基于ArcGis的礦山地質災害危險性評價

丁 曉，胡倩倩，楊 強

（江西省核工業地質調查院，江西 南昌 330038）

袁州區地處江西省西部，下轄10個街道、19個鎮及3個鄉，總面積2213.33km2。區內礦山地質環境條件復雜，地貌類型多為低山丘陵，地形坡度差異較大；區域地質構造復雜，褶皺斷裂發育；破壞地質環境人類工程活動強烈，主要為交通建設、城鎮建設、切坡建房、礦產資源開發及水利電力建設等。區內由人類工程活動產生的高陡切坡現象，易形成不穩定邊坡，在強降雨等因素下極易誘發崩塌、滑坡及泥石流地質災害。為準確預測礦山地質災害危險效應，更好地為人類生產生活服務，需對區內礦山地質災害開展危險性評價。礦山地質災害危險性是依據綜合指數法和等級劃分標準，在易發性評價基礎上疊加礦山地質災害主要誘發因素來實現。目前常用的礦山地質災害易發性評價方法主要包括信息量法[1]、證據權重法[2]、綜合指數法[3]和層次分析法等。綜合指數法在解決多因子不同特征區間對礦山地質災害危險性的影響上具有明顯優勢，各影響因子以孕災地質條件為基礎選取，借助GIS技術，基于工程類比的原則進行評價與區劃。本次選取6項影響因子（地形坡度、斜坡結構、地貌類型、工程地質巖組、土層厚度和災點密度），2項誘發因素（20年一遇降雨強度、切坡密度），對袁州區礦山地質災害危害性進行評價與分區，為進一步提升礦山地質災害風險預測能力及防災減災工作提供可靠依據。

1 礦山地質環境與地質災害特征

袁州區位于江西省西部，屬宜春市管轄。區內地形地貌以低丘崗地為主，其次為中低山、平原區，地勢總體南北高，中部低。最高海拔標高1736m，最低海拔標高70m。境內出露地層從老至新有晚青白口系（Pt）、南華系（Nh）、震旦系（Z）、寒武系（∈）、泥盆系（D）、石炭系石炭系（C）、二疊系（P）、三疊系（T）、侏羅系（J）、白堊系（K）及第四系（Q），巖漿巖分布于南部低山丘陵區，巖體在區域上總體呈北東向展布，屬中–酸性、基性–超基性侵入巖。區域構造上位于東南造山帶與欽杭結合帶中段，經歷長期多旋回的構造運動，褶皺、斷裂構造明顯受其制約，褶皺主要有張家倒轉背斜、石垅倒轉背斜、水口倒轉向斜、破田復式向形背斜、柏木–八角亭向斜、大元山向斜及塘溪（復式）向形背斜等，斷裂主要表現為北東東向、北東向推滑覆斷裂及其與之伴生的次級逆斷層。區內屬中亞熱帶季風氣候區，近三十年平均氣溫17.8℃，東南部較高，西北部較低，年平均降水量為1552.7mm，最大24小時降雨量為256.4mm（竹亭雨量站1995年6月25日）。區域地震烈度Ⅵ度，歷史上未發生破壞性地震。

近年來隨著礦山開采、工農業生產、城鎮建設、交通建設等各項活動的不斷增強，袁州區面臨的礦山地質災害問題也日趨嚴重。截止2021年12月，經礦山地質災害風險調查共計發現礦山地質災害隱患點2354處，其中滑坡1100處，滑坡隱患693處，崩塌54處，崩塌隱患296處，地面塌陷197處，泥石流12處，泥石流隱患2處。主要受人類工程活動影響的地質災害隱患點15處，占礦山地質災害隱患點總數的0.64%，受人類工程活動和自然因素綜合影響點數為2144處，占比91.08%，主要受自然因素影響點數為195處，占比8.28%。全區因礦山地質災害傷亡或失蹤人數共計12人，直接經濟損失達2630.81萬元?，F仍威脅人口共計10324人，潛在經濟損失29317.21萬元。

圖1 袁州區崩滑流礦山地質災害隱患點分布圖

2 評價方法

根據礦山地質環境條件分析、礦山地質災害成因規律，將全域崩滑流災害和地面塌陷分析方法分為定性分析和定量分析。全域崩滑流危險性評價計算單元采用柵格單元進行評價，柵格單元25m×25m；巖溶塌陷危險性評價采用可溶巖地層單元；采空塌陷危險性評價采用采動變形區為單元。定性分析根據評價人經驗對礦山地質災害影響因素定性描述，具有個人主觀性，因此本文僅對崩滑流災害進行危險性評價分析。

2.1 評價因子選取

根據礦山地質災害孕災地質條件分析，崩滑流危險性評價指標采用易發性指數、工況降雨量、切坡密度等3項主要評價因子，易發性指數由地形坡度、斜坡結構、地貌類型、工程地質巖組、土層厚度、災點密度等6項指標進行疊加分析得出。區劃時重點考慮區域孕災礦山地質條件，同時考慮礦山地質災害點密度作為輔助依據。

2.2 數據來源

本文研究數據主要包括數字高程模型（DEM）、野外調查數據、降雨資料、人工切坡數據等。其中DEM數據來源于地理空間數據云（空間分辨率為30m）；降雨數據來源于區氣象局和水文監測中心，通過空間數據插值分析獲??；人工切坡數據來源于野外調查，結合公路切坡及農村切坡建房數據庫資料綜合分析得出。

