GIS支持下云南鎮(zhèn)沅縣滑坡孕災(zāi)環(huán)境因子的敏感性評價

林珊珊，楊德宏

（昆明理工大學，云南 昆明 650000）

GIS支持下云南鎮(zhèn)沅縣滑坡孕災(zāi)環(huán)境因子的敏感性評價

林珊珊，楊德宏

（昆明理工大學，云南 昆明 650000）

以云南省鎮(zhèn)沅縣為例，通過確定性系數(shù)概率模型研究了高程、坡度、斷裂帶、水系、道路5種孕災(zāi)環(huán)境因子對滑坡發(fā)生的影響。結(jié)果表明，各孕災(zāi)因子對滑坡的敏感性指數(shù)由大到小依次為：坡度＞高程＞道路＞河流＞斷裂帶；其中，高程在780～1 960 m的區(qū)域和坡度在56°～88°的區(qū)間滑坡發(fā)生的幾率大；距離道路、水系和斷裂帶越遠滑坡穩(wěn)定性系數(shù)越高，滑坡發(fā)生的可能性越小。

滑坡；敏感性分析；確定性系數(shù)；孕災(zāi)環(huán)境因子

滑坡是斜坡體上的巖體或土體等，受到雨水、河流等的沖刷、浸泡，同時由于地下水活動、地震以及人工切坡等的影響，在重力作用下，沿一定方向滑動的一種自然現(xiàn)象[1-2]。

云南省位于印度板塊與歐亞板塊附近，地層巖性復(fù)雜，地殼運動劇烈，近地表巖體破碎，為大型斷裂發(fā)育，地震頻度高、震級大，受區(qū)域地質(zhì)條件控制和影響也較大；并且云南省山地面積占國土面積的94%，屬于典型的山區(qū)省份，地處6大水系的上游或源頭區(qū)，河流溯源侵蝕強烈，陡坡地分布面積廣大，地形地貌環(huán)境十分復(fù)雜。又由于云南省在低緯度高原，全省氣候類型豐富多樣，有南北亞熱帶氣候、中亞熱帶氣候、南溫帶、中溫帶和高原氣候等多種氣候，降雨充沛，氣溫舒適。復(fù)雜而脆弱的地質(zhì)環(huán)境加上多變的氣候條件為山體滑坡提供了條件，使云南省成為我國地質(zhì)災(zāi)害最為嚴重的省份之一。近年來，云南省地震頻發(fā)，次生地質(zhì)災(zāi)害不斷發(fā)生，造成了重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，在災(zāi)害高發(fā)地區(qū)開展滑坡危險評估，對云南省國土規(guī)劃、災(zāi)害管理和決策等具有重要的研究價值和現(xiàn)實意義。

1 研究區(qū)概況

鎮(zhèn)沅彝族哈尼族拉祜族自治縣（以下簡稱鎮(zhèn)沅縣）位于云南省西南部，隸屬云南省普洱市；地處東經(jīng)100°21′～101°31′，北緯23°34′～24°22′；東靠玉溪市新平縣，北接景東、雙柏，東南與墨江、普洱毗鄰，南抵景谷，西與臨滄隔瀾滄江相望；屬亞熱帶季風氣候，降雨量充沛但全年降水不均，旱澇兩季明顯，冬春干旱，夏秋洪澇，年溫差小，晝夜溫差大。

2 材料與方法

2.1 滑坡數(shù)據(jù)分級

基于不同孕災(zāi)因子，對高程、坡度、距斷裂帶距離、距河流距離、距道路距離等5個因素進行了分類[3-4]。由于該地地形起伏大且地形地貌復(fù)雜，對高程、距斷裂帶距離、距河流距離、距道路距離等這4個因素進行了等距分級，對坡度進行了自然間斷法分級，詳見圖1。

圖1 鎮(zhèn)沅縣滑坡孕災(zāi)因子分級分類（A：高程；B：坡度；C：距河流距離；D：距道路距離；E：距斷裂帶距離）

2.2 算 法

2.2.1 確定性系數(shù)概率模型采用確定性系數(shù)進行滑坡的危險性區(qū)劃的假定是因為滑坡的危險性可以根據(jù)過去滑坡與確定為誘發(fā)因素之間的統(tǒng)計關(guān)系進行預(yù)測[5-7]。也就是未來在達到與自己或相似條件地區(qū)的其他滑坡發(fā)生時所處的相似環(huán)境條件時，將發(fā)生滑動。CF這一概率函數(shù)，最早由Shortliffe和Buchanan提出，由Heckerman進行了改進，如下：

式中，PPs可以表示為整個研究區(qū)的滑坡數(shù)目與研究區(qū)面積的比值，是事件在整個研究區(qū)A中發(fā)生的先驗概率，是時間在數(shù)據(jù)類a中發(fā)生的條件概率，在實際滑坡應(yīng)用中可以表示為代表數(shù)據(jù)類a的單元中存在的滑坡數(shù)目與單元面積的比值。

