摘 要:位于西藏自治區(qū)山南市的浪卡子縣,地處西藏南部,地質(zhì)條件惡劣,頻繁發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害,是地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重的地區(qū)之一。選擇浪卡子縣作為研究對象,以高程、坡度、坡向、地質(zhì)巖組、水系密度和道路距離、土地利用類型作為浪卡子縣危險性的評價因子,采用信息量法,并用ArcGIS軟件進(jìn)行加權(quán)疊加分析和重分類,得出危險性評價結(jié)果。同時,將人口密度和建筑物密度作為易損性的評價因子,利用ArcGIS軟件進(jìn)行柵格數(shù)據(jù)疊加分析,得到易損性評價結(jié)果,將危險性結(jié)果和易損性結(jié)果進(jìn)行疊加分析和風(fēng)險性評估,為制定浪卡子縣地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃提供了支持和依據(jù)。
關(guān)鍵詞:地質(zhì)災(zāi)害;浪卡子縣;信息量法;風(fēng)險評價
中圖分類號:P694 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號:2095–3305(2024)06–0-03
浪卡子縣總體地勢為南西高,地形起伏較大,北部、中部及東部相對較低。沿沖溝地帶,不良地質(zhì)現(xiàn)象嚴(yán)重,羊卓雍錯、普莫雍錯、珍錯、巴糾錯等湖泊對地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生影響。人類在這些地區(qū)頻繁進(jìn)行工程活動,為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了有利條件。尤其是浪卡子縣西部,海拔普遍超過5 000 m,最高點是南西側(cè)的寧金崗桑峰,海拔達(dá)7 144 m。
根據(jù)當(dāng)前統(tǒng)計,浪卡子縣內(nèi),共計234處地質(zhì)災(zāi)害點,其中,74處崩塌隱患點,占地災(zāi)總數(shù)的31.6%;72處泥石流隱患點,占災(zāi)害總數(shù)的30.8%;88處滑坡隱患點,占災(zāi)害總數(shù)的37.6%,崩塌隱患點占據(jù)全縣地質(zhì)災(zāi)害隱患點的絕大多數(shù)。對此,對浪子卡縣地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行風(fēng)險評價,并且對其進(jìn)行風(fēng)險分區(qū),為浪子卡縣的地質(zhì)災(zāi)害防治和風(fēng)險管控提供有力的依據(jù),并為浪子卡縣地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃提供支撐。
1 浪卡子縣地質(zhì)災(zāi)害危險性評價
1.1 評價方法
地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險性評價較為全面地展示了承災(zāi)體易損性評價、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性和危險性評價,此次研究結(jié)果對浪卡子縣地質(zhì)災(zāi)害研究和人類工程活動具有參考價值[1-2]。
選取浪卡子縣作為研究對象,基于收集和整理到的相關(guān)數(shù)據(jù),采用ArcGIS軟件,使用柵格數(shù)據(jù)作為評價單元,使用信息量法建立模型,最終選取高程、坡度、坡向、水系密度、地質(zhì)巖組、道路距離和土地利用類型作為評價因子,對研究區(qū)域進(jìn)行危險性分析評價。并選取當(dāng)?shù)氐娜丝诿芏取⑽镔|(zhì)經(jīng)濟密度作為易損性評價,“風(fēng)險性”=“易損性”ד危險性”作為評價模型[3-4]。
1.2 信息量法
