（安全技术及工程专业论文）地质灾害区划及管理信息系统研究.pdf

重庆大学硕士学位论文英文摘要 a b s t r a c t t h eg e o l o g i c a lh a z a r d sd u r i n gt h e s ey e a r sa r cv e r ys e r i o u s , w h i c hp r i m a r i l yl i e i nt h ep r o v i n c eo fy u n n a n , s i c h u a n , c h o n g q i n g , g u i z h o u , h u a a n , h u b d ，g u a n g x i ， s h a n n x i , s h a n x i , a n ds oo n , s p e c i a l l yi nt h ew e s t e r na r e , ao fc h i n a t h ep r o v e n t i o na n d a 聃o f g e o l o g i c a lh a z a r dh a sc l o s er e l a t i o nw i mt h es a f g ：t yo fl i f ea n dp o s s e s s i o n , a n d d c t o r m m ew h e t h e ri tw i l ls u c c e e di ng r e a tp r o j e c t s i nt h i s p a p e r , b a s e do nt h er e s e a r c ht a s ko f r e s e a r c h0 1 1g e o l o g i c d i s a s t e r p r e v e n t i o na n da 哪p r o g r a m m i n g ，p r o b l e m sa b o u tt h ep r z v ( m t i o na n da 珊 p r o g r a m m i n go fg e o l o g i c a l h a z a r da g es t u d i e db y 嘲o fs y s t e m i cv i e w p o i n t s a c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l e so f t h er e g i o n a t i z a t i o no f g e o l o g i c a lh a z a r da n d t h ea c t u a l g e o l o g i c a lc o n d i t i o no fy o n g c h u a nc i t y , t h el a y o u to ft h ep r e v e n t i o na n dc l u eo f g e o l o g i c a lh a z a r di ny o n g c h u a nh a sb e e nd o n e ，g e o l o g i c a ld i s a s t e rm a n a g ei n f o r m a t i o n s y s t e mo f y o n g c h u a na l s ob es e tu p t h em a i n l yc o n t o n t sc o n l a i n ： ( 1 ) b a s e d0 1 1b o t ht h ee x p e r i e n c e so f g e o l o 垂c a lh a z a r dr e s e a r c ha n dt h e a c h i e v e m e n t so f f o r m 既, m a k eu s eo f t h ea n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s sp r i n c i p l ec o m p u t e s i t sg u i d e l i n e sw e i g h t ，a c c o r d i n ga sc o r r e l a t i o nc z i t e r i o ma n db yu s eo f f i l t r a t i n ga n d o p t i m i z i n gm e t h o d , t h eh a p p e nd e g r e ed i v i s i o ne v a l u a t i o ng u i 酗i 玎髂a f es t u d i e d ；a n d t h ec i t yp r e v e n t i o na n dc u r ed i v i s i o nm c l h o d sh a sb e e nd i s c u s s e d ( 2 ) a c c o r d i n gt ot h ed a t u mo f t r a f f i c , w e a t h e r , g e o l o g y , h y d r o g e o l o g y , e n g i n e e r i n g g e o l o g y , t h ec i r c so fg e o l o g i c a lh a z a r d , a n ds oo n , t h el a y o u tp r a c t i c eo ft h ep r e v e n t i o n a n dc u o f g e o l o g i c a lh a z a r di ny o n g c h u a nh a sb e e nd o n e ：f i r s t l y , u s ef o rr e f e r e n c eo f b o t ht h ee x p e r i e n c e so f g e o l o g i c a lh a z a r dr e s e a r c ha n dt h ea c h i e v e m e n t so f f o r m e , t h e g e o l o g i c a lh a z a r dh a p p e nd e g r e ed i v i s i o ne v a l u a t i o ng u i d e l i n e ss y s t e mi ny o n g c h u a n h a sb e e ns e tu p s e c o n d l y , g u i d e l i n 盥w e i g a ti ny o n g c h u a n c i t ya l oa s c e r t a i n e db y1 】s e o f t h ea n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s ss o 矗：w a r e ) l a s t l gi n m ) d u c i n g 鲥d d i n gd i v i d m gm e t t h o d ， t h eg e o l o g i c a lh a z a r dh a p p e nd e g r e ed i v i s i o ni ny o n g c h u a n c i t ya 糟r e s e a r c h e d ( 3 ) a d o p t e d m i c r o s o rv i s u a lc # n e tt o o la n d a c r e n g i n e 9 1c o r r e l a t i v e c o r r e l a t i o n ，u s i n gt h ef l a tr o o ft h es o ro fg i s ，g e o i o g i c md i s a s t e rm a n a g ei n f o r m a t i o n s y s t e mb a s e do ni ss e t 印，e v e r yo ff u n c t i o n s , w h i c hc o n m i nt h eu n i f o r ms t o r a g e ， c o m p r e h e n s i v eo fd a t u m ，t h em a n a g e m e n ta n da p p l i c a t i o n ，c e n t r a l i z a ds t o r a g eo ft h e d a t u mo fg e o l o 酉c a lh a z a r d , u n i f o r ms t o r a g e , f r e q u e n t l yq u e r y , c o n v e n i e n t l yg a i n s ， h 羽o f i n f o r m a t i o n , a r ec o m et r u e ， n 重庆大学硕士学位论文英文摘要 ( 4 ) a c c o r d i n gt ot h es p e c i f i cv i r e so fy o n g c h u a nc i t y , t h eg e o l o g i c a ld i s a s t e r m a n a g ei n f o r m a t i o ns y s t e mi su s e di nt h ep r o c e s so fp r e v e n t i o na n dc l 珊o f g e o l o g i c a l h a z a r d , w h i c hs u p p l yt h ei n t a c td a t u mf o rt h es u r v e y ，m p e o i n g ，f a t h e r i n g , a n dd a i l y m a n a g e m e n to fg e o l o g i c a lh a z a r di ny o n g c h u a nc i t y , w h i c ha l s os u p p l yt h ec c e d i b l e d a t u mf o