區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評價的尺度效應(yīng)研究

【摘 要】地質(zhì)災(zāi)害是地球地殼活動引起的地質(zhì)動力活動，導(dǎo)致地質(zhì)環(huán)境突變，或者由于人類活動對地層的破壞導(dǎo)致的一種自然災(zāi)害，能夠直接破壞人類的生存環(huán)境，危害人類的生命財產(chǎn)安全，造成嚴重的后果。誘發(fā)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的因素是多重的，例如地震、降水、人類活動等。因此，研究區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的演變規(guī)律，主要是研究造成地質(zhì)災(zāi)害的各個因素之間的相互關(guān)系和所占比重，以及他們之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。地質(zhì)災(zāi)害的評價基于兩個大方向，分別是基于物理模型的數(shù)值模擬發(fā)，基于概率的數(shù)學(xué)統(tǒng)計法，其他的既是這兩個大方向的交叉組合評定方法。地質(zhì)災(zāi)害的評價取決于時空尺度。地質(zhì)災(zāi)害評價的尺度效應(yīng)區(qū)別于其他學(xué)科，比如水文學(xué)和地理學(xué)等，區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評價是多學(xué)科技術(shù)的交叉應(yīng)用，但也具有其自有的鮮明特征。區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的評價的尺度效應(yīng)包括空間效應(yīng)、時間效應(yīng)和方法效應(yīng)等。不同尺度的信息源都會對評價結(jié)果產(chǎn)生不確定影響，不同尺度效應(yīng)的組合方法直接影響分析與評價的精度和可操作性。

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)災(zāi)害危險性；尺度效應(yīng)；青川

區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的評價早在上個世紀中期就受到外國地質(zhì)學(xué)者的重視，20世紀70年代，美國土地保護部首先對加利福尼亞的地震、滑坡等十種自然災(zāi)害進行了災(zāi)害風(fēng)險的評估，對洪水、地震、臺風(fēng)、滑坡等自然災(zāi)害建立了一整套預(yù)測模型，出臺了各種減災(zāi)政策。我國幅員遼闊，地質(zhì)種類繁多，是世界上地質(zhì)災(zāi)害種類最豐富的國家之一，也是系統(tǒng)科學(xué)記錄地質(zhì)災(zāi)害最早的國家，但由于歷史的局限，地質(zhì)災(zāi)害的寶貴歷史記錄悉數(shù)失傳。我國對區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的評價和預(yù)警研究起始于上世紀八十年代，早期的研究對象集中與災(zāi)害分布規(guī)律的研究，災(zāi)害形成機理的研究和災(zāi)害預(yù)警等方面，研究的地質(zhì)種類包括水文地質(zhì)、工程地質(zhì)等。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害研究的投入增加，GIS的發(fā)展，我國地質(zhì)災(zāi)害研究逐漸打破成規(guī)，評價預(yù)警水平日益提高。

1 尺度效應(yīng)的研究現(xiàn)狀

尺度效應(yīng)是一種客觀存在的量度，是自然過程存在的時空或者地域上的特征量度，能夠邏輯客觀的對人們所觀察事物進行詳細描述。區(qū)域直至災(zāi)害的誘發(fā)因素包羅萬象，包括景觀學(xué)、地理學(xué)、地貌學(xué)、氣候?qū)W、水文學(xué)等學(xué)科的研究方向，但針對地質(zhì)災(zāi)害的尺度效應(yīng)研究，國內(nèi)外還暫時出于貧瘠狀態(tài)，特別在地質(zhì)災(zāi)害評價的工作精度進行定性的劃分上，對區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的大小單元歸類整合經(jīng)驗等方面只是略有涉及。

隨著數(shù)字技術(shù)的飛快發(fā)展，信息的獲取越來越便利，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測資料的長期積累為地質(zhì)災(zāi)害評價儲備了數(shù)據(jù)庫，豐富的數(shù)據(jù)資源與GIS技術(shù)的結(jié)合，衍生出越來越多的理論技術(shù)被運用到地質(zhì)災(zāi)害評定的尺度效應(yīng)研究中。尺度效應(yīng)的研究，對分析地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)據(jù)選擇提供了指南和原則，完善了區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評價的理論體系，提高了區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評價的結(jié)果精度。