運用的主要方法是信息量法,該方法是通過信息論為基礎(chǔ),逐步演變過來的一種評價方法,通過熵的減少情況表示一種事件發(fā)生的概率,浪卡子縣地質(zhì)災(zāi)害形成機理和成災(zāi)模式較為復(fù)雜,由多種不同因子共同影響著浪卡子縣地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育和形成,但是不同因子對其災(zāi)害的貢獻(xiàn)度不同,將這種方法用于地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價,計算不同指標(biāo)區(qū)間的有效信息量值,使其結(jié)果更加合理,更加貼合實際。具體見下式。
B(Xi/Y)=ln(i=1,2,3,4,5,…,n)(1)
式(1)中,B(Xi/Y)表示評價因子X在i區(qū)間下的發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害Y的信息量值,Ai表示X在i評價因子在區(qū)間條件下,地質(zhì)災(zāi)害Y的面積或者點數(shù),A表示的是整個研究區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害Y的總點數(shù)或者總面積,Mi表示評價因子X在i區(qū)間下對應(yīng)的分布面積。
當(dāng)B(Xi/Y)>0時,表示該區(qū)間條件下,有利于地質(zhì)災(zāi)害Y的形成;當(dāng)B(Xi/Y)<0時,則說明反之,在區(qū)間條件下,不利于地質(zhì)災(zāi)害Y的形成[5]。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的評價是各個評價因子綜合影響的結(jié)果,不同評價因子之間還存在不同的區(qū)間條件,因此要綜合考慮不同評價因子之間的不同區(qū)間條件,具體見下式。
(2)
式(2)中,B總表示在不同評價因子共同作用條件下,評價單元的總信息量值,稱其為發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害概率的綜合指標(biāo);n表示評價因子的總數(shù)。
1.3 危險性評價因子信息量化
先將收集來的浪卡子縣地形數(shù)據(jù),提取因子,將DEM數(shù)據(jù)重新劃分成30 m×30 m的評價單元;然后提取各個評價因子數(shù)據(jù),并使用信息量法運算,再運用ArcGIS重分類功能進(jìn)行疊加分析。
1.3.1 坡度
由于浪卡子縣坡度變化較大,地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量多,運用ArcGIS軟件的特殊分析工具箱中的坡度分析工具,坡度細(xì)分成8個等級。利用ArcGIS軟件重分類等方法統(tǒng)計,浪卡子縣的地質(zhì)災(zāi)害主要分布在10°~
30°,說明在這個區(qū)間條件下地質(zhì)災(zāi)害與坡度的相關(guān)性較強。
1.3.2 高程
浪卡子縣在喜馬拉雅山中段北麓,海拔都在3 600 m以上,經(jīng)過ArcGIS軟件重分類統(tǒng)計,浪卡子縣地質(zhì)
災(zāi)害隱患點主要分布在高程4 000~5 000 m,其中4 500
~5 000 m,地質(zhì)災(zāi)害隱患點最多,說明在此區(qū)間條件下高程與地質(zhì)災(zāi)害的相關(guān)性較強。
1.3.3 水系密度
浪卡子縣由于地理位置特殊,羊卓雍錯、普莫雍錯、珍錯、巴糾錯等湖泊對地災(zāi)產(chǎn)生影響,對浪卡子縣不同水系密度進(jìn)行風(fēng)險評價,根據(jù)水系密度的信息量可以看出,水系道路越發(fā)達(dá),地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生概率越高。這是因為隨著地表河流的增多,對岸坡的侵蝕以及沿孔隙下滲作用會變得更為強烈。這會導(dǎo)致巖土間的摩擦力減小,同時巖土的自重增加,從而增加土體下滑的可能性,進(jìn)而加劇地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。
1.3.4 地質(zhì)巖組
對地質(zhì)巖組進(jìn)行分析,地質(zhì)災(zāi)害隱患點普遍存在于軟質(zhì)凝灰質(zhì)砂巖組和砂巖組與硬質(zhì)巖組交匯處,主要因為兩者之間的孔隙度、滲透率等結(jié)構(gòu)面間存在差異,地表水會沿著孔隙進(jìn)入層面,從而減小摩擦力,并且在水流浸流的作用下,軟硬巖層會發(fā)生不同程度的變形,大大地減弱了該地區(qū)抗災(zāi)害能力,為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了有利條件。
