基于多因素分析的福州市区地质灾害风险评价与防控策略研究

基于多因素分析的福州市区地质灾害风险评价与防控策略研究一、引言1.1研究背景与意义地质灾害是指由于自然产生和人为诱发的对人民生命和财产安全造成危害的地质现象，常见类型包括地震、滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、地面塌陷等。这些灾害具有长期性、突发性、隐蔽性、破坏性强等特点，严重威胁着人类的生命与财产安全，阻碍社会经济的可持续发展。近年来，全球地质灾害频发。例如，2008年中国汶川发生的8.0级特大地震，造成大量人员伤亡和财产损失，众多家庭支离破碎，基础设施遭到严重破坏，对当地乃至全国的经济发展和社会稳定都产生了深远影响；2010年，海地发生7.0级地震，导致数十万人死亡，国家陷入严重的人道主义危机，经济发展遭受重创；2019年7月福建南平降雨触发6371处地质灾害，对当地居民的生活和生产造成极大困扰。据统计，2023年因洪涝和地质灾害造成的直接经济损失达到了2451亿元，这一数据充分显示了地质灾害的巨大破坏力。福州市作为福建省的中心城市，地质条件复杂，属于地震、山崩、滑坡、泥石流、地面塌陷和地下水涌出等多种地质灾害的综合灾害区域。随着城市化进程的不断加快，福州市的人口和经济活动日益密集，原有的地质灾害问题进一步加剧。一方面，城市建设中的大规模工程活动，如高层建筑的兴建、地下空间的开发、道路桥梁的修建等，改变了地质体的原始应力状态和地形地貌条件，增加了地质灾害发生的可能性；另一方面，气候变化导致极端天气事件增多，暴雨、洪水等灾害性天气引发滑坡、泥石流等地质灾害的风险也在不断上升。在此背景下，对福州市区进行地质灾害风险评价具有极其重要的现实意义。准确评估地质灾害风险，能够为城市规划、土地利用、工程建设等提供科学依据，指导相关部门合理布局城市功能区，避免在高风险区域进行大规模开发建设，从源头上降低地质灾害发生的风险和可能造成的损失；有助于制定针对性的防灾减灾措施，提前做好灾害预警、应急救援等准备工作，提高城市应对地质灾害的能力，保障人民群众的生命财产安全；还能为政府决策提供技术支持，促进城市的可持续发展，维护社会的和谐稳定。1.2国内外研究现状地质灾害风险评价的研究在国际上起步较早。20世纪60年代前，研究主要聚焦于地质灾害的预测与灾害机理，着重分析灾害的活动过程与形成原因。70年代后，随着地质灾害频发且损失日益增大，研究领域拓展至灾害评估及重点灾害类型对比分析。在风险定义方面，国外起步于20世纪30年代，Blaikie等提出“风险=危险性+易损性”的表达式；Shook认为危险度和易损度应相乘而非相加；1992年联合国人道主义事务部将风险定义为在特定区域和时间段内，由地质灾害造成的生命财产及经济活动可能的损失，并给出“风险度=危险度×易损度”的表达式；Fell则认为“风险=概率×易损度”更为合理。在滑坡灾害风险评价与风险区划方面，国外开展了诸多研究与实践。例如，加拿大、美国、英国等分别提出“城市地质计划”“城市研究开创性计划”“城市改造与环境计划”，将地质灾害填图与风险评价作为重要内容。美国科罗拉多州立大学圈定未来城市发展的适宜地段和高风险区，并拟建城市决策支持系统；Mantovani等成功完成基于RS技术的欧洲滑坡研究和分区；Michael-Leiba等将地质灾害的危险性、易损性、风险评价作为一体，采用平面和三维评价系统开展危险性和风险区划研究；Pachauri等尝试地质学和地形学相结合的滑坡制图，在地形分类的基础上进行滑坡易发性制图；Uromeihy等采用模糊综合评判计算潜在灾害指数，基于简单的格网单元，对伊朗Khorshrostam地区滑坡灾害进行危险性分区研究；Aleotti等总结滑坡地质灾害危险性评价和风险评价的研究进展，并探讨可接受风险水平等问题。国内地质灾害风险评价研究兴起于20世纪80年代，此前主要针对灾害形成条件和活动过程研究，尚未形成独立完整的学科。经过30多年的发展，在理论和实践方面取得一定成果。尤其是90年代以来，随着研究的深入以及3S和计算机等新技术的不断应用，逐渐形成新的独立学科。刘希林等根据试验成果，完成泥石流危险范围预测模型研究；柳源提出地质灾害（崩、滑、流为主）危险性分析的步骤与方法；殷坤龙详细论述了滑坡风险评价及管理体系框架的构建；唐川等在泥石流易损性评价、城市泥石流风险评价等方面做了深入研究；宋光齐结合强降雨天气的预报，探讨建立汛期气象预报预警模型，对地质灾害的易发程度及分布范围进行预报预警；铁永波开展了强震区城镇泥石流灾害风险评价研究，探讨了一套适合强震区城镇泥石流灾害风险评价方法和体系；高华喜等基于GIS的滑坡灾害风险空间预测，对滑坡危险性进行了空间预测与区划，并开展了区域承灾体易损性的区划与评价；马宗晋、刘传正、程凌鹏等对中国洪水、地震、气象、滑坡、岩溶等灾害进行了综合风险评价与风险区划研究。然而，当前国内外地质灾害风险评价研究在福州市区的应用中仍存在一些不足。一方面，福州市地质条件复杂，现有研究成果在准确刻画福州独特地质环境与地质灾害形成机理之间的关系上还存在欠缺，导致风险评价模型的针对性和适应性不够强。例如，对于福州特殊的地形地貌、岩土体类型以及强降雨与地质灾害的耦合关系，现有的评价指标体系未能充分考虑其特殊性。另一方面，在数据获取与处理方面，福州市区的地质、气象、水文等数据存在更新不及时、精度不够以及数据孤岛等问题，影响了风险评价的准确性和时效性。此外，针对福州市区城市化进程中人类工程活动对地质灾害风险的影响，缺乏系统深入的研究，难以满足城市规划和防灾减灾的实际需求。1.3研究内容与方法本研究以福州市区为研究对象，全面深入地开展地质灾害风险评价工作，具体研究内容如下：地质灾害类型划分及灾害分级标准的制定：通过系统收集和分析福州市区已发生的地质灾害案例资料，结合实地调查，准确识别出主要的地质灾害类型，如滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等。参考国内外相关的地质灾害分级标准，并充分考虑福州市区的地质条件、地形地貌特征以及灾害实际影响程度，制定出适用于福州市区的地质灾害分级标准，明确不同级别地质灾害的界定指标和特征，为后续的风险评价提供坚实的基础和统一的衡量尺度。地质灾害致灾因素的分析：综合考量福州市区的地质构造、岩土体性质、地形地貌、气象水文条件以及人类工程活动等多方面因素，深入剖析它们对地质灾害形成和发展的影响机制。例如，研究地质构造的活动性如何影响地震的发生频率和强度，岩土体的物理力学性质怎样决定滑坡、崩塌的易发性；分析地形地貌的起伏程度、坡度大小与泥石流形成的关系，以及强降雨、台风等气象因素如何触发地质灾害；探讨人类工程活动，如大规模的城市建设、道路修建、地下空间开发等，对地质环境的改变及其引发地质灾害的潜在风险，从而确定影响福州市区地质灾害发生的关键致灾因素。地质灾害风险评价：以概率论和统计学原理为核心，采用量化分析的方法，构建科学合理的地质灾害风险评价模型。该模型将全面综合考虑福州市区的地质、地貌、水文、气象因素以及人类活动等多方面影响因素，通过对这些因素的量化处理和权重分配，计算出不同区域、不同类型地质灾害发生的风险概率和可能造成的损失程度，进而对福州市区的地质灾害风险进行全面、准确的评估，划分出不同的风险等级区域。风险评价结果的应用和意义：基于地质灾害风险评价的结果，结合福州市区的城市规划、土地利用现状以及未来发展需求，提出具有针对性、可操作性的建设性意见和措施。例如，对于高风险区域，建议采取严格的土地管控措施，限制大规模开发建设，加强地质灾害监测预警系统建设，制定详细的应急预案；对于中低风险区域，提出合理的工程建设规范和防范措施，降低地质灾害发生的可能性和危害程度，以实现对福州市区地质灾害风险的有效预防和控制，为城市的可持续发展提供保障。为确保研究的科学性和准确性，本研究将综合运用多种研究方法：实地调查法：组织专业人员对福州市区进行全面细致的实地勘查，包括地质灾害隐患点、地形地貌、岩土体露头、人类工程活动现场等。