滑坡災(zāi)害特征分析及易發(fā)性評價

摘 要：為了防治滑坡災(zāi)害，本文基于統(tǒng)計法進(jìn)行了滑坡災(zāi)害特征分析，并利用信息量法進(jìn)行滑坡災(zāi)害易發(fā)性評價。分析結(jié)果表明，研究區(qū)內(nèi)滑坡規(guī)模以中、小型滑坡為主，影響因素主要包括地形地貌、降雨、與斷層距離以及工程巖組等，各孕災(zāi)因子的易發(fā)程度由強(qiáng)至弱排序為降雨＞工程巖組＞坡度＞與斷層距離＞高程＞坡向。同時，在研究區(qū)內(nèi)，高易發(fā)區(qū)分布面積占38.86%，中易發(fā)區(qū)分布面積占19.16%，低易發(fā)區(qū)分布面積占25.01%，非易發(fā)區(qū)分布面積占16.17%。

關(guān)鍵詞：滑坡；統(tǒng)計法；信息量法；易發(fā)性評價

中圖分類號：P 642" " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

滑坡是我國常見的地質(zhì)災(zāi)害之一，其失穩(wěn)影響因素較多，一旦失穩(wěn)，將會造成巨大財產(chǎn)損失，因此，進(jìn)行滑坡災(zāi)害特征分析和易發(fā)性評價具有重要的現(xiàn)實意義[1-2]。目前，吉海[3]在滑坡穩(wěn)定性分析基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究了滑坡災(zāi)害發(fā)育特征；麻晟等[4]分析了陜西瀛湖鎮(zhèn)的滑坡災(zāi)害分布特征；楊明杰等[5]研究了滄源縣的滑坡易發(fā)程度；張柯月等[6]利用機(jī)器學(xué)習(xí)模型評價了三明市的滑坡易發(fā)程度。上述研究充分說明進(jìn)行滑坡災(zāi)害特征分析和易發(fā)性評價具有較強(qiáng)的實用價值，但是限于區(qū)域地質(zhì)條件差異，仍然有必要結(jié)合具體工程實際進(jìn)行針對性分析。因此，本文結(jié)合研究區(qū)基本概況，基于統(tǒng)計法進(jìn)行滑坡災(zāi)害特征分析，并利用信息量法進(jìn)行滑坡災(zāi)害易發(fā)性評價，以期為研究區(qū)內(nèi)的滑坡災(zāi)害防治提供一定的理論參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)范圍包括全縣域，面積為2046.38km2，下轄23個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，常住人口12.46萬戶、42.19萬人。由于研究區(qū)范圍較大，常住人口較多，因此對其進(jìn)行滑坡災(zāi)害特征分析和危險性評價具有重要的現(xiàn)實意義。結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查成果，研究區(qū)的地質(zhì)條件如下所示。

1.1 地形地貌條件

研究區(qū)高程范圍為1026m～1979m，起伏相對較大，地勢總體西北高、東南低，溝谷縱橫發(fā)育，為滑坡災(zāi)害發(fā)育奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)調(diào)查，研究區(qū)內(nèi)主要包括3種地貌類型，即堆積黃土低山丘陵地貌、堆積黃土低山丘陵地貌和堆積河谷平原地貌。其中，堆積黃土低山丘陵地貌位于區(qū)內(nèi)北部、中部，“V”形溝谷交錯發(fā)育，溝底較狹窄；堆積黃土低山丘陵地貌位于區(qū)內(nèi)西南部，河流較發(fā)育，溝谷下切不明顯，局部洼地發(fā)育；堆積河谷平原地貌位于區(qū)內(nèi)其他位置，階地特征發(fā)育強(qiáng)烈，造就了較多陡峻的斜坡地形。

