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滑坡致灾因子筛选范文

时间:2022-07-20 03:45:53

滑坡致灾因子筛选

《地质灾害与环境保护杂志》2015年第一期

1滑坡地质灾害致灾因子敏感性分析

1.1高程镇雄县地处乌蒙山脉北缘斜坡山地,处于金沙江南岸,总体地势西南高、东北低,全县最低高程520m,最高高程2416m,县境内最大高差达1896m。通过(1)式的函数转化,得到表2高程分级及CF值。由表2与图1可知高程因子中700~1200m滑坡易发性高,即高程因子中700~1200m敏感性高。

1.2坡度坡度在斜坡稳定性分析中,是一个非常重要的要素。在平缓地带,滑坡是很难形成的。斜坡失稳形成滑坡一般发生在<60°的地带,超过60°,斜坡失稳一般以崩塌的形式出现。镇雄县属于山区,坡度变化明显,高坡度地区主要集中在镇雄县中东部地区,坡度高达50°,中部及中西部相对平缓。通过(1)式的函数转化,得到表2坡度分级及CF值。由表2与图2可知坡度因子中5°~15°滑坡易发性高,即高程因子中5°~15°敏感性高。

1.3起伏度起伏度为特定区域内(30m×30m栅格单元内),最高高程与最低高程的差值,及相对高差。本文为了方便后期数据分析,引入起伏度的概念对地形变化进行量化。镇雄县境内山高坡陡,沟谷纵横,主要为山区,面积占县域总面积的46%。通过上述(1)式的函数转化,得到表2起伏度分级及CF值。由表2与图3可知起伏度因子中30~200m滑坡易发性高,即起伏度因子中30~200m敏感性高。

1.4岩性(岩组)镇雄县地层出露较齐全,除第三系、泥盆系外,其他地层均有出露,以二叠系、三叠系较为发育,且上二叠统峨眉山玄武岩分布广泛。岩体总体以沉积岩为主,主要岩性为碳酸盐岩、碎屑岩,其次是滨海相、海陆相交互相的砂岩、泥岩、页岩和含煤建造,岩浆岩比较单一,仅出露二叠系上统峨眉山组(P2β)玄武岩。第四系沉积类型单一,山间小盆谷堆积、偶见河流阶地,厚度小。通过上述(1)式的函数转化,得到表2起伏度分级及CF值。由表2与图4可知岩组因子中半坚硬岩组滑坡易发性高,即岩组因子中半坚硬岩组敏感性高。

1.5坡向有学者研究认为,斜坡的朝向可能也与滑坡的易发性程度有关,但要因地区而异。本文根据斜坡朝向将坡向因子分为东、西、南、北与平地等5个二级因子。其中北朝向指角度在0°~45°与315°~360°范围内,东朝向为坡向角度在45°~135°范围内,南朝向为坡向角度在135°~225°范围内,西朝向为坡向角度在225°~315°范围内。各坡向分布情况如图5所示。通过上述(1)式的函数转化,得到表2中坡向分级及CF值。由表2与图5可知坡向南区段滑坡易发性高,即坡向南区段敏感性高。

1.6与构造线距离与构造线的距离分区是在由ArcMap环境下通过对构造线取缓冲区得到,如图6所示。通过上述(1)式的函数转化,得到表2与构造线距离分级及CF值。由表2与图6可知与构造线距离在500~100m区段滑坡易发性高,即与构造线距离在500~100m区段敏感性高。

1.7与水系距离河谷切割提供了发生滑坡的空间条件,是滑坡分布的主要孕育场,镇雄县内深切河谷的切割密度明显地影响着地质灾害分布的密度。总体上,镇雄县大小河流共计21条,长度超过10km的河流共17条,地表河流天然落差较大,水能资源较丰富,河流河床陡险多石,所有河流均属于长江水系。河流两侧边坡前缘常年受水浸润,土体之间的摩擦力减小,土体的抗滑力下降,引发了大量滑坡。通过上述(1)式的函数转化,得到每个区段的CF值,见表2。由表2与图7可知与水系距离在200~400m区段滑坡易发性高,即与水系距离在200~400m区段敏感性高。

1.8与道路距离在道路的修建和运营过程,对于斜坡土体有一个扰动作用,可能破坏土体的平衡,尤其是在土体处于极限平衡状态时,故本文将公路基础建设作为滑坡的一个诱发因子。通过上述(1)式的函数转化,得到每个级别的CF值,见表2。由表2与图8可知与道路距离在<500m区段滑坡易发性高,即与道路距离在<500m区段敏感性高。