1.3.5 道路距離
對浪卡子縣道路進(jìn)行歐氏距離分析,道路繁多的區(qū)間,往往存在更多的地質(zhì)災(zāi)害隱患點,因為浪卡子縣海拔差異明顯。在開挖修建道路時,易形成較陡的坡體,同時會破壞原有巖體的穩(wěn)定性,抗滑能力減弱,在一定程度上促進(jìn)了地質(zhì)災(zāi)害的形成。
1.3.6 土地利用類型
從地類評價結(jié)果來看,信息量較高的主要是草地與水系以及人類居住交匯的地區(qū),主要是因為草地生長的土體較為脆弱并且靠近湖泊。抗災(zāi)能力較弱,再加上人類工程活動,開挖坡體、開采山體等活動,促進(jìn)了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。
1.4 評價因子加權(quán)疊加結(jié)果
在ArcGIS軟件中,將各評價因子的柵格數(shù)據(jù)依
次加權(quán)疊加,各權(quán)重系數(shù)在《加權(quán)信息量模型》的基
礎(chǔ)上結(jié)合當(dāng)?shù)靥厥獾牡乩項l件進(jìn)行修改,高程0.077、坡度0.147、水系密度0.237、地質(zhì)巖組0.317、道路距離0.147,土地利用類型0.075,得出的信息量總值按照區(qū)間劃分為低危險區(qū)1.000~2.200、中危險區(qū)2.200
~2.680、高危險區(qū)2.680~3.800、極高危險區(qū)3.800~
4.928,浪卡子縣地災(zāi)危險性評價如圖1所示[6]。
在計算統(tǒng)計結(jié)果來看,浪卡子縣的極高和高危險區(qū)面積為3 141.5 148 km2,占總面積的37.02%,主要分布在河流密集、風(fēng)化程度較大、地形高度差異大的地區(qū),如縣城周邊以及地表湖泊豐富等區(qū)域。
2 浪卡子縣易損性評價
2.1 評價因子的選取和評價方法
易損性評價是指在該地區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害時,反映評價區(qū)域遭受地質(zhì)災(zāi)害破壞的嚴(yán)重性和經(jīng)濟損失程
度[7]。此次易損性評價研究是通過收集到的浪卡子縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口和建筑物數(shù)據(jù)并且分析直接或者間接造成破壞的地區(qū),最終選取浪卡子縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的人口密度和建筑物密度作為評價因子。
2.2 評價方法
兩者通過ArcGIS軟件進(jìn)行加權(quán)疊加,并使用ArcGIS
的重分類功能將得到的易損性信息量按照0~3為低易損區(qū)、3~6為中易損區(qū)、6~8為高易損區(qū)、8~14為極高易損區(qū),得出浪卡子縣易損性評價。
2.3 易損性評價結(jié)果
從評價結(jié)果來看,浪卡子縣低易損區(qū)面積為5 085.71
km2,占全縣面積的63.80%;中易損區(qū)面積為914.85 km2,
占全縣面積的11.48%;高易損區(qū)面積為579 km2,占全縣面積的7.26%;極高易損區(qū)面積為1 391.84 km2,占全縣面積的17.46%。極高易損區(qū)地區(qū)主要分布在人口密度和建筑物密度較高的地區(qū),如村鎮(zhèn)周邊和人類工程道路附近;低易損區(qū)和中易損區(qū)占總面積的75.28%,主要分布在人煙稀少,建筑物設(shè)備較少的偏遠(yuǎn)地區(qū)。
3 浪卡子縣風(fēng)險性評價
風(fēng)險性評價是指在一段時期內(nèi),不同地質(zhì)災(zāi)害對于承災(zāi)體的破壞性的評價,是充分分析該地區(qū)地質(zhì)條件和地質(zhì)災(zāi)害形成條件的基礎(chǔ)上,結(jié)合區(qū)域的人口和建筑物密度的基礎(chǔ)上進(jìn)行的綜合性分析評價。
3.1 評價方法
建立風(fēng)險性的評價模型“風(fēng)險性”=“危險性”ד易損性”,并將危險性和易損性疊加進(jìn)行矩陣法分析處理。
