基于GIS的珠海市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價

賴波，劉佳，江金進

(1.廣東省珠海工程勘察院，珠海 519002；2.廣東省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊，珠海 519000)

珠海市早期村民建房、工程建設(shè)及公路修建等工程活動對山體進行了不同程度的開挖，形成了較多危險邊坡，由于未采取防護措施，在強降雨或持續(xù)性降雨情況下，發(fā)生了多處地質(zhì)災(zāi)害，嚴重影響了人類生命及財產(chǎn)安全。因此，本文基于珠海市地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要致災(zāi)因素，采用地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)法，運用ArcGis和MapGis平臺綜合分析并進行人工干預(yù)，對珠海市地質(zhì)災(zāi)害進行易發(fā)性分區(qū)評價，為珠海城市建設(shè)防災(zāi)減災(zāi)、國土空間規(guī)劃、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警等提供依據(jù)。

1 珠海市地質(zhì)災(zāi)害概況

1.1 地質(zhì)環(huán)境特征

珠海市大陸形態(tài)似啞鈴狀，受地質(zhì)構(gòu)造作用，其東、西地貌以唐家?guī)r體和黃楊山巖體為主的丘陵谷地，中部狹窄的頸部為牛筋頭巖體。因此相應(yīng)地將大陸部分分為東部丘陵谷地，中部丘陵平原帶和西部低山丘陵平原帶。

珠海地層出露簡單，主要有寒武系淺變質(zhì)石英砂巖、千枚狀頁巖；泥盆系砂巖、粉砂巖；白堊系砂礫巖、礫巖和第四系礫砂、淤泥等；斷裂構(gòu)造主要有北東、北西和近東西向3組，斷裂形成時代不同、規(guī)模各異，其中以北東向最明顯，北西向次之；巖漿活動強烈，侵入巖極為發(fā)育，侵入時代主要為中生代，巖性以花崗巖為主，珠海市地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)育于侵入巖風(fēng)化剝蝕殘丘區(qū)。

1.2 地質(zhì)災(zāi)害概況

截止2019年4月2日，珠海市共有地質(zhì)災(zāi)害點135處，其中崩塌109處、滑坡26處，按規(guī)模統(tǒng)計：109處崩塌地質(zhì)災(zāi)害點中，微型8處、小型101處；26處滑坡地質(zhì)災(zāi)害點均為小型。按災(zāi)情險情統(tǒng)計：無巨型和大型地質(zhì)災(zāi)害點；中型的27處，其中崩塌21處、滑坡6處；小型的108處，其中崩塌88處、滑坡20處。135處地質(zhì)災(zāi)害點威脅人數(shù)共975人，潛在經(jīng)濟損失達7 700萬元[1]。

2 珠海市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)

2.1 致災(zāi)因子選取

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生往往由多個因素構(gòu)成，主要分為自然因素和人為因素兩類。自然因素主要包括降雨、風(fēng)化、地形地貌、巖性、斷裂構(gòu)造、地震等；而人為因素主要包括工程建設(shè)、采礦、抽排水、植被破壞等[2]。

從近年來廣東省珠海地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險技術(shù)中心出具的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查報告(表)來看：珠海市地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生于汛期期間(4月～10月)；發(fā)生的部位主要位于山腳全、強風(fēng)化巖較厚區(qū)或者坡度較陡區(qū)[3]。這些區(qū)域往往是由于早期人類工程活動形成的危險邊坡，當(dāng)時未及時采取有效措施進行治理，以致后期在強降雨或持續(xù)性降雨過程中，邊坡中不穩(wěn)定巖土體發(fā)生崩滑[4]。因此，本文選取的主要致災(zāi)因子包括巖土類型、地形地貌、斷裂密度、降雨量和人類工程活動。

2.2 評價指標

2.2.1 巖土類型指標

珠海市地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生與其所在的坡體地層巖性有著直接的關(guān)系，特別是巖土體風(fēng)化程度強烈地區(qū)。因此根據(jù)珠海市地層巖性、巖體結(jié)構(gòu)及巖石強度等特征，將巖土體分為侵入巖、塊狀變質(zhì)巖；砂頁巖、層狀變質(zhì)巖；砂巖、砂礫巖；沖洪積層4個工程地質(zhì)巖組，讀取各單元格主要巖土體類型，依據(jù)得分條件判定該項得分，一個單元格有多種巖土體類型則按其所對應(yīng)的分值和所占面積比進行加權(quán)平均計算判定得分，賦予分值分別為4分、3分、2分和1分。