2回归模型的建立

2.1主要致灾因子确定计算出每一数据层的CF后,需要将不同数据层的CF进行合并。假定要合并的两数据层的CF值分别为x和y,合并得到的结果为Z,合并的公式如下。每个因子数据层的CF计算及合并均在Arcgis软件中进行。首先将每个因子数据层分别赋予公式(1)计算CF值,再在Arcgis软件中进行各个数据层的数据叠加及数据运算。所涉及的功能模块为处理栅格数据常用的栅格计算器,两两图层叠加,每个栅格图层的栅格单元中的CF值按照(2)式进行运算得到Z值,按一定的规则对合并后得到的Z值进行重新划分,得到滑坡形成条件分区结果。通过对比已有滑坡数据,可确定每一种致灾因子对滑坡发生的影响程度,从而确定滑坡主要致灾因子。根据公式(2)进行图层叠加分析得出镇雄县滑坡主要致灾因子有:岩性(岩组)、坡度、坡向、起伏度、与水系距离、与道路距离。将镇雄县影响滑坡地质灾害的主要致灾图层:岩性(岩组)、坡度、坡向、起伏度、与水系距离、与道路距离,在Arcgis中进行叠加分析,得到进行统计计算的栅格单元,每个栅格单元均包含每一个主要致灾因子的单一条件分组(表3),从而可以认定单元之间是相互独立的,有利于统计分析的进行。

2.2回归模型的建立统计学中回归的含义是指,变量之间定量的依存关系。在数理统计和数值分析上,常用最小二乘法对这样的函数进行拟合。也就是说已知各组自变量,要求确定各组自变量之间存在的关系,并且在在已知自变量的情况下,得出因变量Y值。将回归原理用于滑坡形成条件分析中,xi表示各自变量,即各致灾因子指标值,取值范围[-1,1]。因变量Y就是滑坡形成条件有利级别,滑坡形成条件有利级别取值范围[1,6]。随机选取局部区域栅格单元(本文采用随机选取200个栅格作为样本数据,样本数据见附表A),采用各因子数据类CF值作为回归模型的自变量,滑坡形成条件有利级别作为因变量,将数据导入Spss统计分析软件,进行多元线性回归分析,得到镇雄县滑坡地质灾害主要因子的回归模型,如表4。将最终统计量带入(3)式得出下式。根据Spss得到的结果,显著性水平Sig.均接近于零(如表4),说明自变量对因变量均有显著影响。

2.3回归模型的检验根据所得回归模型,进行主要致灾因子图层叠加分析,得到最终滑坡地质灾害形成条件分区,结果见表5。由表5可以看出,已发的滑坡主要集中在4、5、6类中,比例合计83.17%,所占滑坡总面积的83.17%。这一结果表明所建模型可以解释80%左右的已发滑坡。因此,所建镇雄县滑坡地质灾害主要致灾因子多元线性回归模型精度较高。

3结论

本次研究以GIS技术对镇雄县滑坡主要致灾因子进行筛选分析,并采用CF法建立回归模型对镇雄县滑坡形成条件进行分区对比研究,得出了以下结论:(1)通过上述滑坡主要致灾因子的分析,可以得出,岩性(岩组)、坡度、坡向、起伏度、与水系距离、与道路距离等因子能作为影响镇雄县滑坡发育的主要因子。并结合致灾因子敏感性的分析,可得出:1)岩性(岩组):从岩组上看,半坚硬岩组为滑坡易发岩组;2)地形:5°~15°是镇雄县滑坡地质灾害易发坡度范围,南方向为镇雄县滑坡易发坡向范围,起伏度在30~200m之间,为镇雄县滑坡易发起伏度范围;3)水系:水系缓冲区在200~400m范围为镇雄县滑坡易发区段;4)道路:道路缓冲区在<500m范围为镇雄县滑坡易发区段。(2)回归模型研究表明,已发的滑坡主要集中在潜在不利区、较不利区、不利区3类中,比例合计83.17%,所占滑坡总面积的83.17%。这一结果表明所建模型可以解释80%左右的已发滑坡。因此,所建镇雄县滑坡地质灾害主要致灾因子多元线性回归模型精度较高。

作者:谈树成 龙叔林 杨军 杨炀 单位:云南大学资源环境与地球科学学院

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