通过实地观察、测量、记录等方式，获取第一手资料，详细了解地质灾害的现状、分布特征、形成条件以及人类活动对地质环境的影响，为后续的分析和评价提供真实可靠的数据支持。文献研究法：广泛查阅国内外有关地质灾害风险评价的相关文献资料，包括学术论文、研究报告、技术标准、规范等，了解该领域的研究现状、发展趋势以及先进的研究方法和技术手段。通过对文献资料的分析和总结，汲取有益的经验和成果，为本研究提供理论依据和技术参考，避免重复研究，同时确保研究的前沿性和科学性。数据分析与统计方法：对收集到的地质、气象、水文、地形地貌以及人类活动等多源数据进行整理、分析和统计。运用统计学方法，如相关性分析、主成分分析等，挖掘数据之间的内在关系和规律，筛选出对地质灾害风险影响显著的因素；利用概率论原理，对地质灾害发生的概率进行估算，为风险评价模型的构建提供数据基础和参数支持，使评价结果更具科学性和可靠性。地理信息系统（GIS）技术：借助GIS强大的空间分析和数据处理能力，对福州市区的地质灾害相关数据进行可视化表达和空间分析。将地质灾害的分布、地形地貌、地质构造、气象水文等信息以图层的形式进行叠加分析，直观地展示地质灾害与各影响因素之间的空间关系；利用GIS的空间插值、缓冲区分析、坡度坡向分析等功能，提取和分析与地质灾害风险评价相关的空间信息，如地质灾害的潜在影响范围、不同区域的地形地貌特征等，为风险评价模型的构建和结果分析提供有力的技术支持，提高研究的效率和精度。模型构建与模拟方法：根据福州市区地质灾害的特点和致灾因素，选择合适的风险评价模型，如层次分析法（AHP）、模糊综合评价法、信息量模型等，或者将多种模型进行有机结合，构建适用于福州市区的地质灾害风险评价模型。通过对模型参数的优化和校准，利用历史数据和实际案例对模型进行验证和检验，确保模型的准确性和可靠性。运用模型对不同情景下的地质灾害风险进行模拟预测，分析风险的变化趋势和可能产生的后果，为制定科学合理的防灾减灾措施提供决策依据。1.4技术路线本研究的技术路线紧密围绕地质灾害风险评价这一核心目标，通过系统的步骤和科学的方法，逐步实现对福州市区地质灾害风险的全面评估和有效管理，具体流程如下：数据收集与整理：通过实地调查、文献查阅、相关部门数据共享等多种途径，广泛收集福州市区的地质、岩土、气象、水环境等多源数据。对收集到的数据进行仔细整理和初步分析，筛选出与地质灾害风险评价密切相关的数据，建立地质灾害数据库，为后续研究提供坚实的数据基础。地质灾害类型划分与分级标准制定：基于收集的数据和实地调查结果，准确识别福州市区存在的主要地质灾害类型。参考国内外通用的地质灾害分级标准，并结合福州市区的地质条件、地形地貌特征以及灾害实际影响程度，制定出符合福州市区特点的地质灾害分级标准，明确不同级别地质灾害的界定指标和特征。数字地形分析与实地调查统计：运用数字高程模型（DEM）对福州市区进行数字地形分析，提取地形坡度、坡向、地形起伏度等地形地貌信息，分析其与地质灾害发生的潜在关系。同时，结合实地调查统计，对地质灾害的分布、范围、密度、规模等数据进行详细记录和分析，并利用地理信息系统（GIS）技术进行数据可视化表达，直观展示地质灾害的空间分布特征。致灾因素分析：综合考虑地质构造、岩土体性质、地形地貌、气象水文条件以及人类工程活动等多方面因素，深入分析它们对地质灾害形成和发展的影响机制。运用相关性分析、主成分分析等统计学方法，筛选出对地质灾害风险影响显著的关键致灾因素，为风险评估模型的构建提供依据。风险评估模型构建与计算：根据筛选出的致灾因素和福州市区地质灾害的特点，选择合适的风险评估模型，如层次分析法（AHP）、模糊综合评价法、信息量模型等，或者将多种模型进行有机结合，构建适用于福州市区的地质灾害风险评估模型。利用收集到的数据对模型进行参数校准和验证，确保模型的准确性和可靠性。运用构建好的模型计算福州市区不同类型地质灾害的风险指数，划分风险等级区域。灾害防治措施建议：根据地质灾害风险评价的结果，结合福州市区的城市规划、土地利用现状以及未来发展需求，提出针对性强、切实可行的灾害防治措施。对于高风险区域，建议加强监测预警、实施工程治理、进行搬迁避让等；对于中低风险区域，提出合理的工程建设规范和防范措施，降低地质灾害发生的可能性和危害程度。同时，针对研究中存在的问题和不足，提出改进和完善的建议，为后续研究和实际应用提供参考。二、福州市区地质灾害类型与特征2.1常见地质灾害类型2.1.1滑坡滑坡在福州市区分布较为广泛，主要集中在地形起伏较大的山区以及人类工程活动频繁的区域，如鼓楼区的屏山公园、晋安区的鳝溪风景区等地。这些区域的山体坡度较陡，岩土体稳定性较差，在自然因素和人为因素的共同作用下，容易发生滑坡灾害。滑坡的形成机制较为复杂，是多种因素相互作用的结果。自然因素方面，强降雨是触发滑坡的主要诱因之一。福州市区年降水量丰富，且降水分布不均，在雨季尤其是台风季节，短时强降雨或持续性降雨会使岩土体含水量迅速增加，重度增大，抗剪强度降低，从而导致滑坡发生。例如，2023年7月底台风“杜苏芮”和9月初台风“海葵”带来的特大暴雨，致使屏山公园部分环山步道山体发生两处滑坡。地质条件也是重要因素，福州市区部分区域岩土体结构松散，节理裂隙发育，如一些山区的残坡积土，在重力和外部作用下易产生滑动。地震活动虽然在福州市区相对较少，但一旦发生，地震产生的地震波会使山体内部结构遭到破坏，增加滑坡发生的可能性。人为因素对滑坡的形成也有显著影响。不合理的工程建设活动，如在山区进行削坡建房、修建公路、露天采矿等，破坏了山体原有的稳定性。例如，在山坡上随意开挖坡脚，会使坡体的支撑力减弱，导致上部岩土体失去平衡而发生滑坡；在坡顶大量堆载，增加了坡体的负荷，也容易引发滑坡。此外，植被破坏也是一个重要原因，人类的滥砍滥伐等活动导致山体植被覆盖率降低，削弱了植被对土壤的固持作用，使得土壤更容易受到雨水冲刷，进而增加了滑坡的风险。福州市区发生的滑坡规模大小不一，以小型浅层土质滑坡为主。小型滑坡的滑动面一般较浅，通常在地表以下数米范围内，滑坡体体积较小，一般在几百立方米到数千立方米之间。这种类型的滑坡由于规模相对较小，在初期可能不易被察觉，但在降雨等因素的持续作用下，仍可能对周边环境和居民安全造成威胁。例如，屏山公园内的滑坡，面积约60平方米，黄色泥土滑至山道边，部分树木倒伏；鳝溪风景区旁的滑坡面积约400平方米，5棵大树横倒在山体上，最上方路面悬空，这些滑坡虽规模不大，但对公园景观和游客安全产生了明显影响。而大型滑坡相对较少，但一旦发生，往往会造成巨大的破坏和损失，如2015年永泰旗山滑坡，受向斜构造和平移右旋断层控制，位于三面临空的突出山嘴，小区建设开挖山嘴，岩石节理裂隙发育，强降雨导致斜坡变形产生滑坡，造成了较大的经济损失和人员伤亡风险。2.1.2崩塌崩塌是指较陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动，堆积在坡脚（或沟谷）的地质现象。福州市区的崩塌灾害具有发生突然、破坏力强的特点，常对周边的建筑物、道路以及行人安全构成严重威胁。崩塌灾害的发生与人类工程活动以及降雨密切相关。随着福州市区城市化进程的加速，大量的工程建设活动在山区或丘陵地带展开，如修建道路、开发房地产、进行露天采矿等。这些活动往往会破坏山体原有的稳定性，尤其是在进行削坡、切坡等作业时，会使山体的坡度变陡，岩土体的应力状态发生改变，增加了崩塌的风险。例如，在晋安区的一些山区，由于修建公路时对山体进行了不合理的开挖，导致山体边坡失稳，在降雨等因素的诱发下，多次发生崩塌事件。降雨是崩塌的重要触发因素。福州市区的降雨集中在每年的4-9月，这段时间内，强降雨频繁，雨水渗入岩土体后，会使岩土体的重度增加，抗剪强度降低，同时，雨水还会对岩土体产生动水压力和静水压力，进一步削弱岩土体的稳定性。当岩土体所受的力超过其自身的强度时，就会发生崩塌。