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 地质灾害防治工程评价的基本方法

 地质灾害防治工程评价的基本方法

优质回答一、地质灾害防治工程评价的基本目的与内容

地质灾害防治工程有两种解释。从广义上看,地质灾害防治既包括:区域地质自然环境治理;直接性地质灾害的监测、预测、预报、预防和治理;还包括地质灾害救灾以及减灾宣传、减灾法规等减灾管理工作。从这个意义上说,地质灾害防治是一项内容十分广泛的系统工程。与此相区别的是狭义的地质灾害防治工程。狭义的防治是针对某一个地质灾害体或某一个较小范围内的某种地质灾害——如一个危岩、滑坡、泥石流或一个地区的岩溶塌陷、地面沉降、地裂缝等所实施的以限制地质灾害活动和保护受灾体为目的的直接性防治措施。这些措施主要包括上面已经介绍的工程措施,以及监测、预测、预报等措施。

广义的地质灾害防治工程不但包括的内容十分广泛,而且还常常涉及广泛的地区。为了更有效地减灾、防灾,促进地区经济或区域经济与资源、环境的协调发展,对此进行全面的分析评价,使其充分发挥作用,这无疑是非常必要的。但这种分析评价一般都需要结合地区或区域环境整治和经济发展进行综合研究。这种研究属于区域环境-经济研究范畴,不是本课题研究任务。这里所指的防治工程评价是对狭义的地质灾害防治工程的分析评价,是针对某一具体灾害对象防治措施的减灾效果和经济合理性进行分析评价。

地质灾害防治工程评价的目的就是实现地质灾害防治的最优化原则。如前所述,地质灾害防治具有相对性特点。特别是对于我们这样一个面积辽阔的大国,地质灾害分布十分广泛,不可能、也没必要对所有的地质灾害都进行全面的预防和治理;尤其是在国家和社会财力还非常有限的情况下,只能选择少部分重点灾害进行专门防治。因此,这就需要通过防治工程评价,对比不同灾害防治项目的可能效益,在此基础上规划安排防治顺序,确定优先防治项目,以便使有限的防治资金最充分的发挥作用。

地质灾害防治工程评价除了为确定防治项目提供直接依据外,对于已经选定的防治项目要取得充分的防治效果,同样有许多经济问题和技术问题需要进一步地分析、评定。对于某一地区的地质灾害可能有多种防治方法。因而首先应研究哪种或哪些方法最符合实际。它不但在措施上最为得力,而且经济效益最佳。这就需要进行技术分析和经济评价。此外,即使已经选择了防治措施,但是在工程设计中,按照哪一级设防标准设计工程规模,既能够有效地防治灾害,保护受灾体,又不致浪费资金,这也需要进行技术分析和经济评价。例如,不同情况下泥石流灾害的防治措施可以有很大不同。如果泥石流活动非常频繁,而危害对象仅仅是少数散居在山区的农户时,就不一定进行专门的工程防治,只需将这些农户搬迁,安置到安全地区即可;然后结合植树造林、水土保持进行环境治理,就可以收到既实现减灾,又避免花费大量资金的效果。如果泥石流危害铁路、公路安全,则应要根据实际情况采取不同的防治措施。如:局部改线,避开灾害威胁;实施防护工程,保护铁路、公路安全;治理泥石流,削弱其强度或导流至无交通设施分布地带。如果泥石流危害重要企业或城镇安全,就要实行包括生物工程、防护工程、治理工程在内的综合防治措施。各种工程的设计标准,既要安全有效,又要经济合理。因此,地质灾害防治工程评价不仅是选择防治项目的直接依据,而且也是项目防治方案优选的重要依据。

综合上述,地质灾害防治工程评价的基本内容和目的是:分析地质灾害防治工程的科学性,评估地质灾害防治工程的经济效益,评价地质灾害防治工程的可行性和合理性,为地质灾害防治项目优选和方案优选提供依据。

二、地质灾害防治工程评价方法

(一)地质灾害防治工程的技术评价与经济评价

根据地质灾害防治工程评价内容,把它的评价方法相应地划分为两类。一类是技术评价,即:分析评价防治工程能否按照设计目标有效地扼制灾害活动或者保护受灾体;分析防治工程本身的结构、强度等是否符合规范或实际要求。技术评价主要是从自然科学角度综合分析防治工程的可靠程度,评价它的功能或效果。第二类是经济评价,即分析防治工程的经济效益,从经济学角度评价防治工程的合理性。技术评价和经济评价虽然都是防治工程评价的不可缺少的方法,但由于不同地质灾害技术评价的方法相差较大,而且在已有的勘查和研究工作中,对大部分地质灾害防治工程已经形成了比较成熟的理论和方法,所以本课题仅进行防治工程的经济评价分析。

(二)地质灾害防治工程经济评价核心指标及其特点

地质灾害防治工程经济评价的核心指标是防灾经济效益F(X)。效益是指某种经济活动所获得的成效与所付出的代价之比。生产产品的产业活动(如工业、农业)的效益是指产品的价值或利润与产品成本的比值。房屋等工程建筑效益指的是这些建筑的价值与建筑成本的比值。地质灾害防治工程既不是生产性工程,也不是商品性工程。它的价值和经济效益与一般工程具有不同的特点。主要有下列几点:

1.间接性特点

在多种地质灾害防治工程中,只有少数措施能产生直接效益。如为了治理泥石流灾害实施生物工程,植树造林,在一定时期后可得到一定收益。但这种收益只是一种附带性的“副产品”。其主要效益是体现在保护了人民生命财产,减少了灾害损失。所以,灾害经济学属于守业经济学。防灾效益是通过“以负换正,减负为正、负负得正”的方式间接地反现出来。

2.潜在性特点

一般产品在投入使用以后,就为消费者所连续使用,其价值不间断地发挥作用。但地质灾害,特别是突发性地质灾害,并不是每时每刻都在进行。所以,一般地质灾害防治工程往往长时间地处于“待命”状态,只有灾害发生时,它才显出“英雄本色”,发挥其“养兵千日,用兵一时”的功能。

3.长远性特点

地质灾害防治工程一般具有较长的使用期限,少则几年,多则几十年或上百年。除了在工程寿命期内产生效益外,有的地质灾害经过一段时间的防治可基本消除。有的虽然没能完全根治,但通过一定防治后,使地质灾害防治地区的环境得到改善,走上了良性循环发展道路,逐步增强了防治地区自身的“免疫”功能,使地质灾害不断缓解,并最终消除。因此,其效益更是长远无期的。

(三)地质灾害防治工程经济评价的基本要素

地质灾害防治工程经济评价的基本要素包括:灾害危害强度(W(q)),即地质灾害对受灾体的威胁破坏程度;防灾度(F(s)),即防治工程对灾害的可能防御程度;设防标准(F(b),即防治工程的设计防灾能力;防灾功能(F(g)),即防治工程可能实现的消灾能力、对受灾体的防护能力以及可能产生的其它作用;防灾收益(F(y)),即用货币形式反映的防灾功能;防灾成本(F(c)),即亦称防灾投入,指防治工程所需要的材料、劳动等投入,在核算时可用货币反映。

(四)地质灾害防治工程经济效益核算方法

1.地质灾害防治工程功能函数模型

如前所述,地质灾害防治工程效益主要体现在减损作用,少数工程具有社会经济增殖功能。因此,分别用损失函数(L(s))和增殖函数(I(s))来反映:

地质灾害灾情评估理论与实践

(1)式表明,灾害损失(L)随防灾度(S)的增大而减小。它在对灾害无任何防治能力时,即S趋于0时,理论上灾害破坏作用将无限延长,灾害损失趋于极大值(无穷大);当防灾度趋于100%(或实际应用中出现S>1的高冗余度,即防治力度超过发灾潜力)时,灾害损失趋于零。

(2)式表明,防治工程的增殖作用(I)随防灾度(S)的增在而增大。但它并不是无限的,其最大值取决于防治工程所具有的最大增殖可容度。

L(S)和I(S)的代数和构成防治工程的防灾功能函数。即:

地质灾害灾情评估理论与实践

式中L(S)为负值。

图8-1和8-2反映了上述各种关系。

图8-1地质灾害防治工程投入与灾害损失关系

图8-2地质灾害防治工程投入与效益关系

2.地质灾害防治工程经济效益评价模型

地质灾害防治效益采用投入产出法进行计算。

一是纯收益法。即以产出与投入的差值反映防治工程的经济效益:

地质灾害灾情评估理论与实践

二是相对收益法。即以投入产出的比值(简称产投比)反映防治工程的经济效益:

地质灾害灾情评估理论与实践

式中:F(x)

1

和F(x)

2

——防治工程在有效期内获得的防治效益;

F(y)——防治工程在有效期内获得的各种收益;

F(c)——按一定防灾度和设防标准,规划设计的防治工程的成本投入。

3.地质灾害防治工程收益核算

如前所述,地质灾害防治工程收益主要表现为减灾收益,即实施防治工程后可能减少的灾害损失。采用下列几种方法进行核算。

(1)期望损失法减灾收益等于无防治条件下的灾害期望损失与防治条件下的期望损失之差。即:

地质灾害灾情评估理论与实践

式中:F(g)

s

——减灾收益;

S(Z)——无防治条件下灾害的期望损失;

S(F)——设计防治工程条件下灾害的期望损失。

其评价核算方法见本报告第七章。S(F)与S(Z)所不同的是在期望损失评价模型中,灾害活动概率(速率)、危害强度、危害范围等要素值需根据防治工程的设计目标确定。

(2)防灾度法根据防治工程设计目标所要达到的防灾度计算减灾收益。即

地质灾害灾情评估理论与实践

式中F(S)为防灾度。在这里指的是实施防治工程后使灾害经济损失减少的幅度(%)。

(3)比拟法同已经运行的同类防治工程进行比拟,概略地确定减灾收益。即:

地质灾害灾情评估理论与实践

式中:k为修正系数;F(y)

s

´为同类工程的减灾收益。

少数防治工程除主要取得减灾收益外,还附带有一定的增殖收益。对此,需根据收益性质进行核算。如农林牧产品收益可根据单位产品市场价核算。

防治工程的总收益为减灾收益与增殖收益的总和。

4.地质灾害防治工程成本核算

基本途径是采用影子工程方法全成本核算防治工程的投入。

需要注意的是,防治工程投入是一种动态投入。所以,简单地根据工程设计方案一次性地核算静态投入就不能与以期望损失为基础的减灾收益相匹配,因而得不到合理的防治效益。

防治工程的动态投入首先表现在防治工程投入运行后,会随着使用年限的延长而折旧坏损。因此,要么降低效能,影响防灾度;要么需要维修,以基本保持其功能。在通常情况下,防治工程要进行经常性维修,因而要将维修费用连同初始成本一并计入工程投入。即防治工程投入等于初始成本加上维修费用。维修费用除了采用影子工程法进行测算外,还可以按照初始成本的一定比例进行核算。其比例数值可根据防治工程的使用年限,大致按折旧率的50%确定。

在核算防治工程投入时,除了需要考虑运行中的维修费用外,还需要考虑防治费用的折现情况。之所以如此,是因为我们在核算防治效益时,可能出现有关的不同要素(期望损失减少值、初始成本、防治费用等)的预测时间年份不同,那么由于物价因素的影响,这些要素就不是“站在同一水平线上”,因而它们的可比性就将打折扣。基于这种情况,在核算防治工程投入时,需要根据利率变化进行贴现计算。其函数模型为:

地质灾害灾情评估理论与实践

式中:PV

r

——防治工程投入费用的贴现值;

r——年名义利率;

t——时间(a)。

在离散的情况下,上式为:

地质灾害灾情评估理论与实践

式中:i为年贴现利率。

(五)地质灾害防治工程优化分析

如前所述,为了使有限的防治资金发挥最充分的减灾效果,需根据最优化原则选择防治项目和确定防治方案。所谓最优化原则,主要体现在三个方面,即:具有充分的科学性,符合地质灾害防治特点和有关的规范、标准要求;在技术方法、财力、物力以及施工条件等方面切实可行;获得最佳经济效益。

防治工程的科学性、可行性主要通过技术分析进行评价。防治工程的经济效益则是根据提供的方法进行分析评价。为了根据防治工程经济评价结果,做好防治工程优选,对最优化理论和优选的基本方法进一步分析如下。

通常情况下,防治费用和防灾度(或减灾效果)互为消长关系。即防治投资增加,防治工程规模加大,防灾度提高,灾害损失下降。基于这种关系,为了有效地保护人民生命财产安全,当然是实施的防治工程越多、越可靠,减灾效果越充分。但这显然是不科学的,对于绝大多数地质灾害防治工程来说,不可能片面追求防治效果,而不顾防治投入的多少。在这一矛盾面前最科学的选择是实现防治效果与防治投入的最佳结合。

前面的图8-1和图8-2是根据多数实践结果绘制的地质灾害防治工程投入与灾害损失和防治收益的一般变化关系。它表明,随着防治工程投入的增加,虽然灾害损失减少,收益增加,但它们都不是线性关系。当防治投入达到一定规模后,灾害损失减少的幅度和防治收益增加的幅度会明显降低,这意味着在此之前所进行的防治投入获得的收益(产投差或产投比)明显,而后的防治投入获得的收益变小。因此,我们可以在对不同投资力度下防治工程经济效益分析的基础上,选择预期损失或防治效益转折部位O’的“临界”投入F(c)’作为最佳投入。依此确定相应的防灾度F(s)’及工程方案(图8-3)。

图8-3地质灾害防治工程优化投入示意图

当然,图8-3显示的是最理想的情况,实践中的情况可能要复杂得多。有时所谓“临界值”并不是一个点,而是一个区间,在这种情况下可采用该“临界段”的平均值或最高值选择防治方案。有时可能不存在“临界点”或“临界段”,在这种情况下只能根据不同设计方案的预期收益,直接分析对比后选择最优防治方案。

在分析评价同一项目最优防治工程的基础上,进一步对不同项目的最优方案进行分析对比,本着优中选优的原则,进行项目优选,编制防治规划,排列防治顺序。

地质灾害风险评估方法

优质回答滑坡泥石流等地质灾害的不确定性决定了其评估方法采用非确定性分析方法。该类方法是基于地质灾害预测理论的广义系统科学原理,在类比法的基础上发展起来的一类研究方法。随着概率论、数理统计及信息理论、模糊数学理论用于地质灾害预测,目前已形成了多种预测模型,其预测成果可相互对比、检验,从而可使预测成果更具合理性、科学性。目前常用的非确定性分析方法主要有以下几种。

一、参数合成法

参数合成法又称专家经验指数综合评判法。它是最为简单的定量评估方法。该类模型主要是建立在专家丰富的经验基础之上的,通过专家打分法等途径获取专家经验知识,专家选择影响地质灾害的因子并编制成图。根据专家的经验,赋予每个因子一个适当的权重,最后进行加权叠加或合成,形成地质灾害危险性分区图。

