摘要:基于某地区1∶5万地质灾害调查成果,选取具有代表性的崩塌、滑坡、泥石流地质灾害隐患3670处,采用图表统计分析法,对分布高程、坡度、汇水面积等地形因素进行分析,研究地形地势因素对该地区地质灾害的空间分布的影响,从而为各级行政主管部门对地质灾害的规划、预防提供参考。受制于人类居住环境等因素,研究表明该地区地质灾害在海拔高程、坡度、沟床比降等方面并非理论上的正相关性,而是呈抛物线型分布,其主要分布于海拔200~700 m的中低山区,崩塌发育坡度多大于60°,滑坡发育坡度多在20°~50°,泥石流汇水面积大多小于5 km2,沟谷形态以V型谷为主,在山坡坡度大于25°,高差100~500 m,沟床比降213~105‰的区域集中分布。
关键词 地质灾害;地形;高程;坡度;汇水面积
0 引言
地质灾害,包括自然因素或者人为活动引发的危害人民生命财产安全的山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等与地质作用有关的灾害。其中,自然因素是地质灾害的主要成因,可分为地形因素、地质因素、降水因素等,地形地势作为地质灾害的一个主要形成条件,对地质灾害的发育分布起着十分重要的作用,并具有直观、数据易于获取等特点,历来为众多地学工作者所关注[1-5],并采用了层次分析法[6]、线性回归模型[7]、模糊综合评价模型[8]、灰关联分析法[9]等方法进行研究。任何方法的选取均基于详实的调查数据,通过基于某地区1:50000地质灾害调查成果,选取了具有代表性的崩塌、滑坡、泥石流地质灾害隐患3670处,从分布高程、坡度、汇水面积等因素进行统计分析,通过对地形与地质灾害分布相关性的研究,探究该地区地质灾害在地形地势方面的特点,研究地形因素对地质灾害的空间分布的影响,为政府规划、防灾减灾提供参考。
1 区域地形地势概述
区域地势西北高、东南低,由西北向东南倾斜。地貌复杂多样,高原、山地、丘陵、盆地、平原类型齐全,有高原、山地、平原三大地貌单元。地形南高北低,平均海拔1200~1500 m,面积15954 km2,占区域总面积的8.5%。山地包括中山山地区、低山山地区、丘陵地区和山间盆地4种地貌类型,海拔多在2000 m以下,山地面积90280 km2,占区域总面积的48.1%。平原区按其成因可分为山前冲洪积平原,中部冲湖积平原区和滨海平原区3种地貌类型,全区面积81459 km2,占区域总面积的43.4%。
2 海拔高程与地质灾害关系
区域崩塌和滑坡地质灾害数量随高度增加呈现先升后降的趋势,如图1所示,在200~700 m高程集中分布,52.8%的崩塌以及62.0%的滑坡分布在该区域,如表1所示。由于海拔增高气温和气压也随之降低,它直接制约着人的生理机能和生命活动,随高度增加而导致的气候恶劣、地形陡峭、交通不便、土地贫瘠等不利因素,不仅使农业生产深受影响,对其它经济活动也不利。研究表明,海拔0~800 m是人居适宜性最好的区间[10],地质灾害因此也主要分布于该区间,海拔小于200 m的丘陵区,由于地形起伏度小,山体平缓开阔,一般不容易发生崩塌、滑坡、泥石流地质灾害,海拔高于800 m区间由于人口密度低,缺乏威胁对象,多以自然现象而不是地质灾害的形式体现。
图1 崩塌、滑坡分布高程比例变化曲线
表1 崩塌、滑坡分布高程比例统计表
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3 山体坡度、沟床比降与地质灾害关系
3.1 山坡坡度
地形坡度是斜坡稳定的重要影响因素,坡度不仅影响斜坡内的应力分布,而且对斜坡表面地表水径 流、斜坡体内地下水的补径排、斜坡上松散物质的堆积厚度、植被盖度等起着决定性的控制作用,进而控制斜坡体的稳定性,是斜坡地质灾害的重要影响因素[11]。崩塌数量整体随坡度增加呈现递增趋势,滑坡数量随坡度增加呈现先升后降趋势,如图2所示。该区域72.4%的崩塌发育在坡度大于60°的陡峻斜坡上,78.3%的滑坡发育在坡度20°~50°的斜坡上,如表2所示,即50°基本为崩塌和滑坡的划分界线。
表2 崩塌、滑坡坡度比例分布表
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泥石流沟谷山坡坡度的大小直接影响到泥石流固体物质的补给方式与数量,泥石流沟内存在利于发生崩塌、滑坡的坡度,为泥石流的发生提供了大量的物源。该区域67.3%的泥石流集中在山坡坡度大于25°的区域。此外,在山坡坡度陡峭的地方,上方如有较高的陡崖,当云层较低时,能形成局部的地形雨,使得该区域的雨量骤然增加,加大了泥石流发生的可能性[12]。
3.2 沟床比降
