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频率比法在地质灾害危险性评估的应用

来源:用户上传      作者: 武斌 王帅帅

  [摘 要]频率比法是一种简单且常用的定量分析方法,是一种单变量的概率分析方法。通过对所提取的灾害点信息和与地质灾害相关的影响因子之间的关系运用数学方法进行计算求得。地质灾害,地质学专业术语,是指在自然或者人为因素的作用下形成的,对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用(现象)。本文主要介绍频率比法在地质灾害易发性评价的运用,从而对地质灾害的防灾减灾有一定的借鉴意义。
  [关键词]频率比法 地质灾害;易发性
  中图分类号:TD327.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)44-0165-01
  前言
  地质灾害是在自然或者人为因素的作用形成的,对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用(现象)。主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷、岩爆、坑道突水、突泥、突瓦斯、煤层自燃、黄土湿陷、岩土膨胀、砂土液化,土地冻融、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化,以及地震、火山、地热害等。地质灾害危险性评估是对地质灾害的活动程度进行调查、监测、分析、评估的工作,主要评估地质灾害的破坏能力。地质灾害危险性通过各种危险性要素体现,分为历史灾害危险性和潜在灾害危险性。地质灾害危险性评估主要是通过对地质灾害的评价对防灾减灾提供依据,能够科学地制定防灾减灾政策。
  1 地质灾害危险性评估
  地质灾害危险性评估是对地质灾害的活动程度进行调查、监测、分析、评估的工作,主要评估地质灾害的破坏能力。地质灾害危险性通过各种危险性要素体现,分为历史灾害危险性和潜在灾害危险性。历史灾害危险性是指已经发生的地质灾害的活动程度,要素有:灾害活动强度或规模、灾害活动频次、灾害分布密度、灾害危害强度。其中危害强度指灾害将活动所具有的破坏能力,是灾害活动的集中反映,是一种综合性的特征指标,只能用灾害等级进行相对量度。地质灾害潜在危险性评估是指未来时期将在什么地方可能发生什么类型的地质灾害,其灾害活动的强度、规模以及危害的范围、危害强度的一种分析、预测。地质灾害潜在危险性受多种条件控制,具有不确定性。地质灾害活动条件的充分程度是控制点,地质灾害潜在危险性的最重要因素,包括地质条件、地形地貌条件、气候条件、水文条件、植被条件、人为活动条件等。历史地质灾害活动对地质灾害潜在危险性具有一定影响。这种影响可能具有双向效应,有可能在地质灾害发生以后,能量得到释放,灾害的潜在危险性削弱或基本消失。也可能具有周期性活动特点,灾害发生后其活动并没有使不平衡状态得到根本解除,新的灾害又在孕育,在一定条件下将继续发生。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。
  2 频率比模型研究方法
  地质灾害现象受多种因素影响,各种因素所起作用的大小、性质是不同的。对于地质灾害而言,影响地质灾害形成的各个因素总会存在一种“最佳组合”,在这种情况下地质灾害发生的可能性最大。频率比属于一种单变量概率分析方法"基于对训练子集中灾害点分布和每个预测因子类别之间的关系进行分析。利用训练子集计算每个预测因子类别的发生灾害百分比和该预测因子类别的面积百分比之间的比率(即频率比Fri),然后把所有预测因子的频率比图按等权重空间叠加生成易发性指数(FDI)图以揭示研究区易发敏感度,即:
  FDI=Fr1+Fr2+……+Frn
  预测因子类别的频率比值表示该因子类别对地质灾害的敏感程度。频率比值等于1表示平均值,大于1表明与地质灾害相关性更高,小于1表明相关性更低。
  3 频率比模型在地质灾害危险性的应用
  (1) 历史地质灾害数据库编目
  通过历史数据收集、遥感解译和室内资料分析,对调查区的崩塌、滑坡、泥石流灾害进行了全面和详细地调查获得个可能的崩塌、滑坡、泥石流灾害点数目。基于现场调查、GPS和1:50000地形图等,获得了地质灾害调查点的分布位置、范围和规模等。该分布数据用于评价模型的计算和危险性预测图的生成。
  (2) 地质灾害主要影响因素
  基于地质灾害形成条件和分布规律分析,初步选定了坡度、坡高、断裂、岩性、坡型、降雨和人类工程活动等因素进行地质灾害危险性评估。在GIS平台中,分别建立了包含这7个指标的指标数据库。
  评价指标包括定量指标和定性指标。对于定量指标,如斜坡的坡度、坡高等,取其原始观测值,并作适当的数值变换即可;对于定性指标,如岩性、坡型等,需要建立一个评价指标的分级划分标准,根据各项指标对不同级别的相对贡献来取值。
  (3) 指标分级
  由于所建立指标的分布图具有不同的数据形式和范围,为了在后续分析中对各指标进行叠加分析,需首先对各指标的数值范围按照一定的分级界限值进行归类。按确定级差的方法,分级方法可分为自定义分级法和模式分级法。
  (4) 频率比值的计算
  频率比值(Frequency Ratio)基于指标各级别数目和各级别有地质灾害数目的相关计算获得。其具体计算公式可表示为:
  FR= (某级别有灾害数目/各级别有灾害总数)/(指标某级别数目/指标各级别总数)
  借助GIS的空间叠加功能,分别统计获得了地质灾害分布面积与指标各级别的叠加数据。由此计算得到各指标各级别的FR值。
  (5) 模型评价及分区
  基于上述计算得到的FR值,加和计算得到了调查区地质灾害灾害危险性指数。借助GIS中的Natural Breaks对数据图进行了4级分级。
  4 结语
  频率比模型是一种简单和易操作的单一变量概率计算方法,在对地质灾害危险性评价中可以灵活的根据灾害点的点密度和灾害点的面密度对地质灾害的的易发区域进行提取,再和所选取的指标运用频率比法进行概率运算,所得的数据进行叠加得到了危险性分区图,再根据实际的情况进行勾画,从而得到调查区的危险性分区图。
  参考文献
  [1] 张梁,张建军.地质灾害风险区划理论和与方法[J].地质灾害与环境保护, 2000,11(4): 323~328.
  [2] 刘传正.长江三峡库区的地质灾害及其监测预警[J].科技导报
  [3] Arora M.K..GIS-based Landslide Hazard Zonation in the Bhagirathi(Ganga)Valley.Himalayas.[J].International Journal of Remote Sensing.2002.,23(2).
  [4] Mejia-Navarro M.&WohlE.E.Geological hazard and risk evaluation using GIS:Methodology and model applied to Medellin [J].Colombia,Bulletin of the association of engineering geologists,1994,ⅩⅩⅪ(4):459~481.
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