地质灾害调查与风险编图20091222海南

研究员 引言 我国是一个地质灾害频发 遭受人员伤亡和经济损失十分严重的国家 在以往的地质灾害防治管理中采取了一系列卓有成效的措施 取得了令人瞩目的成就 但是由于体制和科技发展等方面的原因 我国 不含香港地区 的地质灾害风险管理还处于刚刚起步的阶段 很有必要借鉴国外地质灾害风险管理取得的经验 顺应国际上的风险管理发展趋势 探讨适合我国国情和管理现状的地质灾害调查和风险编图方法 一 风险图的类型与精度二 需要的调查内容和方法三 地质灾害风险编图四 地质灾害风险编图实例 地质灾害调查与风险编图 一 风险图的类型与精度 地质灾害风险调查和评价结果主要用于制订土地利用规划 减灾防灾计划 以及工程建设的场址选择与规划等 随着保险业的介入 也将用于地质灾害的投保与保险 不同的应用对象其管理主体不同 对应的调查和评价的精度要求也不同 地质灾害风险图的类型可划分为小比例尺 中比例尺 大比例尺和详细比例尺4种类型 地质灾害风险图的4种比例尺类型又可以分别采取高精度 中精度和低精度三种精度要求 一 风险图的类型与精度 滑坡灾害风险分析内容与层次 地质灾害调查与风险编图精度滑坡调查与风险编图的精度依赖于采取的技术方法和投入的工作量 高精度应以野外实地调查为主要手段 数据获取以高精度的仪器法或半仪器法为主 投入的以及收集到的工作量相当于地质调查的正测精度 正测的点密度及数量严格按照相应比例尺的要求控制 中精度应以收集资料和遥感解译调查为主 辅以野外实地核查手段 数据获取以中精度的半仪器法为主 收集和投入的工作量相当于地质调查的简测精度 简测的点密度及数量按照正测要求的70 控制 低精度应以收集资料和地形图分析为主要手段 野外工作以踏勘或野外核查为主 数据获取以低精度的目测法为主 收集和投入的工作量相当于地质调查的草测精度 草测的点密度及数量按照正测要求的50 控制 二 需要调查的内容和方法 二 需要调查的内容和方法 1 调查的内容应以能满足获取评价风险所需的各种参数为目的 除常规调查的地质灾害形成条件 地质灾害基本特征 影响因素 稳定性状况外 还应主要调查5类数据 达到一定体积规模的地质灾害发生的年频率 潜在地质灾害隐患的滑距和滑速 承灾体及经济价值 承灾体时空概率和承灾体易损性 2 调查方法主要取决于编图的精度低精度 采用收集资料 遥感解译 地面调查等 中精度 采用工程地质测绘 经验办法 走访知情者 简单模型 统计技术等 高精度 采用工程地质测绘 钻探 物探 山地工程 实验测试 承灾体资产评估等 三 地质灾害风险评价 风险管理技术路线示意图 地质灾害风险管理流程图 1 地质灾害风险估计 1 地质灾害的风险分级可以是绝对的 也可以是相对的为了便于对不同地区间的风险区划结果进行对比 一般使用绝对的风险分级 为了对某个地区内的地质灾害采取监测 治理 搬迁避让等管理措施 进行优先排序时 使用相对的分级可能更为有效 2 地质灾害的风险分级可由危害可能性和引起的后果严重程度综合确定危害可能性由地质灾害发生的概率 到达承灾体的概率 以及承灾体的时空概率确定 划分为6级 引起的后果严重程度由承灾体的经济价值和易损性大小确定 划分为4级 2 地质灾害风险分级 3 地质灾害风险评价 四 地质灾害调查与风险编图实例 尽管我国在地质灾害风险管理方面起步较晚 还没有建立起相应的评价标准和体系 但已做了大量的前期准备和研究工作 取得了较好的效果 以延安市宝塔区为例 中国地质调查局于2005年在该地区部署了1 5万地质灾害详细调查示范工作 2006年部署了风险管理示范工作 2007年部署了监测预警示范工作 2007年启动的 十一五 科技支撑项目又把本区作为黄土地区地质灾害风险管理研究示范区 四个阶段的工作各有侧重 1 5万调查阶段主要完成了区域性滑坡 崩塌 泥石流调查 与国际上的滑坡编目对应 全区范围内开展了1 5万地质灾害调查 市区及规划区范围内开展了1 1万地质灾害调查 对30处重大地质灾害开展了1 2000 1 5000工程地质测绘 