基于GIS的地质灾害评价与预测

取 值
1 0 0
扰动土层 有
取 值
2
地面塌陷 有
取 值
2
埋藏型
0
弱发育
1
无
1
无
1
(3)采空塌陷灾害预测 。采空塌陷灾害预测采用下列 公式预测其塌陷面积 ,计算结果数字归一化处理 。塌陷区面 积预测公式 :
F ’ = [ F + 2 ( d β + d γ) +
2 bd π δ 2 + [ (d + δ + d β) α 8 co s
W ij 为评价单元内 i要素中 j因子的权重 ; n 为评价要素总和 ; m 为评价单元内 i要素评价因子的总数 。
地质灾害现状评价主要是在单灾种现状评价基础上 ,对 单灾种评价结果进行综合评价 ,得出地质灾害发育程度 。根 据评价结果将地质灾害发育程度分为五级 : 严重发育区 、 中 度发育区 、 轻度发育区 、 较弱发育区 、 微弱发育区 。各单灾种 评价因素及权重如表 1 所示 。 表 1 地质灾害单灾种发育强度评价 灾害类型 采空塌陷 岩溶塌陷 崩塌 河流岸崩 滑坡 评价因素 塌陷密度 (次 / km2 ) 塌陷体积 (m3 ) 塌陷密度 (次 / km2 ) 塌陷体积 (m3 ) 崩塌强度 (次 / km2 ) 崩塌体积 ( 104 m3 ) 崩塌强度 (次 / km2 ) 崩塌体积 ( 104 m3 ) 滑坡密度 (次 / km2 ) 滑坡体积 (104 m3 ) 归一化值 (0, 10)
权重 0. 4 0. 05 0. 2
0. 2 0. 15
归一化值 0. 8 0 0
0 0
评价指数
评价结果 地 质 灾
0. 32
害 高 易 发区 ,目 前稳定
∑P
i =1
I
× Qi
评价结果划分为四个等级 : 地质灾害高易发区 (评价指 数大于或等于 0. 32 ) 、 地质灾害中易发区 (评价指数大于
图 2 凤台县河流岸崩预测评价 (2)岩溶塌陷灾害预测 。岩溶塌陷灾害预测评价采用 岩溶塌陷活动性指数 W 。评判因子取值如表 2 所示 , 评判 公式为 :
W = f (M ・K・S ・ I・T)
利用归一化后评价因素的数据进行模型运算 , 模型运 算采用加权叠加的方法 。地质灾害现状评价在单灾种评价 基础上 ,假定 : 地质灾害发育程度指数 A ,评价因素为 bi ,权
2. 1 系统结构
为了实现对凤台县地质灾害进行管理 、 分析与区划 , 基 于 GIS的凤台地质灾害 评价 预测信 息系 统 ( FTGH IS) , 将
V isual Basic6. 0 与 ESR I公司的地图控件 MO2. 3 评估版相结
合 ,采用组件式技术开发 。 FTGH IS包括三个模块 : 图形处理 模块 、 数据库管理模块 、 地灾预测与评价模块 。
(评价区 : 凤台县张集煤矿 )
式中 : L 0 为采区倾向长 ; S0 为采区走向长 ;
a为 L0 在平面图上投影长度 ; b为 S0 在平面图上投影长度 ; F 为开采面积 ; α为煤层倾角 ;
倾向下山和倾向上山主端面开 d δ, d β, d γ 为分别为走向 、 采边界至塌陷边界水平距离 ;
2006 年第 1 期 第 6 卷 (总第 18 期 )
淮 南 职 业 技 术 学 院 学 报 JOURNAL OF HU I NAN VOCATI ONAL & TECHN ICAL COLLEGE
NO. 1, 2006 VOL. 6, Serial No. 18
基于 GIS的地质灾害评价与预测
程志刚 ,许光泉
2. 4. 3. 2 地质灾害预测与评价
地质灾害预测通过对单灾种预测所得结果进行数据归 一化处理 ,运用以下评价模型进行运算 。地质灾害预测与评 价设定 : 地质灾害发生程度指数为 F , 评价因素为 P , 权重 为 Q 。利用下式计算评价结果 :
F =
n
地质灾害类型 采空塌陷 滑坡 崩塌 河流岸崩 岩溶塌陷
(安徽理工大学资源与环境工程系 , 安徽 淮南 232001 ) [摘 要 ] 在分析目前凤台县地质灾害情况的基础上 ,阐述了凤台地质灾害信息系统 ( FTGH IS) 的开发思
