藏北高原班戈縣地質災害綜合風險評價*

劉春玲 司維兵 姚翔龍 劉海洋 祁生文

（1.中國自然資源航空物探遙感中心 北京 100083；2.山東省第一地質礦產勘查院 濟南 250109；3.中國長江三峽集團有限公司科學技術研究院 北京 101100；4.中國科學院地質與地球物理研究所頁巖氣與地質工程重點實驗室 北京 100029；5.中國科學院大學 北京 100049）

21 世紀，人類生命安全被提到了空前高度，地質災害風險已經成為國際前沿話題。地質災害風險評價是對風險區遭受地質災害的可能性和后果進行定量分析與評價，以及采取相應措施來降低風險可能性的一門集自然屬性和社會屬性并重的交叉學科（齊信等，2012）。自20 世紀70 年代，歐美等一些國家率先開始了地質災害風險的相關研究工作，Fell et al.（2005）在國際滑坡大會上提出了滑坡風險評估和管理的框架，規范了滑坡風險評估的相關術語，給出了關于單體滑坡風險評估的詳細方法，在此基礎上，提出了滑坡易發性、危險性和風險性評價的導則（Fell et al.，2008）。

國內的研究起步較晚，但在理論和實踐方面也取得了一定的成果，并且建立了獨特的行業規范，尤其是21 世紀初期經歷的幾次強震使得地質災害風險評價研究發展迅速（羅路廣等，2020）。自1999 年以來，我國進行了地質災害普查、1∶50 000 精度地質災害調查以及1∶50 000地質災害風險普查等工作，對于大部分重要城鎮及工程區基本完成摸底工作（劉傳正等，2020）。

目前，由于地理信息系統（GIS）空間分析技術的快速發展，基于GIS 應用層次分析（王哲和易發成，2009）、邏輯回歸（Dai et al.，2001）、信息量（Yan et al.，1987）等方法可以構建易發性、危險性及易損性評價，實現對研究區快速、高效地大面積、區域性地質災害風險評價（劉春玲等，2021①劉春玲，童立強等.2021.西藏自治區那曲市班戈縣1∶50 000 地質災害風險調查評價成果報告（內部資料）.）。

總的來講，以往的地質災害風險評價研究取得了很大進展，特別是基于物理驅動的單體地質災害風險評價取得的進展比較大。目前，地質災害風險評價研究進一步向精細化發展。但是區域風險評價研究進展緩慢，表現在兩個方面，一是區域地質災害風險評價都是單災種的地質災害風險，尚未見到同時考慮不同災種的地質災害綜合風險評價；二是由于地質災害危險性難以評價和量化，特別是地質災害發生的概率在時空尺度上難以估計，加之承災體數據難以調查和獲取，成為區域地質災害風險評估的瓶頸，區域風險評價的質量和精度一直不高。

藏北高原地區自然條件惡劣，高寒缺氧，山峰多為冰川所覆蓋，大部分地區人跡罕至，研究程度極低（劉春玲等，2016，2022）；基礎地質資料及地質災害研究成果相對匱乏，難以滿足地方政府減災防災和應急管理的需求。本文以西藏自治區那曲市班戈縣為研究區，對藏北高原進行地質災害風險評價?；诙嘣锤叻诌b感數據，在對研究區進行精細解譯的基礎上，研究團隊對現場展開地質調查驗證，基本查明了各災種地質災害發育的類型、特征及分布，同時對地質災害的致災對象進行了調查，構建了班戈縣地質災害風險信息量評價模型，分析了其易損性，在此基礎上，完成了全區地質災害綜合風險評價。研究成果可以為班戈縣地方政府地質災害的防治規劃制定與風險管理提供科學依據，也為藏北高原類似地區開展地質災害風險評價提供了范例。

1 研究區概況及數據源

1.1 研究區概況

班戈縣地處西藏西北部，位于藏北高原的納木錯、色林錯兩大著名湖泊之間。東部與那曲縣、安多縣相鄰，北接尼瑪縣雙湖特別區，西部與申扎縣相接，南部與拉薩市當雄縣、尼木縣和日喀則地區南木林縣接壤。其地理坐標范圍為東經：89°00′00″～91°16′52″、北緯：29°56′38″～32°14′27″，總面積約28 383 km2。