它的主要优点是:①可以同时考虑大量的参数;②可以应用于任意比例尺的区域和单体斜坡稳定性评估;③大大降低了隐含规则的使用,定量化程度提高;④整个流程可以在GIS的支持下快速完成,使数据管理标准化,时间短,费用少。主要缺点有:①主观性较强,不同的调查者或专家得出的结果无法进行比较。权值的确定仍含有不同程度的主观性;②隐含的评判规则使结果分析和更新困难;③需要详细的野外调查;④应用于大区域评估时,操作复杂,模型难以推广。

二、数理多元统计模型法

该方法是通过对现有地质灾害及其类似不稳定现象与地质环境条件和作用因素之间的统计规律研究,建立相关的预测模型,从而预测区域地质灾害的危险性。该类模型方法很多,如回归分析、判别分析、聚类分析方法等。

统计分析的前提是已知学习区(训练区)的地质灾害分布情况,根据数理统计理论,建立影响参数和地质灾害发生与否的数学统计模型,在测试区得到验证后,将其应用到地质环境相同或相似的地区,预测研究区的灾害危险性分布规律。因此,统计分析方法评估的结果的可靠度直接取决于测试区原始数据的精度,模型也不能在任何地区推广使用。尽管如此,大量的研究表明,统计分析是目前最为适用的区域地质灾害危险度评估区划方法,它有严格的数理统计理论作基础,数学模型简单易懂,而且与GIS技术能够很好地结合,使庞大的数据得到合理的标准化管理、分析与储存。

多元统计分析中的主成分分析和因子分析方法在环境统计方面有不少成功的应用。将这两种方法结合起来的主成分-因子分析法可以应用于多变量的因子赋权研究(吴聿明,1991)。主成分-因子分析法的主要思想是(应农根,刘幼慈,1987):在所研究的全部原始变量中将有关信息集中起来,通过探讨相关矩阵的内部依赖结构,将多变量综合成少数彼此互不相关的主成分,以再现原始变量之间的关系,并通过因子荷载矩阵的轴正交或斜交旋转,进一步探索产生这些相关联系的内在原因。

此方法适用于区域地质灾害空间预测研究,对一定地区土地利用、国土开发、城市规划具有宏观指导作用。

三、层次分析法

层次分析法是对一个包括多方面因子而又难以准确量化的复杂系统进行分析评估时,根据各因子之间以及它们与评估目标的相关性,理顺组合方式和层次,据此建立系统评估的结构模型和数学模型;对模型中的各种模糊性因子,根据它们的强度以及对影响对象的控制程度,确定标度指标和作用权重;将这些指标作为基本参数,代入评估模型,逐级进行定量分析并最终取得评估目标。根据地质灾害风险系统组成,大致可通过4个层次的统计分析完成评估工作:以各种要素为主体的基础层统计分析;以危险性、易损性、减灾能力为目的的过渡层分析;以期望损失为目标的准则层分析;以风险度或风险等级为最终目标的目标层分析。

四、模糊与灰色聚类方法

模糊聚类判别法模型以模糊数学理论为基础。由于地质灾害系统的复杂性,用绝对的“非此即彼”不能准确地描述地质灾害系统的客观实际,存在着“亦此亦彼”的模糊现象,不能用1或0二值逻辑来刻画,而需用区间[0,1]的多值(或连续值)逻辑来表达。而模糊数学理论正是适用于地质灾害系统的不确定性,用隶属函数来描述那些边界不清的过渡性问题及受多因素影响的复杂系统的非确定性问题。目前常用的方法有模糊综合评判法、模糊可靠度分析方法及其与层次性原理相结合而派生的模糊层次综合评判法。模糊聚类综合评估的基本步骤是:根据地质灾害风险构成,建立因素集、综合评估集和权重集,确定隶属函数,得到综合评估结果,并进行解释分析。

灰色聚类综合评估法以灰色系统理论为基础,常用于研究“小样本、贫信息不确定性”问题。在地质灾害预测中,可利用灰色关联分析,评估斜坡稳定性各影响因素的影响程度,可以克服通常数理统计方法作系统分析所导致的缺憾,对样本量和样本的规律性无特殊要求。同样可通过灰色聚类中的灰类白化权函数聚类,在考虑多种影响因素的基础上对各研究单元的危险性状态进行判定,进而完成空间预测中的危险性分区。灰色系统的以灰色模型(GM)为核心的各种预测模型还为分析地质灾害预测中的各种时序数据提供了有效途径,成为目前地质灾害实时跟踪预报的常用方法之一。灰色聚类综合评估的基本步骤是:确定聚类白化数和白化函数,标定聚类权,求聚类系数,构造类向量,求解聚类灰数。

五、信息模型评估法

该类模型的理论基础是信息论。用地质灾害发生过程中熵的减少来表征地质灾害事件产生的可能性,因素组合对某地质灾害事件的确定所带来的不肯定性程度的平均减少量等于该地质灾害系统熵值的变化。认为地质灾害的产生与预测过程中所获取的信息的数量和质量有关,是用信息量来衡量的,信息量越大,表明产生地质灾害的可能性越大。该类模型预测法同统计预测模型一样,适用于中小比例尺区域预测。

信息科学现已成为广泛使用的一门科学,但它的产生却只有短短的半个世纪历史。1948年Shannon 发表的著名论文《通信的数学理论》标志着信息科学的诞生。Shannon把信息定义为“随机事件不确定性的减少”,并把数学统计方法移植到了通信领域,提出了信息量的概念及信息熵的数学公式。信息科学研究的对象是信息,它的重要任务是研究信息的提取、信息传输、信息处理、信息存储等。由于现代自然科学发展的综合整体化趋势,各学科的相互渗透、相互联系,经过几十年的发展,使信息量和信息熵的概念已远远超出了通信领域。信息科学不仅应用于各种自然科学领域,而且已广泛应用在管理、社会等科学领域。

运用信息论方法进行地质学领域的矿床预测研究是由维索奥斯特罗斯卡娅(1968)及恰金(1969)先后提出。赵鹏大等在《矿床统计预测》一书中研究了信息量方法在区域找矿工作中的应用问题。晏同珍、殷坤龙等自1985年起,先后多次在陕南及长江三峡库区探索了信息量方法在区域性滑坡灾害空间预测分区中的应用,并与其他方法(如聚类分析、回归分析、数量化理论方法等)的研究成果进行了比较性研究。艾南山、苗天德(1987)研究了侵蚀流域地貌系统的信息熵问题,他们在斯揣勒的流域面积——高程曲线的基础上构造了侵蚀流域地貌系统的信息熵表达式,并据此作为流域稳定性的一种判定指标。Read J. 和Harr M.(1988)首次将信息熵的概念与斜坡安全系数计算的条分法结合在一起。由于地质灾害预测内容的多样性,所以决定了预测理论和方法的非单一性。晏同珍等(1989)将其概括为三类模型预测法——确定性模型预测法、统计模型预测法、信息模型预测法;前两种模型又可分别称其为“白箱”和“黑箱”模型,而信息模型则是介于两者之间。

地质灾害现象(Y)受多种因素Xi的影响,各种因素所起作用的大小、性质是不相同的。在各种不同的地质环境中,对于地质灾害而言,总会存在一种“最佳因素组合”。因此,对于区域地质灾害预测要综合研究“最佳因素组合”,而不是停留在单个因素上。信息预测的观点认为,地质灾害产生与否是与预测过程中所获取的信息的数量和质量有关,因此可用信息量来衡量:

地质灾害风险评估理论与实践

根据条件概率运算,上式可进一步写成:

地质灾害风险评估理论与实践

式中:I(y,x

1

x

2

x

n

)为因素组合x

1

x

2

x

n

对地质灾害所提供的信息量(bit);P(y,x

1

x

2

x

n

)为因素x

1

x

2

x

n

组合条件下地质灾害发生的概率;Ix

1

(y,x

2

)为因素x

1

存在时,因素x

2

对地质灾害提供的信息量(bit);P(y)为地质灾害发生的概率。

式(2)说明,因素组合x

1

x

2

x

n

对地质灾害所提供的信息量等于因素x

1

提供的信息量,加上因素x

1

确定后因素x

2

对地质灾害提供的信息量,直至因素x

1

x

2

x

n-1

确定后,x

n

对地质灾害提供的信息量,反映出信息的可加性特征,从而说明区域地质灾害信息预测是充分考虑因素组合的共同影响与作用。

P(y,x

1

x

2

x

n

)和P(y)可用统计概率来表示,各种因素组合对预测地质灾害提供的信息量可正可负,当P(y,x

1

x

2

x

n

)>;P(y)时,I(y,x

1

x

2

x

n

)>;0;反之I(y,x

1

x

2

x

n

)<;0。大于0情况表示因素组合x

1

x

2

x

n

有利于所预测地质灾害的发生,相反情况则表明这些因素组合不利于地质灾害的发生。

区域地质灾害预测是在对研究区域网格单元划分的基础上进行的,根据不同地区具体的地质、地形条件,采用相应的网格形状和网格大小,进一步结合区域地质灾害分布图开展信息统计分析。假定某区域内共划分成N个单元,已经发生地质灾害的单元为N

0

个。具相同因素x

1

x

2

x

n

组合的单元共M个,而在这些单元中有地质灾害的单元数为M

0

个。按照统计概率代表先验概率的原理,式(1),因素x

1

x

2

x

n

在该地区内对地质灾害提供的信息量为:

地质灾害风险评估理论与实践

如果采用面积比来计算信息量值,则式(3)可表示成:

地质灾害风险评估理论与实践

式中:A为区域内单元总面积;A

0

为已经发生地质灾害的单元面积之和;S为具相同因素x

1

x

2

x

n

组合的单元总面积;S

0

为具相同因素x

1

x

2

x

n

组合单元中发生地质灾害的单元面积之和。

一般情况下,由于作用于地质灾害的因素很多,相应的因素组合状态也特别多,样本统计数量往往受到限制,故采用简化的单因素信息量模型的分步计算,再综合叠加分析相应的信息量模型改写为:

地质灾害风险评估理论与实践

式中:I为预测区某单元信息量预测值;S

i

为因素x

i

所占单元总面积;S

0

i

为因素x

i

单元中发生地质灾害的单元面积之和。

六、实证权重法

实证权重法(Weights of evidence,)是加拿大数学地质学家Agterberg等(1989)提出的一种基于二值(存在或不存在)图像的地学统计方法,是在假设条件独立的前提下,基于贝叶斯定理(Bayesian’rule)的一种定量预测方法。Bonham-Carter等(1990)和Harris等(2001)都先后应用WOE方法来预测矿产的远景分布。通过对已知成矿情况网格单元的预测因子和响应因子之间的统计分析,计算出权重,然后对各待预测网格单元的各预测因子进行加权综合,最后,通过确定每一单元响应因子出现的概率大小便可得到不同级别的成矿远景区。

Van Westen进一步将模型应用到灾害危险性评估领域。数据驱动权重模拟方法的主要原理是利用滑坡历史分布数据,建立滑坡分布与各影响因子之间的统计关系,即根据在各影响因子不同类别中滑坡分布的统计情况来确定各影响因子对滑坡灾害的贡献率(权重)大小。这种采用数据进行权重确定的方法被称为数据驱动模型。与专家知识模型相比,权重的确定更加科学和可靠,避免了专家的主观性所带来的不确定性。最后,利用另一时期的滑坡分布历史数据对评估结果进行检验和成功率预测,调整不合理的边界,使评估结果更加具有可信度。基于统计学的Bayesian方法的数据驱动权重模型所采用的统计方法更加严谨,充分考虑了滑坡影响因素之间的关系,以及各影响因素与滑坡灾害的关系;并进行影响因素的独立性分析,找出最关键的影响因子。在此基础上计算各影响因素的权重。

七、非线性模型预测法

非线性模型预测法又称BP神经网络法,是把一组样本的输入输出问题变为一个非线性优化问题而建立的预测模型。

鉴于地质灾害系统具有复杂性特点,很难用简单的线性方程表达,因此使一批非线性预测模型迅速发展起来。如分形理论就是通过研究地质灾害系统的自相似性来对地质灾害的运动规律进行研究。易顺民应用分形理论研究了区域性滑坡灾害活动的自相似结构特征,发现在地质灾害活动的高潮期到来前有明显的降维。吴中如、黄国明等依据分形理论提出了滑坡变形失稳判据及滑坡蠕滑的相空间模型,是地质灾害时间预报的一种全新思路。自组织理论探索地质灾害复杂系统如何从无序进化到有序的自组织过程;突变理论主要从定量的角度描述非线性系统在临界失稳时的突变行为,为地质灾害时间预报提供了一种新途径;分形理论则从几何的角度探讨系统内各个层次间的自相似性,应用在地质灾害过程描述及过程预报中,化复杂为简单,化定性为定量;混沌动力学探讨非线性地质灾害系统在其演化过程中的不可逆性和演化行为对初值的敏感性。

人工神经网络(Artificial Neural Network,简称ANN)是由大量与自然神经细胞类似的人工神经元广泛互连而成的网络。网络的信息处理由神经元之间的相互作用来实现,知识与信息的存贮表现为网络元件互连间分布式的物理联系,网络的学习和识别决定于各神经元连接权系的动态演化过程。人工神经网络是一个超大规模非线性连续时间自适应信息处理系统。目前人工神经网络的应用已渗透到许多领域,为学习识别和计算提供了新的现代途径。

人工神经网络使用比较方便,它的信息处理过程同人脑一样,是一个黑箱,如图1-6所示。在实际应用中,和人们打交道的只是它表层的输入和输出,而内部信息处理过程是看不到的。对于不懂神经网络内部原理的人,也可将自己的问题交给这种网络进行解决,只要把你的例子让它学习一段时间,它就可以解决与之有关的问题。这正符合地质灾害预测理论的基本原理和思路。

图1-6 神经网络信息处理示意图

根据人工神经网络对生物神经系统的不同组织层次和抽象层次的模拟,人工神经网络可以分为多种类型。目前已有40余种人工神经网络模型。引用于地质灾害预测评估的多层前馈神经网络模型(Back Propagation,简称BP模型)是目前应用最广泛、发展最成熟的一种神经网络模型,如图1-7所示,它是按层次结构构造的,包括一个输入层、一个输出层和一个或多个隐含层。

图1-7 BP网络模型

实际上,BP模型是把一组样本的输入输出问题变为一个非线性优化问题。我们可以把这种模型看成一个从输入到输出的映射,这个映射是高度非线性的。如果输入节点数为n,输出节点数为m,则神经网络表示的是从n维欧氏空间到m维欧氏空间的映射。

在预测识别过程中,标准样本的选择是否得当,是预测是否成功的关键。一般来说,学习样本最好能涵盖预测对象的所有状态,具有广泛的代表性。在确定网络结构时,一般来讲,一个隐层的三层BP模型已可进行任意精度模拟任何连续函数。隐含层结点数目过少,不能有效地映射输入层和输出层之间的关系;过多,收敛过慢。因此,中间层结点数目的选取,需经过反复演算训练,才能得出较为理想的节点数。在计算过程中,为了提高效率,可以适当降低输入结点的数目,减少训练样本的维数,以增加网络的稳定性,同时还可以通过增加冲量项法或者自适应调节学习率、共轭梯度法等方法提高迭代收敛。