2.3 各評價因子采集方法及量化分級

首先根據野外調查數據建立礦山地質災害屬性數據庫，利用ArcGis平臺，對反映礦山地質災害點及地質環境特征的點、線、面數據進行相關操作，各評價因子采集方法見表1。

表1 評價因子量化及采集方法

2.4 評價單元危險性指數計算

利用ArcGis柵格計算器，進行疊加分析，得出危險性綜合指數值，計算公式：

Z1=∑Ni?Ki

式中：Z1為評價單元內地質災害易發性指數；Ni為評價單元內的各評價因子的特征值，i=1～6；Ki為評價因子的貢獻值（權重）。

Z2=（Z1×0.7+Q×Ki）?R

式中：Z2為評價單元內地質災害危險性指數；Q為評價單元內的易發性與切坡密度的特征值；Ki為易發性與切坡密度的貢獻值（權重）；R為工況降雨強度特征值。

根據礦山地質災害危險性指數值繪制危險性分區圖：Z≥3.9時，為礦山地質災害極高危險單元；3.9＞Z≥3.3，為礦山地質災害高危險單元；3.3＞Z≥2，為礦山地質災害中危險單元；Z＜2，為礦山地質災害低危險單元，并形成危險性指數柵格圖。為了更好地反映礦山地質災害危險性在區域上的一致性，根據各類危險性柵格分布、降雨、人類工程活動、地災隱患點分布等進行歸并，劃分出礦山地質災害極高、高、中、低危險區。

3 礦山地質災害危險性分區結果

根據上文得到袁州區礦山地質災害危害性分區圖，共劃分為4個崩滑流極高危險區、3個高危險區、3個中危險區和3個低危險區。

圖2 崩滑流危險性指數柵格圖

3.1 崩滑流礦山地質災害極高危險區

該區可分為四個亞區A1～A4，A1亞區位于袁州區西北部慈化鎮，面積63.48km2，丘陵地貌，山體自然坡度一般20°～35°，自然坡高20m～50m，巖類以變質巖為主，覆蓋層厚度一般1m～6m；A2亞區位于水江西北至洪塘北部面積221.43km2，中低山、丘陵地貌，山體自然坡度15°～45°，巖類以花崗巖、碳酸鹽巖和碎屑巖為主，覆蓋層厚度2m～6m；A3亞區位于天臺鎮、遼市鎮至飛劍潭鄉一帶，面積42.87km2，屬中低山地貌，山體自然坡度25°～45°，巖類以花崗巖、碳酸鹽巖和碎屑巖為主，覆蓋層厚度1m～3m；A4亞區位于南廟鎮、新坊鎮至彬江鎮一帶，面積289.98km2，屬丘陵、中低山地貌，山體自然坡度25°～45°，巖類以花崗巖為主，少量為變質巖，覆蓋層厚度1m～4m。該區內人類工程活動主要為居民建房切坡以及修建道路切坡，切坡高度4m～20m，坡度60°～80°。地質災害隱患點837處，災害隱患威脅人口3630人，威脅財產8824.4萬元。

3.2 崩滑流礦山地質災害高危險區

該區可分為3個亞區，B1～B3。B1位于慈化鎮中部區域，面積41.43km2，屬丘陵地貌，自然坡度20°～40°，巖類以碳酸鹽巖為主，覆蓋層厚度1m～6m；B2位于袁州區中部，面積941.26km2，以崗地和丘陵地貌為主局部可見中低山地貌，自然坡度15°～45°，巖類以碳酸鹽巖和碎屑巖為主，覆蓋層厚度1m～10m；B3由西村鎮東南部、城區西南部，渥江鎮南部及彬江鎮北部組成，面積37.93km2，以丘陵地貌為主，自然坡度15°～30°，巖類以碎屑巖為主，覆蓋層厚度1m～5m。該區內人類工程活動主要為居民建房切坡、修建道路切坡及礦產資源開發利用，切坡高度3m～30m，坡度40°～80°。地質災害隱患點1093處，災害隱患威脅人口4989人，威脅財產12414.5萬元。

3.3 崩滑流礦山地質災害中危險區

該區位于慈化鎮中部、洪塘鎮、湖田鎮、三陽鎮、蘆村鎮以及西村鎮等地，面積331.99km2。地形地貌屬崗地區，自然坡度15°～25°；巖類以碎屑巖、碳酸鹽巖為主，覆蓋層厚度2m～6m；斷裂構造較發育；該區內人類工程活動主要為居民建房切坡以及修建道路切坡，切坡高度3m～10m，坡度50°～80°。地質災害隱患點217處，災害隱患威脅人口882人，威脅財產2864萬元。

3.4 崩滑流礦山地質災害低危險區

該區位于袁州區沖積平原，面積242.97km2。地貌上屬河谷平原區，地形標高70m～100m，山體自然坡度0°～3°，地勢平坦。巖土類型主要為松散土體崩滑流災害發育較弱。該區內人類工程活動主要為水利工程建設等，切坡高度2m～6m，坡度70°。礦山地質災害隱患點10處，災害隱患威脅人口33人，威脅財產169萬元。

4 結論

（1）本文以宜春市袁州區為例，在利用野外調查數據的基礎上采用綜合指數法，通過ArcGis分析功能對影響礦山地質災害危險性的各類因子進行分級賦值，將袁州區礦山地質災害危險性劃分為極高、高、中、低四個等級。

（2）以往對礦山地質災害危害性分區工作中受人類工程活動影響因素過多，而忽略了孕災礦山地質條件對礦山地質災害的直接影響，造成原有款礦山地質災害危害性分區結果準確度較低。而目前分區結果較符合袁州區礦山地質災害發育實際情況，可為今后為袁州區防災減災提供服務，為礦山地質災害防治規劃提供依據。