班戈縣總體屬湖盆地帶及中高山地貌，部分為高山地貌（圖1a）。構造上處于岡底斯—念青唐古拉板片北緣，班公錯—怒江結合帶中段明顯變寬的部位，區內構造較為發育，主要的斷裂有白拉—覺翁斷裂帶、馬前—蓬錯斷裂、爬錯—機部斷裂。

圖1 西藏自治區班戈縣地勢圖（a）和地質圖（b）Fig.1 Topography map（a）and geological map（b）of Bangor County

本區出露地層巖性分布見圖1b，主要有：

1）泥盆系達爾東組薄層灰巖、朗瑪組灰質白云巖、查果羅瑪組灰巖；

2）石炭系旁多群中性火山巖、火山角礫碎屑巖，含礫砂巖、含礫板巖和板巖夾少量灰巖，永珠群頁巖、粉砂巖，斯所組砂巖、含礫砂巖；

3）二疊系烏魯龍組灰巖夾板巖，下拉組生物碎屑灰巖；

4）三疊系查曲浦群灰巖、凝灰質砂巖夾硅質灰巖、安山巖，上部為安山質角礫巖、凝灰巖、安山巖，確哈拉群石英砂巖、長石石英砂巖、硅質灰巖、砂板巖夾灰巖、板巖，麥隆崗群頁巖、泥巖與灰巖互層，波里拉組灰巖、泥質灰巖、生物碎屑灰巖；

5）侏羅系木嘎崗日群的變質砂板巖夾結晶灰巖，拉貢塘組砂質板巖、粉砂巖，達雄群碎屑巖，傭欽錯群碳酸鹽巖夾砂巖，沙木羅組石英砂巖，曲松波群頁巖、砂質頁巖、砂巖、灰巖，則弄群含礫砂巖、砂巖、頁巖、夾安山巖、玄武巖和凝灰巖；

6） 白堊系郎山組泥質灰巖、灰巖、鈣質砂巖，捷嘎組灰巖、火山巖—碎屑巖，塔克那組砂巖、泥巖、夾泥灰巖及灰巖，競柱山組砂巖、礫巖，江巴組熔結集塊巖、熔結角礫巖、熔結凝灰巖夾安山巖、灰巖、砂巖，林子宗群凝灰巖、安山巖、流紋斑巖、火山集塊巖、流紋巖、粗面巖；

7）古近系牛堡組礫巖、砂礫巖，泥頁巖夾泥灰巖、油頁巖，丁青湖組泥巖、頁巖夾砂巖、油頁巖及少許凝灰巖，日貢拉組含火山碎屑巖、火山巖；

8）新近系烏郁群下段以中酸性火山巖、安山巖、流紋巖、凝灰巖、火山角礫巖夾砂、礫巖，局部含油頁巖；上段為含煤碎屑巖夾凝灰質砂巖及油頁巖。

同時本區發育第四系松散堆積層。調查區內巖漿侵入活動較強烈，分布廣泛，從南北呈帶狀分布，主要為：基性、超基性、中酸性侵入巖。

1.2 數據源及其預處理

研究區數據源主要為2021 年最新獲取的國產高分一號衛星（以下簡稱GF-1）數據，同時收集了2021 年重點區的高分二號衛星（以下簡稱GF-2）數據用以輔助遙感解譯工作。為滿足本次研究的數據使用要求，筆者對GF-1、GF-2 數據的全色及多光譜波段進行融合，融合后分辨率達到2 m 和0.8 m，影像的幾何校正、配準、融合等預處理工作均利用ERDAS 軟件完成。

1.3 地質災害的發育特征

地質災害有廣義和狹義兩種理解。廣義地質災害是指在自然或者人為因素的作用下形成的，對人類生命財產、環境造成破壞和損失的地質作用（現象），常見的地質災害可劃分為30 多種類型（潘懋和李鐵鋒，2002）。狹義的地質災害主要是根據2003 年11 月19 日國務院頒發的《地質災害防治條例》（中華人民共和國國務院令第394 號）規定，特指危害人民生命和財產安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等6 種與地質作用有關的災害。本文采用的是狹義地質災害概念。

