基于邏輯回歸模型的黃土滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：P642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2025）21-0085-05

Abstract：Loesslandslidesareatypical geologicaldisasterwidelydistributedaroundtheworld，andtheirsusceptibility evaluationhasalwaysbeearesearchhotspotinthefieldofengineringgeology.Thispapertakes Xifeng District，Qingyang City，GansuProvince，atypicalareaoftheLoessPlateau，astheresearchobject.Usingthecombinationofgeographical informationsystem（GS）andlogisticregresionmodel，multipleinfluencefactorsicludingprecipitation，slope，soiltype，slope aspect，etc.wereselectedtobuildalandslidesusceptibilityevaluationmodel.Throughmulti-factoranalysis，itisfoundthat precipitationandslopearethemainfactorsafectinglandslidesusceptibility.Theareaswithhighlandslidesusceptiblityin easternGansuaremainlyconcentratedinareaswithlargeslope，highprecipitationandthick loesslayers.Thisstudyprovidesa scientific basis for landslide disaster prevention and risk assessment in Longdong region.

Keywords： deep loess; landslide; logistic regression model； susceptibility evaluation; GIS

滑坡是全球范圍內(nèi)常見(jiàn)且嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，尤其在山區(qū)和黃土高原等易滑坡地帶，對(duì)生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展構(gòu)成了巨大的威脅。中國(guó)黃土高原地區(qū)，尤其是隴東黃土地區(qū)，由于其特殊的地質(zhì)和氣候條件，滑坡災(zāi)害瀕發(fā)，已嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。隴東地區(qū)作為我國(guó)黃土高原的重要組成部分，其深厚黃土層（厚度普遍超過(guò) 50m 因獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性（垂直節(jié)理發(fā)育、濕陷性強(qiáng)）和復(fù)雜的地形地貌，導(dǎo)致區(qū)域滑坡災(zāi)害頻發(fā)。因此，系統(tǒng)研究該地區(qū)的滑坡破壞機(jī)理及其易發(fā)性，對(duì)于制定有效的滑坡防治措施具有重要的理論與實(shí)踐意義。

近年來(lái)，滑坡易發(fā)性研究主要集中在滑坡潛在區(qū)域的識(shí)別4危險(xiǎn)因子的分析5-以及災(zāi)害預(yù)測(cè)8-等方面。隨著遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）和多因素分析方法的迅速發(fā)展，滑坡易發(fā)性評(píng)估已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展[2-14。許多學(xué)者采用了空間分析方法[15-1邏輯回歸模型[7-18]AHP法[19-20等多種技術(shù)手段，在不同區(qū)域成功地開(kāi)展了滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)。

盡管國(guó)內(nèi)外對(duì)滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)已有較多研究，但針對(duì)隴東深厚黃土地區(qū)的研究仍然較少。當(dāng)前的研究多集中在單一因素的作用下進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性分析，而忽略了降水、地質(zhì)構(gòu)造、人工開(kāi)挖等多個(gè)因素共同作用下的滑坡穩(wěn)定性問(wèn)題。此外，滑坡的易發(fā)性評(píng)價(jià)常常忽略了局部環(huán)境的復(fù)雜性與變化性。因此，如何結(jié)合區(qū)域特點(diǎn)和多因素分析方法，提高黃土滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性，仍然是一個(gè)亟待解決的科學(xué)問(wèn)題。本研究旨在通過(guò)對(duì)隴東地區(qū)深厚黃土滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行系統(tǒng)的分析，結(jié)合現(xiàn)代化的評(píng)價(jià)方法，為區(qū)域的滑坡防治提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1研究區(qū)概況

隴東地區(qū)作為中國(guó)黃土高原的核心組成部分，其深厚黃土層在極端降雨和人類活動(dòng)（梯田灌溉、油氣開(kāi)采）等疊加作用下，滑坡災(zāi)害呈現(xiàn)高頻次、大規(guī)模、鏈?zhǔn)窖莼奶卣?，造成?yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，凸顯該區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的緊迫性。

1.1地理位置

省市西峰區(qū)位于省東部，是陜甘寧三省交界的幾何中心，處于黃土高原腹地董志塬核心區(qū)，其地理位置如圖1所示。本區(qū)第四紀(jì)以來(lái)，構(gòu)造以振蕩性上升運(yùn)動(dòng)為主，在流水侵蝕營(yíng)力（尤以溝谷瀕源侵蝕為主導(dǎo)）的持續(xù)作用下，塬邊地帶發(fā)生強(qiáng)烈的侵蝕切割作用，導(dǎo)致原始黃土塬發(fā)生系統(tǒng)性破碎化，形成梁、昂、溝等次生黃土地貌形態(tài)，地質(zhì)環(huán)境脆弱，四周山脈環(huán)繞，地勢(shì)較為復(fù)雜。

