地质灾害危险区的划分与评价
一、地质灾害风险评估指标体系
控制和影响地质灾害形成的地质条件很多，但主要包括两个方面，即地质灾害形成的基础条件和诱发条件。据此可建立地质灾害风险评估指标体系(图6-12)。
1.地质灾害活动程度
地质灾害活动程度主要指地质灾害活动的历史。本次地质灾害风险评估主要考虑地质灾害活动的点密度和面密度，作为地质灾害风险区划的依据。但地质灾害活动史只能说明地质灾害的过去，未来地质灾害活动的程度和危险性主要取决于地质灾害的形成条件和诱发因素。
2.地质灾害的形成条件
地质灾害的形成条件包括主控因素和影响条件。本次地质灾害风险区划评价，主要选取边坡结构类型、工程地质岩组、水文地质条件、边坡几何形态、断裂构造、人类活动等。
3.地质灾害的威胁范围
地质灾害一旦发生，其可能的影响范围就是存在地质灾害危险的范围。此次确定的地质灾害威胁范围主要包括易发区本身的斜坡带，以及河谷底部和河流、水库内一定范围。
图6-12地质灾害危险度评价指标体系
4.地质灾害诱发因素
诱发因素是指能使地质环境系统向地质灾害方向演化或导致地质灾害发生的内外动力地质作用。该地区的诱发条件主要包括地震、降雨和人类工程活动。但由于该地区地震活动相对较弱，地震烈度与能代表该县地震活动程度的地震动峰值加速度相差不大，本次风险评价未考虑地震活动的影响因素。评价中涉及的主要诱发因素是降雨和人类工程活动。
二、地质灾害风险区划
1.评价指标的量化
风险评估采用信息法计算。从1: 50000地形图中提取基础地理信息，从遥感影像中提取植被层，从雨量等值线图中提取雨量指数。主要从灵台县地形图和发展规划中提取人类工程活动，得到各种评价指标层。地质灾害的点密度和面密度可根据实际调查数据获得，并将这些指标引入GIS操作系统。
2.基于GIS的信息分析模型的叠加计算。
叠加计算采用基于GIS的信息分析模型。通过计算各种影响因素对边坡变形破坏提供的信息量，作为区划的定量指标，不仅能正确反映地质灾害的基本规律，而且简单易行、实用，便于推广应用。计算原理和过程如下:
信息预测的观点认为，滑坡、崩塌等地质灾害的发生与预测过程中获得的信息的数量和质量有关，用信息量来衡量，即:
甘肃省灵台县地质灾害研究
其中:I(Y，x1，x2，x3，…，xn)是因子组合x1，x2，x3，…，xn向滑坡、崩塌等地质灾害提供的信息，P(Y，x1，x2，x3，…，xn)是因子x1。
根据条件概率运算，等式6-1可以进一步写成:
甘肃省灵台县地质灾害研究
其中:Ix1(Y，x2)是因子x1存在时，因子x2向滑坡、崩塌等地质灾害提供的信息。
信息法评估模型的建立过程如下:
1)首先，计算各因子xi对地质灾害事件(h)提供的信息I(xi，h)，即:
甘肃省灵台县地质灾害研究
其中:P(xi|H)为地质灾害分布下xi的发生概率，P(xi)为研究区内xi的发生概率。
等式6-3是其理论模型，但实际计算中经常使用以下采样频率:
甘肃省灵台县地质灾害研究
其中:s为研究区内评价单元总数，n为研究区内存在地质灾害的单元总数，Si为研究区内评价因子为xi的单元数，Ni为因子xi内特定类别中分布的地质灾害单元数。
2)计算一个评价单元Ii中n个因子对地质灾害发生提供的总信息量:
甘肃省灵台县地质灾害研究
其中:Ii为评价单元的总信息值，n为参与因子数。