rs o m ei n s t a l l c o s k e y w o r d s ：t h er e g i o n a l i z a t i o no f g e o l o g i c a lh a z a r d s ， i n f o r m a t i o ns y s t e m ，a p p l i c a t i o n m 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重庞太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：厘钰滂 签字日期：憎7 年f 月珂日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 重废太堂有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。本人授权重废太堂可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 保密( ) ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密( 乃。 ( 请只在上述一个括号内打“”) 学位论文作者签名：原筋凛 签字日期：7 7 年1 月歹岁日 导师签名：逮柳 j 签字日期：易刀年月砂e l i 重庆大学硕士学位论文1 绪论 l 绪论 1 1 问题的提出及研究的目的意义 地质灾害包括自然因素或者人为活动引发的危害人民生命和财产安全的山体 崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等与地质作用有关的灾害【。 我国是世界上地质灾害特别严重的国家之一，地质灾害种类多、发生频率高、强 度大、连续性强、突发性强、分布地域广、灾害损失大。据统计，我国共发育特 大型崩塌5 1 处、滑坡1 4 0 处、泥石流1 4 9 处；较大型崩塌2 9 8 4 处以上、滑坡2 2 1 2 处 以上、泥石流2 2 7 7 处以上。近十年来，全国由于崩滑流造成的人员死亡已近万人， 平均每年达9 2 8 1 5 人，每年因地质灾害造成的经济损失高达2 7 0 亿元。全国有4 0 0 多个市、县、区、镇受到崩滑流的严重侵害，其中频受滑坡、崩塌侵扰的市、镇 6 0 余座，频受泥石流侵拢的市、镇5 0 余座。较为严重的有重庆、攀枝花、兰州、 东川、安宁河谷等。全国几条山区干线铁路如宝成线、成昆线、宝兰线都受到了 崩滑流的严重危害。仅云南、辽宁、北京、河北、四川、甘肃6 省( 市) 的初步绕 计，中小型崩滑流灾害点达4 l 万处之多1 2 。1 9 9 8 年2 0 0 4 年全国突发性地质灾害( 滑 坡、崩塌、泥石流等) 造成人员死亡情况见图1 1 ( 摘自：中国地质环境监测信息网) 。 人数 1 9 9 81 9 9 92 0 0 02 0 0 12 0 0 22 0 0 32 d 0 4 年份 图1 11 9 9 8 - - 2 0 0 4 年全国突发性地质灾害造成人员死亡情况 f i g i 1t h e c h s f t o f m o r t a l i t y c m w b y u n p l a n n e d e n v i r o n m e n t a l d i s a s t e r i n1 9 9 8 - - 2 0 0 4 从近年来地质灾害发生情况来看，我国地质灾害非常严重，主要分布在云南、 四川、重庆、贵州、湖南、湖北、广西、陕西、山西等省( 区、市) ，特别是我国 中西部地区。地质灾害防治事关人民生命财产安全，事关国家重大项目建设成败。 咖 舌三 郴 啪 枷 蛳 。 重庆大学硕士学位论文1 绪论 要切实加强地质灾害防治工作，就要做好地质灾害防治规划，制定规范的管理措 施，全面开展治理工程，落实各项防灾责任制。 加强地质灾害防治，已成为关系国家经济建设和人民生命财产安全的大事。 因此，研究地质灾害系统构成及防治区划，应用地质灾害管理信息系统 ( g e o l o g i c a ld i s a s t e rm a n a g ei n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称g d m i s ) 建立地质灾害数据 库，为地质灾害调查、监测、治理及日常管理提供完整的资料数据，已成为地质 灾害防治工作必不可少的工作。本文是在广泛收集前人研究成果的基础上，结合 永川市地质灾害防治规划项目完成的，以系统的观点分析研究了永川市地质 灾害的特性，按地质灾害区划原则，对永川市地质灾害进行了易发程度分区和防 治分区，并建立了永川市地质灾害管理信息系统。不仅具有重要的理论研究意义， 而且具有很大的工程实用价值，为永川市地质灾害的预防和政府决策提供了科学 的依据。 1 2 国内外研究现状及存在问题 1 2 1 国外研究现状 2 0 世纪6 0 年代以前，国外对地质灾害研究主要限于灾害机理及预测研究，重 点调查分析地质灾害形成条件与活动过程 7 1 ，1 9 6 3 年美国成立了世界上第一个研 究灾害对社会影响的机构美国灾害研究中心。