2.2.2 地形地貌指標

坡度的陡緩對地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生具有明顯的控制作用，越陡的坡體越容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。因此利用ArcGis從DEM數(shù)據(jù)中分別提取珠海市丘陵地區(qū)的坡度，然后進行歸一化[5]。由坡度大于60°以上斜坡發(fā)生崩塌、滑坡的頻率很高，定為高易發(fā)，得分指數(shù)為4；坡度在45°～60°之間定為中易發(fā)，得分指數(shù)為3；坡度在20°～45°之間定為低易發(fā)，得分指數(shù)為2；而20°以下斜坡發(fā)生滑坡、崩塌的頻率則很低，定為不易發(fā)，得分指數(shù)為1。

2.2.3 斷裂密度指標

地質(zhì)構(gòu)造對地質(zhì)災(zāi)害點及其周邊巖石的破碎程度；全、強風(fēng)化巖松散程度控制作用十分明顯。根據(jù)珠海市3組斷裂構(gòu)造分布情況，將評分單元格內(nèi)斷裂經(jīng)過數(shù)量將單元格斷裂密度劃分為密集區(qū)、較密區(qū)、一般區(qū)和稀疏區(qū)4級，賦予分值分別為4分、3分、2分和1分[6]。

2.2.4 降雨量指標

降雨是誘發(fā)珠海市地質(zhì)災(zāi)害的主要因素，特別是暴雨及持續(xù)性降雨，使巖土體達到飽和、增加致災(zāi)體自重、打破原有平衡，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。根據(jù)珠海市2014年～2018年30個雨量站降雨數(shù)據(jù)，制作年平均降雨量等值線圖，讀取各單元格所在的降雨量等值線區(qū)間(如有降雨量等值線通過單元格則按所占面積比進行加權(quán)平均計算)[7]，依據(jù)得分條件判定該項得分。

2.2.5 人類工程活動指標

對天然地質(zhì)環(huán)境的破壞亦是引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要因素之一。珠海市地質(zhì)環(huán)境改造較為強烈的人類工程活動有削坡建房、削坡建路、采石取土活動等。因此本文采取讀取單元格內(nèi)及其附近路網(wǎng)和建筑物情況判斷人類工程活動的強弱，并將其劃分為強烈、中等、弱和較弱4級[8]，賦予分值分別為4分、3分、2分和1分。

2.3 分區(qū)方法

根據(jù)《縣(市)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃規(guī)范(試行)》(T/CAGHP 017-2018)[9]——“地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)法”進行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性劃分。

首先運用柵格數(shù)據(jù)處理方法對珠海市進行網(wǎng)格劃分，每個單元面積為2 km×2 km，共劃分出680個計算單元。

其次采用地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)法，計算方法如下：

Zf=Zq·r1+Zx·r2

式中,Zq為潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)，其權(quán)值為r1，取值0.6；Zx為現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)，其權(quán)值為r2，取值0.4。

其中潛在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)指數(shù)見表1，各評價指標的選取與評判標準依據(jù)見表2。

表1 潛在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)指數(shù)表

表2 評價指標權(quán)重分配表

現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)可以用災(zāi)害點個數(shù)密度、面積密度以及體積密度來判定取值，各密度系數(shù)取值見表3。

表3 密度系數(shù)取值表

最后根據(jù)各單元的巖土類型、地形地貌、斷裂密度、降雨量、人類工程活動等條件，利用MapGis軟件，求取評價單元的潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)與現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)，分級賦值進行換算疊加，獲得評價單元的地質(zhì)災(zāi)害綜合易發(fā)性指數(shù)，然后合并相同單元格，劃定地質(zhì)災(zāi)害高、中、低和不易發(fā)區(qū)。