以晋安区某山区在2024年5月的一次崩塌事件为例，当时该地区遭遇了持续的强降雨，降雨量在短时间内达到了100毫米以上，导致山坡上的岩土体饱和，最终引发了崩塌。崩塌的岩土体滚落至下方的道路上，阻断了交通，造成了一定的经济损失。福州市区的崩塌规模一般较小，多为小型崩塌，崩塌体的体积通常在几立方米到几十立方米之间。这是因为福州市区的山体多为丘陵地貌，山体规模相对较小，且岩土体以土质和岩土质为主，结构相对松散，在发生崩塌时，不易形成大规模的崩塌体。虽然小型崩塌的规模较小，但由于其发生突然，且多发生在人口密集区或交通要道附近，因此仍然会对人民生命财产安全造成较大的威胁。2.1.3泥石流泥石流是一种含有大量泥沙、石块等固体物质的特殊洪流，具有突然性、流速快、流量大、破坏力强等特点。泥石流的形成需要具备特定的条件，主要包括地形地貌、地质条件、水源和松散固体物质来源等。地形地貌是泥石流形成的重要条件之一。福州市区部分地区地势起伏较大，沟谷纵横，坡度较陡，为泥石流的形成提供了良好的地形条件。在这样的地形下，水流能够迅速汇聚并获得较大的动能，从而携带大量的固体物质形成泥石流。例如，福州市区的一些山区，沟谷深切，两侧山坡陡峭，在暴雨等条件下，极易发生泥石流灾害。地质条件对泥石流的形成也起着关键作用。福州市区的岩石类型多样，部分区域岩石破碎，节理裂隙发育，风化作用强烈，为泥石流提供了丰富的松散固体物质来源。此外，断裂构造等地质构造活动也会破坏山体的稳定性，增加松散固体物质的产生量，从而有利于泥石流的形成。水源是泥石流形成的动力条件。福州市区降水充沛，且降雨集中在雨季，短时强降雨或持续性降雨能够为泥石流的形成提供充足的水源。当大量雨水迅速汇聚到沟谷中时，会形成强大的洪流，将山坡上的松散固体物质卷入其中，形成泥石流。此外，山区的水库、池塘等水体在溃坝等情况下，也可能引发泥石流灾害。在福州市区，泥石流主要分布在山区的沟谷地带，这些区域具备泥石流形成的有利条件。泥石流的影响范围通常沿着沟谷向下游扩展，对沟谷两岸及下游地区的居民生命财产安全、基础设施等造成严重威胁。一旦发生泥石流，可能会冲毁房屋、道路、桥梁等，阻断交通，破坏农田，造成人员伤亡和巨大的经济损失。例如，在过去的一些暴雨事件中，福州市区的个别山区曾发生小规模泥石流，虽未造成重大人员伤亡，但对当地的农业生产和基础设施造成了一定程度的破坏，导致部分农田被掩埋，灌溉渠道被冲毁，道路交通受阻。2.1.4地面塌陷地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下向下陷落，并在地面形成塌陷坑的一种地质现象。福州市区的地面塌陷主要包括岩溶塌陷和采空塌陷两种类型。岩溶塌陷是由于岩溶地区地下溶洞顶板失稳塌陷而导致的地面塌陷。福州市区部分区域地下岩溶发育，石灰岩等可溶性岩石在地下水的长期溶蚀作用下，形成了大量的溶洞和地下暗河。当溶洞顶板的承载能力不足以承受上部岩土体的重量时，就会发生塌陷，导致地面出现塌陷坑。例如，在仓山区的一些区域，由于地下岩溶较为发育，在抽取地下水等人为因素的影响下，曾发生过岩溶塌陷事件，塌陷坑的出现对周边的建筑物和道路造成了损坏，影响了居民的正常生活。采空塌陷主要是由于地下矿产资源开采后，采空区上方的岩土体失去支撑而发生塌陷。福州市区虽然大规模的矿产开采活动相对较少，但在一些历史上有过采矿活动的区域，仍然存在采空塌陷的隐患。随着时间的推移和地质条件的变化，采空区上方的岩土体可能会逐渐变形、塌陷，形成地面塌陷坑。例如，在晋安区的个别区域，早期曾进行过小规模的采矿活动，近年来，这些区域出现了地面轻微下沉的迹象，虽然目前尚未形成明显的塌陷坑，但存在发生采空塌陷的潜在风险。地面塌陷的发生会对福州市区的城市建设和居民生活产生诸多不利影响。它不仅会破坏地面建筑物的基础，导致建筑物开裂、倾斜甚至倒塌，还会影响道路、桥梁等基础设施的正常使用，给交通运输带来安全隐患。此外，地面塌陷还可能引发地下水渗漏、土壤污染等问题，对生态环境造成破坏。因此，加强对地面塌陷的监测和防治，对于保障福州市区的城市安全和可持续发展具有重要意义。2.2灾害发生的时空分布规律2.2.1时间分布通过对福州市区多年地质灾害发生数据的统计分析，发现其在时间分布上呈现出明显的季节性和周期性特征。从季节分布来看，地质灾害主要集中在每年的4-9月，这一时期恰好是福州市的雨季和台风季节，降水充沛，尤其是强降雨事件频繁发生。在雨季，大量降水渗入地下，使岩土体含水量增加，重度增大，抗剪强度降低，从而增加了滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害发生的可能性。例如，据统计，在2023年的雨季，福州市区共发生滑坡灾害15起，崩塌灾害8起，分别占全年滑坡、崩塌灾害总数的83.3%和88.9%。其中，5月和6月是滑坡灾害的高发月份，这两个月的滑坡发生次数占雨季滑坡总数的53.3%。在2023年5月的一次持续性强降雨过程中，降雨量在短短3天内达到了200毫米以上，导致晋安区多个山区发生滑坡灾害，其中一处滑坡规模较大，滑坡体体积约500立方米，对周边的道路和农田造成了严重破坏。台风是引发福州市区地质灾害的重要因素之一。台风带来的狂风暴雨，不仅降雨强度大，而且持续时间长，极易引发山体滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。以2023年台风“杜苏芮”和“海葵”为例，这两次台风给福州市带来了特大暴雨，导致市区多地发生地质灾害。在“杜苏芮”影响期间，福州市区降雨量超过300毫米，引发了多起山体滑坡和崩塌事件，其中鼓楼区屏山公园内的一处山体滑坡，面积约60平方米，黄色泥土滑至山道边，部分树木倒伏；在“海葵”影响下，晋安区鳝溪风景区旁发生山体滑坡，面积约400平方米，5棵大树横倒在山体上，最上方路面悬空。据统计，在受台风影响的年份，台风期间发生的地质灾害数量占全年地质灾害总数的30%-40%，且灾害的严重程度往往更高，造成的损失也更大。除了季节性分布特征外，福州市区地质灾害在年际变化上也存在一定的周期性规律。研究发现，地质灾害的发生频率和强度与降水的丰枯周期密切相关。在降水偏多的年份，地质灾害发生的次数明显增加；而在降水偏少的年份，地质灾害的发生相对较少。例如，在2015-2017年期间，福州市区降水较为充沛，这三年间地质灾害发生的总数达到了50起，平均每年发生16.7起；而在2018-2019年，降水相对偏少，地质灾害发生总数仅为25起，平均每年发生12.5起。这种年际变化的周期性规律，为地质灾害的预测和防治提供了重要的参考依据。2.2.2空间分布借助地理信息系统（GIS）技术，将福州市区地质灾害的发生位置标注在地图上，能够直观地展示其空间分布特征。从空间上看，福州市区的地质灾害主要分布在地形起伏较大的山区和丘陵地带，以及人类工程活动频繁的区域。在山区和丘陵地带，如鼓楼区的屏山、晋安区的鼓山、仓山区的高盖山等地，由于地势起伏大，山体坡度较陡，岩土体稳定性较差，加上降水的冲刷和渗透作用，容易发生滑坡、崩塌等地质灾害。以鼓山为例，其山体坡度多在30°-50°之间，部分区域甚至超过60°，岩土体以残坡积土和风化岩石为主，结构松散。在强降雨条件下，这些区域经常发生小型滑坡和崩塌灾害。据统计，鼓山周边地区每年发生的滑坡和崩塌灾害数量占市区此类灾害总数的20%-30%。人类工程活动频繁的区域，如城市建设工地、道路施工现场、露天采矿区等，也是地质灾害的高发区。不合理的工程建设活动，如削坡建房、开挖坡脚、堆填土方等，破坏了山体原有的稳定性，增加了地质灾害发生的风险。例如，在晋安区的一些山区，由于修建公路时对山体进行了大规模的开挖，导致山体边坡失稳，在降雨等因素的诱发下，多次发生崩塌和滑坡事件。此外，城市建设中的地下空间开发、高层建筑施工等活动，也可能引起地面沉降、地面塌陷等地质灾害。地质灾害的空间分布与地形地貌、地质构造密切相关。福州市区地处闽东南沿海丘陵平原区，地形地貌复杂多样，山地、丘陵、平原交错分布。