7 0 年代以后，随着地质灾害破 坏损失的急剧增加，在一些发达国家，首先拓宽了地质灾害研究领域，在继续深 入研究地质灾害机理的同时，开始进行地质灾害评估工作。期间美国首先对加娜 的地震、滑坡，崩塌和泥石流等l o 种地质灾害进行了危险性区划研究工作【卅。8 0 年代众多学者从灾害成因机理、分异规律、致灾过程方面进行了深入的讨论，发 展和完善了灾害学理论。1 9 8 0 年在美国召开了“国际灾害预防会议，1 9 8 8 年在美 国召开了馓质灾害讨论会”；1 9 8 9 年由美国国家科学院的全国研究理事会( n r c ) 及联邦所属科学和减灾机构召集，由1 7 位成员组成的国家委员会分工协作，制定 了减灾十年计划：1 9 9 2 年在加拿大温哥华召开了地质技术与自然灾害研讨会”； 1 9 9 4 年5 月在日本横滨召开了世界减灾大会删。 地质灾害危险性分区在国外早就得到深入研究与报导( j o n e s1 9 6 1 ；n i l s e n 1 9 7 7 ；c a r m r a1 9 8 3 ：b r a b b1 9 8 4 等) 。地质灾害危险性分区归纳起来有两种方法： 一是以地质灾害分布图和各因素图的叠加，定量、半定量化确定地质灾害敏感性 指标，然后对各敏感性指标进行叠加处理。高敏感性指标区代表地质灾害易发区卜- 般用红色标注) ，低敏感性指标区代表地质灾害不易发生的区域( 用绿色标注) 。另 一种方法是以地质灾害影响因素与地质灾害关系的理论分析，采用打分或评级的 方法赋子各因素以权重系数，再对各权重系数进行相关数学运算。从而得到地质 2 重庚大学硕士学位论文1 绪论 灾害危险性区划的定量依据【瑚。无论何种途径和方法编制的地质灾害危险性区划 图都属于一种综合图件。而且具有一定时段内的静态特点，因此需要不断更新， 尤其是有新的地质灾害发生的时候，更应及时修订。 从9 0 年代起，围绕国际减灾1 0 年计划行动，北美及欧洲许多国家在原地质 灾害危险性分区研究的基础上，开展了地质灾害危险性与土地使用立法的风险评 价研究。把原来单纯的地质灾害危险性研究拓展到了综合减灾效益方面的系统研 究。例如：瑞士是世界上开展地质灾害风险区划研究与灾害立法十分成功的国家 之一，瑞士在1 9 7 9 年就颁布了联邦政府上地管理法，有关自然灾害防治部分。法 律在第2 2 条规定：各州需要调查并确定处于受自然动力严重威胁的土地范围”。 以联邦政府法律为依据各州政府制定了相应的州政府法律。如沃州( v a u d ) 在1 9 8 7 年制定的土地管理法律第8 9 条规定：受自然灾害，如雪崩、滑坡、崩塌、洪水威 胁的土地在未得到专家评估、充分论证或危险排除之前，禁止在灾害危险区进行 任何建筑活动”。在灾害高危险性区域内建筑一方面属于违法，另一方面作为财产 保险范畴，保险公司拒绝接纳灾害高危险区的财产保险业务，从而保证了瑞士全 国范围内自然灾害的最有效控制。 地理信息系统( g e o g r a p h i c ：i n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称g i s ) ，是在计算机软、 硬件支持下对各种地理空间信息进行采集、存储、检索、综合分析和可视化表达 的信息处理和管理系统，它是集计算机、地理学、铡绘遥感学、环境科学、空间 科学、信息科学、管理科学和现代通讯技术为一体的- - n 新兴边缘科学 1 m 6 。 地理信息系统萌芽于上世纪的6 0 年代。1 9 6 2 年加拿大的r o g e rf t o m l i n s o n 提出利用数字计算机处理和分析大量的土地利用地图数据，并建议加拿大土她调 查局建立加拿大地理信息系统( c g i s ) ，以实现专题地图的叠加、面积量算、自 然资源的管理和规划等；与此同时，美国的d u a n ef m a r b l e 在美国西北大学研究 利用数字计算机研制数据处理软件系统，以支持大规模城市交通研究，并提出建 立地理信息系统的思想f l ”。7 0 年代是地理信息系统走向实用的发展期。美国、加 拿大、英国、强德、瑞典和日本等国对g i s 的研究均投入了大量人力，物力和财 力。到1 9 7 2 年c g i s 全面投入运行与使用，成为世界上第一个运行型的地理信息 系统；在此期间美国地质调查局发展了5 0 多个地理信息系统，用予获取和处理地 质、地理、地形和水资源信息；1 9 7 4 年日本国土地理院开始建立数字国土信息系 统，存储、处理和检索测量数据、航空像片信息、行政区划、土地利用、地形地 质等信息；瑞典在中央、区域和城市三级建立了许多信息系统，如土地测量信息 系统、斯德哥尔摩地理信息系统、城市规划信息系统等。但由于当时的g i s 系统 多数运行在小型机上，涉及的计算机软硬件、外部设备及g i s 软件本身的价格都 相当昂贵，限制了g i s 的应用范围。 3 重庆大学硕士学位论文1 绪论 国外尤其发达国家，对g i s 应用于地质灾害研究已做了很多工作。根据现有资 料，将g i s 应用于地质灾害研究，最早是1 9 8 6 年美国加利福尼亚m e n l op a r k 地质调 查局的e 翻e b r a b b ，他应用g i s 技术对加利福尼亚s a ni a t e o 地区进行了地质灾害 研究，使用了g i s 的数据处理、数字绘图及数据管理等功能。