根據調查研究，研究區地質災害的主要類型有崩、滑、流3 種類型，偶見地面塌陷、凍土凍融災害。由于強烈的寒凍風化作用，植被稀疏，藏北高原的地質災害總體表現為規模不大，滑坡不發育，斜坡破壞以崩塌為主，形成大小不等的倒石堆，為泥石流提供了豐富的物源，地域特征十分明顯。

1.4 地質災害的空間分布特征

地質災害分布是其控制與影響因素及其形成機理的綜合體現。本區構造線主要呈NWW-SEE向發育，東北部和南部局部地段呈NE 或者NNE 向發育，控制了地貌分布特征。地貌總體表現為高原高山—極高山地貌特征，最高6 378 m，最低4 524 m，高差近2 000 m。研究區構造、地貌特征控制了地質災害的總體分布特征。

班戈縣共發育54 處地質災害（圖2），其中崩滑災害13 處，主要分布在班戈縣普保鎮及工作區東部的北拉鎮、尼瑪鄉、青龍鄉及德慶鎮；泥石流37處，主要分布在調查區中部及北部，尼瑪鄉—青龍鄉—保吉鄉一線以北的區域。這些區域均是大高差的高山和中低山地貌，同時構造發育，巖體破碎。

圖2 西藏自治區班戈縣地質災害分布圖Fig.2 Geohazards distribution map of Bangor County

另外地面塌陷3 處，主要分布在班戈縣德慶鎮與保吉鄉交界處；凍土凍融1 處，分布在新吉鄉北部。區內的泥石流、崩塌最為發育，占全縣災害總數量的90.7%。

2 地質災害易發性評價

截止目前，地質災害易發性評價方法已經發展了很多，比如層次分析、邏輯回歸、信息量、確定性分析、頻率比法、數值分析及概率分析等方法以及一些混合的方法。信息量法是由信息論發展而來的一種預測評價方法。最早由我國學者晏同珍等（1988）引入地質災害易發性評價領域，由于其物理意義明確，概念清晰，得以廣泛應用。

2.1 地質災害易發性的信息量模型

信息量主要是通過熵的減少表征事物發生的可能性，應用于地質災害易發性評價的基本思想是通過已經發生的地質災害所計算的指標信息量值，進而轉化為對整個區域內的地質災害易發性的評價（殷坤龍，2004），計算方法如下：

式（1）中，xi為評價因子x的第i個區間；N為調查區斜坡災害或泥石流災害柵格單元數量（或者災害數量），S為調查區總面積；Ni為分布在評價因子xi區間內的柵格單元數量（或者災害數量），Si為xi區間對應的面積。

評價單元內影響因子總的信息量值由各因子的信息量疊加而成：

式（2）中，n為評價因子總數，I總為評價單元總信息量，其余符號意義同上。

各評價單元的總信息量I表示在多種因素共同作用下地質災害易發性的綜合指標，其值越大表示該單元內發生地質災害的概率越大。如果信息量值I為0，則表示該單元地質災害易發性處于全區平均水平，為地質災害中等易發區；如果I為正，則表示該單元地質災害易發性高于全區平均水平，地質災害易發性較高；如果I為負，則表示該單元地質災害易發性低于全區平均水平，地質災害易發性較低。具體操作時，利用等間距原則或者自然間斷法原則進行劃分。

2.2 評價單元

地質災害發育的嚴重程度受到諸多因素的作用，在局部區域又表現出明顯的差異性和復雜性。因此，在對調查區進行易發性評價時首先考慮確定的就是評價單元。本文在進行調查區地質災害易發性評價時選取了規則柵格單元作為評價單元，根據前人的研究，柵格的分辨率30 m×30 m 可以滿足縣域的風險評價要求（吳樹仁等，2009；祁生文等，2023）。