通過函數(shù)變換，CF的變化區(qū)間為[-1，1]，負值代表確定性降低，正值代表事件發(fā)生確定性的增長；也就是說，負值表示滑坡變形失穩(wěn)的確定性低，正值表示滑坡變形失穩(wěn)的確定性高。在這一區(qū)間內(nèi)，值越大，越容易發(fā)生滑坡。當值接近于0，則代表先驗概率與條件概率很接近，即不能確定這一單元是否為滑坡易發(fā)區(qū)。

2.2.2 滑坡敏感性指數(shù)滑坡敏感性指數(shù)是從整體上來分析滑坡失穩(wěn)情況，該指數(shù)表示同一類因子對滑坡失穩(wěn)影響程度，計算公式：

式中，Ei是某一個因子對滑坡敏感性的影響指數(shù)，CF(i,max)是孕災(zāi)因子對滑坡確定性系數(shù)的最大值，CF(i,min)是孕災(zāi)因子對滑坡確定性系數(shù)的最小值。通過該式，可以從整體上分析各種孕災(zāi)因子對滑坡失穩(wěn)的影響。

3 結(jié)果與分析

3.1 高程對鎮(zhèn)沅縣滑坡發(fā)生的影響

高程對降雨量、植被類型及植被覆蓋率有一定影響。隨著高程的增加，降水量可能減少，植被覆蓋率可能會降低，且植被可能由森林變?yōu)楣嗄尽⒉莸氐?。進而間接影響滑坡的分布。通過確定性系數(shù)法分析鎮(zhèn)沅縣內(nèi)不同高程區(qū)間內(nèi)滑坡的敏感性結(jié)果見表1。由表1可知，在780～2 255 m這一區(qū)間內(nèi)CF值最大，是滑坡易發(fā)區(qū)。而隨著高程的增加，雖然植被覆蓋率降低可能會導(dǎo)致水土流失，增大滑坡的幾率；但由于降雨減少，滑坡的外界影響因素隨之減少；而缺失外界因素的刺激，滑坡災(zāi)害發(fā)生的可能性也相繼降低。

表1 高程及其相應(yīng)的CF值

3.2 坡度對鎮(zhèn)沅縣滑坡發(fā)生的影響

坡度反應(yīng)的是地表的陡緩程度。一般來說，坡度的幾何特征能夠決定滑坡是否發(fā)生，斜坡體的坡度是決定滑坡體下滑動力的控制因素。研究通過確定性系數(shù)法來分析鎮(zhèn)沅縣內(nèi)不同坡度區(qū)間內(nèi)滑坡的敏感性，結(jié)果見表2。鎮(zhèn)沅縣海拔最低點為774 m，最高點3 137.6 m，高度差達2 363.6 m，大部分地區(qū)地形陡峭。其中，地形坡度平緩，坡度在0°～55°的區(qū)域分布于河谷兩側(cè)，發(fā)生滑坡的幾率較?。欢渌總€坡度區(qū)間內(nèi)滑坡發(fā)生的可能性都比較大，尤其是75°～84°這一坡度范圍（表2）。

表2 坡度及其相應(yīng)的CF值

3.3 斷裂帶對鎮(zhèn)沅縣滑坡發(fā)生的影響

斷裂會造成巖體破碎，給滑坡發(fā)生提供物質(zhì)來源。因構(gòu)造活動造成的裂隙等會改變基巖原有的結(jié)構(gòu)性，也為滑坡提供了物質(zhì)、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，為外部觸發(fā)提供了儲備條件。鎮(zhèn)沅縣境內(nèi)構(gòu)造系統(tǒng)以近南北向及北西向褶皺、斷裂占優(yōu)勢，北東向、北北西向?qū)儆诖我匚?，近東西向構(gòu)造發(fā)育不普遍。從西至東主要斷裂構(gòu)造有：瀾滄江、普文、無量山、把邊江、阿墨江和哀牢山等深、大斷裂。以無量山斷裂為界，西部、東部地質(zhì)構(gòu)造不同。由表3可知，距斷裂帶距離越遠，CF值越小，即：距斷裂帶越遠，滑坡發(fā)生的可能性越小。

表3 距斷裂帶距離及其相應(yīng)的CF值

3.4 水系對鎮(zhèn)沅縣滑坡發(fā)生的影響

鎮(zhèn)沅縣水系多，主要以河流為主，該縣大小江河超過190條，水利資源總面積約410 km2，占該縣水土面積的近1/10。水流的沖刷與河流的切蝕，加大了滑坡災(zāi)害發(fā)生的可能性。從表4中可以看出，距離河流越近，滑坡隱患點越多，發(fā)生滑坡的幾率越大。