在山地和丘陵地区，由于地形起伏大，高差悬殊，岩土体在重力作用下容易发生变形和破坏，从而引发地质灾害。而在平原地区，虽然地形相对平坦，但如果存在软弱土层、岩溶发育等地质条件，也可能发生地面沉降、岩溶塌陷等地质灾害。地质构造对地质灾害的分布也有重要影响。福州市区位于长乐-南澳断裂带和政和-大埔断裂带之间，断裂构造较为发育。这些断裂带控制了区域的地层分布和岩石力学性质，使得断裂带附近的岩土体结构破碎，稳定性差，容易发生地震、滑坡、崩塌等地质灾害。例如，在长乐-南澳断裂带附近的区域，历史上曾发生过多次地震和滑坡灾害，对当地的人民生命财产安全造成了严重威胁。三、福州市区地质灾害致灾因素分析3.1自然因素3.1.1地形地貌福州市区的地形地貌主要包括山地、丘陵、平原和盆地等类型，其中山地和丘陵约占总面积的70%，这些复杂的地形地貌是地质灾害发生的重要基础条件。山地和丘陵地形起伏较大，地势高差明显，在重力作用下，岩土体稳定性较差，容易发生滑坡、崩塌等地质灾害。当山体坡度达到一定程度时，岩土体所受的下滑力会超过其抗滑力，从而引发滑坡。根据相关研究和实际调查，福州市区滑坡多发生在坡度大于25°的山坡上，且随着坡度的增大，滑坡发生的概率和规模也相应增加。例如，在晋安区的鼓山地区，山体坡度多在30°-50°之间，部分区域甚至超过60°，是滑坡和崩塌灾害的高发区。据统计，鼓山周边地区每年发生的滑坡和崩塌灾害数量占市区此类灾害总数的20%-30%。地形的高差也对地质灾害的发生有着重要影响。高差较大的区域，岩土体在重力作用下积累的势能更大，一旦稳定性被破坏，就更容易引发大规模的地质灾害。在福州市区的一些山区，高差可达数百米，这些区域发生的滑坡和崩塌灾害往往具有较强的破坏力，可能会对下游的居民点、道路等造成严重威胁。此外，地形地貌还会影响地表水的汇聚和流动，进而影响地质灾害的发生。在山区，沟谷纵横，地形起伏大，地表水容易在沟谷中迅速汇聚，形成强大的洪流。当洪流携带大量泥沙、石块等固体物质时，就可能引发泥石流灾害。福州市区部分山区的沟谷地形陡峭，沟床比降大，为泥石流的形成提供了有利的地形条件。一旦遭遇强降雨，这些沟谷就容易发生泥石流，对沟谷两岸及下游地区的居民生命财产安全构成严重威胁。3.1.2地质构造福州市区位于长乐-南澳断裂带和政和-大埔断裂带之间，断裂构造较为发育，这些断裂带对地质灾害的发生有着重要影响。断裂带附近的岩土体受到构造应力的作用，岩石破碎，节理裂隙发育，结构松散，抗剪强度降低，使得这些区域的岩土体稳定性较差，容易发生滑坡、崩塌等地质灾害。例如，在长乐-南澳断裂带附近的区域，由于岩石破碎，节理裂隙众多，在强降雨等因素的作用下，经常发生小型滑坡和崩塌事件。据统计，断裂带附近区域发生的滑坡和崩塌灾害数量明显高于其他地区，约占市区此类灾害总数的30%-40%。地层岩性也是影响地质灾害发生的重要地质构造因素。福州市区的地层岩性多样，包括花岗岩、砂岩、页岩、灰岩等。不同岩性的岩石具有不同的物理力学性质，其抗风化、抗侵蚀能力以及强度等存在差异，从而影响着地质灾害的发生。花岗岩抗风化能力较强，但在长期风化作用下，其表面会形成风化层，风化层的稳定性较差，容易发生滑坡。而页岩、砂岩等岩石的抗剪强度较低，在受到外力作用时，容易发生变形和破坏，增加了滑坡、崩塌的风险。灰岩地区由于岩溶发育，容易形成地下溶洞和暗河，当地下溶洞顶板失稳时，就会引发地面塌陷灾害。例如，在仓山区的一些灰岩分布区域，由于岩溶发育，曾发生过多次地面塌陷事件，对周边的建筑物和道路造成了损坏。3.1.3气象水文气象水文条件是福州市区地质灾害发生的重要诱发因素，其中降雨和台风对地质灾害的影响最为显著。福州市区年降水量丰富，多年平均降水量在1300-2000毫米之间，且降水分布不均，主要集中在每年的4-9月，这一时期的降水量约占全年降水量的70%-80%。强降雨是触发滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的主要诱因之一。大量降雨会使岩土体含水量迅速增加，重度增大，抗剪强度降低。当岩土体所受的下滑力超过其抗滑力时，就会发生滑坡和崩塌。同时，强降雨还会导致地表径流增大，对山体和沟谷进行冲刷，增加了泥石流发生的可能性。据统计，福州市区发生的滑坡、崩塌灾害中，有80%以上是由强降雨引发的。在2023年的雨季，福州市区共发生滑坡灾害15起，崩塌灾害8起，其中大部分是在强降雨过程中发生的。台风是福州市区常见的气象灾害，每年平均有2-3个台风影响该地区。台风带来的狂风暴雨，不仅降雨强度大，而且持续时间长，极易引发山体滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。台风“杜苏芮”和“海葵”给福州市带来了特大暴雨，导致市区多地发生地质灾害。在“杜苏芮”影响期间，福州市区降雨量超过300毫米，引发了多起山体滑坡和崩塌事件；在“海葵”影响下，晋安区鳝溪风景区旁发生山体滑坡，面积约400平方米，5棵大树横倒在山体上，最上方路面悬空。据统计，在受台风影响的年份，台风期间发生的地质灾害数量占全年地质灾害总数的30%-40%，且灾害的严重程度往往更高，造成的损失也更大。河流水位变化对地质灾害也有一定的诱发作用。福州市区河流众多，闽江穿城而过。当河流水位迅速上涨时，会对河岸进行冲刷和侵蚀，导致河岸土体失稳，容易引发崩塌和滑坡。河流水位的变化还可能导致地下水位上升，使岩土体处于饱水状态，降低其抗剪强度，增加地质灾害发生的风险。例如，在闽江沿岸的一些区域，由于河流水位的季节性变化，每年都会发生多起河岸崩塌事件，对周边的道路和建筑物造成了威胁。3.2人为因素3.2.1工程建设随着福州市区城市化进程的加速，大规模的工程建设活动在带来城市发展的同时，也对地质环境产生了显著影响，成为诱发地质灾害的重要人为因素之一。在山区和丘陵地带，不合理的建筑施工活动频繁发生。例如，在进行房屋建设时，一些开发商为了节省成本和扩大建筑面积，常常在山坡上随意开挖坡脚，破坏了山体原有的稳定性。这种行为使得坡体的支撑力减弱，上部岩土体在重力作用下失去平衡，容易发生滑坡和崩塌灾害。以晋安区某山区的一个住宅小区建设为例，该小区在建设过程中，为了平整土地，对山坡进行了大规模的削坡，导致坡体坡度变陡，且未对开挖后的坡体进行有效的支护和防护措施。在2023年的一次强降雨后，该山坡发生了滑坡，滑坡体冲毁了小区内的部分房屋和道路，造成了较大的经济损失和人员安全威胁。道路修建工程也对坡体稳定性造成了破坏。在山区修建道路时，常常需要进行切坡、填方等作业，这些活动改变了山体的自然形态和应力分布。如果在施工过程中没有采取合理的工程措施，如设置挡土墙、护坡等，就容易引发滑坡和崩塌。福州市区一些山区的道路在修建后，由于没有及时对边坡进行加固处理，每逢雨季，边坡就会出现坍塌现象，不仅影响道路的正常使用，还对过往车辆和行人的安全构成威胁。此外，城市建设中的地下空间开发、高层建筑施工等活动，也会对地质环境产生影响。地下空间开发可能导致地下水位下降、岩土体应力变化，从而引发地面沉降、地面塌陷等地质灾害。高层建筑施工过程中的大量堆载，可能会增加地基的压力，导致地基不均匀沉降，进而影响建筑物的安全。例如，在鼓楼区的一个商业中心建设项目中，由于进行了大规模的地下空间开发，导致周边地区出现了地面沉降现象，一些建筑物出现了裂缝，影响了建筑物的正常使用和结构安全。3.2.2植被破坏植被在保持水土、稳定坡体方面起着至关重要的作用。然而，在福州市区，由于人类活动的影响，植被破坏现象较为严重，这对水土流失和地质灾害的发生产生了显著影响。滥砍滥伐是导致植被破坏的主要原因之一。在一些山区，为了获取木材、开垦农田或发展其他产业，人们过度砍伐树木，导致山体植被覆盖率急剧下降。例如，在永泰县的一些山区，过去由于村民大量砍伐树木用于烧柴和建房，使得许多山坡变得光秃秃的。植被的减少削弱了其对土壤的固持作用，土壤在雨水的冲刷下更容易流失，从而增加了滑坡、崩塌等地质灾害发生的风险。