王智強(qiáng)

（深圳市自然資源和不動(dòng)產(chǎn)評估發(fā)展研究中心（深圳市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心），深圳 518040）

深圳市位于珠江口西岸，屬于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。地貌主要分為山地地貌帶、臺(tái)地地貌帶，和海岸地貌帶。陸地面積1 997.47km2，常駐人口1 763.38萬人，人口密度大。

根據(jù)廣東省地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃，地質(zhì)災(zāi)害防治工作將逐漸由“隱患點(diǎn)管理”向“風(fēng)險(xiǎn)區(qū)管理＋隱患點(diǎn)管理”的模式轉(zhuǎn)變，從隱患在哪里向風(fēng)險(xiǎn)在哪里的思路轉(zhuǎn)變。因此急需對深圳市地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃進(jìn)行研究。常用的易發(fā)性分區(qū)方法有確定性系數(shù)法、證據(jù)權(quán)法、層次分析法、邏輯回歸法、最優(yōu)組合賦權(quán)法［1－6］等數(shù)據(jù)分析模型。信息量法是由經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展而來的一種用于地質(zhì)災(zāi)害分析的預(yù)測模型。

1 信息量法

信息量法是一種在統(tǒng)計(jì)分析法基礎(chǔ)上評價(jià)預(yù)測方法［7］。信息量法認(rèn)為因子信息量越大，對滑坡的貢獻(xiàn)越大，因子信息量越小對滑坡的貢獻(xiàn)越小。其表達(dá)式如下：

式中，I（XI，A）為指標(biāo)XI提供邊坡失穩(wěn)的信息量值；S為預(yù)測區(qū)總單元數(shù)；N為預(yù)測區(qū)已知變形破壞單元總數(shù)；SI為XI的單元個(gè)數(shù)；NI為有指標(biāo)XI的變形破壞單元個(gè)數(shù)。

2 隱患點(diǎn)分布規(guī)律

結(jié)合深圳地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征，對607個(gè)在冊斜坡類地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)與高程、坡度、坡向、起伏度、工程地質(zhì)巖組、距斷層的距離、人類活動(dòng)強(qiáng)度等因子的關(guān)系進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并利用GIS軟件計(jì)算了各分級指標(biāo)的信息量值。

2.1 坡度

坡度直接影響坡體內(nèi)的應(yīng)力分布狀態(tài)，隨著坡度的增加，坡腳應(yīng)力集中并隨之增大［8］。

為研究深圳市坡度對地質(zhì)災(zāi)害的影響，根據(jù)深圳市1m×1m精度數(shù)字高程模型（DEM），用GIS坡度分析和重分類功能，將全市各單元坡度重分類成5級：＜15°，15°～25°，25°～35°，35°～45°，＞45°，并用重分類功能將每級坡度進(jìn)行賦值（圖1）。通過統(tǒng)計(jì)不同坡度分類上的地質(zhì)災(zāi)害個(gè)數(shù)（圖2）可知，深圳市地質(zhì)災(zāi)害在0°～15°上最有利于地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育，0°～15°區(qū)域更接近開發(fā)建設(shè)區(qū)域，人類工程活動(dòng)強(qiáng)度強(qiáng)烈，因此地質(zhì)災(zāi)害（隱患）點(diǎn)較密集。

圖1 深圳市坡度分級圖

圖2 深圳市地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)和坡度關(guān)系圖

2.2 坡向

深圳是一座海濱城市，汛期大量的水汽被季風(fēng)帶入陸地，隨著地形的抬升，水汽飽和度增加，在迎風(fēng)面形成降雨，不同坡向降雨量不同，對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育有一定控制作用。根據(jù)DEM將深圳市坡向分類成9類：平面（0°）、北（337.5°～22.5°）、北東（22.5°～67.5°）、東（67.5°～112.5°）、東南（112.5°～157.5°）、南（157.5°～202.5°）、西 南（205.5°～247.5°）、西（247.5°～292.5°）、西 北（292.5°～337.5°）。通過統(tǒng)計(jì)不同坡向分類上的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)數(shù)量（圖3、圖4）可知，地質(zhì)災(zāi)害在西南、西坡向的斜坡上略有發(fā)育優(yōu)勢。

圖3 隱患點(diǎn)數(shù)量和坡向關(guān)系圖

圖4 斜坡坡向分布圖

2.3 高程

高程控制坡體內(nèi)應(yīng)力值的大小，隨著坡高的增加，應(yīng)力值會(huì)增加［9］，而且不同的高程范圍會(huì)有不同的溫度、不同的植被覆蓋和不同的人類工程強(qiáng)度，更重要的是高程會(huì)增加崩塌滑坡的勢能。深圳市整體地勢呈東南高、西北低的形態(tài)，主要的地形地貌以丘陵為主，海拔高度范圍0.0～921.0m。根據(jù)DEM將深圳市高程分類成6級（圖5）：0～50m，50～100 m，100～150m，150～200m，200～300m，＞300 m，并用重分類功能對每級高程進(jìn)行賦值。通過統(tǒng)計(jì)不同高程分類上的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量（圖6）可知，深圳市地質(zhì)災(zāi)害面密度隨著高程的增高而減少，地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生在100m以下高程范圍，且主要集中在50～100m范圍內(nèi)，這主要是由于在該高程范圍容易形成陡坡，且人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率高。