通過將前文得出的危險性指數(shù)和風(fēng)險性指數(shù)進(jìn)行賦值,并利用ArcGIS軟件的疊加分析和重分類工具,計算分析出評價結(jié)果。浪卡子縣地災(zāi)危險性綜合評價。
3.2 評價結(jié)果
從得出的評價結(jié)果(表1)來看,浪卡子縣地質(zhì)災(zāi)害極高風(fēng)險區(qū)主要分布在打隆鎮(zhèn)周邊和浪卡子鎮(zhèn)南部,主要是由于該地區(qū)地形高陡,海拔差達(dá)1 000 m左右,人口密度相對較高,靠近普莫雍錯湖,并受到人類道路工程活動的影響,更易誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害,極高風(fēng)險區(qū)域面積為684.57 km2,占全縣面積的8.32%。
浪卡子縣地質(zhì)災(zāi)害高風(fēng)險區(qū)主要分布在浪卡子鎮(zhèn)和卡龍鄉(xiāng)交匯地區(qū)、浪卡子縣南部地區(qū)以及打隆鎮(zhèn)周邊地區(qū),該地區(qū)人口密度較高受到人類工程活動的影響,高風(fēng)險區(qū)面積為863.66 km2,占全縣面積的10.47%。
浪卡子縣地質(zhì)災(zāi)害中低風(fēng)險地區(qū)主要分布在卡熱鄉(xiāng)、阿扎鄉(xiāng)、工布學(xué)鄉(xiāng),以及上述風(fēng)險區(qū)沒有提到的地區(qū),主要是由于該地區(qū)人口數(shù)量建筑數(shù)量較少,發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害不會引起較大的經(jīng)濟損失,浪卡子縣中低風(fēng)險區(qū)面積為6 695.71 km2,占全縣面積的81.21%。
4 結(jié)論
基于ArcGIS軟件,利用信息量法作為評價方法,對于浪卡子縣地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險性進(jìn)行評價,得出以下幾點結(jié)論。
危險性評價。選取浪卡子縣、高程、坡度、坡向、地質(zhì)巖組、水系密度、道路距離、土地利用類型作為浪卡子縣危險性的評價因子,浪卡子縣地質(zhì)災(zāi)害極高危險區(qū)域面積為270.259 2 km2,占全縣面積的2.9%;浪卡子縣地質(zhì)災(zāi)害高危險區(qū)域面積為2 871.225 6 km2,占全縣面積的34.12%;浪卡子縣地質(zhì)災(zāi)害中危險區(qū)域面積為3 313.808 km2,占全縣面積的41.57%;浪卡子縣地質(zhì)災(zāi)害低危險區(qū)域面積為1 789.043 2km2,占全縣面積的21.40%。
易損性評價。選取人口密度和建筑物密度作為浪卡子縣易損性的評價因子,利用ArcGIS軟件將柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析,得到易損性評價結(jié)果,浪卡子縣低易損區(qū)面積為5 085.71 km2,占全縣面積的63.80%;中易損區(qū)面積為914.85 km2,占全縣面積的11.48%;高易損區(qū)面積為579 km2,占全縣面積的7.26%;極高易損區(qū)面積為1391.84 km2,占全縣面積的17.46%。
風(fēng)險性評價。浪卡子縣風(fēng)險性的評價,根據(jù)得到的浪卡子縣危險性和易損性的綜合結(jié)果,將兩者用ArcGIS軟件進(jìn)行疊加分析,得到浪卡子縣風(fēng)險性綜合評價結(jié)果,浪卡子縣低風(fēng)險區(qū)面積為4 657.81 km2,占全縣面積的56.51%;中風(fēng)險區(qū)面積為2037.90 km2,占全縣面積的24.70%;高風(fēng)險區(qū)面積為863.66 km2,占全縣面積的10.47%;極高風(fēng)險區(qū)域面積為684.57 km2,占全縣面積的8.31%。
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收稿日期:2024-03-17
作者簡介:曾祥宇(2000—),男,遼寧鐵嶺人,主要從事地質(zhì)工程研究。#通信作者:蔣鑫(1999—),男,遼寧營口人,主要從事高速鐵路無砟軌道溫度場研究,E-mail:1518829125@qq.com。