路及其主要功能模块 ,即图形处理模块 、 数据库管理模块 、 地灾预测与评价模块 , 并运用该系统对目前凤台县地 质灾害进行了评价以及对凤台地质灾害进行了预测 ,为该地区的减灾避让提供依据 。
0. 16) 、 地质灾害低易发区 (评价指数大于 0. 04) 、 地质灾害
稳定区 (评价指数小于 0. 04 ) 。
3 GIS在凤台地质灾害预测与评价的应用
目前凤台县张集煤矿地质灾害仅存在采空塌陷 ,故其它 灾害评价因素不参与评价 。运用开采沉陷面积预测公式预 测得出张集煤矿 2005 年塌陷面积为 17. 794 1 km2 , 对所预 测面积采用数值归一化处理 ,运算得出张集煤矿地质灾害发 生程度指数为 0. 32, 属于地质灾害高易发区 , 其评价权重 、 评价指数选取及评价结果如表 3 所示 ,最后运用 FTGH IS绘 制出凤台县张集煤矿地质灾害评价图 ,如图 3 所示 。 图 3 凤台县地质灾害评价图 (张集矿 2005、 2010年采空塌陷 )
2. 3 图形处理模块
本模块包括图形编辑 、 图层关联 、 属性编辑 、 视图控制 、 统计分析 、 查询检索 、 专题图制作以及符号标注等基本功能 。
2. 4 地灾预测与评价模块
该模块包括三个子模块 : 地灾危险评价 、 地灾现状评价 、 地灾预测评价 ,分别对地质灾害的危险性 、 发育程度以及未 来可能发生的灾害等级进行评价 。
参考文献 :
[ 1 ] [美 ]M ichael N. DeMers著 , 武法东 , 付宗堂译 . 地理信息系统
4 结语
本系统的开发 ,实现了地质灾害数据的有效管理 , 极大 的提高了灾害数据管理水平 ; 凤台县地质灾害预测与评价信 息系统建设利用 V isual Basic 和美国 ERSI公司开发的 GIS 控件作为支撑 ,结合数据库管理系统 , 将 GIS的强大的数据 处理与空间分析功能与地质灾害防治相结合 ,使凤台县地质 灾害防治水平得到进一步提升 ; 地灾预测与评价模块运用专 家权重对凤台县现有地质灾害进行评估 ,为初步指导防灾减
2 地质灾害系统结构 、 模块功能
[收稿日期 ]2006 - 01 - 06
[作者简介 ]程志刚 ( 1980 - ) ,男 ,湖北仙桃人 ,在读硕士 ,研究方向为 GIS在环境工程中的应用 ,电话 : 13155441398。
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
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48
淮 南 职 业 技 术 学 院 学 报
第 6卷
2 -6 ( km2 ) ( d δ + d γ ) ] ] ・10
[关键词 ] 凤台县 ; 功能模块 ; 地质灾害信息系统 ; 预测与评价 [中图分类号 ] TP391. 41: TP392 [文献标识码 ]A [文章编号 ]1671 - 4733 ( 2006 ) 01 - 0046 - 03
1 研究区地质灾害现状
凤台县位于安徽省偏西北部 ,淮河中游 ,淮北平原南缘 。 境内目前地质灾害类型以矿山采空塌陷为主 ,其次为岩溶塌 陷、 崩塌 、 滑坡 、 河流岸崩 。 目前采空塌陷主要分布在以下几个范围 : 国投新集一 矿、 二矿 、 三矿和淮南矿业集团的张集煤矿和孔集煤矿的一 部分 ,此外还有大山镇的山金家煤矿 ,距凤台县西南 2. 5 km 的报废磷矿和大山镇的灯塔村的磷矿 。 凤台县境内石灰岩分布主要在大山一带 ,该范围主要以 裸露分布为主 ,在淮 - 凤公路两侧分布了覆盖 0 ～50 m 的第 四系松散层 ,该地区目前虽尚未出现岩溶塌陷 , 但根据临近 的李嘴孜煤矿开采实践 ,未来孔集煤矿 A 组煤的开采 ,导致 地下水位下降 ,破坏溶洞水 - 土平衡 ,从而存在诱发潜在岩 溶塌陷的现象 。 