圖5 深圳市海拔高程分級圖

圖6 斜坡類地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)數(shù)量和高程關(guān)系圖

2.4 地形起伏度（高差）

地質(zhì)災(zāi)害受小區(qū)域地形的限制和影響較大。為了對小區(qū)域內(nèi)高程的相對變化值進(jìn)行度量，引入起伏度概念。利用DEM將深圳市起伏度劃分為4級（圖7）：＜10m，10～20m，20～30m和＞30m，并用重分類功能對每級高差進(jìn)行賦值。

圖7 深圳市地形起伏度分級圖

由圖8可知，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生主要在起伏度較低的地方，數(shù)量較多，主要是由于在地形起伏度較低的地方人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈。

圖8 隱患點(diǎn)數(shù)量和地形起伏度關(guān)系圖

2.5 工程地質(zhì)巖組

不同的巖土體由不同的礦物成分組成，其礦物成分、軟硬程度以及層間結(jié)構(gòu)決定巖土體的物理性能、抗風(fēng)化剝蝕能力、應(yīng)力分布狀態(tài)和變形破壞特征，從而影響坡體的穩(wěn)定性和地表侵蝕的難易程度，是形成崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的重要影響因素和內(nèi)在條件［10］。

根據(jù)深圳市巖石（層）結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和巖石力學(xué)性質(zhì)等特征，將深圳市內(nèi)巖土體劃分為紅層碎屑巖組（Ⅰ）、堅(jiān)硬塊狀侵入巖綜合體（Ⅱ）、較硬－較堅(jiān)硬火山熔巖及火山碎屑巖組（Ⅲ）、較硬－較軟頁巖泥質(zhì)巖綜合體（Ⅳ）、砂類土－粘性土等沉積土體（Ⅴ）、堅(jiān)硬混合花崗巖組（Ⅵ）、較堅(jiān)硬片巖綜合體（Ⅶ）、較硬碳酸鹽巖綜合體（Ⅷ）和較硬－較堅(jiān)硬砂泥質(zhì)巖綜合體（Ⅸ）等9組類型。工程地質(zhì)巖組分布圖如圖9所示。并用重分類功能對每類巖組進(jìn)行賦值。通過統(tǒng)計(jì)不同巖組分類中的地質(zhì)災(zāi)害（隱患）點(diǎn)個(gè)數(shù)（圖10）可知，地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)主要分布在兩大類的工程地質(zhì)巖組中，即堅(jiān)硬塊狀侵入巖綜合體（Ⅱ）和較硬－較堅(jiān)硬砂泥質(zhì)巖綜合體（Ⅸ），共379處，占總數(shù)的62.43%，這主要是因?yàn)檫@兩種巖組分布面積廣，且節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石破碎，巖性具有硬、脆、碎的特點(diǎn)，易風(fēng)化，風(fēng)化巖層遇水易軟化。

圖9 深圳市工程地質(zhì)巖組分布圖

圖10 地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)數(shù)量和工程地質(zhì)巖組關(guān)系圖

2.6 地質(zhì)構(gòu)造

地質(zhì)構(gòu)造使巖土體的結(jié)構(gòu)更加破碎，風(fēng)化裂隙加劇，降雨時(shí)是坡體地下水重要的滲流通道，附近土體更易達(dá)到飽和，抗剪強(qiáng)度降低，易發(fā)生崩塌滑坡地質(zhì)災(zāi)害［11］。

通過GIS軟件緩沖區(qū)分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，對深圳市內(nèi)災(zāi)害點(diǎn)與斷裂距離分布關(guān)系做了統(tǒng)計(jì)：首先，對研究區(qū)內(nèi)的斷裂做距離緩沖處理，分別得到0～500m、500～1 000m、1 000～2 000m及＞2 000 m四個(gè)緩沖區(qū)（圖11），然后利用GIS統(tǒng)計(jì)功能，統(tǒng)計(jì)結(jié)果為0～500m、500～1 000m、1 000～2 000m及＞2 000 m緩沖區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育數(shù)量分布為：368、150、67、22個(gè)（圖12）。由 此 可 見，其 中60.62%的點(diǎn)分布在距離構(gòu)造帶500m范圍內(nèi)，地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的數(shù)量隨著距離斷裂構(gòu)造的距離增大而減小。