1.2 地層巖性條件

研究區(qū)內(nèi)第四系地層主要以沖洪積、崩坡積和殘坡積為主，巖性主要為碎石土、黃土、粉質(zhì)黏土和卵石等。其中，碎石土多呈褐色，碎石含量為55%～75%，磨圓度較差，粒徑多為5cm～20cm；黃土呈黃色，結(jié)構(gòu)松散，縱向節(jié)理發(fā)育，較少存在濕陷性，偶見角礫；粉質(zhì)黏土多呈褐色、灰色，硬塑為主，局部存在可塑、軟塑，巖芯切面有光澤，工程性質(zhì)一般；卵石多由沖洪積形成，磨圓度較高，孔隙由角礫、黏性土充填，密實度多為稍密～密實。

下覆基巖以三疊系沉積巖、火成巖為主，巖性主要為砂巖、泥巖、頁巖和花崗巖等。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造條件

研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造主要為斷裂構(gòu)造，褶皺構(gòu)造不發(fā)育，并且區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動以間歇性上升運(yùn)動和不對稱運(yùn)動為主，為災(zāi)害發(fā)育奠定了基礎(chǔ)條件。

1.4 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)范圍內(nèi)主要發(fā)育有7條河流，地表水資源量豐富，區(qū)內(nèi)降雨量為438.49mm～1152.05mm，波動范圍大。在地下水方面，主要以孔隙水、裂隙水為主。前者富集性主要與第四系地層分布位置和厚度相關(guān)，孔隙潛水主要分布于河（溝）谷階地和山前的洪積扇地區(qū)，含水層巖性多為砂卵礫石，含水層厚度為2m～19m，補(bǔ)給來源主要為降雨、地表水，排泄渠道主要為河谷中下游的地下徑流和蒸發(fā)。后者富集性主要與節(jié)理裂隙發(fā)育程度有關(guān)，集中分布于東部、南部和北部，儲存于砂巖、變質(zhì)巖和侵入巖的風(fēng)化裂隙相對發(fā)育地帶，基巖裸露地帶主要受大氣降水、地表水和上覆黃土潛水的滲漏補(bǔ)給，其后再于地形突變帶，以泉形式為主進(jìn)行排泄。該型地下水受地貌條件的控制，局部可以形成獨立的補(bǔ)給、徑流和排泄系統(tǒng)。經(jīng)取樣試驗可知，區(qū)內(nèi)地下水礦化度通常＜2.6g/L，主要為1.4g/L～1.9g/L。

據(jù)調(diào)查，研究區(qū)范圍內(nèi)共計發(fā)育有186個滑坡，屬區(qū)內(nèi)主要災(zāi)害類型，因此，后續(xù)重點進(jìn)行此類災(zāi)害的發(fā)育特征和危險性評價分析。

2 研究區(qū)滑坡災(zāi)害特征分析

2.1 滑坡災(zāi)害特征總結(jié)

2.1.1 滑坡地表發(fā)育特征

滑坡區(qū)地表發(fā)育形態(tài)較多，平面特征多為“舌狀”“圈椅狀”，坡度均不大，地表形態(tài)多呈“陡-緩-陡”特征。

2.1.2 滑坡尺寸要素特征

在滑坡尺寸要素方面，長度多為40m～320m，寬度多為60m～250m，厚度多為5m～20m，因此，區(qū)內(nèi)滑坡規(guī)模相對較小，以中、小型滑坡為主。

2.1.3 滑坡發(fā)育特征

區(qū)內(nèi)滑坡的發(fā)育時間相對較早，其后又發(fā)育成穩(wěn)定或基本穩(wěn)定。在人類工程活動，例如農(nóng)業(yè)耕種、房屋修建等影響下，滑坡逐步復(fù)活，并且區(qū)內(nèi)滑坡失穩(wěn)前具有一定的預(yù)兆特征。

2.2 滑坡災(zāi)害影響因素分析

滑坡影響因素相對較多，本文主要從地形地貌、降雨、與斷層距離和工程巖組的影響規(guī)律進(jìn)行分析。

2.2.1 地形地貌的影響規(guī)律

地形地貌的影響主要包括3類影響因子，即坡度、坡向和高程。坡度分類和分布比例見表1。

由表1可知，隨著坡度增加，滑坡分布比例先增加、后減少，坡度3組（坡度10°～15°）的分布比例相對最大，即在該坡度范圍內(nèi)，滑坡災(zāi)害最易發(fā)育。其后依次為坡度4組（坡度15°～20°）、坡度2組（坡度5°～10°）、坡度5組（坡度＞20°）和坡度1組（坡度0°～5°）。