3)以总信息量Ii作为该单元对地质灾害发生影响的综合指标，该值越大，越有利于地质灾害的发生，该单元发生地质灾害的风险越高。
4)信息结果值的分类:一般情况下，利用该模型得到的结果值Ii是一个具有连续分布的绝对值，因此需要对所有单元的最终信息值进行分类，将整个区域划分为不同等级的易发区。
根据Ii的大小，确定机组的稳定等级。Ii < 0表示单元变形破坏的可能性小于区域平均变形破坏的可能性；Ii = 0表示单元变形破坏的可能性等于区域平均变形破坏的可能性；Ii > 0表示单元变形破坏的可能性大于区域平均变形破坏的可能性。换句话说，单元的信息量越大，对边坡的变形和破坏越有利。
5)统计分析(主观判断或聚类分析)找出突变点作为分界点，将区域划分为不同等级。
评价指标的基础数据都是定量描述数据，必须通过对数、平方根等数值变换方法进行标准化、归一化、均质化或统一化，或归一化后成为无量纲数据，才能代入评价模型。
3.建模的步骤和方法
(1)因子层的准备和重新分类
首先，为有效分析准备因素层。根据信息模型中选取因子的方法，确定评价所涉及的因子，然后以1: 50000图层的形式进入GIS系统，对得到的因子图进行重分类。
(2)各因素层与地质灾害分布图的叠加分析。
每个因素层准备好后，可以结合GIS中的地质灾害分布图进行分析。通过转换方程6-5，我们可以得到:
甘肃省灵台县地质灾害研究
其中:N/S为区域内地质灾害的总分布密度，在研究区内一定条件下为常数值；N/Si是地质灾害在某一层特定类别中的分布密度。可以看出，模型中的一个关键点是找出各因子层中各类型地质灾害的分布密度。为了计算Ni/Si，需要得到地质灾害在每个因子的每个类别中的分布，并利用其空间分析功能在GIS中实现。
(3)计算每一层和类别的信息值
对各图层要素的属性表和对应的地质灾害分布图进行空间分析操作后，各图层和类别的信息值按以下公式计算:
甘肃省灵台县地质灾害研究
由此，我们可以得到各层因素中的各种信息。根据每个类别与对应信息量的关系，可以赋予每个类别对应的信息量，得到单因素层的信息图。在计算出每一图层因子中每一类别的信息值后，就可以累加不同图层之间的对应网格，最终的结果就是整个研究区的综合信息图，即地质灾害易发区划图。
(4)网格尺寸的选择
单元网格划分是否恰当，影响着地质灾害易发性区划结果的合理性和区划过程中各种参数的获取难度。研究区网格单元大小的选择取决于分析所需的数据精度，既要小到足以获得所需的细节，又要大到足以供计算机存储并保证分析的效率。确定单元尺寸时，应考虑以下因素:
1)输入数据的准确性；
2)结果数据库的大小和磁盘容量；
3)预期对应时间；
4)要进行的应用和分析。
比输入更精确的单位无法获得比输入更精确的数据。结果栅格数据集应与输入数据集一样精确或更粗糙。单位的大小根据不同的研究而有所不同。单位越小，精度和准确度越高，但编码、数据库存储和分析处理速度的成本相应增加。对于大多数分析，基于元素分析的效率比精度损失更重要。
合适网格单元大小的选择受多种因素影响，但各因素对单元选择的敏感程度不同(最敏感的因素是地形)，这些因素对网格单元大小选择的影响过程仍值得进一步研究。在许多情况下，选择合适的网格单元大小完全取决于专家的知识和经验。无论其他因素对网格单元大小的选择有多大影响，原始数据尤其是地形数据的分辨率是选择网格单元时首要考虑的因素。灵台县地质灾害危险性区划评价仍采用500m×500m网格单元，灵台县共有8084个评价单元。
