渝西典型丘陵區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)

李 俊， 王克峰， 韋開行， 李 業(yè)， 吉 輝， 唐 甜

（1.重慶市二零八地質(zhì)環(huán)境研究院有限公司，重慶 400700；2.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059；3.潼南區(qū)規(guī)劃和自然資源局，重慶 400700）

地質(zhì)災(zāi)害形成條件與地形地貌密切相關(guān)［1］. 不同的地貌單元導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征和誘發(fā)因素在空間上有明顯不同［2］. 中國山地丘陵地貌分布廣泛，其地質(zhì)環(huán)境非常脆弱，經(jīng)常發(fā)生滑坡、危巖、泥石流等多種地質(zhì)災(zāi)害. 地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生會(huì)對(duì)區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施、人民生命財(cái)產(chǎn)安全以及重大戰(zhàn)略工程的實(shí)施造成嚴(yán)重影響［3］，因此，對(duì)山地丘陵區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行評(píng)價(jià)不僅十分必要，還可為區(qū)域防災(zāi)減災(zāi)政策的制定以及區(qū)域?yàn)?zāi)害預(yù)警體系的建設(shè)提供參考依據(jù).

目前，大多學(xué)者對(duì)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性和易發(fā)性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)主要采用GIS技術(shù)和空間信息處理技術(shù). 孫小凡等［4］選取與滑坡發(fā)育密切相關(guān)的6個(gè)因子作為評(píng)價(jià)因子，采用GIS和Logistic 回歸相結(jié)合的方法對(duì)湖北省宜昌市城區(qū)的滑坡易發(fā)性進(jìn)行了分區(qū)評(píng)價(jià)；李益敏等［5］選取坡度、高程、地層巖性等8個(gè)因子構(gòu)建了滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并采用層次分析法和信息量模型對(duì)瀘水市的滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性進(jìn)行了評(píng)價(jià)；吳常潤(rùn)等［6］利用GIS空間分析技術(shù)對(duì)華寧縣滑坡空間分布及7個(gè)與滑坡相關(guān)的誘發(fā)因子進(jìn)行了分析，并對(duì)華寧縣滑坡災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)及其空間分布特征進(jìn)行了研究；林孝松等［7］選取暴雨強(qiáng)度、地貌條件、植被覆蓋度等6個(gè)因子構(gòu)建了地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境分區(qū)指標(biāo)體系，并利用層次分析法和專家效度相耦合方法對(duì)重慶市地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境進(jìn)行分區(qū)；胡芹龍和王運(yùn)生［8］選取了地層、巖性硬度、坡度等7項(xiàng)因子作為評(píng)價(jià)因子，運(yùn)用加權(quán)信息量模型對(duì)川西地貌過渡帶區(qū)域內(nèi)的滑坡災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行了評(píng)價(jià)；張俊等［9］選取影響滑坡發(fā)生的7個(gè)因子作為滑坡易發(fā)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別運(yùn)用信息量模型和邏輯回歸模型對(duì)三峽庫區(qū)萬州區(qū)滑坡災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行了分析，同時(shí)比較了兩種模型的預(yù)測(cè)精度；周超等［10］以貴州省盤州市盤關(guān)鎮(zhèn)為研究區(qū)，利用GIS技術(shù)從礦山地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性、危險(xiǎn)性、易損性和風(fēng)險(xiǎn)性4個(gè)方面對(duì)典型城鎮(zhèn)礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析；陳慧敏等［11］選取坡度、起伏度、工程地質(zhì)巖組等8個(gè)評(píng)價(jià)因子，運(yùn)用信息量法和確定系數(shù)法對(duì)茂縣的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行了評(píng)價(jià).