BP模型运用到地质灾害危险性区划中,可以通过样本区的标准样本的学习建立相应预测网络,从而推广到预测区进行预测。网络的输入层的变量对应于影响地质灾害产生的主要影响因素,变量可以是二态变量,也可以是具体的观测数据。当然由于各变量存在单位或数量级的差异,必须把变量数据经过正规化或标准化处理。输出层对应的是地质灾害预测等级(极高、高、中等、低、极低)的划分,或是危险程度的具体数值表达,如稳定性系数、破坏概率等,这就要求样本区的研究精度较高,指标细化程度较高。

八、地质灾害风险分析与GIS技术

地理信息系统(GIS)是集计算机科学、信息科学、现代地理学、遥感测绘学、环境科学、城市科学、空间科学、管理科学和现代通讯技术于一体的一门新兴学科。具体而言,GIS是指对各种地理信息及其载体(文字、数据、图表、专题图等)进行输入、存储、检索、修改、量测、运算、分析、输出等的技术系统。GIS的主要功能有采集、存储、管理、分析、输出各种数据、数据维护和更新、区域空间分析以及多因素综合分析和动态监测等。GIS不仅可以像传统的数据库管理系统(DBMS)那样管理数字和文字(属性)信息,而且还可以管理空间(图形)信息;它可以使用各种空间分析的方法,对多种不同的信息进行综合分析,寻找空间实体间的相互关系,分析和处理一定区域内分布的现象和过程。当代地理信息系统正向能够提供丰富、全面的空间分析功能的智能化GIS的方向发展。智能化的GIS具有强大的空间建模功能,能够构建各种具有专业性、综合性、集成性的地学分析模型来完成具体的实际工作,解决以前只有靠地学专家才能解决的问题。

GIS把各种与空间信息相关的技术与学科有机地融合在一起,并与不同数据源的空间与非空间数据相结合,通过空间操作与模型分析,提供对规划、管理、决策有用的信息产品。GIS为我们提供了一种认识和理解地学信息的新方式,GIS强大的空间分析功能和空间数据库管理能力为我们研究区域地质灾害提供了一个科学、便捷的崭新途径。

作为数字地球的核心技术之一,GIS经过将近40年的发展,已经成为一种日益成熟的空间数据处理技术和方法。它提供了一种认识和理解地学信息的新方式,已广泛应用于国土资源调查、环境质量评估、区域规划设计、公共设施管理等方面。在地质灾害研究领域,GIS技术的应用已从最初的数据管理、多源数据采集数字化输入和绘图输出,到数字高程模型、数字地面模型的使用、GIS 结合灾害评估模型的扩展分析、GIS与决策支持系统的集成、GIS虚拟现实技术的应用等,并逐步发展与深入应用。

各种地质灾害都是在地球表层一定空间范围和一定时间限度内发生的,尽管不同种类的地质灾害之间、同一种类的地质灾害的不同个体之间大都形态各异,形成机理也是千差万别,但它们都是灾害孕育环境与触发因子共同作用的结果,而这些都与空间信息密切相关,利用GIS技术不仅可以对各种地质灾害及其相关信息进行管理,而且可以从不同空间和时间的尺度上分析地质灾害的发生与环境因素之间的统计关系,评估各种地质灾害的发生概率和可能的灾害后果。地质灾害危险性区划图属于一种综合图件,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。由于GIS技术的空间分析、制图功能和可视化的特点,所以GIS技术在地质灾害区划研究方面正得到快速发展,以GIS软件为技术平台的地质灾害的危险性、易损性和风险评估的系统研究逐步成为本领域研究的发展方向,并有可能在不远的未来与网络技术相结合。

国外尤其是发达国家,对GIS技术应用于地质灾害领域的研究已做了很多工作。从20世纪80年代至今,GIS技术的应用已从数据管理、多源数据采集、数据化输入和绘图输出,到数字高程模型、数字地面模型的使用、GIS结合灾害评估模型的扩展分析、GIS与决策支持系统(DSS)的集成、GIS虚拟现实技术的使用,都得到不断的发展和广泛的应用。在滑坡灾害研究领域,GIS技术的应用已经比较成熟,主要体现在以下几个方面:

(1)建立基于GIS的滑坡灾害信息管理系统。如Keane James M.(1992), BaharIrwan(1998), Bliss Norman B.(1998)等将GIS运用到滑坡灾害历史数据的管理及预测成果成图表征中。

(2)GIS技术与各种评估模型结合运用到滑坡危险性预测中。如Matula(1987),Lekkas E.(1995), Randall(1998), Dhakal Amod Sagar(1999)等利用GIS的空间分析功能与预测模型的结合,完成了滑坡预测因素的空间叠加,进行滑坡危险性预测,得出相应的预测分区图和滑坡敏感性图。

(3)进行基于GIS的滑坡灾害风险分析预测与管理。如 Ellene(1994),Leroi(1996),Bunza(1996), Castaneda Oscar E.(1998), Atkinson(1998), Michael(2000), Aleotti(2000)等从影响滑坡灾害风险的因素出发,利用GIS的空间分析功能进行因素叠加,实现风险评估并结合GIS的信息管理功能,对灾害信息进行管理,最终进行管理决策,大到防灾减灾的目的。目前,国外在滑坡灾害预测领域已基本实现了RS与GIS的紧密结合,个别项目已达到了3S技术的结合。

国内基于GIS技术开展地质灾害评估工作起步较晚,目前还没有成熟实用的地质灾害预测评估的GIS系统。姜云、王兰生(1994)在山区城市地面岩体稳定性管理与控制中应用了GIS技术,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;同时,通过分析城市地质环境对土地工程利用的制约关系,应用GIS的信息存储、查询、空间叠加运算及DEM模型等功能,做出地力等级划分,并编制了斜坡稳定性综合评估分区图。雷明堂、蒋小珍等(1994)将GIS技术运用在岩溶塌陷评估中,完成了研究区岩溶塌陷危险度评估及分区。成都理工学院(1998)和中国地质环境监测院及国土资源部长江三峡地质灾害防治指挥部合作进行了“地质灾害信息系统及防治决策支持系统”开发试验工作,初步建立了一个全国地质灾害调查与综合评估系统。中国国土资源经济研究院、中国地质大学、中国地质科学院岩溶地质研究所、国土资源部实物地质资料中心(2002)联合开展了“全国地质灾害风险区划”项目攻关,利用国产软件MAPGIS,对全国小比例尺滑坡、泥石流、岩溶塌陷地质灾害进行了基于GIS的风险评估(包括地质灾害危险性评估、易损性评估和风险性区划)。朱良峰等在国产版权的MAPGIS软件平台上,开发了一套地质灾害风险评估系统RISKANLY。这套基于GIS技术的地质灾害风险分析不仅方法上可行,而且技术上先进,代表着地质灾害风险分析的发展方向。当然,无论是地质灾害的危险性分析模型,还是区域社会经济易损性分析模型,都有待于实践中的进一步研究与发展,这显然是应该随着人类对地质灾害本质属性认识的逐渐深化而不断发展的。