据统计，在植被破坏严重的区域，水土流失量比植被完好区域高出30%-50%，滑坡、崩塌等地质灾害的发生频率也明显增加。过度开垦也是破坏植被的重要因素。随着人口的增长和经济的发展，人们对土地的需求不断增加，在山区进行了大量的开垦活动。为了扩大耕地面积，人们不惜破坏山林，将山坡开垦为农田。这种行为不仅破坏了植被，还改变了地形地貌，使得山坡的稳定性降低。在福清市的一些山区，由于过度开垦，山坡上的植被遭到严重破坏，土壤失去了植被的保护，在降雨的作用下，水土流失严重，导致山体滑坡和泥石流等地质灾害时有发生。植被破坏导致水土流失加剧，进一步影响了地质灾害的发生。水土流失使得土壤层变薄，土壤的抗侵蚀能力降低，在雨水的冲刷下，大量泥沙被带入河流和沟谷，增加了河流的含沙量，容易引发泥石流灾害。水土流失还会导致坡体的稳定性下降，增加滑坡和崩塌的风险。例如，在长乐区的一些沿海山区，由于植被破坏和水土流失，山坡上的土体变得松散，在台风和暴雨的袭击下，经常发生小型滑坡和崩塌事件，对当地的生态环境和居民生活造成了一定的影响。四、福州市区地质灾害风险评价方法与模型4.1风险评价指标体系构建4.1.1选取评价指标地质灾害风险评价指标的选取是构建科学合理评价体系的关键环节，需全面综合考虑地质环境、地形地貌、气象水文、人类活动等多方面因素，以确保能够准确反映福州市区地质灾害的形成机制和风险特征。地质环境因素是影响地质灾害发生的内在基础条件。地层岩性对地质灾害的发生起着重要作用，不同岩性的岩石具有不同的物理力学性质，其抗风化、抗侵蚀能力以及强度等存在差异。例如，花岗岩抗风化能力较强，但在长期风化作用下，其表面会形成风化层，风化层的稳定性较差，容易发生滑坡；页岩、砂岩等岩石的抗剪强度较低，在受到外力作用时，容易发生变形和破坏，增加了滑坡、崩塌的风险；灰岩地区由于岩溶发育，容易形成地下溶洞和暗河，当地下溶洞顶板失稳时，就会引发地面塌陷灾害。地质构造方面，福州市区位于长乐-南澳断裂带和政和-大埔断裂带之间，断裂构造较为发育。断裂带附近的岩土体受到构造应力的作用，岩石破碎，节理裂隙发育，结构松散，抗剪强度降低，使得这些区域的岩土体稳定性较差，容易发生滑坡、崩塌等地质灾害。地形地貌因素与地质灾害的发生密切相关。地形坡度是影响地质灾害发生的重要地形地貌指标之一，坡度越大，岩土体所受的下滑力越大，稳定性越差，越容易发生滑坡、崩塌等地质灾害。根据相关研究和实际调查，福州市区滑坡多发生在坡度大于25°的山坡上，且随着坡度的增大，滑坡发生的概率和规模也相应增加。地形起伏度反映了地形的变化程度，起伏度较大的区域，岩土体在重力作用下积累的势能更大，一旦稳定性被破坏，就更容易引发大规模的地质灾害。例如，在福州市区的一些山区，高差可达数百米，这些区域发生的滑坡和崩塌灾害往往具有较强的破坏力，可能会对下游的居民点、道路等造成严重威胁。气象水文因素是地质灾害发生的重要诱发因素。降雨量对地质灾害的影响显著，大量降雨会使岩土体含水量迅速增加，重度增大，抗剪强度降低。当岩土体所受的下滑力超过其抗滑力时，就会发生滑坡和崩塌。同时，强降雨还会导致地表径流增大，对山体和沟谷进行冲刷，增加了泥石流发生的可能性。据统计，福州市区发生的滑坡、崩塌灾害中，有80%以上是由强降雨引发的。河流水位变化对地质灾害也有一定的诱发作用，当河流水位迅速上涨时，会对河岸进行冲刷和侵蚀，导致河岸土体失稳，容易引发崩塌和滑坡；河流水位的变化还可能导致地下水位上升，使岩土体处于饱水状态，降低其抗剪强度，增加地质灾害发生的风险。人类活动因素对地质灾害的发生具有重要影响。工程建设活动中的不合理行为，如在山区进行削坡建房、修建公路、露天采矿等，破坏了山体原有的稳定性。例如，在山坡上随意开挖坡脚，会使坡体的支撑力减弱，导致上部岩土体失去平衡而发生滑坡；在坡顶大量堆载，增加了坡体的负荷，也容易引发滑坡。植被破坏也是导致地质灾害发生的重要人为因素之一，人类的滥砍滥伐等活动导致山体植被覆盖率降低，削弱了植被对土壤的固持作用，使得土壤更容易受到雨水冲刷，进而增加了滑坡的风险。4.1.2指标权重确定指标权重的确定是地质灾害风险评价中的关键步骤，它反映了各评价指标在风险评价体系中的相对重要程度。为了准确确定福州市区地质灾害风险评价指标的权重，本研究采用层次分析法（AHP）和熵权法相结合的方法，充分发挥两种方法的优势，以提高权重确定的科学性和准确性。层次分析法是一种将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础上进行定性和定量分析的决策方法。在本研究中，首先建立地质灾害风险评价的层次结构模型，将目标层设定为福州市区地质灾害风险评价，准则层包括地质环境、地形地貌、气象水文、人类活动等因素，指标层则包含具体的评价指标，如地层岩性、地质构造、地形坡度、降雨量等。然后，通过专家问卷调查的方式，获取各层次指标之间的相对重要性判断矩阵。例如，对于准则层中地质环境、地形地貌、气象水文、人类活动这四个因素，专家根据自己的专业知识和经验，对它们两两之间的相对重要性进行打分，构建判断矩阵。利用方根法或特征根法等方法计算判断矩阵的最大特征根及其对应的特征向量，经过一致性检验后，得到各准则层因素相对于目标层的权重。假设经过计算，地质环境因素的权重为0.3，地形地貌因素的权重为0.25，气象水文因素的权重为0.25，人类活动因素的权重为0.2。熵权法是一种根据指标数据的变异程度来确定权重的客观赋权方法。该方法认为，指标的变异程度越大，其提供的信息量就越大，在评价中所起的作用也就越大，相应的权重也就越高。首先，对各评价指标的数据进行标准化处理，消除量纲和数量级的影响。以地形坡度指标为例，假设原始数据中地形坡度的最大值为60°，最小值为5°，将其标准化到[0,1]区间内，对于某一具体的地形坡度值x，标准化后的数值为(x-5)/(60-5)。然后，计算各指标的熵值和熵权。熵值的计算公式为：E_j=-k\sum_{i=1}^{n}p_{ij}\lnp_{ij}，其中E_j为第j个指标的熵值，k=1/\lnn，n为样本数量，p_{ij}为第i个样本中第j个指标的比重。熵权的计算公式为：W_j=(1-E_j)/\sum_{j=1}^{m}(1-E_j)，其中W_j为第j个指标的熵权，m为指标总数。通过熵权法计算得到各指标的客观权重，能够反映指标数据本身的变异特征。将层次分析法得到的主观权重和熵权法得到的客观权重进行综合集成，采用线性加权组合的方式，得到各评价指标的最终权重。假设某一指标的层次分析法权重为W_{AHP}，熵权法权重为W_{entropy}，综合权重W的计算公式为：W=\alphaW_{AHP}+(1-\alpha)W_{entropy}，其中\alpha为组合系数，一般根据实际情况在0-1之间取值，本研究中取\alpha=0.5。通过这种方法确定的权重，既考虑了专家的经验和知识，又充分利用了数据本身的信息，使权重更加合理、准确，能够更客观地反映各评价指标在地质灾害风险评价中的重要程度，为后续的风险评价提供可靠的依据。4.2风险评价模型选择与应用4.2.1常用评价模型介绍模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评价方法，它依据模糊数学的隶属度理论，将定性评价巧妙转化为定量评价，能够对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。该方法具有结果清晰、系统性强的显著特点，能较好地解决模糊的、难以量化的问题，尤其适合各种非确定性问题的处理。在地质灾害风险评价中，该方法先确定评价因素、因子的评价等级标准和权值，然后运用模糊集合变换原理，以隶属度描述各因素及因子的模糊界线，构造模糊评判矩阵，通过多层的复合运算，最终确定评价对象所属等级。设有n个评价等级，m个一级评价指标（因素），每个一级指标又包含多个二级指标（因子），用U、V、V_i等符号表示，即等级论域U=\{u_1,u_2,\cdots,u_n\}，因素论域V=\{V_1,V_2,\cdots,V_m\}，因子论域V_i=\{v_1,v_2,\cdots,v_k\}。