渝西是重慶市地形起伏度和山體斜坡高差相對(duì)較低的區(qū)域，有丘陵、漫灘階地和平壩等多種地貌類型.據(jù)資料顯示，渝西典型丘陵區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育較為集中，地質(zhì)災(zāi)害類型主要有滑坡和危巖兩種. 新勝鎮(zhèn)、五桂鎮(zhèn)和臥佛鎮(zhèn)為渝西片區(qū)潼南區(qū)境內(nèi)丘陵地貌中地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育數(shù)量較多的3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，自2010年以來共發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害117處. 因此，為了對(duì)渝西典型丘陵區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，本研究將新勝鎮(zhèn)、五桂鎮(zhèn)和臥佛鎮(zhèn)這3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為研究區(qū)，在分析其孕災(zāi)地質(zhì)環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，選擇與滑坡和危巖災(zāi)害易發(fā)性關(guān)系密切的因素作為評(píng)價(jià)因子，采用信息量法和層次分析法分別構(gòu)建了滑坡和危巖災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)模型，并對(duì)渝西典型丘陵區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行分區(qū)評(píng)價(jià)，同時(shí)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)評(píng)價(jià)結(jié)果的精度和合理性進(jìn)行了驗(yàn)證.

1 研究區(qū)概況

1.1 研究區(qū)的孕災(zāi)地質(zhì)環(huán)境條件

研究區(qū)位于重慶市西北部潼南區(qū)境內(nèi)的川東紅層區(qū)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)105°41′52″～105°51′45″，北緯29°47′25″～30°00′25″. 研究區(qū)包括新勝鎮(zhèn)、五桂鎮(zhèn)和臥佛鎮(zhèn)3 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，面積約179.25 km2，以中丘和深丘兩種地貌為主（圖1）. 其中，深丘區(qū)面積約101.2 km2，占研究區(qū)總面積的56.46%，中丘區(qū)面積約68.13 km2，占研究區(qū)總面積的38.01%. 深丘區(qū)最高處海拔約540 m，鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地的淺丘平壩區(qū)最低處海拔約240 m. 特定斜坡區(qū)域內(nèi)，最低點(diǎn)海拔與最高點(diǎn)海拔（地形起伏度）的極差最大值約30 m. 研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單，發(fā)育兩條北東向褶皺，分別為新勝向斜和五桂場(chǎng)背斜，軸部和翼部主要為遂寧組地層，分布于中丘區(qū)和淺丘區(qū)；其次為蓬萊鎮(zhèn)組地層，分布于深丘區(qū)斜坡頂部. 研究區(qū)內(nèi)巖層平緩，蓬萊鎮(zhèn)組厚層砂巖節(jié)理裂隙較發(fā)育，裂面常充填泥質(zhì)，極端降雨條件下容易形成危巖災(zāi)害.

圖1 研究區(qū)地理位置及地貌類型Fig.1 Geographical location and physiognomy types of the research area

1.2 研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害類型及其發(fā)育分布規(guī)律

研究區(qū)共發(fā)育有117處地質(zhì)災(zāi)害，其中滑坡80處，危巖37處. 深丘區(qū)發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害113處，地災(zāi)點(diǎn)密度為1.1 處/km2；中丘區(qū)發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害4處，地災(zāi)點(diǎn)密度為0.06 處/km2；淺丘平壩區(qū)沒有地災(zāi)點(diǎn)發(fā)育. 由此可見，研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)育在深丘區(qū)，主要地質(zhì)災(zāi)害類型為滑坡和危巖. 深丘區(qū)的危巖均發(fā)育于斜坡頂部的蓬萊鎮(zhèn)組砂巖中，滑坡則多為斜坡中下部崩坡堆積而形成的淺層土質(zhì)滑坡，最終形成斜坡頂部為危巖帶而斜坡中下部為滑坡的地質(zhì)災(zāi)害鏈.

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

易發(fā)性指標(biāo)的分析及評(píng)價(jià)模型的疊加需要以研究區(qū)的地形和數(shù)字高程作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，地形數(shù)據(jù)由重慶市勘測(cè)院于2015年測(cè)制，用于提取研究區(qū)的水系和道路等信息. 研究區(qū)以臺(tái)狀丘陵地貌為主，難以統(tǒng)一表征斜坡的坡向和坡度等斜坡單元要素，限制了以斜坡為單元的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)，因此選擇柵格單元對(duì)研究區(qū)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià). 柵格單元可以建立分級(jí)柵格比和地質(zhì)災(zāi)害柵格比的變化關(guān)系，實(shí)現(xiàn)各評(píng)價(jià)因子的狀態(tài)分級(jí)處理［12］. 本研究中的柵格單元由1∶10 000比例尺地形圖創(chuàng)建的5 m分辨率DEM 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來，用于提取和分析研究區(qū)的地形地貌等信息. 地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的分布等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來自潼南區(qū)1∶50 000比例尺地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查的成果資料.