1 9 8 7 年该地质调查局 的c a r t hm w e n t w o r t h f r l s t e p h e nd e l l e n 等用g i s 对区域工程地质作了迸一步分析。 1 9 8 9 年美国的m i c h a e l a f i n n e y 茅l l n a n c y r b a i l l 用g i s 技术分析滑坡灾害。d o u g l a s c p e r t e r 等用g i s 对工程数据进行评价。1 9 9 0 g 印度r o o r k o e x 学地球科学系的 r p g i 胛a 等用g i s 方法对喜马拉雅山麓的r a m g a n g ac a t c h m e n t 地区进行滑坡灾 害危险性分带。同年，荷兰i t c 的v a nw e s t e nc j 和哥伦比亚i g a c 的a l z a t eb o n i l l a j b 。在山区地质灾害分析中，利用g i s 的空问定位、空间数据库管理以及数字高程 模型( d e m ) ，开发了斜坡稳定性分析模型、山区落石滚落速率计算模型。1 9 9 1 年美 国的c a m p b e l lr u s s e l lh 等利用g i s 空闯分析功能对滑坡灾害进行空闻预测。同年， 意大利的c a r r a r aa 等将研究进一步推向深入，将g i s 空间分析与统计模型相结合， 用于滑坡灾害评价。1 9 9 3 年加拿大的c h t m gc f 和f a b b r ia 。g 等将g i s 应用于滑坡 灾害分区的多因素综合分析中。同年，美国的e m i r j o s e m a c a r i 等利用g i s 对西p u e r t or i c o 地区进行了砂土液化研究。1 9 9 4 年美国科罗拉多州立大学的m a r i o m f a i a n a v r r o 和e l l e ne w o h l 在哥伦比亚的麦德林地区，用g i s 进行地质灾 害和风险评估并进行灾害分区。1 9 9 5 年美国的d a n i e l j m i l l e r 利用g i s 中的 d e m ，模拟出滑动面位置和形态；利用数字地面模型( d t m ) ，勾绘出山脊与沟谷 界线，并辅助于切剖面，从而对深层滑坡灾害进行评价。1 9 9 6 年美国的 m a r i o m e j i a n a v a r r o 等运用g i s 及工程数学模型建立了自然灾害及风险评估 的决策支持系统，并应用在克罗拉多州的g l e n w o o ds p r i n g s 地区。1 9 9 7 年加拿大的 t r e v o rj d a v i s 和c p e t e rk e i l l e r 用基于g i s 的模糊分类方法及可视化技术， 虚拟真实再现斜坡形态【i s - 2 2 。 由于g i s 技术具有空间分析、制图功能和可视化的特点，g i s 技术在地质灾 害区划研究方面正得到快速发展。以g i s 软件为技术平台的地质灾害的危险性、 易损性和风险评价系统研究正逐步成为本领域研究的发展方向之一。例如： m m i c h a e l l e i b a 等，2 0 0 0 年在澳大利亚的一项城市发展规划项目斜坡地质灾害研 究中，把斜坡灾害的危险性、易损性、风险评价作为一体，以g i s 软件为技术平 台，分别采用平面和三维评价系统，对c a i r n s 地区斜坡地质灾害的危险性和风险 区划进行研究。殷坤龙、张梁等，在2 0 0 2 年采用g i s 平台与信息量模型结合，首 次开展了1 ：6 0 0 万比例尺的全国地质灾害危险性、风险性和易损性区划【2 3 1 。 1 2 2 国内研究现状 国内地质灾害的研究工作起步较晚，研究程度较低。2 0 世纪3 0 年代至7 0 年 4 重庆大学硕士学位论文1 绪论 代多以地震灾害研究工作为主，8 0 年代以前，我国地质灾害研究主要局限于对灾 害分布规律、形成机理、趋势预测等方面的分析，基本依附于水文地质、工程逾 质和有关的研究工作。8 0 年代以后，地质灾害研究开始突破传统的研究模式，研 究水平不断提高。研究内容日益丰富，开始向新的独立学科发展，随之，灾害风 险评估开始起步。“八五期间，我国的地质灾害调查工作才全面开展，重点反映在 滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、岩溶塌陷、土壤侵蚀、土地荒漠化、矿区灾害 等【9 】。西安矿业学院闫嘉祺、杨梅忠教授率先对煤矿区地质灾害问题开展研究，并 从内外力型地质灾害链入手分析其成因，随后在地质灾害链、灾害群、灾害系统 及灾害效应的理论与实践上开展研究渊。1 9 8 9 年底成立了中国地质灾害研究会， 1 9 9 0 年起创办了中国地质灾害与防治学报。段永侯等编著了中国地质灾害 专著，并编制了中国地质灾害图【2 5 1 。9 0 年代后，科学工作者们对我国地质灾害的 类型、特征、影响因素、分布状况和区域发展援律等进行了深入的研究，提出了 许多新理论、新观点。对地质灾害的认识评价不再是单一的，而是采用多因素、 全方位、多空间的观点，在定性的基础上加入定量的评价模型。