2 尺度效應(yīng)的表征探討

區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的評價是根據(jù)區(qū)域地址條件的背景、誘發(fā)災(zāi)害的自然因素和誘發(fā)災(zāi)害的人類活動，在一定的時空內(nèi)，對該區(qū)域所發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模、持續(xù)時長、所造成影響等方面做出預(yù)期推斷與分析。地質(zhì)災(zāi)害是客觀存在的自然現(xiàn)象，收到影響的誘發(fā)因素千變?nèi)f化，大到當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、水文、氣候環(huán)境，小到一場暴雨、一座危崖、一棵枯樹，并且地質(zhì)災(zāi)害的演變緩慢而長久，因此對地質(zhì)災(zāi)害評定的客觀尺度認識相對淺顯。另一方面，人類活動對大自然的破壞日益加重，地下水的過度抽取造成地下水層枯竭，破壞了地下層壓力造成地下層坍塌，地下礦藏、煤炭、石油、天然氣的抽取造成底層段的斷裂，導(dǎo)致地面出現(xiàn)“天坑”和地上水位下降，危害地質(zhì)穩(wěn)定。濫砍濫伐、圍湖造田、盲目墾荒等破壞生態(tài)環(huán)境的逆自然行為造成泥石流、土地荒漠化等自然災(zāi)害。人類活動對極端自然事件的加快和觸成也成為尺度效應(yīng)研究的必要要求和可行手段。

區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的評價媒介，主要依托于一定比例尺的地圖圖層，圖層在空間上的形態(tài)特征一般表現(xiàn)為地形地貌、巖性和地質(zhì)結(jié)構(gòu)等。在充分考慮當(dāng)前比例尺下相應(yīng)圖層的信息的同時，另一方面，對其中的不確定性因素帶來的對評價結(jié)果精確度的干擾應(yīng)當(dāng)重視起來，這是研究尺度效應(yīng)的重要內(nèi)容。

3 區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評價的有效性周期分析

誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的自然條件包括特殊的地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、當(dāng)?shù)氐匦蔚孛病⒅脖桓采w面積等，這些因素共同決定了區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性。區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評價的有效性周期與觸成地質(zhì)災(zāi)害的因素有因果聯(lián)系。誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的外在因素越復(fù)雜，帶來的地質(zhì)災(zāi)害危險性信息的監(jiān)測數(shù)據(jù)就越不不確定，災(zāi)害評價的有效性周期就相應(yīng)變短。如果評價時建立各個因素對地質(zhì)災(zāi)害影響的模式，分清主要影響因素和次要影響因素，準確把握研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的劃分，其評價結(jié)果的有效性周期就會相對變長。

突發(fā)性自然事件會完全打破區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評價的有效周期，對于這類區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的有效周期，應(yīng)以突發(fā)性自然時間為界限，重新進行區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的評價工作。突發(fā)的自然事件包括地震、暴雨、臺風(fēng)等，這類事件會直接改變區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的進程，改變地質(zhì)構(gòu)成的空間格局，加大地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的危險率。以汶川地震作為典型突發(fā)性自然事件為例，地震后明顯改變了青川縣滑坡危險性區(qū)劃的空間格局，加大了青川縣滑坡危險區(qū)的面積。采取對青川縣滑坡危險區(qū)的土地、坡度、斷層、地層巖性、降水五個因素作為模糊綜合評價指標，對震前震后的區(qū)域滑坡危險性進行評價并且劃分等級。震前的滑坡危險區(qū)包括涼水、樓子、七佛、蘇河等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，震后增加了白家、關(guān)莊、紅光、馬鹿、建峰等鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)。

區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的演變具有復(fù)雜性和不可預(yù)見性，但通過深入的研究和科學(xué)的尺度效應(yīng)分析，通過不同時空尺度的檢測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)模擬統(tǒng)計，建立統(tǒng)計模型，就可以相對提高區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評價的精確性。隨著人類對大自然的改造能力提升，以及人類活動帶來自然環(huán)境的破壞，各種極端的自然災(zāi)害事件的發(fā)生率愈發(fā)頻繁，以至于影響地質(zhì)災(zāi)害的自然因素的演變過程迅速加快；同時，隨著地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)資料的統(tǒng)計和預(yù)警模式的建立，我國對區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評價的能力也逐步提高。

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