赵芳芳1，佘超1，郭强1，李成2
1、湖南省核工业地质局三〇一大队 湖南 长沙 410114 ；2、湖南省煤田地质勘查院 湖南 长沙 410000
摘 要：地质灾害调查和风险评价是地质灾害防治工作的基础，当前地质灾害孕灾地质条件、诱发因素和发育规律认识不足，极端条件下地质灾害危险性和风险评价研究不够深入，与我省新形势下防灾减灾工作的新要求存在一定的差距。为此，遵循“管控风险、防治结合、以防为主”的理念，结合已有工作基础，开展以孕灾主控地质条件和地质灾害隐患判识为主的 1:10000 地质灾害风险调查评价，深化地质灾害形成机理和发育规律认识，总结成灾模式，评价地质灾害风险，提出风险管控措施，为地质灾害防治管理、国土空间规划和用途管制提供基础依据。
关键词：慈利；地质灾害；调查；风险评价；
1前言
慈利县位于湖南省西北部，张家界市东部，隶属张家界市管辖。地处武陵山脉东部边缘，澧水中游，慈利县东北与石门县毗连，东南与桃源县接壤，西北与武陵源区、桑植县相邻，西南与永定区连接。地理坐标东经110°34′～111°20′，北纬29°04′～29°42′。慈利县交通较为便利，区内的水路亦较发达。慈利县现辖15个镇、10个乡（其中7个民族乡），县政府驻零阳镇笔架路。
本次通过1：10000的高精度地质灾害调查工作，开展地质灾害与孕灾地质环境、承灾体调査，判识地质灾害隐患，总结工作区地质灾害发育分布规律，评价地质灾害风险，明确不同地区和区段上的风险程度差异，提出风险管控措施，为地质灾害防治管理、国土空间规划和用途管制提供基础依据。
2研究区孕灾地质环境背景
2.1 地形地貌
调查区地貌单元属湘西武陵山山地东北端，地面标高在80~1410m之间，相对高差约1320m，地面切割较为强烈，坡度较陡，坡度一般20~35°。区内地貌类型有平原阶地、丘陵、低山、中山。
2.2 地层岩性
县域内岩石以沉积岩发育较齐全，且以碳酸盐岩为主、沉积环境复杂多样（岩性相变大）、无岩浆岩出露为基本特征。自新元古界到新生代，除石炭系、第三系缺失外，其余各时代地层均有分布。分布面积大的地层属寒武系、奥陶系、志留系和三叠系。主要建造类型为碳酸盐岩、沉积碎屑岩、浅变质岩、河流冲积物4类。
2.3 地质构造
研究区属我国东部新华夏系一级构造第三隆起带南段，湘西北弧形构造北东端，大致以澧水为界，构造景观南北迥异。澧水以南以断裂构造为主，走向由NE转至NEE，倾角陡，两盘岩层产状局部倒转具压性特征，分枝复合现象明显。澧水以北广大地区以褶皱构造为主。北部边境地带褶皱紧闭。呈线状分布，轴部偶见规模不大的压性断裂，其余地带褶皱舒缓。
2.4岩土体工程地质基本特征
岩体：区域岩体工程地质类型可划分为3个建造7个岩组，即浅变质岩建造、沉积碳酸盐岩建造、沉积碎屑岩建造，其中浅变质岩建造1个岩组，沉积碳酸盐岩划分3个岩组，沉积碎屑岩划分3个岩组。
土体：土体工程地质类型在县域内分为碎石质粉土、粉细砂性土和粘性土3类。
2.4水文地质条件
根据地下水赋存条件和水力特征，县域内地下水类型可分为松散岩类孔隙水、基岩（碎屑岩）裂隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水3大类。基岩（碎屑岩）裂隙水细分红层孔隙裂隙水、碎屑岩裂隙水、浅变质碎屑岩裂隙水3个亚类，碳酸盐岩裂隙岩溶水按其岩溶发育程度划分3个亚类。
2.5人类工程经济活动与地质灾害
研究区地处中低山丘陵区，中、小型水库密布，灌溉渠道纵横，公路交通密度较大，以煤、铁、钼镍等矿产为主的采矿业较发达。在为地方经济发展作出贡献的同时，也显著影响着地质环境，甚至严重破坏了地质环境，因而引起不少的地质灾害。
3研究区地质灾害类型及分布情况
根据慈利县1：5万地质灾害详细调查、2018年至2020年区内地质灾害变更调查、中小学调查、集镇勘查、矿山地质环境调查项目及逐年汛期巡排查工作成果，慈利县境内发育地质灾害（隐患）点共计346处，地质灾害类型包括崩塌、滑坡、泥石流、不稳定斜坡、地面塌陷（分岩溶塌陷和采空塌陷两种）五大类型。分布情况详见图1和图2。