特别是定量化方 法，如灰色系统模型、遗传算法、元胞自动机和b p 神经元等大量用来对地质灾害 的研究和治理，为地质灾害的研究发展提供了有力的依据。焦玉勇、葛修润等利 用三维离散单元法进行了动态山地滑坡实例模拟【2 6 】。卢礼顺、朱海军用灰色模型 进行滑坡时间预测【2 刀。蒋良文、王士天用神经网络评判岷江上游汶川较场段滑 坡稳定性及其堵江可能性田l 。但多以单个灾害体研究为主。 为了全面查清我国地质灾害的发育分布规律，国土资源部从1 9 9 9 年开始，在 地质灾害严重的县( 市) ，陆续部署开展了县市地质灾害调查与区划工作。近年来， 在国家支持下，有关部门先后进行了1 0 0 多项崩塌( 危岩) 、滑坡、泥石流、地面塌 陷、地面沉降、地裂缝、海水入侵等重大地质灾害的专门勘查工作，并对危害严 重，特别是对直接危及大中城市、县级以上城镇的灾害体组织实施防治工程。在 实施灾害勘查、防治项目的同时，有关部门和专家也开始注重地质灾害评估方面 的工作。例如，1 9 9 2 1 9 9 4 年由国家计委国土地区司和地质矿产部地质环境管理 司共同组织的全国地质灾害现状调查。对全国地质灾害损失程度和分布情况进行 了估算评价；张业成、张梁等【2 9 】在对中国近4 0 年地质灾害灾情分析的基础上，运 用a i - i p 法分析评价了中国地质灾害的危害程度，进行了全国范围的危险性区划； 刘希林等根据大量调查统计资料，提出了判断泥石流危险程度和评估泥石流泛滥 堆积范围的方法【3 0 】【3 1 】；胡瑞林等将计算机技术应用于地质灾害评价，初步提出了 地质灾害评价的计算机模型预测系统与应用方法【3 2 】：罗元华、张梁、孟荣等在借 鉴国内外其它领域研究成果的基础上、根据环境经济理论，对地质灾害评估与经 济损失分析的理论基础进行了探讨等等【3 3 重庆大学硕士学位论文1 绪论 我国g i s 方面的工作始于8 0 年代初，国内应用g i s 技术开展地质环境与灾害评 价工作起步较晚，研究程度较低，但很快应用于地质灾害方面的研究。如潘耀忠、 史培军提出了应用g i s 技术划分不同空间尺度下基本单元，解决了区域自然灾害研 究中以自然单元为基础的数据与以行政单元数据相匹配的问题【州。姜云、王兰生 ( 1 9 9 4 ) 在山区城市地面岩体稳定性管理与控制中应用了g i s ，以重庆市为典型研究 对象，对地面岩体变形破坏进行了时空预测预报【3 5 1 。雷明堂、蒋小珍等运用g i s 技术于岩溶塌陷评价中，根据塌陷影响因素( 如岩溶化程度、断裂分布、土层厚度、 水动力条件及已有塌陷分布) ，利用g i s 的距离分析、标量分析、网格叠加分析、 分级分组分析等功能，完成研究区塌陷危险性评价及分区阴。胡成、陈植华等采 用模糊层次综合预测法，建立了岩溶塌陷模型，并通过接口程序与g i s 技术有机结 合，对桂林西城区岩溶塌陷进行了定量评价p ”。曹中初、孙苏南在煤矿底板突水 危险性预测中也应用to r s 技术【3 引。江东等将遥感r s 与g i s 集成起来，其中，r s 主要用于确定地质灾害或其影响因素的空问分布与发育程度，而g i s n 主要对遥感 资料、勘探资料、统计资料等进行复合分析和管理，构建灾害模型，从而最终实 现对煤矿地质灾害的预测和评价在砂土液化方面1 3 9 3 。南京大学地球环境计算工程 研究所张凌、施斌等运用桌面g i s 系统m a p l n f o 对苏北某高速公路地段进行了液化 分析，得出了各种程度的液化危害性分布图嗍。原地质矿产部水文地质工程地质 研究所在叭五”期间承担的国家攻关项目专题研究“京津唐地质灾害预测防治计算 机辅助决策系统”，获得了国家l 五，重大科技成果奖。1 9 9 7 年，成都理工学院地 质灾害防治与工程地质环境保护国家专业实验室，承担的“山区小流域地质环境及 地质灾害预测的g i s 系统颂目，在贵州印江河、金沙江流域某工程近坝区开展了 预测应用。国土资源部于1 9 9 8 年底展开新一轮的国土资源调查与评价的科学技术 实验工作也应用g i s 技术进行地质灾害信息系统及防治决策支持系统 专项开发 的试验研究。桂林市以g i s 为开发平台，建立了牲林市岩溶塌陷信息管理系统” 目前，“3 s 技术为地质灾害系统复杂性研究提供了一条新途径。3 s ，技术在数 据采集与更新、空间检索与查询、信息的时空分析与可视和信息共享与输出等方 面表现了其强大的应用优势，能够充分的解决地质灾害系统多层次与相互关联性、 动态开放性、社会经济性和非线性叠加等地质灾害系统存在意义上的复杂性问题， 同时也为系统演化复杂性问题的解决提供基础【4 l - 4 4 。可以看出地质灾害的研究已 经趋向于定量化、可视化。 在地质灾害防治区划中应用g i s 技术，利用其强大的空间数据库管理与空间 分析模型方面的功能，对地质灾害调查中所获取的信息进行处理，实现地质灾害 易发程度分区计算机自动化。首先确定致灾因素，对致灾因素进行易发程度分区 赋值，再求出致灾因素的敏感系数，将各致灾因素图层进行基于g i s 空间分析的 6 重庆大学硕士学位论文1 绪论 图层叠加，最后将叠加后的图层属性进行加权综合，得出综合易发程度值，进行 易发程度计算机自动化分区。