圖11 地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)和構(gòu)造緩沖區(qū)分布圖

圖12 地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)在不同構(gòu)造緩沖區(qū)分布圖

2.7 人類工程活動(dòng)強(qiáng)度

人類工程活動(dòng)是深圳市地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的主要誘發(fā)因素之一，主要體現(xiàn)在削坡建房、削坡修路等人類工程活動(dòng)。對于區(qū)內(nèi)人工切坡對地質(zhì)災(zāi)害的影響程度，本次主要以系統(tǒng)內(nèi)可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)建筑邊坡，用GIS平臺(tái)的點(diǎn)核密度分析功能，根據(jù)可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)建筑邊坡的分布，進(jìn)行核密度分析并采用自然間斷點(diǎn)法分為5類（圖13），并統(tǒng)計(jì)分析各等級地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況（圖14），人工斜坡嚴(yán)重的區(qū)域，地質(zhì)災(zāi)害越發(fā)育。

圖13 人工削坡核密度分布圖

圖14 地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)和人工削坡密度關(guān)系圖

3 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價(jià)

根據(jù)式（1）計(jì)算各因子的信息量并進(jìn)行匯總，見表1。影響因子的信息量越高，對地質(zhì)災(zāi)害影響越大，通過對信息量值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可知，深圳市地質(zhì)災(zāi)害的主要影響因子狀態(tài)依次為：①坡度＞45°；②人工切坡＞0.7；②坡向?yàn)槟舷?；③工程地質(zhì)巖組為Ⅲ（層狀較軟紅層巖組）；④斷裂影響范圍＜500m；⑤坡度為25°～35°；⑥地形起伏度10～20m；⑦工程地質(zhì)巖組為較硬－較堅(jiān)硬火山熔巖及火山碎屑巖組。這些因素對區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的形成發(fā)育起決定性的作用，是區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害形成的主要控制條件。

表1 各因子信息量一覽表

根據(jù)各柵格單元的坡度、坡形、地形起伏度、高程、構(gòu)造、工程地質(zhì)巖組、斜坡結(jié)構(gòu)類型以及人工切坡等條件，利用GIS重分類功能分級賦值，將歸一化后的因子信息量賦值到對應(yīng)柵格上，并用柵格計(jì)算器對所有賦值的因子圖層進(jìn)行疊加，求取各柵格單元的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性指數(shù)圖層，按GIS自然間斷點(diǎn)法對易發(fā)性指數(shù)進(jìn)行分級，最后得到地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價(jià)圖（圖15）。

圖15 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性指數(shù)圖

4 區(qū)劃原則

在進(jìn)行易發(fā)性區(qū)劃時(shí)根據(jù)野外地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的認(rèn)識(shí)和實(shí)際情況并結(jié)合以下原則進(jìn)行劃分：

（1）區(qū)內(nèi)相似、區(qū)際相異的原則。根據(jù)調(diào)查區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查結(jié)果，從災(zāi)害點(diǎn)類型、數(shù)量、規(guī)模、危險(xiǎn)性大小等主要特點(diǎn)，綜合分析主要致災(zāi)因素，按“區(qū)內(nèi)相似、區(qū)際相異”的原則進(jìn)行劃分。

（2）定量與定性相結(jié)合的劃分原則。由精度為1m的數(shù)字高程模型生成山體陰影圖作為地圖，將分級后的易發(fā)性指數(shù)分布圖透明度設(shè)置為40%，結(jié)合地質(zhì)環(huán)境條件進(jìn)行區(qū)劃。以斜坡單元為基本劃分單元，風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃界線以斜坡單元為邊界。

最終將深圳市劃分地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)和非易發(fā)區(qū)4個(gè)等級，全市高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)和非易發(fā)區(qū)所占的比例分別為12.21%、48.58%、28.19%和11.02%。

5 結(jié)論

（1）利用高精度數(shù)字地標(biāo)模型，分析了在冊的607個(gè)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)數(shù)據(jù)的發(fā)育規(guī)律。深圳市地質(zhì)災(zāi)害的主要影響因子狀態(tài)依次為：①坡度＞45°；②人工切坡＞0.7；③坡向?yàn)槟舷?；④工程地質(zhì)巖組為Ⅲ（層狀較軟紅層巖組）；⑤斷裂影響范圍＜500 m；⑥坡度為25°～35°；⑦地形起伏度10～20m；⑧工程地質(zhì)巖組為較硬－較堅(jiān)硬火山熔巖及火山碎屑巖組。

（2）利用信息量模型，計(jì)算了各因子的信息量，并將各因子層信息量進(jìn)行疊加，得到全市易發(fā)性指數(shù)，利用自然間斷點(diǎn)法和相關(guān)區(qū)劃原則，將全市劃分為高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)和非易發(fā)區(qū)4個(gè)等級，分別占比12.21%、48.58%、28.19%和11.02%。