滑坡致災(zāi)因子篩選范文

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《地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護雜志》2015年第一期

1滑坡地質(zhì)災(zāi)害致災(zāi)因子敏感性分析

1.1高程鎮(zhèn)雄縣地處烏蒙山脈北緣斜坡山地，處于金沙江南岸，總體地勢西南高、東北低，全縣最低高程520m，最高高程2416m，縣境內(nèi)最大高差達1896m。通過（1）式的函數(shù)轉(zhuǎn)化，得到表2高程分級及CF值。由表2與圖1可知高程因子中700～1200m滑坡易發(fā)性高，即高程因子中700～1200m敏感性高。

1.2坡度坡度在斜坡穩(wěn)定性分析中，是一個非常重要的要素。在平緩地帶，滑坡是很難形成的。斜坡失穩(wěn)形成滑坡一般發(fā)生在＜60°的地帶，超過60°，斜坡失穩(wěn)一般以崩塌的形式出現(xiàn)。鎮(zhèn)雄縣屬于山區(qū)，坡度變化明顯，高坡度地區(qū)主要集中在鎮(zhèn)雄縣中東部地區(qū)，坡度高達50°，中部及中西部相對平緩。通過（1）式的函數(shù)轉(zhuǎn)化，得到表2坡度分級及CF值。由表2與圖2可知坡度因子中5°～15°滑坡易發(fā)性高，即高程因子中5°～15°敏感性高。

1.3起伏度起伏度為特定區(qū)域內(nèi)（30m×30m柵格單元內(nèi)），最高高程與最低高程的差值，及相對高差。本文為了方便后期數(shù)據(jù)分析，引入起伏度的概念對地形變化進行量化。鎮(zhèn)雄縣境內(nèi)山高坡陡，溝谷縱橫，主要為山區(qū)，面積占縣域總面積的46％。通過上述（1）式的函數(shù)轉(zhuǎn)化，得到表2起伏度分級及CF值。由表2與圖3可知起伏度因子中30～200m滑坡易發(fā)性高，即起伏度因子中30～200m敏感性高。

1.4巖性（巖組）鎮(zhèn)雄縣地層出露較齊全，除第三系、泥盆系外，其他地層均有出露，以二疊系、三疊系較為發(fā)育，且上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖分布廣泛。巖體總體以沉積巖為主，主要巖性為碳酸鹽巖、碎屑巖，其次是濱海相、海陸相交互相的砂巖、泥巖、頁巖和含煤建造，巖漿巖比較單一，僅出露二疊系上統(tǒng)峨眉山組（P2β）玄武巖。第四系沉積類型單一，山間小盆谷堆積、偶見河流階地，厚度小。通過上述（1）式的函數(shù)轉(zhuǎn)化，得到表2起伏度分級及CF值。由表2與圖4可知巖組因子中半堅硬巖組滑坡易發(fā)性高，即巖組因子中半堅硬巖組敏感性高。

1.5坡向有學(xué)者研究認為，斜坡的朝向可能也與滑坡的易發(fā)性程度有關(guān)，但要因地區(qū)而異。本文根據(jù)斜坡朝向?qū)⑵孪蛞蜃臃譃闁|、西、南、北與平地等5個二級因子。其中北朝向指角度在0°～45°與315°～360°范圍內(nèi)，東朝向為坡向角度在45°～135°范圍內(nèi)，南朝向為坡向角度在135°～225°范圍內(nèi)，西朝向為坡向角度在225°～315°范圍內(nèi)。各坡向分布情況如圖5所示。通過上述（1）式的函數(shù)轉(zhuǎn)化，得到表2中坡向分級及CF值。由表2與圖5可知坡向南區(qū)段滑坡易發(fā)性高，即坡向南區(qū)段敏感性高。

1.6與構(gòu)造線距離與構(gòu)造線的距離分區(qū)是在由ArcMap環(huán)境下通過對構(gòu)造線取緩沖區(qū)得到，如圖6所示。通過上述（1）式的函數(shù)轉(zhuǎn)化，得到表2與構(gòu)造線距離分級及CF值。由表2與圖6可知與構(gòu)造線距離在500～100m區(qū)段滑坡易發(fā)性高，即與構(gòu)造線距離在500～100m區(qū)段敏感性高。

1.7與水系距離河谷切割提供了發(fā)生滑坡的空間條件，是滑坡分布的主要孕育場，鎮(zhèn)雄縣內(nèi)深切河谷的切割密度明顯地影響著地質(zhì)災(zāi)害分布的密度。總體上，鎮(zhèn)雄縣大小河流共計21條，長度超過10km的河流共17條，地表河流天然落差較大，水能資源較豐富，河流河床陡險多石，所有河流均屬于長江水系。河流兩側(cè)邊坡前緣常年受水浸潤，土體之間的摩擦力減小，土體的抗滑力下降，引發(fā)了大量滑坡。通過上述（1）式的函數(shù)轉(zhuǎn)化，得到每個區(qū)段的CF值，見表2。由表2與圖7可知與水系距離在200～400m區(qū)段滑坡易發(fā)性高，即與水系距離在200～400m區(qū)段敏感性高。

1.8與道路距離在道路的修建和運營過程，對于斜坡土體有一個擾動作用，可能破壞土體的平衡，尤其是在土體處于極限平衡狀態(tài)時，故本文將公路基礎(chǔ)建設(shè)作為滑坡的一個誘發(fā)因子。通過上述（1）式的函數(shù)轉(zhuǎn)化，得到每個級別的CF值，見表2。由表2與圖8可知與道路距離在＜500m區(qū)段滑坡易發(fā)性高，即與道路距離在＜500m區(qū)段敏感性高。