表4 距水系距離及其相應(yīng)的CF值

3.5 道路對鎮(zhèn)沅縣滑坡發(fā)生的影響

道路，是人類活動中的結(jié)果，道路建設(shè)與開發(fā)加速了對自然環(huán)境的破壞，從而成為誘發(fā)滑坡和加快滑坡災(zāi)害發(fā)生的重要因素之一。由表5可知，道路的修建對滑坡災(zāi)害的發(fā)生影響較大，如在道路修建過程中，開挖、爆破等操作可能會導(dǎo)致地層及斜坡失穩(wěn)，從而增加滑坡發(fā)生的可能性。

表5 距道路距離及其相應(yīng)的CF值

3.6 孕災(zāi)因子對滑坡失穩(wěn)的影響程度分析

不同孕災(zāi)因子對滑坡失穩(wěn)的影響存在一定差異，同一因子的不同分類對滑坡的影響也不同。由表6可知，各孕災(zāi)因子對滑坡的敏感性指數(shù)由大到小依次為：坡度＞高程＞道路＞河流＞斷裂帶。

表6 各孕災(zāi)因子對滑坡的影響程度

4 結(jié) 論

研究結(jié)果表明，在鎮(zhèn)沅縣導(dǎo)致滑坡發(fā)生的因素主要有以下幾個方面：（1）高程在780～1 960 m的區(qū)域降水豐富，滑坡發(fā)生幾率大，尤其是780～1 075 m的區(qū)域，其CF值非常接近1，是滑坡高易發(fā)區(qū)；（2）坡度在56°～88°的區(qū)間坡形陡峭、植被稀少，滑坡發(fā)生幾率大，而坡度較低和更高的地方，坡體穩(wěn)定性相對較高；（3）其他方面，如距離道路和水系越遠滑坡穩(wěn)定性系數(shù)越高、距離斷裂帶越遠，滑坡發(fā)生的可能性越小。

從各類因素的影響程度來看，坡度和高程對滑坡的影響較大，而道路和水系的分布對滑坡穩(wěn)定性影響次之，斷裂帶的分布對滑坡災(zāi)害發(fā)生的影響較小。在研究一個區(qū)域內(nèi)滑坡災(zāi)害發(fā)生的可能性時，不能只從單一方面考慮，而要綜合不同方面，從各個角度進行分析，才能確保數(shù)據(jù)結(jié)果的準確性。

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[3] 盛宏文，蔣常林. 甘肅清水縣地質(zhì)災(zāi)害類型、形成條件及發(fā)育規(guī)律分析[J]. 甘肅地質(zhì)，2014，23（3）：67-72.

[4] 劉麗娜，許 沖，徐錫偉，等. GIS支持下基于AHP方法的2013年蘆山地震區(qū)滑坡危險性評價[J]. 災(zāi)害學，2014，29（4）：183-191.

[5] 王志恒，胡卓瑋，趙文吉，等. 基于確定性系數(shù)概率模型的降雨型滑坡孕災(zāi)環(huán)境因子敏感性分析——以四川省低山丘陵區(qū)為例[J].災(zāi)害學，2014，29（2）：109-115.

[6] 陳 曦，胥 兵，陳愛明，等. 遙感技術(shù)在提取滑坡背景環(huán)境因素的應(yīng)用——以湖北省房縣地區(qū)滑坡地質(zhì)災(zāi)害為例[J]. 資源環(huán)境與工程，2014，28（6）：950-959.

[7] 胡瑞林，范林峰，王珊珊，等. 滑坡風險評價的理論與方法研究[J].工程地質(zhì)學報，2013，21（1）：76-84.

（責任編輯：成 平）

Sensitivity Evaluation of Landslide Disaster-Pregnant Environmental Factors in Zhenyuan under GIS support

LIN Shan-shan，YANG De-hong
（Kunming University of Science and Technology, Yunnan 65000, PRC）

With Zhenyuan County of Yunnan Province as an example, the influence of 5 environmental factors that lead to landslide disaster such as elevation, slope, fault zone, water system and road has been tested with the deterministic coeff cient probability model in this study. The results indicate that the sensitive index of each landslide-risk factor in the order from large to small has been slope’s> elevation’s>road’s>water system’s>fault zone’s; the probability of landslide has been higher at the elevation from 780m to 1 960m and the slope from 56°to 88°; and the farther from the road, water system and fault zone, the higher the stability coeff cient of landslide and the lower the probability of landslide.

landslide; sensitivity analysis; deterministic coeff cient; disaster-pregnant environmental factor

P642.22

A

1006-060X（2015）11-0089-03

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2015.11.027

2015-09-18

林珊珊（1991-），女，云南楚雄市人，碩士研究生，主要從事地理信息系統(tǒng)軟件開發(fā)及應(yīng)用研究。

楊德宏