1.2 氣象數(shù)據(jù)

西峰區(qū)地處北緯 35^°40^′ ，屬典型溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候，具有光照資源豐沛、水熱時(shí)空異質(zhì)性等特征。該地區(qū)年平均氣溫 10.3±0.4°C ，高溫 35.5^qC 左右，低溫達(dá)- -15^°C 左右，年溫差高達(dá) 50.5^°C ，凸顯大陸性氣候特征。年均降水量為 518.4±38.7mm ，其中7—9月占比62.3% ，單日最大降水量達(dá) 137.6mm ，冬季降水僅占全年2.8% ，如圖2所示。短時(shí)強(qiáng)降水事件發(fā)生頻率較高，小時(shí)最大雨強(qiáng)達(dá) 68.3mm ，其氣象參數(shù)對(duì)黃土滑坡災(zāi)害發(fā)育具有顯著控制作用。

1.3地形地貌數(shù)據(jù)

基于1：50000高精度DEM數(shù)據(jù)，采用ArcGIS水文模塊進(jìn)行坡度重分類，結(jié)果如圖3所示，暖色系表征高坡度帶（深色大于 30^° ），冷色系對(duì)應(yīng)緩坡區(qū)（淺色小于10^° ）。圖中顯示西峰區(qū)地形坡度呈現(xiàn)階梯式陡變特征。

1.3.1 緩坡帶 ∠10^° ）

占比 57.4% ，集中分布于董志塬核心區(qū)，是典型黃土塬面殘留區(qū)域；地表形態(tài)平緩，人類耕作占比較高。

1.3.2 過(guò)渡帶（ 10^°～20^° ）

占比 22.1% ，主要位于塬-溝過(guò)渡斜坡處。

1.3.3 陡坡帶（ 20^°～30^° ）

占比 16.5% ，對(duì)應(yīng)梁昂斜坡與溝谷側(cè)壁，受流水側(cè)蝕與重力崩塌共同作用。

1.3.4 極陡帶（ gt;30^° ）

30^°～40^° 占比 3.8% 40^° 以上零星分布于基巖出露陡崖。坡向分布上，除水平地形所占比例較少外，各種坡向的斜坡分布比較均勻，如圖4所示。

1.4地質(zhì)數(shù)據(jù)

西峰區(qū)受涇河支流切割，形成“塬-梁-昴-溝\"復(fù)合地貌，溝壑密度達(dá) 2.3km/km³ ，最大溝深超過(guò) 80m_c 塬面平均海拔 1421m ，地勢(shì)平坦，地表覆蓋馬蘭黃土（ （_Q3m） ！厚度 60～120m ，其下伏下白堊系砂泥巖在溝谷側(cè)壁廣泛出露，該區(qū)出露地層主要為第四系地層，從老到新分布見(jiàn)表1。

1.4.1 黃土梁地貌參數(shù)

黃土梁大部分近東西向延伸，長(zhǎng)度為 3～8km ，頂寬100～450m （平均 257m ），梁坡坡度為 25^°～30^° 。梁間發(fā)育梳狀水系，主溝切割深度 80～120m_? 。梁頂覆蓋離石黃土（Q₂） ，其抗剪強(qiáng)度低于馬蘭黃土，易發(fā)生淺層滑坡。

1.4.2 黃土峁地貌參數(shù)

峁體呈橢圓穹隆狀（長(zhǎng)軸 1000～1500m ，短軸 500～ 800m） ，峁坡坡度 18^°～25^° ，鞍部相對(duì)高差 20～40m_? 昴頂殘留午城黃王（厚度小于 10m， ，其下為離石黃土與古土壤交替層，軟弱夾層構(gòu)成旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)面。

1.4.3 黃土溝谷地貌參數(shù)

溝谷系統(tǒng)呈“上V下U”復(fù)合剖面，上游段（切割深度 40～80m 溝谷狹窄（寬深比小于0.3），下游段切割深度達(dá) 150～200m ，反映水力侵蝕與重力崩塌的協(xié)同作用。溝谷下切至下白堊系頂面，形成陡坎（坡度大于 45^° ）。

2 研究方法

研究時(shí)采用邏輯回歸結(jié)合GIS技術(shù)進(jìn)行滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)，邏輯回歸模型能夠揭示各個(gè)因素與滑坡發(fā)生概率的關(guān)系，借助GIS技術(shù)，結(jié)合多種地理因子進(jìn)行空間分析，制作滑坡易發(fā)性圖。

2.1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

2.1.1 收集數(shù)據(jù)

在滑坡分析中，因變量通常采用\"滑坡發(fā)生\"（1）和“滑坡未發(fā)生\"（0）的二元標(biāo)記方法表示事件的發(fā)生與否。將坡度、降水量、坡向和地質(zhì)條件等因素作為自變量，通過(guò)模型輸入到GIS中。

