基于GIS汕头潮阳区崩塌、滑坡地质灾害危险性评价

李建颖，蔡文权，方刚，李晓淳，张明亮

(1.广东省有色金属地质局九三一队 广东 汕头 515000 2.广东省有色金属地质局九三五队 广东 惠州 516000)

汕头潮阳区地处广东省东部，全区总面积666.63km2，属亚热带海洋性气候，多年平均降雨量1722.81mm，降水分布由西向东雨量逐渐递减。人口密度大，地质环境条件复杂。地质灾害以崩塌隐患为主，数量较多，威胁财产巨大。通过划定不同降雨工况下地质灾害危险性分区，科学有效地进行地质灾害防治。目前，国内外地质灾害危险性评价常用的方法很多[1-5]，比较常用的有灰色关联分析法、信息量法、专家打分法和回归分析法等。本文以潮阳区为评价区域，在地质灾害调查的基础上，采用信息量法，基于ArcGIS平台完成潮阳区地质灾害危险性评价，为潮阳国土空间规划和地质灾害风险管控提供依据。

潮阳区地貌以丘陵和平原为主，二者平缓过渡。丘陵自西北向东南延伸，呈带状分布，海拔200m～300m，发育V型山谷，地形较平缓，坡度20°～35°，面积294.65km2，占区总面积44.2%。平原包括练江中下游三角洲平原和榕江南西岸三角洲平原，地面坡度平缓(0.1‰～0.23‰)，标高1.5 m～15m。面积371.98km2，占区总面积55.8%。区内地层发育不全，为中更新世末或晚更新世初至第四系沉积，第四系多为冲积、冲洪积、海陆交互堆积成因沉积物，以砂砾、砂、粘土及淤泥等为主。境内岩浆岩岩体北西至南东呈带状大面积呈岩基、岩株、岩枝、岩墙产出。出露面积约235.51km2。岩性分别为白垩纪花岗斑岩、花岗岩、中细粒钾长花岗岩、石英闪长岩；晚侏罗世二长花岗斑岩、中细粒黑云母二长花岗岩、细粒黑云母花岗闪长岩、细粒石英闪长岩。地质构造以断裂构造为主，全区大小断裂构造共计17条。4条大型断裂构造，其余均为次级断裂。以北西向为主，北东向次之，北西部断裂构造有12条不同规模的断裂构造经过，节理裂隙发育，岩体破碎。据《中国地震动参数区划图》，大部分处于地震危险区Ⅶ线内，东南部4处乡镇街道处于地震危险区Ⅷ线内。

潮阳区较典型崩塌地质灾害为金灶镇徐寮村大池底崩塌。2017年5月，大池底地质灾害隐患点发生小规模崩塌，崩塌体积约13.5m3。坡体主要由花岗岩风化的砂质粘土组成，因削坡建房，坡脚人工开挖形成高陡边坡，边坡高6m～15m，长100m，宽5m，坡度76°～81°，坡脚距房屋约3m，威胁坡脚80户约559人，潜在经济损失468万元。该崩塌地质灾害激发因素是强降雨，内在因素是组成边坡岩土体具有粘结性差，遇水松软的特性，外在因素是人类活动，开挖边坡未及时进行治理，边坡土体失稳产生崩塌地质灾害。

1 评价思路及方法

1.1 评价思路

基于2022年广东省汕头市潮阳区地质灾害风险调查、普查评项目成果，研究区内已查明地质灾害隐患点57处，其中，崩塌52处，滑坡2处，地面沉降3处。如图1。地质灾害整体呈现“北多南少”分布特点，主要分布在区内北西部金灶镇、谷饶镇一带，沿人类工程活动密集的区域分布。本次仅对崩塌、滑坡斜坡灾害采用点信息量值建立模型，得到斜坡灾害危险性评价技术路线。图2。

1.2 评价模型及方法

地质灾害形成受多种因素影响，信息量模型反映了一定地质环境下最易致灾因素及其细分区间的组合；具体是通过特定评价单元内某种因素作用下地质灾害发生频率与区域地质灾害发生频率相比较实现。对应某种因素特定状态下地质灾害信息量公式可表示为下列公式：

式中：IAj→B：对应因素A、j状态(或区间)下地质灾害B发生的信息量；Nj：对应因素A、j状态(或区间)下地质灾害分布的单元数；N：调查区已知地质灾害分布单元总数；Sj：因素A、j状态(或区间)分布单元数；S为调查区单元总数。

当IAj→B>0时，反映对应因素A、j状态(或区间)下，地质灾害发生倾向的信息量较大，地质灾害发生可能性较大，或利于地质灾害发生；当IAj→B<0时，表明因素A、j状态(或区间)条件下，不利于地质灾害发生；当IAj→B=0时，表明因素A、j状态(或区间)不提供有关地质灾害发生与否任何信息，即因素A、j状态(或区间)可剔除，排除其作为地质灾害预测因子。

由于每个评价单元受众多因素的综合影响，各因素又存在若干状态，各状态因素组合条件下地质灾害发生的总信息量可用下列公式确定：

式中：I：对应特定单元地质灾害发生的总信息量，指示地质灾害发生的可能性，可作为地质灾害易发性指数；Ni：对应特定因素、第i状态(或区间)条件下地质灾害面积或地质灾害点数；Si：对应特定因素、第i状态(或区间)分布面积；N：调查区地质灾害总面积或总地质灾害点数；S：调查区总面积。