分别对应风险调查中的中比例尺调查 大比例尺调查和详细比例尺调查 四 地质灾害调查与风险编图实例 1 5万滑坡调查与风险编图 滑坡调查与风险编图比例尺 小比例尺 1 100 000 中比例尺 1 25 000 1 100 000 大比例尺 1 5 000 1 25 000 详细比例尺 5 000 调查与风险编图精度 高精度中精度低精度 一 对应的比例尺与精度 调查与编图的精度依赖于采取的技术方法和投入的工作量 高精度 以野外实地调查为主要手段 调查的点密度及数量按照正测要求控制 面积1133km2 中精度 采用遥感解译和野外实地调查相结合的方法开展调查 调查的点密度及数量按照简测要求控制 面积1425km2 低精度 采用遥感解译为主 部分野外核查的方法开展调查 调查的点密度及数量按照草测要求控制 面积1097km2 一 对应的比例尺与精度 滑坡风险调查精度分区图 低精度草测区 中精度简测区 高精度正测区 1 1万测绘区 二 1 5万滑坡风险编图 1 评价方法基于野外调查数据和GIS平台 采用指标体系和信息量叠加的方法2 指标体系已有滑坡形成条件诱发因素 二 1 5万滑坡风险编图 已有滑坡 滑坡分布图 滑坡点密度 滑坡面积密度 滑坡体积密度 二 1 5万滑坡风险编图 形成条件因子量化 坡度因子 坡高因子 坡型因子 植被指数因子 岩性因子 诱发因素 二 1 5万滑坡风险编图 人类工程活动 年平均降雨量 二 1 5万滑坡风险编图 4 因子叠加与危险性分级 滑坡危险程度分级图 二 1 5万滑坡风险编图 5 危险性区划 危险性区划图 DEM 滑坡分布图 危险性指数图 1 1万滑坡调查与风险编图 技术方法 基于地形图和遥感图像的中精度调查与风险编图基于野外调查的高精度调查与风险编图 一 基于地形图和遥感图像的中精度调查与风险编图 基于信息量模型的滑坡危险性评价 QuickBird遥感图像 基于遥感多步骤分类和人工解译 进行滑坡易损性评价 一 基于地形图和遥感图像的中精度调查与风险编图 图2不同滑距区间对应滑坡数量分布Fig 2Relationofsidedistanceandnumberoflandslides 图3不同滑距区间超越概率分布Fig 3BeyondprobabilitydistributionofSideDistance 滑坡滑距超越概率分析利用实际调查的滑坡数据进行分析 以50m间隔分别统计不同滑距区间的灾点数量 按照滑移距离覆盖长度统计其超越概率分布 一 基于地形图和遥感图像的中精度调查与风险编图 延安市城区财产风险区划图 风险计算结果 评价结果 一 基于地形图和遥感图像的中精度调查与风险编图 DEM 危险性概率 风险分布和财产损失对比图 风险损失与灾害危险性及地形关系图 风险区分布具有明显的条带状 从边坡的坡角前缘向沟底方向 风险依次降低 最大风险区出现在边坡的坡角前缘地带 风险分布分布具滞后效应 最大风险区滞后于最大危险分布区 一 基于地形图和遥感图像的中精度调查与风险编图 1 基于DEM的危险坡段识别坡度 坡高与滑坡分布概率分析 坡度 坡高与滑坡空间概率关系图a 不同坡度区间的灾害概率b 不同坡高区间的灾害概率 二 基于野外调查资料的高精度调查与风险编图 基于DEMDE危险坡段识别 二 基于野外调查资料的高精度调查与风险编图 2 遥感解译已有滑坡解译危险坡段校译滑移距离解译与影响范围圈画威胁对象及其易损性初步解译 二 基于野外调查资料的高精度调查与风险编图 3 野外核查危险坡段界限核查危险坡段变形破坏模式核定影响范围核查威胁对象及易损性核查 二 基于野外调查资料的高精度调查与风险编图 4 风险估算与区划 二 基于野外调查资料的高精度调查与风险编图 野外核查与风险区划 数字高程模型 易发区划 危险程度区划 遥感解译 二 基于野外调查资料的高精度调查与风险编图 村镇及重要基础设施滑坡调查与风险编图 调查目的 以遥感解译为先导 对城市 村镇 厂矿 重要交通沿线 重要工程设施 重要风景名胜区和重点文物保护点等地潜在的滑坡隐患点进行调查 