2.1.2 數(shù)據(jù)訓(xùn)練

對(duì)于量綱不同的特征（如坡度、坡向、降雨等），進(jìn)行歸一化（縮放到0～1區(qū)間）處理，確保不同特征對(duì)模型影響的公平性。同時(shí)檢測(cè)并處理異常值，確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量。收集足夠的滑坡事件數(shù)據(jù)，將滑坡事件分為發(fā)生和未發(fā)生，提取這些事件的環(huán)境因子。構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，使用邏輯回歸模型進(jìn)行擬合，找出不同環(huán)境因子與滑坡發(fā)生概率之間的關(guān)系。

2.2 模型建立

邏輯回歸模型如公式（1）所示

式中： P（Y=1） 是滑坡發(fā)生的概率， b₀ 為截距， b₁，b₂，… b_n 為各個(gè)自變量的回歸系數(shù)， X₁，X₂，…，X_n 為自變量，即坡度、降水量、坡向等。通過(guò)梯度下降法來(lái)估計(jì)回歸系數(shù) b₀，b₁，b₂，…，b_n ，表示每個(gè)自變量對(duì)事件發(fā)生概率的影響。

3易發(fā)性評(píng)價(jià)

通過(guò)模型計(jì)算結(jié)果，結(jié)合GIS的空間分析功能，制作西峰區(qū)滑坡易發(fā)性圖，如圖5所示。該圖直觀地呈現(xiàn)了研究區(qū)域內(nèi)不同區(qū)域的滑坡易發(fā)性等級(jí)，能夠?yàn)榉罏?zāi)減災(zāi)措施的制定提供重要的決策依據(jù)。

根據(jù)圖5可得，區(qū)內(nèi)山坡高差在 100～500m 之間，坡度為 30^°～70^° 的斜坡，上部為馬蘭黃土，下部多為砂質(zhì)泥巖或泥巖，此類斜坡是滑坡集中分布的地段。從高易發(fā)區(qū)的坡向來(lái)看正東和正西的坡向所占比例較高，區(qū)內(nèi)溝谷多呈“V\"型，相對(duì)切割深度大，斜坡高、陡，臨空條件好；斜坡中部多呈凸形，坡腳處又無(wú)原生土體支撐。由于區(qū)內(nèi)降水量主要集中在7一9月，決定了區(qū)內(nèi)滑坡發(fā)生時(shí)間上的集中性。同時(shí)滑坡的分布受到降雨量的空間變化，降水量自西南部向東北部逐漸減小，滑坡數(shù)量也在不斷減少。

4結(jié)束語(yǔ)

本研究的滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)為隴東地區(qū)的災(zāi)害預(yù)防和減災(zāi)措施的制定提供了科學(xué)支持?；谶壿嫽貧w模型并結(jié)合GIS技術(shù)的空間分析能力，能夠直觀地展示區(qū)域內(nèi)滑坡易發(fā)性等級(jí)的空間分布，為政府和相關(guān)部門(mén)制定防災(zāi)減災(zāi)政策和規(guī)劃提供實(shí)用的參考依據(jù)。

研究發(fā)現(xiàn)高易發(fā)區(qū)集中分布于董志塬邊緣帶，該區(qū)域?yàn)槠露却笥?30^° 的塬-溝過(guò)渡地形，黃土層厚度大于80m ；年均暴雨日數(shù)大于等于4d（單日雨量大于 50mm ），其形成與黃土特有的垂直節(jié)理、直立性、易軟化性等有關(guān)。研究成果可推動(dòng)該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防控從“被動(dòng)治理向“主動(dòng)防控\"轉(zhuǎn)型，助力“碳中和”自標(biāo)下黃土地質(zhì)安全與綠色城鎮(zhèn)化的協(xié)同發(fā)展。

然而，本研究仍存在一些局限性。首先，影響滑坡的因子眾多，而本研究?jī)H選取了部分因子，未來(lái)可以進(jìn)一步考慮更多影響因子的綜合作用。其次，盡管邏輯回歸模型能夠揭示因素與滑坡發(fā)生的關(guān)系，但其對(duì)于非線性關(guān)系的處理能力有限，未來(lái)可結(jié)合更為復(fù)雜的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，以提高模型的預(yù)測(cè)精度。此外，氣候變化、土地利用變化等動(dòng)態(tài)因素可能會(huì)對(duì)滑坡易發(fā)性產(chǎn)生影響，未來(lái)研究可以結(jié)合時(shí)間序列數(shù)據(jù)，探索滑坡易發(fā)性的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。

總之，基于GIS與邏輯回歸模型的滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)方法為區(qū)域性的滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了新的思路，并為未來(lái)更精細(xì)化的滑坡預(yù)測(cè)和防治工作奠定了基礎(chǔ)。

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