2 崩塌、滑坡危险性评价

2.1 评价指标体系

崩塌、滑坡发生受斜坡局部地质环境影响，地形、地层岩性等要素空间变化相对稳定。结合其分布规律、主控因素及野外调查结果，初步确定采用工程地质、地形起伏度、坡度、坡向、地质构造、土地利用类型等6个指标作为斜坡类灾害易发性评价指标，采用栅格评价单元，将各评价因子量化(图3)，将10年月平均降雨量(图4)为诱发因素，叠加开展危险性评价。

图3 研究区地质灾害危险性评价因子Fig 3. Geological Hazard Risk Assessment Factors in The Study Area

2.2 评价因子各子类信息量确定

地质灾害易发性评价时，以事件发生的频率概率估算，信息量法的关键是计算并比较各个评价因子对调查区崩塌、滑坡地质灾害所贡献的信息量大小，某一单因素对地质灾害发生贡献的信息量通过下列公式计算：

式中：Ni-对应特定因素、第i状态(或区间)条件下地质灾害点数；N-调查区地质灾害总点数；Si-对应特定因素、第i状态(或区间)分布面积；S-调查区总面积

各个评价因子信息量叠加得出单个评价单元内总的信息量，计算公式：

通过计算得到各个评价单元崩塌、滑坡地质灾害发生的总信息量Ij，指示崩塌、滑坡地质灾害发生的可能性，可作为斜坡类地质灾害易发性指数，单元的总信息量值越大代表越易发生崩塌、滑坡地质灾害。计算各个评价因子在相应状态下信息量见表1。

表1 崩塌、滑坡评价指标信息量一览表Tab 1. List of Information on Evaluation Indicators for Collapse and Landslide

运用ArcGis空间分析中栅格叠加分析功能，将6个评价因子信息量叠加，得到各个评价单元在6个指标类别下总信息量值在-5.9084～9.4947区间内，信息量大小也就代表地质灾害易发性大小。按照ArcGis平台重分类功能中自然间断法将崩塌、滑坡地质灾害易发性信息量划分为4个等级：高易发性(1.1589～9.4947)、中易发性(-1.1364～1.1589)、低易发性(-3.4922～-1.1364)、非易发性(-5.9084～-3.4922)。

根据各栅格单元6个评价指标，利用ArcGis重分类功能分级赋值，用栅格计算器叠加，得到栅格单元总信息量值，按自然间断点分级法分级，得到易发性分级图，据实际出微量调整，连片叠加，划定地质灾害易发区。潮阳区崩塌、滑坡地质灾害易发区分：高易发区、中易发区、低易发区、非易发区(图4)。崩塌、滑坡高易发区主要分布区域中部丘陵区金灶、谷饶、西胪及海门一带，由北西向南东呈带状分布，地形起伏大，地形切割强烈，人类工程活动强烈。

2.3 地质灾害危险性评价方法及结果

在ArcMap软件中将降雨量因子值和易发性分区结果通过直线型阙值法将数值归一化处理，使其规范在0和1之间，根据易发性程度指数栅格图层，基于ArcGis平台栅格计算器功能换算叠加(下列公式)，求取各栅格单元地质灾害危险性指数，按自然间断点分级法分级，得到不同降雨工况下极高、高、中、低危险4个等级。

Wi=0.8•Yi+0.2•Ji

式中：Wi-不同栅格单元地质灾害危险性值；Yi-不同栅格单元易发性值；Ji-不同栅格单元降雨量化分值。

斜坡类地质灾害危险性评价指标：易发性、近10年月平均降雨量；易发性：高易发、中易发、低易发、非易发四个等级；降雨量：潮阳区11个气象站点近10年(2012～2021年)月平均降雨量数据，按克里金插值法生成近10年月平均降雨量等值面图(图5)。

在ArcMap软件中将降雨量因子值和易发性分区结果通过直线型闲值法将数值归一化处理，基于Arcgis平台栅格计算器功能进行换算叠加，求取各栅格单元地质灾害危险性指数，得到地质灾害危险性评价结果，按自然间断点分级法进行分级，最终将潮阳区斜坡类地质灾害危险性划分为高危险区、中危险区和低危险区(图6、表2)。结果表明，高危险区面积16.14km2，占全区总面积2.42%，主要位于崩塌、滑坡较发育的碎裂岩区域；中危险区面积299.80km2，占全区总面积44.97%；低危险区面积350.69km2，占全县总面积52.60%。

表2 汕头市潮阳区地质灾害危险性分区表Tab 2.Geological Hazard Risk Zoning Table of Chaoyang District，Shantou City

图6 研究区地质灾害危险性评价图Fig 6. Geological Hazard Assessment Map of The Research Area

3 结 论

(1)通过斜坡类地质灾害危险性评价结果统计，研究区综合地质灾害高危险区面积明显大于分灾种评价结果，高危险区主要位于崩塌、滑坡较发育的碎裂岩区域。

(2)选取主要评价因子有坡度、坡向、地形起伏度、土地利用类型、工程地质岩组、地质构造等6个因素评价指标，基于GIS空间分析功能将10年一遇降雨工况和易发性分析计算，采用信息量评价方法开展区域崩塌、滑坡斜坡类地质灾害危险性定量评价，可为区域崩塌地质灾害危险性评价工作提供参考。