.png)
图2 慈利县地质灾害与行政区域关系柱状图
4研究区地质灾害调查方法
本区内调查手段主要有遥感调查、地面调查和地质勘查三大类。斜坡单元划分及调查是该项目的重中之重。本文主要针对调查方法和风险评价进行重点分析。
4.1 遥感调查
斜坡单元是基于遥感影像判识别、数字高程模型DEM分析得到的山脊线与汇水线圈闭形成的一块斜坡区域，然后综合考虑坡度、坡向、坡体形态等地形因素和地层岩性及人居因素，进行人工修正的基本单元。它是滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害发育的基本单元，能够综合体现各种控制与影响因素的作用，适用于地质灾害风险评价。
斜坡单元的划分，实质是基于DEM的地表水文分析、包括正反地形无洼地DEM的生成、水流方向的提取、汇流累积量的计算、河网的生成、集水流域的生成等关键步骤。其基本原理是利用正反地形分别提取山谷线和山脊线(分别对应汇水线和分水线)，把生成的集水流域和反向集水流域融合，得到由汇水线与分水线组成的区域，再以承灾体为选择条件经人工修改不合理的区域即获得斜坡单元，详见斜坡单元划分方法流程图4。
斜坡单元划分步骤：划分重点调查区→套合叠加高分遥感影像图、1：1万地形图、地质图→设定斜坡单元相关参数→利用ArcGIS平台生成斜坡单元→根据套合的遥感影像图、地形图人工修正斜坡单元→导出斜坡单元名录表。
.png)
图3 斜坡单元划分方法流程图
4.2地面调查
4.2.1重点调查区
1：2000重点斜坡调查
根据已有的资料，对重点斜坡进行野外专项调查。对斜坡内地质灾害点的调查，包括环境地质条件、灾害的形成条件、发育特征、已造成损失、稳定性、危险性及危害性等。对重要斜坡地段的调查，包括潜在不稳定斜坡调查和斜坡岩士体结构调查，主要调查斜坡单元成灾可能性，调查斜坡的断裂、节理、裂陈发育特征及岩土体结构面与斜坡坡向的组合关系，调查斜坡结构类型及变形迹象，评价斜坡稳定性，采用1：2000野外手图和高清遥感影像图作为工作手图，利用GPS、罗盘进行定位并根据地物圈定灾害体范围。野外调查记录须按照调查表规定的内容逐一填写、不得遗漏主要调查要素，做到每个斜坡单元至少填写一份斜坡岩土体结构调查表，并用野外调查记录本做沿途观察记录，附必要的示意性平面图、剖面图或素描图以及影像资料等。
重点斜坡专项风险调查的内容应以能满足获取评估风险所需的各种参数为目的，除常规调查外，另外还应补充承灾体调查，承灾体调查采用实地调查工作方式，调查内容分为人口、居民财产、建筑物、交通设施和土地资源等。
1：1000重点斜坡调查
地质环境背景调查宜采用追索法及穿越法，调查路线宜垂直岩层与构造线走向以及地貌变化显著的方向进行穿越调查；崩塌、滑坡等致灾地质体调查宜采用全面查勒法。对线状重点调查区，沿滑坡、崩塌、泥石流易发生的沟谷等进行追索调查。调查重点是识别崩场、滑坡、泥石流等各类地质灾害隐患点。主要采用点、线结合的方式调查，沿沟谷两侧的斜坡地带逐段调查坡体的稳定性，圈画潜在的灾害发源区，不得遗留未调查的空白斜坡地段。对面状重点调查区采用网格控制调查，以地形地貌和承灾体划分的斜坡、沟谷单元为基础，对孕灾条件进行逐坡调查分析，并对斜坡岩土体结构等进行专项调查，查明灾害形成演化的地形地貌、岩(土)?体结构等地质背景条件；总结人类活动地带滑坡、崩塌、泥石流等的分布和发育规律及成灾模式。采用的工作底图为10000地形图及高精度遥感影像图，除调查外，可布置一定的测量或测绘工作量。
4.2.2一般调查区
分布于重点调查区以外的其他区域，野外调查按照1：10000地质灾害调查(草测)要求开展工作。一般调查区结合遥感解译调查方法，对一般区内新增地质灾害进行补充调查，对区内已有地质灾害点进行复核调查，并有针对性地对零星分布的人口聚集区斜坡进行调查。一般调查区观测路线间距0.5～2km；-般调查区斜坡单元数应大于40个/100km2，并适当部暑控制性观测点。地质灾移调查具体技术要求及注意事项参照《滑坡崩塌泥石流灾害调查规范(1：50000)》执行。