随着我国社会经济的迅速发展和城市化进程的加快,崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害破坏的广度与深度也在迅速增大,需要更加关注地质灾害的区域时空预测研究。与地质灾害有关的相关因素很多且成因复杂,都与空间信息密切相关,因此,利用GIS技术不仅可以对地质灾害相关的各种空间信息进行管理,而且可以从不同的空间和时间尺度上分析地质灾害的发生与环境因素之间的统计关系,评估地质灾害的发生风险和可能的灾害范围。因此,基于GIS的地质灾害风险评估与区划将会在未来我国的社会经济发展中起着重要的作用。

九、小结

地质灾害风险评估涉及两个重要的方面:一是地质灾害发生的可能性问题,二是人类自身、社会及环境等对象对地质灾害的抵御能力问题。因此,地质灾害的定义采用国际上的geological hazard一词。本书遵循科学性、通用性的原则,结合国内近年来在地质灾害风险评估领域已初步形成的有代表性的术语表达方式,在联合国教科文组织提出的统一定义的基础上,对地质灾害风险评估所涉及的基本术语定义如下:

(1)危险度H(Hazard)。特定地区范围内某种潜在的地质灾害现象在一定时期内发生的概率。

(2)易损性V(Vulnerability)。某种地质灾害现象以一定的强度发生而对承灾体可能造成的损失程度,易损性可以用0-1来表示,0表示无损失,1表示完全损失。

(3)承灾体E(Element at risk)。特定区域内受地质灾害威胁的各种对象,包括人口、财产、经济活动、公共设施、土地、资源、环境等。

(4)风险度R(Risk)。承灾体可能受到各种地质灾害现象袭击而造成的直接和间接经济损失、人员伤亡、环境破坏等。风险等于危险性、易损性、承灾体价值三者的乘积。

风险度(R)=危险度(H)×易损度(V)×承灾体价值(E)

地质灾害评估的地质灾害评估方法

优质回答地质灾害危险性评估的方法主要有:发生概率及发展速率的确定方法,危害范围及危害强度分区,区域危险性区划等。

国土资源部《地质灾害防治管理办法》第15条规定,城市建设、有可能导致地质灾害发生的工程项目建设和在地质灾害易发区内进行的工程建设,在申请建设用地之前必须进行地质灾害危险性评估。

评估结果由省级国土资源行政主管部门认定。不符合条件的,国土资源行政主管部门不予办理建设用地审批手续。地质灾害危险性评估包括下列内容:

(1)阐明工程建设区和规划区的地质环境条件基本特征

(2)分析论证工程建设区和规划区各种地质灾害的危险性,进行现状评估、预测评估和综合评估

(3)提出防治地质灾害措施与建议,并作出建设场地适宜性评价结论。

地质灾害危险性评估流程

优质回答建设用地地质灾害危险性评估,是有效预防、减轻或避免地质灾害对未来工程设施及其运行环境直接危害和间接危害的一项主动防灾措施。科学合理地开展此项工作,对发现项目建设区潜伏重大地质灾害问题、提供地质灾害防治措施和建议,以及指导建设项目安全实施和运营等方面均有十分重要的意义(黄雅虹等,2007)。

为规范我国建设工程和规划区地质灾害危险性评估工作,切实贯彻《地质灾害防治条例》(国务院令第394号),国土资源部于2004年颁发了 “国土资源部关于加强地质灾害危险性评估工作的通知”(国土资发[2004]69号文件)及附件《地质灾害危险性评估技术要求(试行)》(以下简称《技术要求》),作为目前进行地质灾害危险性评估的规范和依据。

(一)评估的任务

地质灾害危险性评估工作的任务包括:

(1)查明地质灾害的类型、规模、分布特征及其形成的地质环境条件和诱发因素;

(2)分析预测工程项目建设对地质环境的影响;

(3)评价工程建设是否诱发新的地质灾害和工程本身遭受地质灾害的危险性;

(4)划分地质灾害危险区;

(5)进行建设用地适宜性评价;

(6)提出地质灾害防治建议等(郭富赘等,2003)。

(二)评估对象及灾种

《技术要求》规定,凡在全国地质灾害易发区内进行各类建设工程以及进行城市总体规划、村庄和集镇规划时,均要进行地质灾害危险性评估。需要提及的是:一旦受建设单位委托进行地质灾害危险性评估,无论场地是否跨越地方县(市)地质灾害调查划分的所谓易发区和非易发区,均应进行评估。

图2-2 常见的建设项目选址意见书办理流程图(各地行政主管部门办理流程各异.以当地行政主管部门为准)

需要评估的主要地质灾害种类,《技术要求》中有明确的规定。总体可概括为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崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷(含岩溶塌陷和矿山采空塌陷)、地裂缝和地面沉降及不稳定斜坡等与地质作用有关的灾害。

除地质灾害外,还经常遇到一些环境地质问题需要讨论,主要有活动断层、岩溶、冲沟、淤泥、软土和饱和砂土的液化等,一般情况下是将其纳入到相关灾害中进行讨论。如岩溶问题可以并入到地面塌陷或地下水污染灾害中讨论;活动断层、软土、砂土液化等问题可并入到地面变形或不均匀沉降(陷)灾害中讨论(金德山,2004)。

(三)评估的基本要求

1.总体要求

(1)在地质灾害易发区内进行工程建设,必须在可行性研究阶段或者在申请核准、备案前进行地质灾害危险性评估(国务院令第394号,国办发[2001]35号)。

(2)在已进行过地质灾害危险性评估的城镇规划区范围内进行工程建设,建设工程处于已划定为危险性大—中等的区段,还应按建设工程项目的重要性与工程特点进行建设工程地质灾害危险性评估(国土资发[2004]69号)。

(3)地质灾害危险性评估,必须对建设工程遭受地质灾害的可能性和该工程建设中、建成后引发地质灾害的可能性做出评价,提出具体的预防治理措施(国土资发[2004]69号)。

(4)地质灾害危险性评估的灾种主要包括:崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷(含岩溶塌陷和矿山采空塌陷)、地裂缝、地面沉降和冻土沉陷等。

(5)地质灾害危险性评估的主要内容是:阐明工程建设区的地质环境条件基本特征;分析论证工程建设区各种地质灾害的危险性,进行现状评估、预测评估和综合评估;提出防治地质灾害措施与建议,并做出建设场地适宜性评价结论。

(6)地质灾害危险性评估工作,必须在充分搜集利用已有的遥感影像、区域地质、矿产地质、水文地质、工程地质、环境地质和气象水文等资料基础上,进行地面调查,必要时可适当进行物探、坑槽探与取样测试。

(7)地质灾害危险性评估成果,应按照国家有关规定组织专家审查、备案后,方可提交立项、用地审批使用。

(8)地质灾害危险性评估不替代建设工程和规划各阶段的工程地质勘察或有关评价工作。

2.评估的主要内容

地质灾害危险性评估是在查明各种致灾地质作用的性质、规模和承灾对象社会经济属性的基础上,采用定性和定量相结合的方法,对其潜在的危险性进行现状评估、预测评估和综合评估。主要内容包括:(1)阐明工程建设区和规划区的地质环境条件基本特征;(2)调查分析工程建设区或规划区各种地质灾害的现状;(3)简要分析评估对象在建设或运营过程中与地质环境相互作用的范围、方式、强度与持续时间;(4)分析论证建设工程遭受地质灾害的可能性,工程建设中和运营中加剧或引发地质灾害的可能性;(5)进行地质灾害危险性现状评估、预测评估和综合评估;(6)给出建设场地工程建设地质适宜性的评估结论;(7)针对不同建设阶段,提出防治地质灾害的地质工作意见和防治地质灾害的具体措施建议。