目前对区域地质灾害易发程度分区主要采用袭扰系 数法和专家打分法。通过对比分析，g i s 空间分析法比袭扰指数法简洁明了，避免 了繁琐的手工统计计算，保证了计算结果的精度。g i s 空间分析法所得出的地质灾 害易发程度分区图不仅反映了地质灾害易发程度的现势规律，而且实现了对该区 域地质灾害的空间预测【4 5 - 4 9 1 。 1 2 3 存在问题 目前，我国利用g i s 技术开展地质灾害信息管理工作取得了长足的进步，但 由于起步较晚、研究程度比较低，还无法满足用户的新需求，存在如下的一些问 题： ( 1 ) 随着地质灾害点的不断增多，地质灾害资料的不断增加，传统的手工管 理模式和管理手段已无法满足地质灾害管理过程中对地质灾害资料的需求。具体 表现在： 资料都为纸质资料，资料查询困难、查询速度慢，且大多资料没有归档， 不能快速的、完整的查询出某一地质灾害点的所有相关资料，势必会影响到对突 发事故的处置效率和处置方案的制定； 纸质资料份数有限且不便于携带，资料不能被高效的利用，如资料不利于 在勘察设计单位、各级政府管理部门、评审专家等之间传递和共享； 现有资料的不利于对数据的统计分析，资料的再利用低。 ( 2 ) 目前许多单位从不同商业角度开发了许多基于g 1 s 的环境评价和灾害预警系 统，但通过比较发现，由于系统本身是由许多不熟悉地质领域或地质背景的电脑 从业人员开发的，所以在实际应用中会出现很多问题甚至毫无意义，这种情况在 当前无论国内还是国外都存在。 因此，在未来的工作中，立足于详细研究某个特点区域的地质环境才是至关 重要的。 1 3 研究的主要内容和技术路线 1 3 1 研究的主要内容 本文根据地质灾害点的调查资料，优化选取评价指标，通过各种方法比较采 用专家打分法得出权重系数，运用数学方法对评价单元进行划分。以永川市为例 进行地质灾害防治区划，建立了永川市地质灾害管理信息系统，研究的主要内容 有： ( 1 ) 收集了永川市区域内的交通、气象、水文、地质、水文地质、工程地质、 地质灾害现状等资料，并进行整理、分类，为研究提供第一手基础资料。 7 重庆大学硕士学位论文1 绪论 ( 2 ) 根据获得的资料及前人工作经验和成果，并依据相关规范，采用筛选优 化确定区县地质灾害易发程度分区指标，运用层次分析方法的原理计算指标权重， 对永川市地质灾害进行易发程度分区和防治分区。 ( 3 ) 为了充分利用计算机技术来掌握地质灾害信息、进行地质灾害防治管理， 以计算机为基础，采用m i c r o s o f t v i s u a lc # n e t 和a c r e n g i n e 9 1 的相关控件工具， 建立了基于g i s 软件平台上的地质灾害管理信息系统g d m i s ，具有地质灾害信息 输入、贮存、查询、统计、输出等功能，使原来分散、零乱地质灾害资料变成了 系统、全面、可重复利用的高附加值信息。实现数据的统一存贮管理，实现数据 的综合化、网络化管理和应用，实现对地质灾害资料的集中存贮，统一管理、快 速查询、便捷获取，信息共享。 ( 4 ) 结合永川市的具体情况，应用g d m i s 防治管理永川市的地质灾害。从 而为地质灾害调查、监测、治理及日常管理提供完整的资料数据，为突发事故方 案制定提供可靠的依据，为勘察设计单位、各级政府管理部门、评审专家等之间 提供信息共享。 1 3 2 研究的技术路线 结合交通、气象，地质、水文地质、工程地质、地质灾害现状等资料，借鉴 了有关地质灾害的前人工作经验和成果，采用筛选优化确定区县地质灾害易发程 度分区指标，建立区县地质灾害易发程度分区评价的指标体系，运用层次分析法 原理计算其权重。 采用m a p g i s 网格单元划分对区域地图进行网格剖分研究，再用迭加法对地 质灾害进行易发程度分区。根据易发程度分区结果进行了防治分区。 采用m i c r o s o f tv i s u a lc # n e t 和a c r e n g i n e 9 1 的相关控件工具，建立了基于 g i s 软件平台上的地质灾害管理信息系统g d m i s 。 根据永川市的地质灾害区划结果建立了永川市地质灾害管理信息系统，实现 了对地质灾害资料的集中存贮、统一管理、快速查询、便捷获取、信息共享。 8 重庆大学硕士学位论文2 永川市自然地理概况及地质灾害现状与发生规律 2 永川市自然地理概况及地质灾害现状与发生规律 2 1 自然地理概况 2 ，1 1 交通位置 永川市位于四川盆地东南，长江上游左岸，重庆市西部。地处东经1 0 5 0 3 7 3 1 1 0 6 0 0 5 0 7 ”，北纬2 8 0 5 6 1 6 ”2 9 0 3 4 7 3 0 之间，东靠璧山、江津，西与荣昌、大足毗 邻，南连四川省泸县、合江，北与铜梁接壤。所属行政区南北长7 1 7 5 公里，东西 宽“4 8 公里，幅员面积1 5 7 6 平方公里，人口1 0 7 万，辖1 9 个镇、3 个街道办事 处。境内交通便捷，靠长江上游左岸，临三峡库区，扼成渝要冲。成渝铁路、成 渝高速公路横贯东西，长江流经南境2 1 公里( 见图2 1 ) 。 