4.3地质勘查
根据技术要求，主要对重点调查区布置地质勘查工作。应根据调查的实际情况对地质勘查工作做相应的调整，以适应和满足调查和风险评价工作的需要。
根据技术要求并结合重点调查区的具体特点，对1：2000重点斜坡单元和 1：10000重点调查区进行勘探，查明其孕灾环境条件，获取相关物理力学指标，评价地质灾害及其斜坡的稳定性和风险性，为成灾机理研究和后期风险管控提供依据。
地质勘查的主要手段为传统的地形测绘、地质测量、钻探、山地工程、岩矿测试、其他地质工作等。
5研究区地质灾害风险评价方法
5.1 地质灾害易发性评价
研究区工作根据《崩塌滑坡泥石流地质灾害调查与风险-评价技术要求（试用稿）》中推荐的证据权法作为研究区易发性分区的理论方法。相对于数学模型和层次分析法，证据权是利用综合的证据来支持先前假设的定量方法，其本身是一种离散的多元统计方法，由加拿大数学地质学家Agterberg引入地质领域，应用于矿产资源评价与预测领域，近年来也被用于地质灾害易发性、危险性评价研究中。证据权是一种数据驱动的方法，可以通过统计分析来确定影响因子的权重，避免主观臆断的选择影响因子和对影响因子主观的进行权重估值，可以对地质灾害进行正确评价研究。
证据权法采用统计分析模式，通过对一些与地质灾害形成相关的地学信息的叠加复合分析来进行地质灾害易发性分区。其中的每一种地学信息都被视为地质灾害易发性分区的一个证据因子，而每一个证据因子对地质灾害易发性分区的贡献则是由这个因子的权重值来确定的。
证据权模型可以给出二值证据图层和点对象关系密切程度的一个度量标准能（权重），并组合多元图层，对点对象可能的空间分布进行预测。当模型应用于地质灾害危险度分区，点对象就是地质灾害（点），证据图层就是对地质灾害发育有利的地质和地形地貌等专题图件。证据层一般都网格化为不连续的区域（一般为二值变量）。1代表证据存在，0代表不存在。这样使得证据层和地质灾害（点）空间关系更加明确。
5.2 地质灾害危险性评价
地质灾害危险性评价是地质灾害风险评价的基础。其主要内容是评价地质灾害的活动程度，反映地质灾害的破坏能力。
（1）评价单元划分
不同的单元划分对不同研究尺度的危险性评价结果有很大的影响，因此，对于区域的危险性评价首要的步骤是确定评价单元的划分方法和类型，本文采用栅格单元与斜坡单元相结合的方法评价。对于本项目中所评价的对象尺度为1：10000，因此，后续评价过程中，在无人机所测数字高程模型的基础上，选取10m×10m作为栅格评价的尺度单元。在地质灾害的风险管控工作中，往往要反映各乡镇范围情况，防灾工作需要基于斜坡展开，为提高评价成果的可用性，需要以斜坡单元危险性高低的形式表达。借鉴XieM和冯正一等的划分方法“集水区重叠法”，认为斜坡单元是斜坡段的一部分，或是集水流域的1/2。利用正反地形分别提取集水流域的山脊线与山谷线，把生成的集水流域和反向集水流域融合，最后依据山体阴影、坡体形态等地形因素和地层岩性因素人工修改的单元，如面积过大，形状不符合实际情况的斜坡单元，以得到大小、形状与实际地形高度吻合的斜坡单元.利用ArcGIS中的水文分析模块由原始DEM数据提取山谷线同时，进行DEM数据的洼地填充以求取整个研究区的流向图，获得各单元的累积流量；通过设定最小汇水单元数，得到不同面积的汇水区，其边界即为分水线；将原始DEM数据反转，用同样方法得到负地形的集水流域，提取负地形的山脊线；将原始DEM数据获得的集水流域和反转DEM后获取的集水流域叠加融合，得到初步划分的斜坡单元，以上叠加得到的斜坡单元不能直接作为评价单元，需要后期进行人工调整。除了进行缝隙合并、空洞补全、调整重叠区域等细节工作，还需要考虑山体阴影、等高线、地层岩性等因素，进一步调整斜坡单元的边界，用于地质灾害危险性评价。
