陕西洛南县滑坡崩塌灾害特征分析与易发性区划思考

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论文字数:46525 论文编号:sb2022032311584645485 日期:2022-04-01 来源:硕博论文网
本文是一篇工程硕士论文,本文以洛南县为研究区,依托 2018—2022 年陕西省地质灾害综合防治体系建设项目,以研究区滑坡崩塌地质灾害为研究对象,分析了滑坡崩塌发育及分布特征,以 ArcGis 软件为空间分析平台,选取 8 个致灾因子,分析了洛南县滑坡崩塌灾害的成灾规律,采用信息量-层次分析评价模型分别在栅格单元和斜坡单元下对洛南县地质灾害进行易发性区划研究。

第一章  绪论

1.1 选题背景及研究意义
随着人类社会的发展,人口迅速增长,自然环境不断恶化,地质灾害作为自然灾害的类型之一,它具有破坏性大、种类多、突发性强等特点,给区域防灾减灾工作带来巨大阻碍,严重制约着社会经济的发展[1]。
地质灾害是指在自然或人为因素的作用下,造成人类生命财产损失和环境破坏的地质作用或现象。地质灾害一般包括滑坡、泥石流、崩塌、地面沉降、地裂缝、地面塌陷等六种类型[2]。我国地质灾害分布受地形地貌、地质环境、地震等因素影响巨大,重点分布在西北地区的东南部,如陕西、宁夏、甘肃等省,西南地区的四川、云南以及西藏地区,每年都因地质灾害而造成大量的人员伤亡和重大的经济损失[3]。据自然资源部网站,仅 2021 年 1-2 月,全国就共发生地质灾害 48 起,造成直接经济损失达 1072.3 万元[4]
陕西省洛南县处于秦巴山区秦岭东段,境内地质构造复杂,自然地形多样,地势中间低四周高,洛河横贯中部,降雨充沛且集中,矿产丰富,采矿业发达,人类工程建设较多,易发生滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等地质灾害[5]。据 2021 年洛南县政府统计数据可知,全县记录在册地质灾害点共 91 处,其中滑坡 50 处,崩塌13 处,潜在泥、水石流 21 处,地面塌陷 7 处,威胁 612 户、2666 人、2960 间房屋安全,潜在经济损失达 19389.2 万元[6]。
2020 年 8 月 6 日洛南县发生特大暴雨洪涝灾害,全县 16 个镇均受到影响,灾害造成直接经济损失 20.04 亿元。通过洛南县自然资源局提供资料可知,经此次暴雨后,县内诱发多处地质灾害,新增灾害隐患点 24 处,其中以滑坡、崩塌灾害为主。通过遥感解译、现场调查等手段,统计出洛南县内当前存在 109 处滑坡崩塌灾害隐患点,这些地质灾害严重影响了洛南县社会经济的发展。因此,迫切需要进行洛南县地质灾害易发性区划研究,为县政府开展的地质灾害防治工作提供技术指导。
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1.2 国内外研究现状
目前,关于地质灾害易发性研究有三个方面:一方面,主要关于选取评价指标的研究,通过成熟先进的方法选取具有代表性的地质灾害因子,建立起更加合理的评价指标体系。另一方面,主要对地质灾害易发性评价方法的研究,通过现今较为成熟的评价方法,结合先进技术探索更加准确实用的评价模型,现今比较成熟的方法包括层次分析法、信息量法、模糊评判法等。21 世纪以来,随着计算机以及信息技术发展,3S 技术在地质灾害调查、分析、评估、评价等方面得到了广泛应用[7];同时,在 3S 技术方法趋于成熟的基础上更多的评价模型被相继提出和应用。近年来,相继出现对地质灾害易发性评价结果进行精确性检验研究,它主要以易发性评价结果为研究对象,通常采用 ROC 曲线分析法,以 ROC 曲线下的面积—AUC 指标来反映评价模型的精确程度;另外,也有专家学者利用 Kappa 系数来检验模型的准确性[8]。
1.2.1 国外研究现状
地质灾害易发性评价本质上是回答“什么地方最容易发生地质灾害”的问题,它反映研究区在地质构造、地形地貌、水文、气象、植被等因素影响下,地质灾害的易发程度,在国外也叫敏感性评价[9]。世界各国对地质灾害评价的研究是从 20 世纪60 年代开始萌芽发展的,这一时期主要在地勘工作的基础上,对地质灾害成灾条件和分布规律进行分析[1]。70 年代,西方发达国家加大基础建设,对原始地形地貌、岩土体边坡破坏增多,地质灾害发生频繁,造成的损失不断增加,人们逐渐开始重视地质灾害防治工作。
20 世纪 80-90 年代,各国学者不断提出滑坡敏感性及稳定性分析、评价方法,1998 年,Martin  Cross[10]首次提出滑坡地质灾害易发性指数(LSL)的概念,为斜坡稳定性分区提供了理论指导;其后,P.Aletti[11]对世界范围内滑坡危险性评价方法进行了总结和分类,细分了各类评价方法,使滑坡易发性评价研究得到进一步发展。这一时期,国外学者将 GIS 技术广泛应用于地质灾害评价中,结合现代统计学、数学等理论模型,提出许多新的地质灾害研究方法,促进了地质灾害研究的发展。1992 年,韩国学者 Kim  Youn  Jong[12]等人利用 GIS 技术对汉城郊区地质灾害进行分析,结合滑坡的地质、地下水、土壤性质、降雨和植被等因素,对滑坡的潜在危害进行预测。1995 年美国 Mario  Mejía-Navarro[13]等提出一种利用 GIS 评估区域地质灾害脆弱性和风险的方法,以泥石流、沉陷为研究对象,对格伦伍德斯普林斯地区进行危险性区域划分。此外,还有大量学者结合数学模型、统计模型、DTM 模型、DEM 模型等模型对地质灾害易发性进行研究[14-17]。
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第二章  洛南县自然地理与地质环境条件