2.3 評價因子

對于易發性評價來說，指標體系的構建是相當重要的步驟。根據前人的研究（Qi et al.，2010；Zou et al.，2022），本文選取坡度、坡向、河流距離、斷層距離、巖組5 個評價因子作為崩滑易發性評價指標。對于泥石流的易發性評價而言，根據張書豪等（2018）的研究，本文選取指標包括：流域平均坡度、流域平均Melton 比率（表征流域地貌發育階段指標）、流域平均延伸率、流域平均高程、流域平均高差率共5 個評價因子。其中流域平均坡度是以地形數字高程（Digital Elevation Model，DEM）計算得到的坡度柵格為基礎，求取每個子流域內坡度的平均值，反映流域內各個位置地勢的平均水平。Melton 比率是反映一個流域地勢的指標，由Melton（1965，1966）提出，是流域高差與流域面積平方根的比值，該指標能體現物質在流域中運動勢能大小，反映泥石流搬運物質的能力。流域平均延伸率是指流域面積的等價圓直徑與流域長軸作比值，該指標是由Schumm（1956）提出，越接近于1 則流域形狀越接近于圓形，反之，流域形狀則越長且窄，接近圓形的流域通常比形狀長而窄的流域在出水口的峰值流量更大，因此對泥石流的易發性有重要影響。流域平均高程是指流域單元內所有高程柵格的平均值，根據研究該因子會影響松散物質的儲量。流域平均高差率是流域高差與流域長軸長度之比值，該值越大，則地勢越陡，反之則越平緩。

在此基礎上，根據研究區的特點以及西藏自治區地質災害風險調查評價實施細則（自然資源部中國地質調查局，2021②自然資源部中國地質調查局.2021.西藏自治區地質災害風險調查評價實施細則（1∶50 000）（試行）.），對上述10 個評價因子進行分級，并根據公式（1）計算信息量值，結果見表1。

表1 易發性評價因子分級及信息量值Table 1 Classification of susceptibility evaluation factors and information size

對以上各因子進行疊加分析，歸一化后在自然間斷法的基礎上，通過人工調整將易發性評價結果分為3 級：高易發、中易發、低易發分區。計算分析后得到本文研究區的崩滑災害以及泥石流災害易發性評價圖（圖3a、圖3b）。在此基礎上，對崩滑災害和泥石流災害易發性總信息量進行相加，得到地質災害總信息量值，從而得到地質災害綜合易發性評價結果（圖3c）。評價結果顯示，高易發面積為514.08 km2，中易發面積為5 899.16 km2，低易發面積為22 083.69 km2，分別占研究區總面積的1.80%、20.70%、77.49%。地質災害易發性評價過程中， 常用工作特征曲線（Receiver Operating Characteristic Curve，ROCC）對評價結果進行檢驗，通過計算曲線下面積（Area Under Curve，AUC）值來評價結果的準確性（Chung and Fabbri，1999）。本文采用ArcGIS 軟件，將基于信息量法的地質災害易發性模型預測結果與研究區內的地質災害情況隨機采樣并繪制ROC 曲線，當ROC 曲線下方的面積越接近于1，則說明越符合真實情況。根據驗證結果，得到ROC 曲線以下面積為0.849，易發性預測結果較為合理。

圖3 班戈縣地質災害綜合易發性評價圖a.崩滑災害易發性圖；b.泥石流災害易發性圖；c.地質災害綜合易發性圖Fig.3 Comprehensive geohazard susceptibility map of Bangor County

3 地質災害危險性評價

地質災害危險性評價是指在地質災害易發性基礎上，考慮外在易于誘發地質災害的各種因素對地質災害發生的影響，進一步刻畫和預測地質災害影響的范圍及發生的概率。許多學者認為，降雨是地質災害的直接誘發因素（劉艷輝和蘇永超，2019）。根據腳注②，本文地質災害危險性評價結果是在綜合地質災害易發性總信息量值的基礎上疊加降雨的信息量值獲取的，將“月均降雨量”與地質災害易發性評價因子體系一起組成危險性評價因子體系。

研究表明，班戈縣年均降雨量在一個相對穩定的區間內波動。本文以班戈縣2010～2019 年月均降雨量作為降雨指標（圖4），疊加地質災害易發性，進行分析得到地質災害危險性評價結果（圖5），劃分為3 級：低危險、中危險、高危險。高危險面積為394.97 km2，中危險面積為4 218.47 km2，低危險面積為23 883.57 km2，分別占研究區總面積的1.39%、14.80%、83.81%。

圖4 班戈縣月均降雨量等值線圖（2010～2019 年）Fig.4 Average monthly rainfall contour of Bangor County（2010～2019）