2回歸模型的建立

2.1主要致災(zāi)因子確定計算出每一數(shù)據(jù)層的CF后，需要將不同數(shù)據(jù)層的CF進行合并。假定要合并的兩數(shù)據(jù)層的CF值分別為x和y，合并得到的結(jié)果為Z，合并的公式如下。每個因子數(shù)據(jù)層的CF計算及合并均在Arcgis軟件中進行。首先將每個因子數(shù)據(jù)層分別賦予公式（1）計算CF值，再在Arcgis軟件中進行各個數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)疊加及數(shù)據(jù)運算。所涉及的功能模塊為處理柵格數(shù)據(jù)常用的柵格計算器，兩兩圖層疊加，每個柵格圖層的柵格單元中的CF值按照（2）式進行運算得到Z值，按一定的規(guī)則對合并后得到的Z值進行重新劃分，得到滑坡形成條件分區(qū)結(jié)果。通過對比已有滑坡數(shù)據(jù)，可確定每一種致災(zāi)因子對滑坡發(fā)生的影響程度，從而確定滑坡主要致災(zāi)因子。根據(jù)公式（2）進行圖層疊加分析得出鎮(zhèn)雄縣滑坡主要致災(zāi)因子有：巖性（巖組）、坡度、坡向、起伏度、與水系距離、與道路距離。將鎮(zhèn)雄縣影響滑坡地質(zhì)災(zāi)害的主要致災(zāi)圖層：巖性（巖組）、坡度、坡向、起伏度、與水系距離、與道路距離，在Arcgis中進行疊加分析，得到進行統(tǒng)計計算的柵格單元，每個柵格單元均包含每一個主要致災(zāi)因子的單一條件分組（表3），從而可以認定單元之間是相互獨立的，有利于統(tǒng)計分析的進行。

2.2回歸模型的建立統(tǒng)計學(xué)中回歸的含義是指，變量之間定量的依存關(guān)系。在數(shù)理統(tǒng)計和數(shù)值分析上，常用最小二乘法對這樣的函數(shù)進行擬合。也就是說已知各組自變量，要求確定各組自變量之間存在的關(guān)系，并且在在已知自變量的情況下，得出因變量Y值。將回歸原理用于滑坡形成條件分析中，xi表示各自變量，即各致災(zāi)因子指標(biāo)值，取值范圍［－1，1］。因變量Y就是滑坡形成條件有利級別，滑坡形成條件有利級別取值范圍［1，6］。隨機選取局部區(qū)域柵格單元（本文采用隨機選取200個柵格作為樣本數(shù)據(jù)，樣本數(shù)據(jù)見附表A），采用各因子數(shù)據(jù)類CF值作為回歸模型的自變量，滑坡形成條件有利級別作為因變量，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Spss統(tǒng)計分析軟件，進行多元線性回歸分析，得到鎮(zhèn)雄縣滑坡地質(zhì)災(zāi)害主要因子的回歸模型，如表4。將最終統(tǒng)計量帶入（3）式得出下式。根據(jù)Spss得到的結(jié)果，顯著性水平Sig．均接近于零（如表4），說明自變量對因變量均有顯著影響。

2.3回歸模型的檢驗根據(jù)所得回歸模型，進行主要致災(zāi)因子圖層疊加分析，得到最終滑坡地質(zhì)災(zāi)害形成條件分區(qū)，結(jié)果見表5。由表5可以看出，已發(fā)的滑坡主要集中在4、5、6類中，比例合計83．17％，所占滑坡總面積的83．17％。這一結(jié)果表明所建模型可以解釋80％左右的已發(fā)滑坡。因此，所建鎮(zhèn)雄縣滑坡地質(zhì)災(zāi)害主要致災(zāi)因子多元線性回歸模型精度較高。

3結(jié)論

本次研究以GIS技術(shù)對鎮(zhèn)雄縣滑坡主要致災(zāi)因子進行篩選分析，并采用CF法建立回歸模型對鎮(zhèn)雄縣滑坡形成條件進行分區(qū)對比研究，得出了以下結(jié)論：（1）通過上述滑坡主要致災(zāi)因子的分析，可以得出，巖性（巖組）、坡度、坡向、起伏度、與水系距離、與道路距離等因子能作為影響鎮(zhèn)雄縣滑坡發(fā)育的主要因子。并結(jié)合致災(zāi)因子敏感性的分析，可得出：1）巖性（巖組）：從巖組上看，半堅硬巖組為滑坡易發(fā)巖組；2）地形：5°～15°是鎮(zhèn)雄縣滑坡地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)坡度范圍，南方向為鎮(zhèn)雄縣滑坡易發(fā)坡向范圍，起伏度在30～200m之間，為鎮(zhèn)雄縣滑坡易發(fā)起伏度范圍；3）水系：水系緩沖區(qū)在200～400m范圍為鎮(zhèn)雄縣滑坡易發(fā)區(qū)段；4）道路：道路緩沖區(qū)在＜500m范圍為鎮(zhèn)雄縣滑坡易發(fā)區(qū)段。（2）回歸模型研究表明，已發(fā)的滑坡主要集中在潛在不利區(qū)、較不利區(qū)、不利區(qū)3類中，比例合計83．17％，所占滑坡總面積的83．17％。這一結(jié)果表明所建模型可以解釋80％左右的已發(fā)滑坡。因此，所建鎮(zhèn)雄縣滑坡地質(zhì)災(zāi)害主要致災(zāi)因子多元線性回歸模型精度較高。

作者：談樹成 龍叔林 楊軍 楊煬 單位：云南大學(xué)資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院