不同坡向條件下的滑坡分布規(guī)律如圖1所示。

由圖1可知，各坡向分組條件下分布百分比存在一定差異，分布范圍為13.98%～21.51%，總體差異相對不大，規(guī)律性不明顯，因此可以認(rèn)為坡向?qū)聻?zāi)害發(fā)育程度有限。經(jīng)比較，坡向分組由多至少的排序為坡向3組＞坡向4組＞坡向1組或坡向6組＞坡向2組＞坡向5組。

不同高程條件下的滑坡分布規(guī)律如圖2所示。

由圖2可知，從高程1組至高程3組，其分布百分比相差不大，其百分比值均明顯大于高程4組的分布百分比值，即滑坡主要分布于1000～1600m范圍內(nèi)；對比得出在高程分組的滑坡災(zāi)害分布方面，對應(yīng)百分比由多至少排序為：高程2組＞高程3組＞高程1組＞高程4組。

2.2.2 降雨的影響規(guī)律

結(jié)合目前災(zāi)害與降雨的發(fā)育規(guī)律，得到其對滑坡的影響規(guī)律特征，見表2。由表2可知，隨著降雨量增加（即降雨1組～降雨5組），滑坡分布百分比逐步增加，即降雨量越大，滑坡失穩(wěn)風(fēng)險越大。

2.2.3 與斷層距離的影響規(guī)律

不同與斷層距離條件下的滑坡分布規(guī)律如圖3所示。

由圖3可知，前3組的分布百分比相當(dāng)，與后3組的分布百分比差異較大，即滑坡主要發(fā)育于斷層2km范圍內(nèi)。

2.2.4 工程巖組的影響規(guī)律

區(qū)內(nèi)工程巖組主要包括4組，其與滑坡的分布規(guī)律見表3。由表3可知，粉質(zhì)黏土巖組的分布百分比相對最大，其值為47.31%；其次是黃土巖組，其分布百分比為42.47%。這2個巖組的滑坡分布比例明顯大于其余2組的滑坡分布比例，屬區(qū)內(nèi)主要滑坡災(zāi)害發(fā)育巖組。

綜合上述，地形地貌、降雨、與斷層距離和工程巖組對滑坡分布規(guī)律具有較大影響，并具有較大的規(guī)律性特征。

3 研究區(qū)滑坡災(zāi)害易發(fā)性評價

3.1 評價方法構(gòu)建

結(jié)合以往經(jīng)驗，本文提出利用信息量法進(jìn)行區(qū)內(nèi)滑坡災(zāi)害的易發(fā)性評價，并根據(jù)第2節(jié)地形地貌、降雨、與斷層距離和工程巖組4個重要孕災(zāi)因子，重點評價滑坡在研究區(qū)內(nèi)的易發(fā)性。

根據(jù)信息量法原理[7-8]，各孕災(zāi)因子會進(jìn)行區(qū)間分組，對應(yīng)分組條件下的信息量IAj-B如公式（1）所示。

（1）

式中：j為劃分區(qū)間；A為孕災(zāi)因子；B為災(zāi)害類型；Nj為災(zāi)害分布個數(shù)；N為調(diào)查區(qū)災(zāi)害分布總數(shù)；Sj為柵格單元數(shù)；S為調(diào)查區(qū)柵格單元總數(shù)。

根據(jù)IAj-B值進(jìn)行相應(yīng)分組區(qū)間的易發(fā)程度評價，其評價判據(jù)如下：當(dāng)該值大于零時，對應(yīng)分組區(qū)間所含信息量大，則其災(zāi)害易發(fā)性高；當(dāng)該值等于零時，對應(yīng)分組區(qū)間的易發(fā)性具有游離特征；當(dāng)該值小于零時，對應(yīng)分組區(qū)間所含信息量小，則其災(zāi)害易發(fā)性低。