圖5 班戈縣地質災害危險性評價圖Fig.5 Geohazards assessment in Bangor County

4 地質災害易損性評價

易損性是在危險范圍內承災體受到地質災害破壞時，對承災體所可能產生的損傷、破壞程度的評估（Zhang et al.，2020）。在充分分析研究區地質災害及承災體特征的基礎上，本文選取人口、建筑物、交通設施等3 個評價因子，組成地質災害易損性評價指標體系，見表2，其信息量值參考腳注②進行取值。人口易損性是指地質災害發生后可能造成的人員傷亡大小，以人口密度作為人口易損性的評價指標（羅路廣等，2020）。建筑物為人口分布的基礎載體，同時又具有自身的經濟價值，本文采用對建筑物面積歸一化處理的方法，取歸一化值作為調查區內的基礎易損性。交通設施按表2 不同設施類型和等級直接進行賦值。利用ArcGIS 模糊疊加功能將以上各個易損性因子圖層利用柵格計算器疊加，得到綜合易損性評價圖（圖6）。研究表明，班戈縣地廣人稀，99%以上的地區為不易損區，其中高易損面積為2.67 km2，中易損面積為12.48 km2，低易損面積為8.01 km2，不易損面積為28 479.53 km2。

表2 易損性評價因子分級及信息量值（信息量值參考腳注②）Table 2 Vulnerability evaluation factor classification and information value（information value after ②）

5 地質災害風險性評價

本文地質災害的風險性為地質災害危險性和易損性疊加結果，地質災害風險等級劃分標準見表3。在ArcGIS 里運用模糊疊加功能編寫函數語句，得到班戈縣崩滑災害風險性評價分區圖（圖7）。

表3 地質災害風險等級劃分標準（據腳注②）Table 3 Standard for classification of geohazards risk（after ②）

圖7 班戈縣地質災害風險性評價圖Fig.7 Geohazards risk evaluation in Bangor County

統計結果表明：高風險面積為2.18 km2，中風險面積為410.84 km2，低風險面積為28 084.00 km2，分別占研究區總面積的0.01%、1.44%、98.55%。高風險區主要分布在普保鎮一帶，中風險區主要分布在門當鄉—普保鎮—青龍鄉—尼瑪鄉一線，另外保吉鄉、北拉鎮及佳瓊鄉東北部也有小部分展布；除中、高風險區外，班戈縣99%的區域均為低風險區?？傮w來看，班戈縣地質災害風險程度不高。

6 結 論

本文以西藏自治區那曲市班戈縣為研究對象，利用多源高分遙感數據，較為系統地進行了全縣地質災害較高精度、1∶50 000 比例尺的風險評價，從地質災害易發性、危險性、易損性和風險性等4 個方面對地質災害風險等級進行區劃，主要結論如下：

（1） 基于GIS 平臺采用信息量模型，選取坡度、坡向、河流距離、斷層距離、巖組、流域平均坡度、流域平均Melton 比率、流域平均延伸率、流域平均高程、流域平均高差率共10 個評價因子，分別建立了崩滑坡災害、泥石流災害易發性評價模型，將研究區劃分為低易發區（22 083.69 km2，77.49%）、中易發區（5 899.16 km2，20.70%）、高易發區（514.08 km2，1.80%）。

（2）本文研究了降雨誘發條件下的地質災害危險性，以班戈縣2010～2019 年月均降雨量作為降雨指標，疊加易發性評價結果，將研究區劃分為低危險區（23 883.57 km2，83.81%）、中度危險區（4 218.47 km2，14.80%）、高度危險區（394.97 km2，1.39%）。

（3） 本文選取人口、建筑物、交通設施共3個地質災害易損性評價因子，對班戈縣地質災害易損性進行評價。由于班戈縣人口密度較小，交通設施等級較低，99%以上的地區為不易損區。

（4）研究表明，班戈縣地質災害風險程度不高，無極高風險區，高風險面積為2.18 km2，中風險面積為410.84 km2，低風險面積為28 084.00 km2，分別占研究區總面積的0.01%、1.44%、98.55%。中、高風險區主要集中分布城鎮周邊。

以上結論將會支撐班戈縣地方政府地質災害的防治規劃與風險管理，研究成果也為類似地區開展地質災害風險評價提供了范例，提升藏北高原地質災害防治水平。