密度,泥石流灾害危险性评价指标包括松散物质储量、主沟长度、流域面积、24小时最大降雨量、流域最大相对高差、植被覆盖率。

（三）地质灾害危险性评估。

根据上诉地质灾害危险性物元评估模型,将地质灾害各指标的具体量值输入模型,即可得到相应的关联度系数及评估结果。针对成兰铁路沿线具体地质灾害,以亚隆特大桥岩堆为例,运用构建的物元评估模型对以上两个工点进行危险性评估分析。

亚隆特大桥岩堆位于亚隆特大桥成都端,岸坡自然坡度大致为39°,植被茂密,岸坡上覆坡积层,厚度大致为4-5m,坡积层岩体较破碎。在公路边观测的出露的板岩,层厚30-50cm,成层性较好,节理较发育,节理间距20-30cm。成都端岸坡内发育F6羊洞河一热摩柯逆断层。亚隆特大桥所在测区属四川盆地与青藏高原的地形梯度带上起伏剧烈的高山峡谷过渡区,其山势巍峨,河谷深切,生态脆弱,自然环境脆弱敏感。大桥为跨越黑河,桥区植被茂密,为原始森林,绿意葱葱,地面3240m,相对高差400m。测区地表水主要为黑河水,长年有水,水量较大,受大气降水补给,地表水较发育。区域内地震动峰值加速度为0.15g。

（四）GIS 灾害评估系统设计与实现

GIS系统是集采集、编辑、管理、分析、应用地理信息一体的新兴技术，在地质灾害评价中有广泛的应用前景。灾害评价涉及包罗万象的信息，传统方法局限于高级处理，缺乏直观性和决策可视化。而GIS可协助人们管理和操作信息将数据库中不便看到的数之间的模式以生动的图形形式清晰直观地展示出来，实现空间可视化分析，满足决策多维性的需求。建立基于GIS的灾害评价系统的应用是降低灾害损失的有效途径，而该系统的灾害风险评价存在的模型与GIS功能的紧密集成较弱，GIS的空间分析功能的使用缺乏。这往往导致其缺乏现实性；当信息变化后，GIS系统是很难根据灾害信息改变做出相应的更新。这削弱了防灾减灾效果，因此改善智能灾害评价系统的研究是极重要的。勿庸置疑，GIS系统在灾害评价领域的应用已成为一种趋势。为了增强减灾信息系统的科学性和合理性，更好地服务于防灾减灾，应开发出带智能灾害评价信息系统。

由于成兰铁路地质灾害数据来源多种多样,数据庞大,数据处理复杂,因此本系统设计过程中釆用模块化结构设计,以清晰软件结构,便于理解和实用,增强可靠性,提高开发效率。系统的总体结构如图2所示。

图2

系统设计路线本系统在开发过程中通过对成兰铁路沿线不同类型、不同来源的地质灾害资料收集整理及处理分析后建立空间数据库和属性数据库,并以此为基础进行界面及功能模块设计,最终完成成兰铁路地质灾害信息管理系统开发。系统开发的设计路线图如图3所示:

图3

成兰铁路地质灾害信息管理系统是釆用GIS和空间数据库技术,以数据库为核心,建立区域范围内地质灾害信息存储、评价、管理等功能于一体的综合管理系统,系统的主要功能如图4所示。

图4

（1）用户管理模块。用户管理关系整个系统的正常运行,该模块主要功能为实现用户登录,并针对不同级别用户设定不同的用户权限,例如普通用户只能进行数据查询与信息输出等操作,而管理员则拥有系统数据编辑更新、系统维护等更高级别操作。（2）基本功能模块。1）数据显示功能。主要是地图浏览功能,例如地图的缩放、漫游、全图显示、图层控制操作,便于用户直观了解区域地质灾害信息情况。2）数据查询检索。可通过数据显示模块简单查询空间数据库中地质灾害的属性信息,也可以通过查询模块浏览对数据库中信息进行检索和查询,同时通过简单易懂的SQL语句对相关地质资料进行查询浏览。3）数据编辑及更新功能。实现对成兰铁路沿线地质灾害数据的管理,将大量地质灾害数据、资料录入数据库,并长期、安全、有效管理和存储,实现对数据的编辑更新、动态维护。

结语

在未来的发展中，最重要的是掌握好建设用地的建设与管理。把控城市规模，积极保护耕地；治理城市和工矿区的扩建问题，加大对防灾减灾的资金投入；合理化交通规划，尽量避开生态脆弱区重要区域，以保证生态系统的完好。加强矿区管理，把控工矿区的不适宜建设，加强管理。着眼于规划矿区的植被修复和合理布设滑坡、泥石流的防护栏等，积极有效地的还原始的地质状况。

参考文献：

[1]罗时幼,罗文锋. 地理信息系统在地质灾害评估中的应用分析[J]. 科技资讯,2013,05:9-10.

[2]肖娴. 滑坡地质灾害风险评价[D].成都理工大学,2013.