2.2 評(píng)價(jià)方法

渝西丘陵區(qū)孕災(zāi)地質(zhì)條件不與跟地形地貌、地質(zhì)條件等內(nèi)部影響因子有關(guān)，還與氣候、地表水分布、人類工程活動(dòng)等外部影響因子有關(guān). 每一個(gè)影響因子對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的貢獻(xiàn)值是不同的，本研究擬采用信息量法來分析各個(gè)因子對(duì)研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的貢獻(xiàn).

信息量模型目前已被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)中，其通過對(duì)歷史地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，推算出各類因子對(duì)地質(zhì)災(zāi)害孕育和產(chǎn)生的作用大小，即“信息量”. 信息量的計(jì)算公式如下：

式中：Iij為j分級(jí)區(qū)間內(nèi)的i因子對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生提供的信息量預(yù)測(cè)值，Iij越大，表示j分級(jí)區(qū)間內(nèi)的i因子對(duì)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度的貢獻(xiàn)越大；Nij為j分級(jí)區(qū)間內(nèi)的i因子引發(fā)的滑坡面積或危巖數(shù)量；N為研究區(qū)內(nèi)滑坡總面積或危巖總數(shù)量；Sij為j分級(jí)區(qū)間內(nèi)的i因子所占的面積；S為研究區(qū)總面積，取值為179.25 km2.

將公式（1）求得的信息量預(yù)測(cè)值進(jìn)行歸一化處理，可以得到各因子的易發(fā)性賦值A(chǔ)ij. 然后根據(jù)各因子的相對(duì)重要程度，賦予其對(duì)應(yīng)的權(quán)重值，即可構(gòu)建出研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系. 貢獻(xiàn)越大的因子所占的權(quán)重越高，賦予其的權(quán)重值就越大，所有因子的權(quán)重之和等于1. 最后根據(jù)層次分析法建立地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)模型［13］，如式（2）所示：

式中：S為地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性值；Wi為i因子的權(quán)重；Aij為j分級(jí)區(qū)間內(nèi)i因子的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性賦值.

2.3 評(píng)價(jià)因子的選取

根據(jù)前人研究可知，影響滑坡災(zāi)害發(fā)育的因子包括地形地貌、基礎(chǔ)地質(zhì)、水文地質(zhì)、地表植被覆蓋率等［14］.影響危巖災(zāi)害發(fā)育的因子包括地形、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、人類工程活動(dòng)等［15］. 結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，本研究選取高程、地形起伏度、斜坡坡度、地災(zāi)點(diǎn)密度、距道路距離、距水系距離和工程地質(zhì)巖組作為地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)因子.

滑坡和危巖雖然在丘陵地貌中相間分布，但由于這兩種地質(zhì)災(zāi)害的坡體構(gòu)成、外形特征、破壞模式等不同，因此對(duì)這兩種地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)時(shí)，對(duì)評(píng)價(jià)因子的選取應(yīng)該區(qū)別開來. 研究區(qū)海拔低于600 m，最高點(diǎn)與最低點(diǎn)高差為300 m左右，因此存在危巖和滑坡在同一高程區(qū)間內(nèi)分布的情況. 對(duì)于研究區(qū)近水平地層的滑坡來說，地形起伏度主要體現(xiàn)在斜坡剖面形態(tài)和前后緣高差. 對(duì)于危巖來說，地形起伏度主要體現(xiàn)在坡面臨空條件和垂直高差. 此外，斜坡坡度往往與危巖和滑坡災(zāi)害發(fā)生的可能性成正比. 因此，對(duì)這兩種地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮高程因子、地形起伏度因子和斜坡坡度因子. 在GIS軟件中，將研究區(qū)高程因子以60 m 為間隔分為5 個(gè)等級(jí)，如圖2（a）所示；將研究區(qū)地形起伏度因子以5 m 為間隔分為6個(gè)等級(jí)，如圖2（b）所示；將研究區(qū)斜坡坡度因子以10°為間隔分為7個(gè)等級(jí)，如圖2（c）所示.