（2）评价模型
对地质灾害危险性评价，本研究区采用基于层次分析的加权信息量模型来进行地质灾害危险性评价，分析评价区危险性程度。
1)层次分析法确定权重
运用层次分析法确定权重的步骤为：①构造判断矩阵、②一致性检验。
2)加权信息量模型
信息量模型来源于信息预测学，这种理论认为可以用信息量来评价影响因子与研究对象之间的相关性。利用信息量模型进行区域地质灾害的危险性评价时，首先选择控制地质灾害稳定性的关键性影响因子，将每个因子作为单独的图层，按一定规则将其划分为若干类别后，与地质灾害分布图进行叠加分析。各影响因子的不同类别的信息量可用下式表示：
.png)
i为一级评价指标的个数；
j为一级评价指标中第i因素的二级指标的第j子因素，j=0，l，2，…，n；
L为二级指标下的三级指标的第L子因素，L=0， 1， 2，…， n；
Ki为一级指标第i项影响因素个数，Ki=0， 1， 2，…，n；
Ki00为一级指标第i子因素权重；
Kij0为二级指标第j子因素权重；
KijL为三级指标第L子因素权重；
KijLS为三级指标第L因素实际贡献权值。
5.4 地质灾害风险性评价
地质灾害风险从概念上讲，就是地质灾害发生的概率以及地质灾害产生不良后果的可能性。也就是说，地质灾害风险包括发生破坏的可能性及其所产生的后果两方面。风险值的大小为灾害危险性、易损性值的乘积，可以用2个特征值的“积函数”来定量表达灾害风险值或风险度。
地质灾害风险评价是在对评价区的致灾因子、承灾因子和孕灾环境进行充分研究的基础上，对评价区遭遇不同强度地质灾害的可能性及其可能造成的后果进行定量分析和评价，其定量评价模型可以表达如下：
R = f（H，V）= H×V
式中：R为特定地质灾害造成的人员伤亡、财产损失或经济活动破坏的期望值；H为一定区域内潜在地质灾害中一定时间内发生的概率（危险性），用0（无危险）~1（高危险）之间的数值表示；V为地质灾害以一定的起那个的发生而对受威胁对象所造成的损失程度（易损性），用0（无损失）?1（完全损失）来表示。
这一定义体现了地质灾害的自然性和社会性：H越大表明其越危险，同时R越大，表明风险越大。从而可对地质灾害按轻重缓急依次处理，对风险大的要先处理。
(1)地质灾害风险等级确定
地质灾害风险区划评价的基础应建立定性分析因子，即半定量—定性的评价基础上，再按概率大小、危害大小、易损程度等进行风险分区评级。在地质灾害的风险评价中，风险度是因变量，因此风险度的数值及其分级是由危险性与易损性的数值与分级共同决定的，一旦危险性与易损性的分级确定下来以后，风险性的分级也就确定下来。
(2)地质灾害风险评价模型
地质灾害风险程度通常可用风险度来表示，风险度越高，发生地质灾害的风险就越高。参考国内外相关文献和相关资料及实际工作经验，提出慈利县地质灾害风险评价模型如下：
F（x）= k×W（x）×Y（x）
式中：F(x)表示风险度，k表示调整系数，W(x)表示危险度，Y(x)表示易损度。
(3)地质灾害风险评价结果
地质灾害风险评价是地质灾害的危险性和社会经济易损性的综合，主要考查地质灾害对人类生产、生活造成的影响和威胁等不良后果的大小及在区内的分布状况。利用GIS的空间叠加和统计功能，采用风险度指数计算方法，计算每一个评价单元的所有指标值。经过对各个因子信息的叠加分析，得到评价区地质灾害风险评价结果。在此基础上合理确定风险程度分区界限值，进行风险程度划分，将慈利县区域划分为极高风险区、高风险区、中风险区、低风险区等4个不同等级的区域，并给出各单元确定的风险程度等级标准。另外，根据风险评价结果，统计出慈利县地质灾害风险等级在各乡镇的分布范围。
6结论
根据本次调查，在充分收集、研究以往资料的基础上，开展地质灾害与孕灾地质环境、承灾体调査，判识地质灾害隐患，总结工作区地质灾害发育分布规律，评价地质灾害风险，明确不同地区和区段上的风险程度差异，提出风险管控措施，为地质灾害防治管理、国土空间规划和用途管制提供基础依据。