团- 囫囫团囫日囤7 日b 函 1 直辖市、省界2 高镣鳜公路3 田道t 主要公路支艘公瞎e 铁路z 蝴市 县( 市) 奠乡，镇1 0 工作区范目 图2 1永川市交通位置图 f i g 2 1 t h et r a f f i cl o c a l i t ym a po f y o n g c h u a nc i t y 9 重庆大学硕士学位论文2 永川市自然地理概况及地质灾害现状与发生规律 2 1 2 社会经济概况 截止2 0 0 4 年底，永川有工业企业6 3 0 0 余家，从业人员6 万余人，完成工业 总产值1 0 0 5 亿元。2 0 0 4 年，全市人均生产总值超过9 8 0 0 元，工业经济进入快速 发展阶段。全市现有规模以上工业企业1 1 3 户，2 0 0 4 年规模以上企业实现总产值 4 0 6 亿元。永川工业初步形成了以机械加工制造、轻纺食品、能源化工、冶金建 材为重点的产业布局。 永川市是全国1 0 0 个重点产煤( 区) 县之一，矿业经济是永川市的支柱产业 之一。主要矿山企业有重煤集团永荣矿业有限责任公司永川煤矿、韦家沟煤矿、 中心桥煤矿、新兴煤矿和箕山煤矿，永川永福煤焦有限公司、重庆渝西矿业集团、 金峰焦化有限公司等，另有永川地方煤矿1 2 2 个。主要生产原煤、精煤、焦煤等 煤产品。年产原煤3 0 9 万吨，洗选精煤1 0 0 万吨。到2 0 0 7 年，全市原煤产量将达 到4 0 0 万吨以上。永川市另有各类非金属小型矿山2 0 5 个，主要开采水泥用灰岩、 建筑石料用灰岩、砖瓦用页岩以及玻璃用石英砂岩、耐火粘土等。 2 1 3 气象水文 永川市气候温和、四季分明、雨量充沛，属于亚热带季风温润气候区，春旱、 夏热、秋长、冬暖，具有春秋气温不稳定、霜雪少、雨季长、降水时空分布不均、 雾多风小日照短、空气湿润阴雨多的特点。多年平均气温1 7 8 。全市年均降雨量 为1 0 4 2 2 m m ，但时空分布不均匀，具有雨热同季的特点。夏半年( 5 l o 月) 一般年 为8 4 0 m m 左右，占8 1 ，冬半年( 1 1 月次年4 月) 2 0 0 锄舷右，占1 9 0 , 4 。从地区分布 看，低山常年雨量1 3 3 4 m m ，南部丘陵1 0 3 7 m m ，北部丘陵8 8 5 m m ，低山与丘陵相 差3 0 0 4 0 0 m m ，南部丘陵与北部丘陵相差l o o m m 左右。地区分布不均，北部丘陵 的旱灾发生频率往往高于南部丘陵；降雨集中于夏季，山洪暴发，河水陡涨易形 成洪灾。永川云雾多，空气湿度大，大气层透明度低，年均日照数为1 3 0 6 7 d , 时， 占可照时数的3 0 4 ，属全国低日照地区之一但夏日照多，年均7 1 l 小时，占全年 日照时数的5 4 4 。 永j l 水系属长江水系，区内河流除长江外，境内另有6 条河流( 永川河、小 安溪河、九龙河、圣水河、大陆溪和龙溪河) ，均为长年流水河，分布于丘陵腹地， 是工农业生产、人民生活用水及发展小水电的主要水源。 2 1 4 地形地貌 境内地形为北东南西向的条形山与宽缓的丘陵谷地相问排列的丘陵低山地 貌，主要地貌类型为缓丘平坝，丘陵和低山，以丘陵地貌为主，丘陵面积占辖区 面积的7 6 ，低山面积占2 0 8 ，河谷面积占3 2 。斜坡形态多为凹形坡和折线 坡，斜坡坡度一般2 0 3 0 ，凹形坡主要由软质岩石( 泥岩、页岩等) 构成，折线 坡多为软质硬质( 砂岩) 互层构成。山体形态多为岭脊状，狭窄的部分形成薄刀 1 0 重庆大学硕士学位论文 2 永川市自然地理概况及地质灾害现状与发生规律 岭，全市最高点为东山薄刀岭，海拔1 0 2 5 m ；最低点松既长江出境处，海拔1 9 9 m 。 东山、西山和花果山系窄背斜构成，山体尖薄，两翼陡峻，峭峰林立，形如锯齿； 黄瓜山由厢状背斜发育而成，山体宽厚，山顶平缓；阴山系复式背斜构成，由于 石灰岩出露，呈现出“两岭一槽地形特征。丘陵以沟谷地貌为主，相对高差在5 0 2 0 0 m 之问，来苏、石庙一带地形倒置，多形成桌状高丘地貌，由厚层砂岩形成桌 面，基本水平，四周则形成陡崖，最高可达3 0 余米。这类地形容易形成危岩和崩 塌，东山猫几梁、王坪老寨门即是这类地质灾害。在这些陡崖之下的斜坡地带则 容易形成滑坡。 2 1 5 地层岩性 工作区孕灾地层有：三叠系上统须家河组( t 3 x j ) 、侏罗系下统珍珠冲组( j i z ) 、 侏罗系下中统自流井组( j l - 2 吐) 、侏罗系中统上沙溪庙组( j 2 s ) 和侏罗系上统遂宁 组( j 3 蛆) 。 ( 1 ) 须家河组 分布在东山、西山、阴山、黄瓜山、云雾山五大背斜的两翼，煤炭资源丰富， 地表多出露第六段砂岩。由于采煤形成的采空区，常常形成地面局部塌陷、地裂 缝，在山麓则形成滑坡等地质灾害。 ( 2 ) 珍珠冲组和自流井组 是非金属矿玻璃用石英砂岩、冶金用石英砂岩( 白泡石) 、耐火粘土、石灰岩、 建筑用砂岩的赋矿地层，分布在背斜和向斜的过渡地带，地貌上为低山或丘陵， 常形成滑坡地质灾害，石灰岩、耐火粘土采空区则形成地面塌陷。 ( 3 ) 上沙溪庙组和遂宁组 分布在向斜地带，砂岩、泥岩为主，呈互层状产出。厚层砂岩( 区域上称为“关 口砂岩 和“嘉祥寨砂岩”) 与泥岩由于差异风化作用，常常在交界地带形成“凹岩 腔”，经常产生崩塌或危岩。 永川市多数滑坡属于小型土质滑坡，滑坡体为第四系全新统冲洪积堆积层和残 坡积层( c 1 4 洲) 、崩坡积层( c 旷呻) ，岩