根據(jù)以上各單元格地質(zhì)災(zāi)害綜合易發(fā)性指數(shù)，利用ArcGis軟件功能，采用Kring泛克立格網(wǎng)格化方法生成平面等值線，為易發(fā)區(qū)的劃分提供定量依據(jù)。再利用MapGis輸入編輯的工程裁剪功能，把珠海市范圍內(nèi)的有用部分裁剪出來，初步制作成地質(zhì)災(zāi)害綜合易發(fā)性指數(shù)平面等值線圖(圖1)。

圖1 珠海市地質(zhì)災(zāi)害綜合易發(fā)性指數(shù)平面等值線圖

由于珠海市經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展迅速，人口增長速度較快，削坡建房及削坡建路誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，上圖與近幾年地質(zhì)災(zāi)害實際發(fā)生區(qū)域情況有一定的差別，故將珠海市分割成45 220個邊長為200 m正方形網(wǎng)格單元，并進一步綜合計算得出以下等值線圖(圖2)。

圖2 珠海市地質(zhì)災(zāi)害綜合易發(fā)性指數(shù)平面等值線圖(200 m網(wǎng)格)

從上圖可以看出，高分值區(qū)域主要分布在香洲區(qū)及斗門區(qū)山腳人口密集區(qū)以及重要公路沿線削坡區(qū)一帶，依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害綜合易發(fā)性指數(shù)，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分條件(表4)，并根據(jù)珠海市近年來地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生實際情況，做出部分調(diào)整，合并相鄰類似單元格，劃定地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)。

表4 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分條件

根據(jù)上表條件，將珠海市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分為高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)和不易發(fā)區(qū)4個類型區(qū)，102個亞區(qū)(圖3)。其中高易發(fā)區(qū)有28個亞區(qū)，總面積為110.09 km2，占全市陸域總面積的6.34%；中易發(fā)區(qū)有27個亞區(qū)，面積為225.84 km2，占全市陸域總面積的13.01%；低易發(fā)區(qū)有39個亞區(qū)，面積為379.96 km2，占全市陸域總面積的21.88%；不易發(fā)區(qū)有8個亞區(qū)，面積為1 020.57 km2，占全市陸域總面積的58.77%。

3 珠海市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)評價

3.1 地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)

地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)主要分布于香灣街道、翠香街道、獅山街道、梅華街道、吉大街道、拱北街道、前山街道、井岸鎮(zhèn)、白蕉鎮(zhèn)、南水鎮(zhèn)、橫琴鎮(zhèn)、唐家鎮(zhèn)、紅旗鎮(zhèn)、三灶鎮(zhèn)、萬山鎮(zhèn)等低山丘陵和剝蝕殘丘的山體坡麓至山前平原一帶。這些區(qū)域人口密集，人類工程活動頻繁，早期因修建公路和居民建筑物，對山體進行了削坡和開挖，導(dǎo)致斜坡高陡、巖土體失穩(wěn)，后期未及時治理或治理措施簡單，導(dǎo)致坡面不穩(wěn)定巖土體在強降雨或持續(xù)性降雨過程中發(fā)生崩滑，危及坡腳居民及建筑物、公路、工廠、學(xué)校等眾多重要的基礎(chǔ)設(shè)施[10]。

3.1.1 板障山-仙峰山-將軍山-石花山地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)

主要分布于香洲區(qū)香灣街道、翠香街道、前山街道、獅山街道、梅華街道、吉大街道、拱北街道山腳一帶。該區(qū)域?qū)儆趧兾g殘丘地貌區(qū)，出露巖體為晚侏羅世中粒斑狀黑云母二長花崗巖，淺表層風(fēng)化剝蝕明顯；區(qū)內(nèi)發(fā)育有北東向灣仔斷裂和胡灣斷裂，北西向的吉大斷裂和將軍山斷裂。坡腳人類活動強烈，早期村民削坡建房形成了較多人工邊坡，邊坡坡面陡峭，植被發(fā)育一般， 巖體完整性差，巖土體穩(wěn)定性差，在強降雨或持續(xù)性降雨條件下易發(fā)生崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害。區(qū)內(nèi)發(fā)育崩塌、滑坡和不穩(wěn)定斜坡共16處，其中崩塌7處、滑坡2處、不穩(wěn)定斜坡7處，點密度1.01處/km2。該區(qū)域主要威脅對象為坡腳居民、學(xué)生、學(xué)校、醫(yī)院等，危害性及危險性大。