崩塌主要分布于凤台大山地区 ,据目前掌握的资料共两 处 : 一处位于淮 - 凤公路左侧 ,因山石开采引起岩体直立破 碎状 ; 一处位于凤台县大桥东桥头附近 ,同样由于山石开采 引起岩体直立 ,呈破碎状而潜伏崩塌 。 滑坡主要分布于凤台大山镇地区 ,一处位于淮丰村孙家 大山的南北两侧 ,因开采寒武系中统徐庄组两侧石灰岩而形 成的陡坡 ,存在潜伏的滑坡 ; 第二处位于凤台县大桥东桥头 附近因开采寒武系下统馒头组石灰岩 ,造成人为的陡坡而引 发的潜在的滑坡 ; 第三处位于李冲乡的茅仙洞风景区的临淮 河的南侧陡崖 ,因河流长期侧蚀作用 ,致使刘老碑组下段的 泥岩被掏空 ,形成陡崖 ,具有潜在的滑坡 。 沿淮河从硖山口至茅仙洞一带因河水长期掏蚀 、 侧蚀 , 有潜伏岸崩危险 。
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第 1期
程志刚 ,许光泉 : 基于 GIS的地质灾害评价与预测 重为 qi ,根据单灾种评价结果利用下式计算 :
n
47
采用归一化后数值计算 ,其评价界面如图 1 所示 。
A =
∑b
i =1
i
×qi
2. 4. 3 地质灾害预测与评价 2. 4. 3. 1 单灾种预测 ( 1 )崩塌 、 滑坡 、 河流岸崩灾害预测 。崩塌 、 滑坡 、 河流
2. 4. 1 地质灾害危险评价
地质灾害危险评价通过对已发生地质灾害进行调查 ,考 虑评价灾害的三个方面的因素 ,归一化数据处理结果 , 通过 专家给出各因素的权重 ,用单位面积上灾害指数指示评价区 地质灾害程度 。利用下式计算评价结果 : 灾害危害指数 H = [直接经济损失 ] ×Q 1 + [人员伤 亡 ] ×Q 2 + [人口密度 ] ×Q 3 其中 Q 1 、 Q2 、 Q 3 分别为对应评价因素权重 ,评价因素值
式中 : M 为岩溶埋藏条件 ; K为岩溶发育程度 ; I为扰动 土层情况 ; S 为地下水赋存 ; T 为地面塌陷规模 ;
表 2 岩溶地面塌陷评判因子取值
M K S I T
岩溶埋藏 条件 覆盖型
取 值
1
岩溶发育 程度 强发育
取 值
2
地下水 赋存 孔隙水与岩溶联 系密切 孔隙水与岩溶无 联系Байду номын сангаас岩溶 水 、 上覆隔 水层
2. 2 数据库管理模块
该模块实现对 ACESS 数据库的输入 、 管理 、 查询 、 编辑 以及报表的生成 、 打印功能 。另外本系统支持对 DBASE 和
EXCEL 数据格式的浏览功能 。数据库是 FTGH IS的核心部
分 。 FTGH IS的数据由属性数据和空间数据组成 。系统充分 利用了 GIS对海量数据的输入 、 存储 、 查询 、 管理和分析功 能 ,对 FTGH IS所涉及的各种数据进行了统一管理 。
灾提供依据 ; 由于人力 、 物力和财力的限制 ,凤台县地质灾害
-6
F = L 0 ・S0 =
a ・b
・10 α co s
( km2 )
预测与评价信息系统的建设并不完善 ,还有许多工作需要改 进、 补充 ,特别是对于地质灾害的三维显示功能还需要进一 步深入研究 。 表 3 张集煤矿地质灾害预测与评价数据
( 0, 10 000 ) ( 0, 10 ) ( 0, 10 000 ) ( 0, 10 ) (0, 20) (0, 10) ( 0, 20 ) ( 0, 10 ) ( 0, 20 )
以河流岸崩为例 ,评价单元内要素及因子性状数据选取 如图 2 所示 :
评价权重 0. 6
0. 4 0. 6 0. 4 0. 6 0. 4 0. 6 0. 4 0. 6 0. 4
岸崩灾害评价均采用质量指数模型 。其数学模式 :
Ik = W ∑∑
i =1 j =1 n m ij
×P ij
式中 : Ik 为某评价单元的地质环境质量指数 ;
P ij 为评价单元内 i要素中 j因子的性状数据取值
图 1 地质灾害危险性评价界面
2. 4. 2 地质灾害现状评价
(评分值 ) ;