圖2 評(píng)價(jià)因子分級(jí)圖Fig.2 Grading diagrams of assessment factors

地災(zāi)點(diǎn)密度反映了研究區(qū)歷史上至今發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的疏密程度，地災(zāi)點(diǎn)密度較大的區(qū)域往往將來發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性也較大，因此對(duì)滑坡和危巖進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)考慮地災(zāi)點(diǎn)密度因子. 地災(zāi)點(diǎn)密度是歸一化值，在［0，1］之間，在GIS軟件中以0.2為間隔將研究區(qū)地災(zāi)點(diǎn)密度因子分為5個(gè)等級(jí)，如圖2（d）所示.

在丘陵地貌區(qū)修建道路時(shí)往往需要切坡，如果形成的公路邊坡處理不當(dāng)或不進(jìn)行處理，那么切坡高度小的區(qū)域在汛期容易引發(fā)小型滑坡；區(qū)域切坡高度較大且坡面遭受差異風(fēng)化后形成凹巖腔的邊坡容易形成危巖. 總之，距道路越近，地質(zhì)環(huán)境遭受破壞的程度就越大，地質(zhì)災(zāi)害就越易發(fā)生，因此對(duì)滑坡和危巖進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)考慮距道路距離因子. 在GIS軟件中將研究區(qū)距道路距離因子以100 m為間隔分為5個(gè)等級(jí)，如圖2（e）所示.

研究區(qū)內(nèi)危巖分布距離水系較遠(yuǎn)，無論是坡頂還是坡角均不會(huì)受到水系的影響. 而河流會(huì)對(duì)滑坡前緣起到?jīng)_刷作用，并且河水漲落會(huì)改變坡體內(nèi)地下水應(yīng)力分布，降低斜坡穩(wěn)定性，因此，在對(duì)研究區(qū)進(jìn)行滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)時(shí)，需考慮距水系距離因子，而對(duì)研究區(qū)進(jìn)行危巖易發(fā)性評(píng)價(jià)時(shí)，不需考慮距水系距離因子. 在GIS軟件中將研究區(qū)距水系距離因子以150～200 m為間隔分為5個(gè)等級(jí)，如圖2（f）所示.

研究區(qū)內(nèi)的滑坡均為淺表層土質(zhì)滑坡，變形破壞方式為沿土巖界面蠕滑破壞，工程地質(zhì)巖組屬于第四系松散松軟堆積巖組. 由于該巖組厚度一般不到5 m，遠(yuǎn)低于基巖厚度，因此在研究區(qū)劃分工程地質(zhì)巖組時(shí)只考慮基巖，故對(duì)研究區(qū)進(jìn)行滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)時(shí)，不考慮工程地質(zhì)巖組因子，而對(duì)研究區(qū)進(jìn)行危巖易發(fā)性評(píng)價(jià)時(shí)，需考慮工程地質(zhì)巖組因子. 在GIS軟件中將研究區(qū)工程地質(zhì)巖組因子分為軟質(zhì)巖組和軟硬質(zhì)巖組2個(gè)等級(jí)，如圖2（g）所示.