由于U与V之间存在模糊关系R，可表示为模糊矩阵形式：\widetilde{R}=\begin{pmatrix}r_{11}&r_{12}&\cdots&r_{1n}\\r_{21}&r_{22}&\cdots&r_{2n}\\\vdots&\vdots&\ddots&\vdots\\r_{m1}&r_{m2}&\cdots&r_{mn}\end{pmatrix}=(r_{ij})_{m\timesn}其中r_{ij}表示第i个评价因素V_i对第j个等级的隶属度，它依赖于V_i所包含的各个因子对各等级的隶属度及各因子对因素的权重。设V_i所包含的第p个因子对第q个等级的隶属度为S_{pq}（p=1,2,\cdots,k;q=1,2,\cdots,n），第p个因子对该因素的权重W_p，则(r_{i1},r_{i2},\cdots,r_{in})=(W_1,W_2,\cdots,W_k)，这样就确定了模糊关系矩阵。记一级评价因素的权重为A=(A_1,A_2,\cdots,A_m)，则综合评价结果为B=A\widetilde{R}=(b_1,b_2,\cdots,b_n)。若b_k=\max(b_1,b_2,\cdots,b_n)，则评价对象属于第k类。信息量模型是一种基于统计学的地质灾害风险评价方法，它通过计算地质灾害与各影响因素之间的信息量来确定各因素对地质灾害发生的贡献程度。该模型假设地质灾害的发生与各影响因素之间存在一定的统计关系，通过对历史地质灾害数据和影响因素数据的分析，计算出每个影响因素在不同状态下对地质灾害发生的信息量。信息量越大，说明该因素对地质灾害发生的影响越大。在实际应用中，首先需要确定影响地质灾害发生的因素，如地形坡度、地层岩性、降雨量等，然后将这些因素进行量化和分类。对于每个因素的每个类别，统计在该类别下发生地质灾害的样本数量以及总的样本数量，根据信息量计算公式计算出该因素该类别的信息量。将所有因素的信息量进行累加，得到每个评价单元的总信息量，总信息量越大，该评价单元发生地质灾害的风险越高。信息量模型能够充分利用历史数据中的信息，客观地反映各因素与地质灾害之间的关系，具有较强的科学性和实用性。4.2.2模型在福州市区的应用本研究选取福州市晋安区的鼓山周边区域作为具体研究对象，运用模糊综合评价法进行地质灾害风险评价计算。该区域地形起伏较大，人类工程活动频繁，地质灾害隐患较多，具有一定的代表性。首先，确定评价指标体系。根据前文对福州市区地质灾害致灾因素的分析，结合鼓山周边区域的实际情况，选取地形坡度、地层岩性、降雨量、工程建设活动、植被覆盖率作为评价指标。将地形坡度分为0-15°、15-25°、25-35°、35°以上四个等级；地层岩性分为花岗岩、砂岩、页岩、灰岩四类；降雨量根据多年气象数据分为小雨（日降雨量0-10毫米）、中雨（日降雨量10-25毫米）、大雨（日降雨量25-50毫米）、暴雨（日降雨量50毫米以上）四个等级；工程建设活动分为无工程建设、少量工程建设、中等规模工程建设、大规模工程建设四个程度；植被覆盖率分为80\%以上、60-80\%、40-60\%、40\%以下四个范围。接着，确定评价等级。将地质灾害风险分为低风险、较低风险、中等风险、较高风险、高风险五个等级。通过专家问卷调查和实地调查数据，确定各评价指标对不同风险等级的隶属度，构建模糊关系矩阵\widetilde{R}。例如，对于地形坡度指标，当坡度在0-15°时，对低风险等级的隶属度为0.8，对较低风险等级的隶属度为0.2，对其他风险等级的隶属度为0；当坡度在15-25°时，对低风险等级的隶属度为0.3，对较低风险等级的隶属度为0.5，对中等风险等级的隶属度为0.2，对较高风险和高风险等级的隶属度为0，以此类推，得到地形坡度指标的隶属度向量，进而构建模糊关系矩阵中地形坡度这一行的元素。然后，采用层次分析法（AHP）和熵权法相结合的方法确定各评价指标的权重。通过专家问卷调查获取各指标之间的相对重要性判断矩阵，运用方根法计算判断矩阵的最大特征根及其对应的特征向量，经过一致性检验后，得到各指标的层次分析法权重。同时，对各评价指标的数据进行标准化处理，计算各指标的熵值和熵权。将层次分析法权重和熵权法权重进行线性加权组合，得到各评价指标的最终权重，假设地形坡度的最终权重为0.25，地层岩性的最终权重为0.2，降雨量的最终权重为0.2，工程建设活动的最终权重为0.2，植被覆盖率的最终权重为0.15，得到权重向量A=(0.25,0.2,0.2,0.2,0.15)。最后，进行模糊综合评价计算。根据模糊综合评价公式B=A\widetilde{R}，计算得到综合评价结果向量B=(b_1,b_2,b_3,b_4,b_5)，其中b_i表示该区域对第i个风险等级的隶属度。假设计算得到B=(0.1,0.2,0.35,0.25,0.1)，根据最大隶属度原则，b_3=0.35最大，所以该区域的地质灾害风险等级为中等风险。通过对鼓山周边区域的模糊综合评价，能够直观地了解该区域地质灾害的风险状况，为后续的防灾减灾措施制定提供科学依据。五、福州市区地质灾害风险评价实证研究5.1研究区域概况福州市区地处福建省中部东端、闽江下游，介于北纬25°15′～26°39′、东经118°08′～120°31′之间，总面积11,968平方千米。其地貌类型多样，以山地丘陵为主，地势总体呈北高南低、西高东低态势，山地、丘陵占全区土地总面积的72.68%，其中山地占32.41%，丘陵占40.27%。鹫峰、戴云两山脉斜切南北，东有鼓山，西有旗山，南有五虎山，北有莲花峰，海拔多在600-1000米之间，闽江横贯市区东流入海，形成了独特的河口盆地地貌。2023年末，福州市区常住人口达846.9万人，人口分布不均，主要集中在鼓楼区、台江区、仓山区、晋安区等中心城区。随着城市化进程的加速，人口仍呈现出向中心城区聚集的趋势，这使得中心城区的人口密度不断增大，对土地资源的需求也日益增加，从而引发了一系列的人类工程活动，如大规模的城市建设、道路桥梁修建、地下空间开发等，这些活动在改变城市面貌的同时，也对地质环境产生了深远影响，增加了地质灾害发生的潜在风险。作为福建省的省会城市和经济中心，福州市区经济发展迅速，2024年初步核算，全市实现地区生产总值14236.76亿元，增长6.1%。经济的快速发展带动了基础设施建设的大规模开展，如地铁线路的延伸、商业综合体的兴建、住宅小区的开发等。然而，这些工程建设活动在实施过程中，如果缺乏科学合理的规划和严格的地质灾害危险性评估，就可能破坏山体原有的稳定性，改变地形地貌，引发滑坡、崩塌、地面塌陷等地质灾害。例如，在山区进行的道路建设中，不合理的切坡、填方作业可能导致山体边坡失稳，增加滑坡和崩塌的发生概率；城市建设中的地下空间开发，如地铁施工、地下停车场建设等，可能引起地面沉降、地面塌陷等地质灾害，对周边的建筑物和基础设施造成严重威胁。5.2数据收集与处理5.2.1数据来源为了全面、准确地开展福州市区地质灾害风险评价，本研究广泛收集了多源数据，涵盖地质、气象、地理信息等多个领域，这些数据的来源丰富多样，具有较高的可靠性和权威性。地质数据主要来源于福建省地质调查研究院、福州市自然资源和规划局等专业机构。从福建省地质调查研究院获取了福州市区详细的地质构造图、地层岩性分布图等基础地质资料，这些资料记录了福州市区不同地层的分布情况、岩石类型、地质构造特征等信息，为分析地质灾害的形成机制提供了重要依据。福州市自然资源和规划局提供了历年的地质灾害调查数据，包括地质灾害的发生位置、类型、规模、时间等详细信息，这些数据是研究福州市区地质灾害时空分布规律的关键数据来源。气象数据方面，主要从福建省气象局和福州市气象局获取。福建省气象局提供了福州市区多年的气象观测数据，包括降雨量、气温、风速、风向等气象要素的历史记录。其中，降雨量数据对于分析地质灾害与降雨之间的关系至关重要，通过对不同时段降雨量的统计分析，可以确定降雨对地质灾害的诱发作用。