沟床比降是地貌条件的主要体现参数,是影响泥石流形成和运动的重要因素。泥石流的形成需要有足够的使流体由位能转变为动能底床条件,即需要有一定的高差和沟床比降度。一般来说,泥石流的流域高差越大、沟床比降越大,则越有利于泥石流的形成[13]。根据泥石流分布实际情况,72.3%的泥石流高差集中在100~500 m,49.6%的泥石流高差集中在100~300 m,41.9%的泥石流沟床比降在213‰~105‰,如表3所示,呈现出中间大两头小的规律,其原因在于在沟床比降小于105‰时泥石流触发动能逐渐不足,而在沟床比降大于213‰的沟谷条件下,一方面其下游人类居住条件一般较为恶劣,多没有大的居民点存在,另一方面沟床比降过大时,泥石流汇水面积多偏小,补给段长度比一般不超过60%,无法产生足够的物源,且水流排泄快,较小的降雨多无法对沟口形成堵塞,多以水流而不是泥石流的形式进行排泄。
表3 泥石流沟床比降比例分布表
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4 沟谷汇水面积、沟谷形态与泥石流关系
泥石流的形成需要足够的水作为外动力,即需要有相对较大的汇水面积,但汇水面积太大的沟谷纵坡比降多相对较小,反而不利于泥石流的形成。区域83.9%的泥石流汇水面积小于5 km2,11.3%的泥石流汇水面积5~10 km2,汇水面积大于10 km2的泥石流仅占4.8%,如表4所示。
区域典型泥石流从上游至下游一般分为形成区、流通区及堆积区,上游形成区沟谷形态多为三面环山、一面出口的倒漏斗状,地形开阔便于水及物源的汇集;中游流通区地形多为狭窄陡深的峡谷,沟谷形态以V型谷为主,占比65.6%,25.8%泥石流为U型谷,V型谷的沟谷形态更有利于泥石流松散物质的汇集,使泥石流得以迅猛直泻;下游堆积区地形多平坦开阔,便于碎屑物质的堆积[14]。
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5 结论
受制于人类居住环境等因素,区域地质灾害在海拔高程、坡度、沟床比降等方面并非理论上的正相关性,而是呈抛物线型分布,主要分布于海拔200~700m的中低山区,崩塌发育坡度多大于60°,滑坡发育坡度多在20~50°,泥石流汇水面积大多小于5km2,沟谷形态以V型谷为主,在山坡坡度大于25°,高差100~500m,沟床比降213‰~105‰的区域集中分布。根据上述特征,并参考地层岩性、构造条件等地质环境条件,分析地形与地质灾害分布相关性的研究,研究地形因素对地质灾害的空间分布的影响,分析成果可为政府规划、防灾减灾提供参考。
参 考 文 献(References):
[1] 魏凤华,尤凤春,张树刚,等.河北省地质灾害分布特征及预报[J].中国地质灾害与防治学报,2006,17(2):123-125.
[2] 毛少力.延长县地质灾害分布规律及稳定性分析[D].西安:长安大学,2008.
[3] 韩海辉.基于SRTM-DEM的青藏高原地貌特征分析[D].兰州:兰州大学,2009.
[4] 王哲.四川省绵阳市地质灾害易发性综合评价研究[D].绵阳:西南科技大学,2009.
[5] 苏强.基于DEM的黄土滑坡危险性评价研究[D].北京:中国地质大学(北京),2006.
[6] 王兵,李爱军,黄丽.局域层次分析法(GHI)的地质灾害易发性评价研究[J].资源环境与工程,2013,27(2):179-183.
[7] JIANG Weiguo,RAO Pingzeng,CAO Ran, et al. Comparative evaluation of geological disasters usceptibility using multiregression methods and spatial accuracy validation[J]. J. Geogr. SCI, 2017,27(4):439-462.
[8] 王哲,易发成,陈廷方.基于模糊综合评判的绵阳市地质灾害易发性评价[J].科技导报,2012,30(31):53-60.
[9] 李得立,李小磊,罗德江,等.基于地貌单元与灰关联分析的地质灾害风险性评价[J].地质灾害与环境保护,2018,29(4):26-31.
[10] 杨海艳.我国人居适宜性的海拔高度分级研究[D].南京:南京师范大学,2013.
[11] 胡国超.遥感技术在“5.12”地震重灾区汶川县地质灾害调查中的应用[D].成都:成都理工大学,2009:39-40.
[12] 罗靖筠,房浩,孙秀娟,等.河北省泥石流分布特征及防治对策[J].中国地质灾害与防治学报,2009,20(2):31-35.
[13] 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所.中国泥石流[M].北京:商务印书馆,2000:5.
[14] 工程地质手册编委会.工程地质手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2007:558-559.