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

首先根據(jù)公式（1）計(jì)算各個(gè)評(píng)價(jià)因子對(duì)研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生提供的信息量預(yù)測(cè)值（表1），然后將求得的信息量預(yù)測(cè)值進(jìn)行歸一化處理，即可求得每個(gè)分級(jí)區(qū)間內(nèi)各個(gè)評(píng)價(jià)因子的易發(fā)性賦值，同時(shí)對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)因子賦予不同的權(quán)重值，即可構(gòu)建出研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表2），評(píng)價(jià)因子對(duì)應(yīng)的信息量預(yù)測(cè)值越大，則該因子的易發(fā)性賦值越接近于1，且賦予其的權(quán)重值越大. 各個(gè)評(píng)價(jià)因子對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生提供的信息量預(yù)測(cè)值有正負(fù)之分，可以歸為三類，即Iij大于0（Iij＞0.3）、Iij接近于0（-0.3＜Iij≤0.3）和Iij小于0（Iij≤-0.3）.當(dāng)Iij大于0時(shí)，表明在該因子（i）的某個(gè)分級(jí)區(qū)間（j）條件下，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性較大；當(dāng)Iij接近于0時(shí)，表明得出的信息量預(yù)測(cè)值不構(gòu)成地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生可能性的判斷標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)Iij小于0時(shí)，表明在該因子（i）的某個(gè)分級(jí)區(qū)間（j）條件下，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性較小.

表1 通過信息量法得出的各評(píng)價(jià)因子的Iij值Tab.1 The Iij value of each evaluation factor obtained by information method

表2 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.2 Evaluation index system of geological hazard susceptibility in the study area

由表1可知，對(duì)于滑坡來說，高程位于［360，480）m時(shí)，Iij大于0，說明在［360，480）m高程區(qū)域內(nèi)的滑坡災(zāi)害易發(fā)程度較高；對(duì)于危巖來說，高程位于［360，540］m 時(shí)，Iij大于0，說明在［360，540］m 高程區(qū)域內(nèi)的危巖災(zāi)害易發(fā)程度較高. 同理，從表1可以得出，地形起伏度對(duì)于研究區(qū)滑坡災(zāi)害發(fā)生的影響不大；在地形起伏度為［5，15）m的區(qū)域內(nèi)，危巖災(zāi)害的易發(fā)程度較高. 在斜坡坡度為［10°，20°）的區(qū)域內(nèi)，滑坡災(zāi)害發(fā)生的可能性較高；在斜坡坡度為［20°，50°）的區(qū)域內(nèi)，危巖災(zāi)害發(fā)生的可能性較高. 在距道路距離為［300，1500］m的區(qū)域內(nèi)，發(fā)生滑坡災(zāi)害的可能性較大；在距道路距離為［300，400）m的區(qū)域內(nèi)，危巖災(zāi)害發(fā)生的可能性較大. 距水系距離對(duì)于滑坡災(zāi)害發(fā)生的影響不大. 軟硬質(zhì)巖組區(qū)域內(nèi)，危巖災(zāi)害發(fā)生的可能性很大，而軟質(zhì)巖組區(qū)域內(nèi)，危巖災(zāi)害發(fā)生的可能性較小.

4 結(jié)果與分析

4.1 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)構(gòu)建的研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表2），結(jié)合公式（2），可對(duì)研究區(qū)滑坡和危巖災(zāi)害的易發(fā)性進(jìn)行評(píng)價(jià)分級(jí)，然后根據(jù)評(píng)價(jià)分級(jí)結(jié)果，在GIS軟件中可繪制出研究區(qū)滑坡和危巖災(zāi)害的易發(fā)性分區(qū)圖，如圖3（a）和3（b）所示. 由圖3（a）和3（b）可知，滑坡災(zāi)害的高易發(fā)區(qū)主要分布于研究區(qū)西部、新勝鎮(zhèn)和臥佛鎮(zhèn)交界處的深丘區(qū)；危巖災(zāi)害的高易發(fā)區(qū)主要分布于研究區(qū)西部及東南部的深丘區(qū)，中丘區(qū)的山脊處也略有分布. 根據(jù)研究區(qū)滑坡和危巖災(zāi)害的易發(fā)性評(píng)價(jià)分級(jí)結(jié)果，首先將滑坡和危巖災(zāi)害的易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果分別乘以0.5的權(quán)重并進(jìn)行加權(quán)求和以及歸一化處理，即可得到研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果，然后根據(jù)自然斷點(diǎn)法對(duì)研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行分級(jí)分區(qū)，分別為：易發(fā)性值為（0，0.270］（非易發(fā)區(qū)）、易發(fā)性值為（0.270，0.439］（低易發(fā)區(qū)）、易發(fā)性值為（0.439，0.598］（中易發(fā)區(qū)）、易發(fā)性值為（0.598，1.000］（高易發(fā)區(qū)），如圖3（c）所示. 由圖3（c）可知，地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)面積約占研究區(qū)總面積的13.86%，其中，91.3%的高易發(fā)區(qū)分布于深丘區(qū)，8.7%的高易發(fā)區(qū)分布于中丘區(qū). 地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)和低易發(fā)區(qū)在研究區(qū)的深丘區(qū)和中丘區(qū)中均有分布，而研究區(qū)的淺丘平壩區(qū)以地質(zhì)災(zāi)害非易發(fā)區(qū)為主.