同時，在分組區(qū)間易發(fā)性評價基礎(chǔ)上，再對各孕災(zāi)因子的總信息量I進(jìn)行計算，如公式（2）所示。

（2）

式中：n為對應(yīng)的狀態(tài)總數(shù)。

根據(jù)I值大小即可評價對應(yīng)孕災(zāi)因子的易發(fā)程度，I值越大，對應(yīng)孕災(zāi)因子的易發(fā)程度越高。

3.2 易發(fā)性評價結(jié)果

按照3.1節(jié)的滑坡災(zāi)害易發(fā)性評價方法，統(tǒng)計本文實例的易發(fā)性評價結(jié)果，見表4。

由表4可知，將各類孕災(zāi)因子的易發(fā)性評價結(jié)果總結(jié)如下所示。1） 地形地貌的評價結(jié)果。在坡度評價結(jié)果中，坡度1組～坡度4組均具有易發(fā)程度高的特征，尤其坡度1組的易發(fā)程度相對最高，坡度5組的易發(fā)程度較低。在坡向評價結(jié)果中，坡向1組和坡向4組的易發(fā)程度較低，其他分組均具有易發(fā)程度高的特征，坡向3組的易發(fā)程度最高。在高程評價結(jié)果中，高層2組呈易發(fā)程度較低，其余均具由易發(fā)程度高的特征。2） 降雨的評價結(jié)果。在降雨條件下，各類分組區(qū)間的易發(fā)程度均較高，降雨5組的易發(fā)程度相對最高。3） 與斷層距離的評價結(jié)果。僅距離4組的易發(fā)程度較低，其余分組的易發(fā)程度均較高。4） 工程巖組的評價結(jié)果。基巖巖組的易發(fā)程度較低，其余巖組均易發(fā)程度較高，尤其是粉質(zhì)黏土巖組和黃土巖組。

在各孕災(zāi)因子分組區(qū)間易發(fā)程度評價基礎(chǔ)上，針對每個孕災(zāi)因子進(jìn)行易發(fā)程度評價，并根據(jù)各孕災(zāi)因子的I值，將其易發(fā)程度由強(qiáng)至弱進(jìn)行排序，即降雨（總信息量I為1.268）gt;工程巖組（總信息量I為1.052）gt;坡度（總信息量I為0.762）gt;與斷層距離（總信息量I為0.509）gt;高程（總信息量I為0.472）gt;坡向（總信息量I為0.135）。

最后根據(jù)I值大小，再進(jìn)一步進(jìn)行研究區(qū)易發(fā)程度分區(qū)研究，根據(jù)工程經(jīng)驗，通常劃分為4類易發(fā)區(qū)，即高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)和非易發(fā)區(qū)。經(jīng)統(tǒng)計，研究區(qū)易發(fā)分區(qū)結(jié)果如下：高易發(fā)區(qū)分布面積795.16km2，占調(diào)查區(qū)總面積的38.86%；中易發(fā)區(qū)分布面積408.52km2，占調(diào)查區(qū)總面積的19.16%；低易發(fā)區(qū)分布面積511.85km2，占調(diào)查區(qū)總面積的25.01%；非易發(fā)區(qū)分布面積330.85km2，占調(diào)查區(qū)總面積的16.17%。

4 結(jié)論

本文采用統(tǒng)計法和信息量法進(jìn)行滑坡災(zāi)害特征分析和易發(fā)性評價，得出以下3個結(jié)論。1） 滑坡區(qū)地表發(fā)育形態(tài)較多，平面特征多為“舌狀”“圈椅狀”，地表形態(tài)多呈“陡-緩-陡”特征，長度多為40m～320m，寬度多為60m～250m，厚度范圍多為5m～20m，即滑坡規(guī)模以中、小型滑坡為主。2） 滑坡影響因素相對較多，主要包括地形地貌、降雨、與斷層距離和工程巖組等因素，各因素的影響規(guī)律較明顯。3） 根據(jù)滑坡災(zāi)害性評價，各孕災(zāi)因子的易發(fā)程度由強(qiáng)至弱排序為降雨＞工程巖組＞坡度＞與斷層距離＞高程＞坡向。

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