根据上述信息量计算方法，计算每个单元的总信息量。各种因素对滑坡、崩塌等地质灾害的贡献越大，发生地质灾害的可能性就越大。利用统计学中常用的自然断点法，对风险区划图进行重新分类，将灵台县地质灾害风险分为高风险区、中风险区、低风险区三个等级。
在信息模型定量计算分区的基础上，综合考虑各种因素，最终手工绘制出灵台县地质灾害危险度区划图(图6-13)。
图6-13灵台县地质灾害区划图
根据地质灾害风险区划结果，充分考虑地质灾害防治规划的开展，结合灵台县的地貌、岩土特征、地质构造、年降雨量分布规律和人类活动等特点，将灵台县滑坡、崩塌、泥石流的风险程度划分为高风险、中风险、低风险和极低风险区，并根据地质灾害的分布和组合特征进一步划分为16亚区(表6
4.风险区划评估
(1)地质灾害高风险区(ⅰ)
灵台县地质灾害高风险区面积232.49km2，占总面积的11.35%。包括6个地质灾害高风险亚区，即横渠-付家沟-官村-朱家湾-杜家沟-景家庄子地质灾害高风险亚区(ⅰ1)、张家源-温家庄-东门-朱家湾地质灾害高风险亚区(ⅰ2)、大溪河北岸高风险亚区(ⅰ3)和大溪中南岸。该区地貌单元主要为黄土丘陵沟壑区和黄土丘陵区。岩性主要为第四纪黄土和白垩系紫红色泥岩、砂岩和砂砾岩。地表黄土覆盖厚度大，大部分黄土倾向冲沟。局部地形坡度较大，区内工程地质条件较差，岩土层表层风化严重。该地区人类活动比较强烈，谷坡人口密集。人类活动具有极强的环境改造性，主要包括筑坡、挖掘洞穴、修路等。，人类活动很可能诱发滑坡和崩塌。该地区植被稀疏，以农作物为主，不利于水土保持。丘陵地区的沟壑多处于壮年或婴儿期，侵蚀作用相对较强。在汛期，遇到暴雨和连续阴雨天气，容易形成滑坡、崩塌。特殊的岩土和气象条件为地质灾害的形成提供了可能。这个地区也是县城滑坡崩塌最严重的地区。
表6-4地质灾害区划描述表
(2)地质灾害危险区(ⅱ)
灵台县的危险面积为604.03km2，占总面积的44.12%。地质灾害有滑坡、崩塌、泥石流和不稳定斜坡。包括4个地质灾害危险亚区，即黑河北岸梁园乡黄土丘陵区危险亚区(ⅱ1)、黑河南岸至狮子高原以北黄土丘陵区危险亚区(ⅱ2)和狮子高原以南至大溪河以北黄土丘陵区危险亚区(ⅱ3)。该区第四系中上更新统黄土上覆盖着厚度不等的白垩系砂砾岩、砂岩、泥岩基岩，在降水作用下，容易沿黄土与基岩接触面形成滑坡。该地区的人类工程活动相对较强，人口相对较多。强烈的人类工程活动主要表现为各种目的的削坡，增加了崩塌和滑坡的自由面。黄土层岩石风化破碎，节理裂隙发育，是灾害多发区。丘陵地区沟谷多处于壮年或婴儿期，侵蚀作用比较强，沟坡多为阶梯状陡坡。汛期易形成滑坡、崩塌灾害。受灾点分布在村庄周围、公路沿线、河谷坡地。地质灾害一旦发生，危害很大。
(3)地质灾害低风险区(ⅲ)
灵台县地质灾害低风险区面积912.48km2，占总面积的44.53%。地质灾害不太发育，危险性较小。它包括6个低风险亚区，即梁园乡王家沟黄土高原低风险亚区(85438+0)、黑河阔谷低风险亚区(ⅳ2)、狮子高原低风险亚区(ⅳ3)、大溪河流域低风险亚区(ⅳ4)、邵寨镇黄土高原低风险亚区(ⅳ5)和百里。本区黄土塬、黄土塬、宽河谷工程地质条件很好，地势平坦。虽然人类工程活动频繁，但地质灾害却很少发生。百里乡林场植被茂密，人烟稀少，人类工程活动较少，人类工程活动微弱，地质环境相对优越，为地质灾害低发区。