并对其危险程度和危害性进行评价 工作内容 遥感解译排查野外风险调查风险评估与评价风险减缓对策 一 村镇滑坡调查与风险编图 自然村滑坡风险排查遥感解译卡 采用Spot5遥感数据 结合地形图上的村镇标志 对宝塔区1023个村镇的每一个自然村 集镇进行环境地质条件和滑坡隐患解译 初步圈画基本具备成灾条件的滑坡隐患地段或区域 确定存在滑坡隐患的村庄396个 并逐一填卡建档 1 遥感解译排查 根据遥感圈画的村镇滑坡隐患地段或区域 以及已有灾害资料和群众报险报灾线索 逐一开展村镇滑坡隐患野外排查 通过野外排查 确定存在滑坡隐患的村庄323个 对危及村镇的危险坡段 以信手平剖面图 Spot5遥感影像图 照片或大比例尺地形图为底图 实地圈画危险坡段的界限 判断其可能的变形破坏模式 影响范围 威胁对象及易损性 评价其危险性和危害程度 自然村滑坡野外风险调查卡片 2 野外风险调查 一 村镇滑坡调查与风险编图 3 自然村滑坡风险评价 一 村镇滑坡调查与风险编图 自然村滑坡风险调查结果汇总表 二 线状重要基础设施滑坡调查与风险编图 1 铁路遥感分段解译野外核查分段风险评估与评价分段风险减缓措施2 公路遥感分段解译野外核查分段风险评估与评价分段风险减缓措施3 管线遥感分段解译野外核查风险分段评估与评价分段风险减缓措施 线状重要基础设施滑坡风险调查结果汇总表 二 线状重要基础设施滑坡调查与风险编图 1 水利水电工程遥感解译野外核查风险评估与评价风险减缓措施2 工厂遥感解译野外核查风险评估与评价风险减缓措施3 景点遥感解译野外核查风险评估与评价风险减缓措施 三 点状重要基础设施滑坡调查与风险编图 典型滑坡调查与风险编图 调查与评价技术方法 采用大于1 1万的地形图做为工作底图 除遥感解译 野外调查 工程地质测绘外 对一些点还布置了一定的钻探工作量 形成大比例尺的风险区划图 在图上绘制了所有危险坡段的界限 标注了危险坡段可能的运移路径 实地勾绘可能威胁的范围和对象 详细调查和估计受威胁的人员数量 建筑物的结构类型和经济价值等 详细调查和估计流动承灾体的时空概率 逐一评价不稳定斜坡的危险性和风险 虎头峁滑坡全貌 一 虎头峁滑坡风险调查和评价 风险叠加与区划 斜坡上各灾害源的财产风险依次是 I号灾害源6 2万元 II号灾害源66 5万元 III号灾害源3 6万元 假设斜坡上发育的3个不稳定斜坡所导致的破坏事件是相互独立事件 则场地的财产损失总风险应为3个不同灾害源所带来的损失的算术和 为76 2万元 表7各受险区单人生命风险 对于单人的生命风险而言 由于暴露在风险中的位置不同 其所遭受的风险源和作用强度亦不同 如 号受险区的人员不仅受到来自于I号灾害源滑坡的影响 同时还受到来自于II号灾害源泥石流的影响 图3 其单人风险应为两个灾害源导致的风险叠加3 5 10 3 4 3 10 3 7 8 10 3 逐一分析各受险区的灾害来源和风险大小 进行风险叠加 表7 根据叠加后的风险进行区划 图3 区划结果表明 号受险区的风险较大 具有 10 3的生命风险 其中 号区风险最大为7 8 10 3 号受险区的风险次之 在10 4 10 3之间 号受险区的风险较小 为10 5 10 4 号受险区的风险 10 5为最小 虎头峁滑坡风险评价图 赵家岸滑坡及红庄水库剖面示意图 二 赵家岸滑坡风险调查和评价 利用Modflow建立地下水渗流模型 模拟不同库水位条件下滑坡体侵润面高度及渗流量 二 赵家岸滑坡风险调查和评价 滑带土体内聚力 内摩擦角与含水率变化曲线 二 赵家岸滑坡风险调查和评价 根据土工实验数据 建立滑带土凝聚力 内摩擦角与含水率变化曲线 计算不同库水位条件下滑坡稳定系数 二 赵家岸滑坡风险调查和评价 不同库水位条件下滑坡体破坏概率 二 赵家岸滑坡风险调查和评价 通过蒙特卡洛法进行坡体可靠度计算 得到不同库水位条件下坡体破坏概率 并进一步实现不同库水位的滑坡风险评价 滑坡调查与风险编图首先应根据服务对象或管理主体的要求 确定比例尺和精度 比例尺包括小