圖3 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)圖Fig.3 Zoning map of geological hazard susceptibility in the study area

4.2 評(píng)價(jià)結(jié)果精度及合理性檢驗(yàn)

為了驗(yàn)證地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)評(píng)價(jià)結(jié)果的精度和合理性，首先要檢驗(yàn)數(shù)字高程模型選取的準(zhǔn)確度，其次還要驗(yàn)證評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性. 一般對(duì)DEM柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行精度檢驗(yàn)，對(duì)易發(fā)性分區(qū)進(jìn)行合理性檢驗(yàn)，對(duì)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)的結(jié)果進(jìn)行精度檢驗(yàn).

4.2.1 DEM柵格數(shù)據(jù)精度檢驗(yàn)

DEM柵格數(shù)據(jù)分辨率的選取對(duì)于地形地貌環(huán)境因子的分級(jí)和疊加計(jì)算后的評(píng)價(jià)結(jié)果有較大影響. 為了驗(yàn)證本研究選取的渝西典型丘陵區(qū)三種地貌類型的5 m分辨率的DEM柵格數(shù)據(jù)是否滿足精度要求，需要對(duì)DEM地形描述精度進(jìn)行分析. DEM的均方差是評(píng)價(jià)DEM地形描述精度的重要指標(biāo)［16］，其計(jì)算公式如公式（3）所示，計(jì)算結(jié)果如表3所示.

表3 研究區(qū)不同地貌類型的DEM均方差Tab.3 DEM mean square errors of different physiognomy types in the study area

式中：Et表示DEM的均方差；V和R分別表示DEM的平均剖面曲率和空間分辨率.

由表3可知，深丘、中丘和淺丘平壩地貌的DEM均方差依次遞減，且均在合理的范圍內(nèi)，說明本研究選取的5 m分辨率的DEM柵格數(shù)據(jù)可滿足對(duì)研究區(qū)DEM地形描述的精度要求，不會(huì)影響評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性.

4.2.2 易發(fā)性分區(qū)合理性檢驗(yàn)

易發(fā)性分區(qū)的合理性檢驗(yàn)需要滿足以下三個(gè)條件［17］：①各分區(qū)中地災(zāi)點(diǎn)占比（Gei）隨易發(fā)性等級(jí)的增大而增大；②各分區(qū)面積的占比（Sai）隨易發(fā)性等級(jí)的增大而減??；③各分區(qū)中地災(zāi)點(diǎn)占比與各分區(qū)面積占比的比值（Rei，Rei=Gei/Sai）隨易發(fā)性等級(jí)的增大而增大. 在本研究中，i=Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，分別代表非易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、高易發(fā)區(qū). 合理的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)應(yīng)該滿足ReⅠ＜ReⅡ＜ReⅢ＜ReⅣ這一判據(jù).

通過對(duì)本研究結(jié)果中的Gei、Sai和Rei進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（圖4）可以看出，各分區(qū)中地災(zāi)點(diǎn)占比（Gei）與易發(fā)性等級(jí)關(guān)系滿足條件①，其中，高易發(fā)區(qū)的地災(zāi)點(diǎn)占比遠(yuǎn)大于其他幾個(gè)分區(qū)；各分區(qū)面積的占比（Sai）與易發(fā)性等級(jí)關(guān)系滿足條件②，且高易發(fā)區(qū)面積的占比明顯小于其他幾個(gè)分區(qū)；各分區(qū)中地災(zāi)點(diǎn)占比與各分區(qū)面積占比的比值（Rei）與易發(fā)性等級(jí)關(guān)系滿足條件③，且高易發(fā)區(qū)的這一比值遠(yuǎn)大于其他幾個(gè)分區(qū). 由此可知，本研究得出的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)評(píng)價(jià)結(jié)果符合判據(jù)條件，說明本研究對(duì)研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)比較合理.