3.评估的程序和方法

地质灾害危险性评估的工作程序包括前期野外调查和后期室内分析。地质灾害危险性评估工作流程见图2-3。

(1)野外调查方法:野外调查工作的基本原则是以较低的成本投入,获取较多的基础资料并得到可靠的评价结果。因此,除采用一系列传统方法收集、获取相关基础资料外,需充分利用已有的新技术和新方法,进行高效、可靠的资料获取。如利用空间对地观测的InSAR技术可快速获取大范围、高精度现今地面沉降信息,对传统的水准测量结果进行补充和验证;利用高分辨率数字化航片或卫星图像,可对区域活动构造迹象、滑坡泥石流潜势等进行有效判读,达到事半功倍的效果。

(2)室内分析研究:室内分析研究主要是在野外调查及观测的基础上对地质灾害进行现状分析、未来预测和综合评估。

图2-3 地质灾害评估工作程序图

地质灾害现状评估和预测评估常采用的方法包括:地质历史分析法和工程地质类比法。此外,现状评估有时也采用地质环境条件综合判别法,而预测评估有时会采用多因素分析法等。由于地质灾害评估工作一般投入的实物工作量较少,又与建设项目的选址阶段相对应,而且评估工作的性质是指出问题并提出解决问题的措施,而不是解决问题。因此,评估的工作方法目前多以定性分析或半定量分析方法为主,较少采用定量计算的方法。如滑坡、崩塌、地裂缝、地面塌陷和地面沉降(包括斜坡及工程边坡),一般采用地质类比法定性评估其稳定性;而对泥石流的稳定性多采用地质环境条件综合评判法进行判定,或采用易发性量化指标半定量评估。地质灾害综合评估(地质灾害危险性分区)方法较常见的有信息叠加法、多因素综合判别法、模糊数学评判法和层次分析法等。

4.评估级别

依据建设项目重要性与地质环境条件复杂程度,《技术要求》将评估级别划分为3级。凡重要建设项目,无论地质环境条件属哪类,均划为一级;较重要建设项目和一般建设项目的级别划分是个难点,要根据地质环境条件复杂程度确定评估级别。确定评估级别时应按以下顺序进行:(1)按《技术要求》确定的建设项目重要性类别;(2)按《技术要求》确定的评估区地质环境条件复杂程度;(3)根据这两个判别结果来综合确定评估级别(黄雅虹等,2007)。

5.评估范围的确定

地质灾害危险性评估范围不应局限于建设用地和规划用地面积内,应视建设和规划项目的特点、地质环境条件和地质灾害种类予以适当扩大,确定对工程项目有直接影响和间接影响的区域范围,必要时可对直接影响范围做重要评估,而对间接影响范围做一般性评估(邢岩等,2004)。

地质灾害的空间分布(从形成到成灾)有点状、线状和面状之分,如崩塌、滑坡可以相对理解为点状;泥石流、地面塌陷及地面沉降为面状;地裂缝为线状。因此确定评估范围时,除用地单位申请批复的面积外,要充分认识和预测不同灾种从形成到成灾可能涉及的空间。一般而言,对于滑坡、崩塌,其评估范围应达到 “山坡有多高范围就有多大” 的基本要求;泥石流灾害要追索到泥石流形成区,必须以完整的沟道流域面积(包括冲洪积扇)为评估范围;地面塌陷及地面沉降的评估范围应与初步预测的可能范围相一致;具有线状特征的地裂缝,也应按预测的可能延展范围作为评估范围。对于预测确有困难的灾害类型,评估范围一般应大于现状确定范围的3~5倍。当然,评估范围的确定离不开建设工程的实际布局(王得楷,2002)。

(四)评估报告内容要求

评估报告内容包括:前言、评估工作概述、地质环境条件论述、现状评估、预测评估、综合评估和结论。其中,评估工作概述中涉及的工作方法及完成的工作量,建议用列表的方式比较简明,另外,应尽可能附一张清晰的、包含有建设用地位置、交通和评估工作实际材料(如钻孔、物探线等)的示意图。

1.地质环境条件

地质环境条件综合分析是认识评估区基本环境特征和分析地质灾害形成环境,以及讨论拟建工程环境效应的重要基础。地质环境条件所涉及的内容包括:气象、水文,地形、地貌,地层岩性,地质构造与区域地壳稳定性,工程地质、水文地质条件及人类工程活动对地质环境的影响等。不能仅仅停留于环境现象或环境特征的简单罗列,而应紧密结合工程布局,突出与地质灾害发育规律分析和危险性评估有联系的环境要素或环境特征,重视区域地质环境的研究,并从区域环境条件中分析地质灾害体的演化过程和主要控制及诱发因素。为了给后续分析论证提供必要的资料支撑和逻辑铺垫,应以详细描述的方式突出与地质灾害发育规律分析和危险性评估有联系的环境要素或环境特征,而与地质灾害发育规律分析和危险性评估无关的环境描述,要尽量简略(金德山,2004)。地质环境条件复杂程度的总体评价应用“复杂、中等、一般” 来定位。跨度大的复杂地区或环境地质条件分区、分段明显的,可以用分段分片评价。

2.地质灾害危险性评估

地质灾害危险性评估是灾害易发程度、危险程度和危害程度的综合反映。其实质是对建设项目区,在地质环境现状条件和未来工程活动条件下,地质灾害的空间预测和成灾可能性的预测,是地质灾害危险性评估的核心内容。

(1)现状评估和预测评估:现状评估除按《技术要求》的规定进行外,还应注意其着重点是对现有灾害的分析和评述。分析和评述内容应包括:灾害发育基本规律的归纳;代表性灾点的重点剖析;各种灾害(点)历史危害情况、现实活动特征及稳定状况的评价(金德山,2004)。危险性一律用大、中、小描述,避免使用 “较” 字。

在现状评估中如果没有地质灾害就不评估,切忌画蛇添足;对现状地质灾害不发育,但工程建设和运行中有可能诱发地质灾害的地区,可开展评估工作;对有液化发生的区域及地段,液化评估时要依据相应的国家规范,如区域性评估可按建筑规范进行评估等。

预测评估的侧重点是在评估区叠加了拟建工程影响后,拟建工程和环境可能遭受地质灾害危害的危险性程度的预测评价。一般情况下,按可能遭受地质灾害的次序进行分灾种危险性评估,而对于有些复杂工程也可按功能区分别论述。

需要指出的是,由于地质灾害的危险性评估是一种风险评估,所以应借鉴已有的同类型工程在建设过程中诱发或遭受地质灾害的经验,这将为在建工程的地质灾害评估提供有效的信息,为地质灾害的预测评估提供可靠的依据,减少预测的风险性。

(2)合理区分现状评估和预测评估:综合评估和最终结论主要是依据现状评估和预测评估结论而定。根据笔者的体会,在评估报告中往往易出现二者重复性大、重点不突出和结论不够明确的问题。因此,处理好二者的关系十分重要。从现状评估、预测评估的内容看,二者的关系比较清楚:即现状评估是预测评估的背景;而预测评估不但要紧紧围绕工程布局和施工特点进行,而且还应与现状评估结果相互叠加后,共同形成危险性预测评估的最终结论(王得楷,2003)。

3.综合分区评估及防治措施

(1)综合评估原则与量化指标:地质灾害危险性综合评估应遵守“区内相似、区际相异、并置取大” 的原则。评估工作以说清问题为原则,其量化指标的确定可以以地质分析方法为主,定量评价为辅。如果资料充分,有条件的可进行定量分析评价。

(2)综合评估内容:地质灾害危险性综合评估包括:(1)危险性分区;(2)建设场地适宜性分区评估;(3)防治措施。这些内容应按区段评估,并配以相应的说明。

综合评估的侧重点是在现状评估和预测评估的基础上,根据现有和潜在地质灾害成灾的可能性和成灾后果的严重性,对工程建设区和规划区进行分区(或分地段、分工程部位)的综合评估(金德山,2004)。