圖3 珠海市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)圖

3.1.2 大鏡山-華子石-契爺嶺-雞山地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)

主要分布于香洲區(qū)和高新區(qū)的唐家灣鎮(zhèn)、香灣街道、翠香街道、前山街道、梅華街道公路沿線及居民區(qū)山腳一帶。該區(qū)域出露巖體為晚侏羅世中粒斑狀黑云母二長花崗巖和早白堊世細粒、細粒含斑(斑狀)黑云母二長花崗巖，淺表層巖土體風(fēng)化剝蝕明顯。區(qū)內(nèi)發(fā)育有北東向的大鏡山斷裂、新村斷裂和雞山斷裂，北西向的銀坑斷裂。該區(qū)域坡腳人類活動強烈，早期村民削坡建房以及修建公路，對坡體進行了不同程度的爆破和開挖，現(xiàn)狀坡面較裸露，植被發(fā)育一般，坡度較陡，坡面不穩(wěn)定巖土體易被雨水沖刷，在降雨條件下易發(fā)生崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害。區(qū)內(nèi)發(fā)育崩塌、滑坡和不穩(wěn)定斜坡共20處，其中崩塌16處、滑坡3處、不穩(wěn)定斜坡1處，點密度2.02處/km2。該區(qū)域主要威脅對象為坡腳居民、建筑物、行人及車輛等。

3.1.3 高欄島地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)

主要分布于高欄港經(jīng)濟區(qū)南水鎮(zhèn)高欄島坡腳公路沿線區(qū)域。該區(qū)域出露巖體為晚侏羅世細、中細粒斑狀角閃黑云母二長花崗巖、中細粒斑狀黑云母二長花崗巖和早白堊世細粒、中細粒斑狀黑云母二長花崗巖。該島東、南、西側(cè)濱臨南海，淺表層巖土體風(fēng)化剝蝕強烈。島內(nèi)發(fā)育的地質(zhì)構(gòu)造主要有北東向高欄斷裂、觀音山斷裂、大排灣斷裂、飛沙斷裂，其次為近東西向的鐵爐斷裂，受斷裂構(gòu)造影響，區(qū)內(nèi)巖體較破碎，巖土體穩(wěn)定性較差。早期人類修建公路和石化倉儲區(qū)工程建設(shè)對坡體進行了不同程度的爆破，形成了較多人工邊坡，并且坡面裸露、坡度陡峭，在強降雨或臺風(fēng)條件下易發(fā)生崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害。區(qū)內(nèi)發(fā)育崩塌、滑坡和不穩(wěn)定斜坡共24處，其中崩塌8處、滑坡2處、不穩(wěn)定斜坡14處，點密度1.15處/km2。該區(qū)域主要威脅對象為行人、車輛、油氣管廊、儲油罐及建筑物等，危害性及危險性大。

3.1.4 井岸鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)

主要分布于斗門區(qū)井岸鎮(zhèn)建城區(qū)西側(cè)坡腳一帶。該區(qū)域出露巖體為晚侏羅世中粒斑狀黑云母二長花崗巖和晚泥盆世石英質(zhì)礫巖、砂礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖等，淺表層巖土體風(fēng)化剝蝕亦較強烈。該區(qū)域發(fā)育的斷裂構(gòu)造主要有北東向的新堂斷裂、大東山斷裂、風(fēng)吹嶺斷裂、童子拜觀音斷裂、雙孖石斷裂和霞山斷裂，北西向斷裂為尖峰山斷裂。坡腳一帶人類活動強烈，早期村民建房對坡腳進行了大量的開挖，形成了較多人工邊坡，大部分坡面未采取及時有效的防護措施，導(dǎo)致強降雨時期局部發(fā)生不同程度的崩塌現(xiàn)象。現(xiàn)狀坡面較裸露，坡度較陡，坡面存在較多不穩(wěn)定巖土體，在降雨條件下易發(fā)生崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害。區(qū)內(nèi)發(fā)育崩塌、滑坡和不穩(wěn)定斜坡共50處，其中崩塌11處、滑坡6處、不穩(wěn)定斜坡33處，點密度3.25處/km2。該區(qū)域主要威脅對象為坡腳居民、學(xué)生、學(xué)校及建筑物等，危害性及危險性大。