福州市气象局提供了更为详细的本地气象数据，包括逐小时的降雨量、短时强降雨事件记录等，这些数据能够更精确地反映福州市区气象条件的变化，为研究气象因素对地质灾害的影响提供了有力支持。地理信息数据主要依赖于地理信息系统（GIS）数据和数字高程模型（DEM）数据。通过专业的GIS数据提供商获取了福州市区的地形地貌数据，包括地形坡度、坡向、地形起伏度等信息，这些数据对于分析地形地貌与地质灾害的关系具有重要意义。数字高程模型（DEM）数据则从相关测绘部门获取，DEM数据能够直观地反映福州市区的地形起伏情况，通过对DEM数据的处理和分析，可以提取出与地质灾害相关的地形特征，如山谷、山脊、沟谷等，为地质灾害风险评价提供了重要的地形信息基础。此外，为了获取更全面的数据，还通过实地调查和问卷调查的方式收集了部分数据。实地调查主要针对福州市区的地质灾害隐患点、人类工程活动现场等进行，通过现场观察、测量、记录等方式，获取了地质灾害的实际情况、人类工程活动对地质环境的影响等第一手资料。问卷调查则主要面向福州市区的居民和相关工程建设单位，了解他们对地质灾害的认知程度、周边地质环境的变化情况以及工程建设活动中的地质灾害防范措施等信息，这些数据为分析人为因素对地质灾害的影响提供了补充数据来源。5.2.2数据预处理在收集到大量的数据后，为了确保数据的质量和可用性，需要对数据进行一系列的预处理操作，主要包括数据清洗和标准化处理，以提高数据的准确性和一致性，为后续的地质灾害风险评价提供可靠的数据支持。数据清洗是数据预处理的重要环节，旨在去除数据中的噪声、错误和不完整的信息，提高数据质量。针对地质数据中可能存在的测量误差和记录错误，采用了多种方法进行处理。对于地形坡度、地层岩性等数据，通过与其他相关资料进行对比分析，检查数据的合理性。例如，将地形坡度数据与实地测量数据进行对比，若发现某个区域的地形坡度数据与实际地形明显不符，则进一步核实原始数据的采集过程，查找可能存在的错误。对于降雨量等气象数据，通过统计分析方法，去除异常值。利用统计学中的箱线图方法，识别出降雨量数据中的异常值，如某一时段的降雨量远远超出历史同期的正常范围，且与周边地区的降雨量数据差异过大，经过核实后，确定该数据为异常值并进行修正或删除。对于缺失值的处理，采用了插值法和填充法。对于地形坡度、坡向等连续型数据的缺失值，利用空间插值算法，如反距离权重插值法（IDW），根据周边已知数据点的数值，对缺失值进行插值计算，以保证数据的空间连续性。对于地质灾害发生时间等离散型数据的缺失值，采用填充法，根据历史数据的统计规律，选择出现频率最高的值或根据上下文逻辑进行合理填充。数据标准化是将不同单位、格式或范围的数据转换为统一的形式，以便于进行后续的数据分析和处理。对于地形坡度、降雨量等数值型数据，采用最小-最大归一化方法，将数据的取值范围缩放到[0,1]之间，以消除数据量纲和数量级的影响。最小-最大归一化的公式为：x'=\frac{x-\min(x)}{\max(x)-\min(x)}，其中x'是归一化后的数据值，x是原始数据值，\min(x)和\max(x)是原始数据的最小值和最大值。对于地层岩性、地质构造等非数值型数据，采用编码的方式进行标准化处理。将地层岩性分为花岗岩、砂岩、页岩、灰岩等类别，分别赋予不同的编码，如将花岗岩编码为1，砂岩编码为2，页岩编码为3，灰岩编码为4，以便于在后续的分析中进行数据处理和计算。通过数据标准化处理，使得不同类型的数据具有统一的尺度和格式，能够更有效地参与到地质灾害风险评价模型的计算中，提高评价结果的准确性和可靠性。5.3风险评价结果与分析运用构建的地质灾害风险评价模型，对福州市区的地质灾害风险进行全面评估，得到了详细的风险评价结果，并绘制了风险评价结果图（图1）。通过对风险评价结果图的深入分析，可以清晰地了解不同风险等级区域的分布特点及其形成原因，为制定针对性的防灾减灾措施提供科学依据。福州市区地质灾害风险等级可划分为低风险、较低风险、中等风险、较高风险和高风险五个等级。其中，低风险区域主要分布在福州市区的中部和东部的平原地带，如台江区的大部分区域、仓山区的部分沿江平原地区以及马尾区的部分区域。这些区域地形平坦，地势起伏较小，岩土体稳定性较好，地质构造相对稳定，断裂构造较少，且人类工程活动相对较少，对地质环境的破坏较小，因此地质灾害发生的风险较低。较低风险区域主要分布在低风险区域的周边，以及一些地形相对平缓的丘陵边缘地带，如鼓楼区的部分区域、晋安区的部分平原与丘陵过渡地带等。这些区域地形坡度相对较小，一般在15°以下，岩土体虽然受到一定程度的风化作用，但整体稳定性尚可。人类工程活动虽然有所增加，但在合理的规划和管控下，对地质环境的影响相对较小，所以地质灾害发生的风险处于较低水平。中等风险区域主要集中在福州市区的西部和北部的丘陵地区，以及人类工程活动较为频繁的城市建设区，如晋安区的大部分丘陵区域、鼓楼区的部分山地周边区域、仓山区的一些靠近山体的区域等。这些区域地形起伏较大，地形坡度一般在15°-35°之间，岩土体在重力作用下稳定性较差，且由于风化作用和降雨的影响，岩土体的抗剪强度有所降低。同时，人类工程活动如道路修建、房地产开发等，对山体进行了大量的开挖和填方，破坏了山体原有的稳定性，增加了地质灾害发生的风险。较高风险区域主要分布在地形坡度较大的山区，以及地质构造复杂、断裂构造发育的区域，如晋安区的鼓山地区、仓山区的高盖山地区等。这些区域地形坡度多在35°以上，岩土体在重力作用下极易发生滑动和崩塌。地质构造复杂，断裂带附近的岩土体破碎，节理裂隙发育，抗剪强度低，稳定性差。人类工程活动在这些区域也较为频繁，进一步加剧了地质灾害发生的风险。高风险区域主要出现在一些大型滑坡、崩塌等地质灾害隐患点周边，以及部分存在严重岩溶发育和采空区的区域，如永泰县的一些山区、晋安区的个别存在历史采矿活动的区域等。这些区域已经发生过或存在较大的潜在地质灾害隐患，滑坡、崩塌等地质灾害随时可能发生，且一旦发生，可能会造成严重的人员伤亡和财产损失。岩溶发育地区地下溶洞众多，顶板稳定性差，容易发生地面塌陷；采空区由于地下矿产资源被开采，上方岩土体失去支撑，存在大面积塌陷的风险。六、地质灾害防治对策与建议6.1工程治理措施6.1.1边坡加固边坡加固是防治滑坡、崩塌等地质灾害的重要工程措施，通过增强边坡的稳定性，有效降低地质灾害发生的风险。在福州市区，挡土墙、锚杆等边坡加固技术得到了广泛应用，取得了显著的防治效果。挡土墙是一种常用的边坡加固结构，它通过抵抗土体的侧向压力，防止边坡土体滑动和坍塌。在福州市区的一些山区道路建设和房地产开发项目中，挡土墙被大量应用于边坡防护。例如，在福清G534线、G228线的边坡灾害防治工程中，针对4处容易发生溜方的灾害点，采用了设置挡土墙的整治方案。挡土墙的类型多样，常见的有重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙等。重力式挡土墙依靠自身重力来维持稳定，结构简单，施工方便，适用于高度较低、地基承载力较好的边坡；悬臂式挡土墙由立壁、墙趾板和墙踵板组成，依靠墙踵板上的填土重量和墙身自重来抵抗土体的侧向压力，适用于高度较高、地基承载力较差的边坡；扶壁式挡土墙在悬臂式挡土墙的基础上增设了扶壁，进一步增强了挡土墙的稳定性，适用于更高、更复杂的边坡。在选择挡土墙类型时，需要根据边坡的地质条件、高度、坡度以及周边环境等因素进行综合考虑，确保挡土墙能够有效地发挥加固作用。锚杆是另一种重要的边坡加固技术，它通过将钢筋或钢索等锚固材料插入边坡土体中，将不稳定的土体与稳定的岩体或土体连接在一起，提高边坡的抗滑能力。在福州市区的一些高陡边坡治理中，锚杆技术得到了广泛应用。锚杆的施工工艺包括钻孔、插入锚杆、注浆等步骤。在钻孔过程中，需要根据边坡的地质条件和设计要求，选择合适的钻孔设备和钻孔参数，确保钻孔的质量和精度。插入锚杆时，要保证锚杆的位置和角度准确，与钻孔壁紧密贴合。