2.1 地理位置
洛南县位于西安市东南方向、商洛市东北部,北与陕西潼关、华阴接壤,东边为 河 南 灵宝 县 ,南与 商 州 丹凤 县 分界, 西 与 蓝田 等 地区为 邻 。 地理 坐 标 :109°44′10″E~110°40′06″E,33°52′00″N~34°25′58″N,县内面积为 2831.1km2,县政府机关驻地距西安市 155km,距商州区 45km(图 2.1),洛南县辖区交通便利,以高速公路为主,总体规划呈“井”字形道路骨架,形成以洛南县城区为行政中心,四通八达的交通网[55]。
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2.2 地形地貌
根据县内海拔高程和相对高差特征,将境内分为中山、低中山、山间盆地三类地貌单元(图 2.2)。中山区分布在洛南县北部小秦岭和草链岭地区,低中山区分布在洛河两侧及蟒岭山区,山间盆地包括洛南盆地和石门盆地以及河流沿岸地区[56]。按西北-东南(165°)方向作洛南县地形剖面图(图 2.3),由西北至东南地貌分别为中山区、低中山区、石门盆地、低中山区、洛南盆地、低中山区等地貌单元。中山区山势险峻,山脊狭长,海拔高度在 1500m 以上,切深 500~1000m,区内面积约为 958.2km2,占洛南县总面积 34%,地势起伏较大、地质构造复杂,植被覆盖率高,人口密度小。低中山区面积 1592.2km2,海拔在 1000~1500m 之间,山势较低,基岩大多被坡残积土覆盖,土地多部分为农业耕地,人口密度较大。山间盆地面积约为 279.6km2,海拔高程较低,区内盆地坡度平塬低缓,河谷水流缓慢,堆积层较厚,土壤肥沃,耕地分布集中,人口稠密。
洛南县地层自太古界至新生界均有出露,太古界太华岩群(Ar2th),出露于洛南县北部蒲峪口、两岔口、王排沟,鳖盖子—石峪—垭豁崖,薛家营沟口—东桐峪脑—藏珠峪等地(图 2.8),岩性以混合片麻岩夹二云长石石英片麻岩、绿帘绿泥黑云斜长片麻岩为主。元古界地层在境内大部分地区出露,主要集中在洛南县北部地区,岩性组成为云母石英片岩、石英岩和含砾石英岩、片麻岩、大理岩。古生界地层主要出露于洛河两侧,岩性组成为白云岩、灰岩、砂岩等。中生界地层主要分布于谢湾镇附近,岩性组成为紫红色砾岩夹粉砂岩。新生界地层分布较广泛,岩性为砂砾岩、砂质页岩及粘土[55]。
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第三章  洛南县滑坡崩塌灾害发育及分布特征 ........................... 15
3.1 滑坡崩塌地质灾害发育情况及特征 ............................ 15
3.1.1 滑坡发育情况 ................................... 15
3.1.2 滑坡发育特征 ............................... 17
第四章  滑坡崩塌致灾因子分析及成灾规律研究 ............. 25
4.1 致灾因子分析方法 ............................... 25
4.2 致灾因子分析 ......................................... 26
第五章  地质灾害易发性评价及分区 .................................. 43
5.1 研究区评价单元的选取 ............................................ 43
5.1.1 栅格单元划分 ....................................... 43
5.1.2 斜坡评价单元划分 ..................................... 44