3.1.5 大萬山島地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)

主要分布于萬山區(qū)萬山鎮(zhèn)大萬山島公路沿線及居民區(qū)山腳一帶。島上出露巖體均為晚侏羅世中粒斑狀黑云母二長花崗巖，四周濱臨南海，淺表層巖土體風(fēng)化剝蝕強烈。島內(nèi)主要發(fā)育兩條北東向斷裂，分別是大萬山島望洋臺斷裂和白瀝島龍蝦井角斷裂。早期村民建房和修建公路對該島坡腳進行了開挖，形成較多人工邊坡，由于淺表層巖土體裸露，且分布較多孤石，巖土體穩(wěn)定性差，在強降雨、持續(xù)性降雨或臺風(fēng)條件下易發(fā)生崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害。區(qū)內(nèi)發(fā)育崩塌、滑坡和不穩(wěn)定斜坡共16處，其中崩塌11處、滑坡1處、不穩(wěn)定斜坡4處，點密度14.2處/km2。該區(qū)域主要威脅對象為坡腳居民、行人、車輛及建筑物等，危害性及危險性中等。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)

主要分布于除高易發(fā)區(qū)外的低山丘陵和剝蝕殘丘山體坡麓至山前平原一帶。這些區(qū)域人口分布較密集，人類工程活動較多。由于早期居民修建建筑物，對山體進行了削坡和開挖，導(dǎo)致斜坡高陡，后期未及時治理或治理措施簡單，導(dǎo)致強降雨或持續(xù)性降雨過程中，偶有不分布密度中等；這些區(qū)域斜坡較陡，存在大量未經(jīng)治理的人工邊坡，地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度較高[11]。珠海市地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)發(fā)育斜坡類地質(zhì)災(zāi)害(隱患)點共72處，其中崩塌22處、滑坡3處、不穩(wěn)定斜坡47處。

3.3 地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)

主要分布于剝蝕殘丘頂部，人類活動較弱區(qū)域。這些區(qū)域人跡罕至，人類工程活動極少，除了山體頂部的高壓電塔之外，基本無其他重要建筑設(shè)施；山體基本保持原始地形地貌，自然斜坡，巖土體穩(wěn)定性較好；局部溝谷地帶存在水土流失現(xiàn)象，可能引發(fā)滑坡、崩塌，但規(guī)模一般較小，危害性及危險性小。珠海市地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)發(fā)育斜坡類地質(zhì)災(zāi)害(隱患)點總數(shù)8處，其中滑坡1處，不穩(wěn)定斜坡7處。

3.4 地質(zhì)災(zāi)害不易發(fā)區(qū)

這類區(qū)域?qū)儆谶h離山體的沖積平原和軟土不發(fā)育區(qū)域，基本無人居住或建筑物底部基巖埋深淺，早期或近期無地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的區(qū)域，主要位于香洲區(qū)梅華街道、翠香街道、香灣街道和吉大街道局部區(qū)域。

4 結(jié)論

本文是在廣東省珠海市地質(zhì)災(zāi)害詳細調(diào)查成果的基礎(chǔ)上，采用地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)法，選取巖土類型、地形地貌、斷裂密度、降雨量、人類工程活動5個指標對珠海市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進行劃分并進行評價。劃分的結(jié)果具有以下現(xiàn)實意義：

(1) 為珠海市城市建設(shè)防災(zāi)減災(zāi)、城鄉(xiāng)規(guī)劃、國土空間規(guī)劃、局部控制性詳細規(guī)劃等提供參考。

(2) 為珠海市自然資源局及其下屬自然資源部門及其他工程建設(shè)部門進行地質(zhì)災(zāi)害治理或防范地質(zhì)災(zāi)害提供了借鑒。

(3) 為汛期期間，珠海市地質(zhì)災(zāi)害巡查員進行地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查提供了方向。

(4) 為珠海市地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險預(yù)警信息系統(tǒng)預(yù)警級別劃分提供了依據(jù)。