注浆是锚杆施工的关键环节，通过向钻孔内注入水泥浆或其他粘结材料，使锚杆与土体形成一个整体，增强锚杆的锚固力。为了提高锚杆的加固效果，还可以采用预应力锚杆，即在锚杆安装后，对其施加一定的预应力，使边坡土体在受力前就处于受压状态，进一步提高边坡的稳定性。6.1.2排水工程排水工程是地质灾害防治中不可或缺的重要措施，通过修建排水沟、截水沟等排水设施，能够有效排除地表水和地下水，降低地下水位，减少岩土体的含水量，从而增强岩土体的稳定性，降低滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害发生的风险。在福州市区，由于降雨充沛，且降雨集中在雨季，大量的雨水容易在地表积聚，对边坡和山体造成冲刷和浸泡，增加地质灾害发生的可能性。因此，修建完善的排水系统至关重要。排水沟是一种常见的排水设施，它主要用于排除地表径流。在福州市区的山区道路、住宅小区、公园等区域，都设置了大量的排水沟。排水沟的设计应根据地形、降雨量等因素进行合理规划，确保其能够有效地收集和排放雨水。排水沟的断面形状通常有矩形、梯形、圆形等，其中矩形和梯形断面适用于流量较大的情况，圆形断面则适用于流量较小的情况。排水沟的坡度应根据地形和排水要求进行设置，一般不宜小于0.3%-0.5%，以保证水流的畅通。为了防止排水沟被杂物堵塞，还需要定期对其进行清理和维护。截水沟主要用于拦截山坡上方的地表水，使其不流入可能发生地质灾害的区域。在福州市区的一些山坡顶部和边坡边缘，设置了截水沟。截水沟的位置应根据地形和地质条件进行确定，一般应设置在滑坡体或崩塌体的后缘上方一定距离处，以确保能够有效地拦截地表水。截水沟的断面尺寸和坡度应根据拦截的水量和地形条件进行设计，一般要求能够满足最大流量的排放要求。截水沟的沟底和沟壁应采用坚固的材料进行衬砌，如混凝土、砖石等，以防止水流对其造成冲刷和破坏。除了地表排水设施外，降低地下水位也是排水工程的重要内容。地下水位过高会使岩土体处于饱水状态，抗剪强度降低，容易引发地质灾害。在福州市区的一些工程建设中，采用了井点降水、盲沟排水等方法来降低地下水位。井点降水是通过在地下设置井点，利用抽水设备将地下水抽出，从而降低地下水位。井点降水适用于地下水位较高、含水层较薄的情况。盲沟排水是在地下设置盲沟，将地下水引入排水系统。盲沟通常采用碎石、砾石等透水性材料填充，外面包裹土工布，以防止泥土堵塞。盲沟排水适用于地下水位较高、含水层较厚的情况。通过合理设置排水设施，有效地降低地下水位，能够显著提高岩土体的稳定性，减少地质灾害的发生。6.2监测预警系统建设6.2.1监测技术与设备福州市区在地质灾害监测中广泛应用了卫星遥感技术，借助其大范围、多时相、高分辨率的监测优势，能够全面、及时地获取地质灾害隐患区域的地形地貌、岩土体特征、植被覆盖等信息，为地质灾害的早期识别和风险评估提供有力支持。例如，通过对不同时期卫星遥感影像的对比分析，可以清晰地观察到山体滑坡、地面塌陷等地质灾害隐患区域的地形变化情况。利用卫星遥感影像的光谱特征，能够准确识别出岩土体的类型和性质，判断其稳定性。还能通过监测植被覆盖的变化，间接反映出地质灾害对生态环境的影响。当山体发生滑坡后，滑坡区域的植被会遭到破坏，在卫星遥感影像上表现为植被覆盖度降低，通过对这些变化的监测和分析，能够及时发现潜在的地质灾害隐患。地面监测仪器在福州市区地质灾害监测中也发挥着重要作用，多种仪器协同工作，实现对地质灾害的实时、精准监测。全站仪是一种常用的地面监测仪器，它可以精确测量监测点的三维坐标，通过对监测点坐标的长期观测和分析，能够及时发现边坡、建筑物等的变形情况。在福州市区的一些边坡监测项目中，通过在边坡上设置多个监测点，并使用全站仪定期对这些监测点进行测量，能够准确掌握边坡的变形趋势。当监测点的坐标发生异常变化时，就可以判断边坡可能存在失稳的风险，及时采取相应的防治措施。位移计能够直接测量岩土体的位移，为地质灾害的预警提供关键数据。在滑坡监测中，通过在滑坡体上安装位移计，可以实时监测滑坡体的位移情况。当位移计监测到滑坡体的位移速率超过设定的阈值时，就可以发出预警信号，提醒相关部门和人员及时采取措施，避免灾害的发生。雨量计是监测降雨量的重要仪器，对于地质灾害的预警具有重要意义。福州市区降雨充沛，且降雨集中在雨季，强降雨是触发滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的主要诱因之一。通过在不同区域设置雨量计，能够实时监测降雨量的大小和变化情况。结合地质灾害与降雨的关系模型，当雨量计监测到降雨量达到一定数值时，就可以预测可能发生的地质灾害，提前发布预警信息，组织人员疏散和采取相应的防范措施。为了实现对地质灾害的全面、实时监测，福州市区构建了一套综合监测网络，将卫星遥感和地面监测仪器有机结合。通过卫星遥感技术对大面积区域进行宏观监测，快速发现潜在的地质灾害隐患区域；利用地面监测仪器对重点区域和隐患点进行精细化监测，获取详细的地质灾害相关数据。将卫星遥感和地面监测仪器的数据进行整合和分析，能够更准确地评估地质灾害的风险，提高监测预警的准确性和可靠性。6.2.2预警信息发布福州市区建立了多元化的预警信息发布渠道，确保预警信息能够及时、准确地传达给受威胁群众，最大限度地保障人民群众的生命财产安全。广播、电视作为传统的媒体渠道，在预警信息发布中具有广泛的覆盖面和较高的传播效率。福州市区的广播电台和电视台在接到地质灾害预警信息后，会立即中断正常节目，插播预警信息，以滚动字幕、语音播报等形式向广大市民传达地质灾害的类型、发生区域、可能的影响范围以及防范措施等重要信息。在台风季节，当气象部门发布台风预警信息后，广播、电视会及时跟进报道，提醒市民做好防范准备，包括加固门窗、储备物资、避免外出等。短信平台也是福州市区发布预警信息的重要手段之一。通过与通信运营商合作，建立了地质灾害预警短信发送系统，将预警信息直接发送到受威胁群众的手机上。短信内容简洁明了，包含地质灾害的基本信息和应对建议，确保群众能够在第一时间了解到灾害情况。当某个区域发布滑坡预警信息时，短信会通知该区域的居民迅速撤离到安全地带，远离滑坡隐患区域。互联网平台在信息传播方面具有即时性和互动性的优势。福州市区利用政府官方网站、社交媒体平台等互联网渠道发布地质灾害预警信息。在政府官方网站上设立专门的地质灾害预警板块，及时更新预警信息和相关防范知识。社交媒体平台如微信公众号、微博等，通过发布图文并茂的预警信息和科普文章，吸引更多群众关注地质灾害防范。相关部门还会在互联网平台上与群众进行互动，解答群众的疑问，提供更详细的防范指导。为了提高预警信息的传递效率和准确性，福州市区还制定了完善的预警信息发布流程。当监测系统发现地质灾害风险达到预警阈值时，监测部门会立即将预警信息上报给上级主管部门。上级主管部门在核实信息后，会迅速启动预警信息发布机制，按照既定的发布渠道和方式，将预警信息及时发布出去。在发布过程中，会对预警信息进行严格审核，确保信息的准确性和完整性。还会对预警信息的发布效果进行跟踪评估，根据反馈情况及时调整发布策略，不断提高预警信息的传递效果。6.3规划与管理措施6.3.1土地利用规划在土地利用规划中，避让地质灾害高风险区是降低地质灾害风险、保障人民生命财产安全的关键举措。福州市区地质灾害风险分布呈现明显的区域差异，高风险区主要集中在地形坡度较大的山区、地质构造复杂的区域以及存在严重岩溶发育和采空区的地段。在这些区域，滑坡、崩塌、地面塌陷等地质灾害发生的可能性较高，一旦发生，往往会造成严重的人员伤亡和财产损失。因此，在进行土地利用规划时，应充分考虑地质灾害风险因素，严格限制在高风险区域进行大规模开发建设。对于地质灾害高风险区域，应优先划定为生态保护区或限制建设区，加强对这些区域的生态保护和自然修复，严禁进行大规模的房地产开发、工业建设等活动。可以将一些高风险的山区划定为自然保护区或森林公园，通过保护植被、减少人类活动干扰等措施，增强山体的稳定性，降低地质灾害