第五章  地质灾害易发性评价及分区

5.1 研究区评价单元的选取
选择合理的评价单元是提高评价准确性的前提,是提供可参考性评价结果的必要条件。现今各专家学者常用的单元划分方法较多,有地域单元、规则单元网格、自然斜坡单元和地形单元等[59]。 本文在选取评价单元过程中,从研究区实际情况出发,着重考虑各评价因子获取的难易程度、准确与否以及获取成本等因素,结合评价单元划分的相关文献[11],选取规则的单元网格划分法和自然斜坡单元法,本文是采用 ArcGis 软件作为空间分析平台,后文将两种划分方法称为栅格单元划分和斜坡单元划分。
5.1.1 栅格单元划分
栅格单元划分其本质是将研究区划分为若干个尺寸相等、大小相同的规则网格单元,这一过程有多种方法来实现,本文是利用 ArcGis 软件的栅矢转换功能来实现的。在单元划分过程中,栅格单元尺寸取得过大,代表一个评价单元所占面积较大,其所包含的评价因子较多,在评价过程中,我们难以识别出那些分布面积较小的评价因子,会使评价单元内评价因子特征描述不准确,最终导致评价结果发生较大偏差;而尺寸取得过小,虽然会大幅度提高评价结果的准确度,但尺寸越小代表评价单元越多,计算量大,将会影响运算速度,可能会增加不必要的工作量。
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第六章  结论与展望

6.1 结论
本文以洛南县为研究区,依托 2018—2022 年陕西省地质灾害综合防治体系建设项目,以研究区滑坡崩塌地质灾害为研究对象,分析了滑坡崩塌发育及分布特征,以 ArcGis 软件为空间分析平台,选取 8 个致灾因子,分析了洛南县滑坡崩塌灾害的成灾规律,采用信息量-层次分析评价模型分别在栅格单元和斜坡单元下对洛南县地质灾害进行易发性区划研究。通过以上研究,论文主要得到以下结论:
(1)研究区滑坡崩塌发育特征:滑坡灾害受自然因素影响较大,多以小型、土质、浅层滑坡出现,滑坡运动形式主要以牵引式为主;崩塌灾害受自然和人类共同影响,多小型岩质崩塌,破坏形式主要为倾倒式和拉裂式。
(2)研究区滑坡崩塌分布特征:在行政区上,研究区滑坡崩塌灾害在各乡镇分布不均匀,主要分布在相对发的的城镇和人口稠密的地区;在地形地貌上,滑坡崩塌灾害在地势起伏较小、地层岩性松散的山间盆地更为发育;在发生时间上,崩塌灾害与滑坡分布相同,主要发生在 7~9 月份,与月平均降水量呈正相关。
(3)研究区滑坡崩塌成灾规律:滑坡灾害发育于海拔<1250m、西坡向(225~315°)、坡度 0°~20°、较坚硬岩组、断裂距<1000m、河流距<200m、公路距<400m 范围内。崩塌灾害易发生在海拔<1250m、北坡向(315~45°)、坡度>40°、较坚硬岩组、断裂距<1000m、河流距<200m、公路距<200m 范围内。 (4)选取 8 个地质灾害主要致灾因子,基于层次分析法的基本原理,计算出各评价因子易发性综合权重。滑坡综合权重:高程(0.126)、坡向(0.067)、坡度(0.227)、地层岩性(0.145)、年均降水量(0.145)、断裂距(0.160)、河流距(0.052)、公路距(0.078)。崩塌综合权重:高程(0.105)、坡向(0.067)、坡度(0.248)、地层岩性(0.145)、年均降水量(0.145)、断裂距(0.160)、河流距(0.052)、公路距(0.078)。
参考文献(略)
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