圖4 易發(fā)性分區(qū)合理性檢驗(yàn)結(jié)果Fig.4 Rationality test results of susceptibility zoning

4.2.3 評(píng)價(jià)結(jié)果精度檢驗(yàn)

本研究對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性評(píng)價(jià)是基于研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量和地質(zhì)災(zāi)害面積構(gòu)建的信息量模型進(jìn)行加權(quán)得到的，該評(píng)價(jià)結(jié)果用于檢驗(yàn)已知地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)尚屬合理，但對(duì)于研究區(qū)內(nèi)未發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的地點(diǎn)是否也可用該結(jié)果予以評(píng)價(jià)，還需要進(jìn)行驗(yàn)證，即需要對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的精度進(jìn)行分析. 在研究區(qū)內(nèi)隨機(jī)均勻選取非地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)117處，利用SPSS軟件引入ROC曲線［18-20］對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行精度檢驗(yàn)，結(jié)果如圖5 所示. 圖5 中，橫坐標(biāo)表示假陽性率（1-特異性），即非地災(zāi)點(diǎn)被正確預(yù)測(cè)的概率；縱坐標(biāo)表示靈敏度，即地災(zāi)點(diǎn)被正確預(yù)測(cè)的概率. ROC 曲線與橫坐標(biāo)圍成的面積（AUC）的值域?yàn)椋?.5，1.0］，AUC的值越大，說明預(yù)測(cè)值和實(shí)際值的吻合度越好，評(píng)價(jià)結(jié)果的精度越高. 經(jīng)計(jì)算可得，本研究構(gòu)建的信息量模型評(píng)價(jià)結(jié)果的AUC值為0.83（圖5），說明本研究得出的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果的精度較高，可用于渝西典型丘陵區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià).

圖5 易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果ROC 驗(yàn)證曲線Fig.5 ROC verification curve of susceptibility assessment results

5 結(jié)論

1）渝西典型丘陵區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單、地層平緩，且深丘區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育數(shù)量較多. 危巖多發(fā)育于深丘區(qū)斜坡頂部的蓬萊鎮(zhèn)組砂巖地層中，滑坡多為研究區(qū)斜坡中下部崩坡堆積而形成的淺層土質(zhì)滑坡.

2）在對(duì)研究區(qū)典型地貌特征和孕災(zāi)地質(zhì)環(huán)境條件分析的基礎(chǔ)上，選擇高程、地形起伏度、斜坡坡度、地災(zāi)點(diǎn)密度、距道路距離、距水系距離6個(gè)因素作為評(píng)價(jià)因子對(duì)研究區(qū)滑坡災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行評(píng)價(jià)；選擇高程、地形起伏度、斜坡坡度、地災(zāi)點(diǎn)密度、距道路距離、工程地質(zhì)巖組6個(gè)因素作為評(píng)價(jià)因子對(duì)研究區(qū)危巖災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行評(píng)價(jià)；采用信息量法和層次分析法構(gòu)建了研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)模型.

3）經(jīng)分析，將渝西典型丘陵區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性劃分為4個(gè)等級(jí)，分別為地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)、地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)、地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)、地質(zhì)災(zāi)害非易發(fā)區(qū). 地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)面積占研究區(qū)總面積的13.86%，且91.3%的高易發(fā)區(qū)分布于深丘區(qū). 淺丘平壩區(qū)中沒有高易發(fā)區(qū)，而是以非易發(fā)區(qū)為主.

4）渝西典型丘陵區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布相對(duì)密集，其中深丘區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育數(shù)量最多. 本研究對(duì)研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)結(jié)果與其地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的實(shí)際分布情況基本吻合，評(píng)價(jià)結(jié)果精度較好，可作為當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管控的有利依據(jù).