危险性分区可根据评估区地质灾害危险性综合评价结果进行划分,符合哪一级就划为哪一级。如只有危险性大区和危险性小区,就没有必要在它们中间再划分一个危险性中区;又如只有危险性中区,就没有必要再划分一个危险性小区等。另外,要防止危险性分区随意扩大或缩小化,如由于工程施工开挖造成边坡失稳时,地质灾害危险程度较重区将主要集中在工程沿线或仅限于河谷等特殊地带,有时在进行危险性分区划分时,往往可能将划分范围扩大到外围,这样是不合理的(邢岩等,2004)。

综合评估应简明扼要,只要把现状评估和预测评估的主要认识反映出来即可,避免对上述评估的简单重复。对地质灾害危险性大的或中等的,要提出防治地质灾害的措施与建议;对重大地质灾害防治,尤其是提出避让或改变建设工程选择的,要提出论证,并给出建设场地适宜性评价结论。

(3)建设场地适宜性评价与地质灾害防治措施:建设场地适宜性评价结论是评估工作的目的,最终结论的得出应该建立在2个判据之上:一是地质灾害危害后果的严重程度,对此不能仅局限于灾害对拟建工程影响的分析,还要考虑拟建工程对加剧和诱发地质灾害的影响和对环境带来的危害;二是地质灾害防治的难易程度,此评价既要考虑技术上进行防治的难易程度,还要考虑防治费用的投入及经济上的合理性(金德山,2004)。

建设项目地质灾害危险性评估的最终目的是防止地质灾害发生,即获得“防” 和 “治” 的具体措施。因此,选择的工程防治技术类型越简单,越易于实现越好,通常经济实用的技术是应该首先推荐的(具有特殊目的的工程项目除外);对于地质灾害危险性大,现有经济技术条件难以达到防治要求的场地,从“防” 的角度,应态度明确,坚决提出 “躲避”、“另选场地” 和 “局部改选” 的建议,不应迁就局部和地方利益,铸成潜伏重大灾害隐患工程的大错(王得楷,2002)。

(五)评估报告评审要求与备案

评估报告完成后,需按照国土资源行政主管部门的有关规定组织专家进行报告评审,评审完待评估报告提交委托单位后,还要对评估成果进行备案。

地质灾害防灾预案及防治规划

优质回答一、地质灾害防灾预案建议

为了有效地减轻地质灾害损失,给地方政府编制防灾预案提供依据,特编制重要地质灾害防灾预案建议。编制的主要指导思想是在“以人为本”的思想指导下,针对重要灾害隐患点作出中长期预报,对其可能造成的危害进行预测。逐点落实包括监测、报警、疏散、应急抢险等内容的预防措施,防灾责任要落实到具体的乡镇、单位。针对一般灾害隐患点仅提供点号,作为群测群防的依据。

图7-11 防灾预案灾点与群测群防灾点分布图

本次调查的340处威胁到人民生命财产安全的地质灾害点中,其中滑坡239处,不稳定斜坡51处,崩塌50处。根据野外调查,稳定性分析和风险评估结果,挑选出26处重大地质灾害隐患点,作为延安市宝塔区重大地质灾害(图7-11,图7-12),编制区级防灾预案(表7-5)。挑选出41处地质灾害隐患点,作为延安市宝塔区地质灾害群测群防点(表7-6)。对311处地质灾害隐患点编制地质灾害防范巡查计划,巡查路线按照先重点后一般、全面检查,交通方便的原则,依据自然地理行政区划将该区分为中西部:宝塔区-枣园镇-河庄坪镇巡查路线,宝塔区-柳林镇-万花乡巡查路线,宝塔区-桥儿沟镇-川口乡-李渠镇巡查路线;中东部:姚店镇-甘谷驿镇-元龙寺乡-青化砭镇巡查路线,李渠镇-冯庄乡-梁村乡巡查路线;北部:蟠龙镇-贯屯乡-梁村乡巡查路线;南部:南泥湾镇-松树林乡-麻洞川乡-临镇镇-官庄乡巡查路线。

图7-12 城区防灾预案灾点与群测群防灾点分布图

表7-5 重大地质灾害点防灾预案一览表

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表7-6 地质灾害防范巡查与群测群防灾点一览表

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二、地质灾害防治规划建议

为了有效地减轻地质灾害造成的损失,为地方政府编制防治规划提供依据,特编制重要地质灾害防治规划建议。编制的主要指导思想是在科学发展观与构建和谐社会的思想统领下,以保障新农村建设和“以人为本”为主要目标,划定地质灾害防治分区,确定防治方案。防治方案的实施安排和实施防治方案的保证措施等内容不予详述。

(一)地质灾害防治分区

根据宝塔区地质灾害发育特征、分布规律和地质灾害易发程度、危险程度分区评价结果,结合《延安市城市总体规划概况》、《延安市宝塔城区国民经济和社会发展的第十个五年计划》的要求,本着“以人为本”的原则,对全区的地质灾害防治工作进行总体规划(表7-7)。

表7-7 地质灾害防治规划分区说明表

小区名称:Ⅰ

1

(枣园—川口—柳林—万花重点防治区),Ⅰ

2

(青化砭—姚店重点防治区),Ⅰ

3

(胡家沟—老庄湾—后庙沟重点防治区),Ⅰ

4

(史家洼—贯屯—鲁屯重点防治区);Ⅱ

1

(蟠龙—梁村—元龙寺—冯庄—强家窑次重点防治区),Ⅱ

2

(邓屯—金盆湾—麻洞川次重点防治区),Ⅱ

3

(姚家坡—临镇东村次重点防治区);Ⅲ(南泥湾—松树林—官庄一般防治区)。

(二)地质灾害防治方案

1.地质灾害监测预警体系建设

依据《地质灾害防治条例》结合各地质灾害点的稳定性和危险程度,选择危险大、可能造成群死群伤和财产损失的41处群测群防点(表7-6),采用群专结合的方式监测(图7-11)。对于威胁到铁路的4处、公路的12处、水库的1处共计17处地质灾害点,应由相应的部门负责监测,其余258处地质灾害点为群众留观点,由村民进行留心查看。依据地质灾害的危险程度大小,划分其监测级别,依据级别,落实监测责任人。

2.地质灾害点居民搬迁避让

区内66处威胁到村民安全的地质灾害隐患点应采取搬迁避让措施,其中,全村搬迁避让的6处,滑坡整体稳定仅局部不稳定,或仅威胁部分住户的60处。全区搬迁避让共660户1981人,1855间房(及窑洞)。其中2010年底前搬迁避让地质灾害及其隐患点57处,涉及502户1508人,1478间房及窑洞(表7-8)。2015年前搬迁地质灾害隐患点9处,涉及158户473人,407间房及窑洞(表7-9)。

表7-8 近期(2010年底前)搬迁避让规划明细一览表

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表7-9 远期(2015年底前)搬迁避让规划明细一览表

3.地质灾害治理工程

区内适宜做工程治理的地质灾害点有39处,规划近期治理32处,远期治理6处。其中:近期已勘查有待治理的地质灾害点有虎头峁滑坡(BT2121),东馨家园滑坡(BT3067)。建议近期对延安市凤凰山东北麓电影院至市场沟口斜坡地段进行综合治理,该地段涉及12处城区地质灾害隐患点,其中10处地质灾害点危险程度大,有待勘查治理(表7-10)。

表7-10 工程治理灾害点一览表

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