許 泰，鄂崇毅，蔣興波，朱秀蘭，李彥舉，張 卓，張兆康，曾泳昕

(1.隴東學(xué)院能源工程學(xué)院，慶陽 745000；2.青海師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，西寧 810008；3.青海省自然地理與環(huán)境過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西寧 810008；4.甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，蘭州 730050)

受構(gòu)造、地形、水系、人類活動(dòng)等因素的影響，地質(zhì)災(zāi)害存在一定的空間分布規(guī)律；在不同季節(jié)或不同年份因氣候、風(fēng)化作用等的差異性，地質(zhì)災(zāi)害具有一定的時(shí)間分布規(guī)律?；诘刭|(zhì)災(zāi)害的時(shí)空分布特征及易發(fā)性與危險(xiǎn)性分區(qū)評(píng)價(jià)，是國土資源部門地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展變化趨勢(shì)研判的重要組成部分[1]。近年來，中國眾多學(xué)者對(duì)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性提出了多種評(píng)價(jià)方法并進(jìn)行了不同程度的應(yīng)用研究，王念秦等[2-3]構(gòu)建支持向量機(jī)(support vector machine，SVM)與邏輯回歸(logistic regression，LR)模型并用于臨潼區(qū)滑坡災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)中，為滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)提供一種新的思路，在不同核函數(shù)下的支持向量機(jī)模型對(duì)長安區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過分析與對(duì)比，最終確定徑向基核函數(shù)(radial basis function，RBF)-SVM模型更適應(yīng)于長安區(qū)滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。李利峰等[4]利用LR模型、SVM模型及SVM-LR融合模型開展山陽縣境內(nèi)滑坡災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)研究，發(fā)現(xiàn)SVM-LR融合模型的預(yù)測(cè)性能更為優(yōu)越。張志沛等[5]采用加權(quán)信息量模型(weighted information value，WIV)開展灞橋區(qū)滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)研究，發(fā)現(xiàn)WIV模型生成的易發(fā)性區(qū)劃圖的空間預(yù)測(cè)能力最好。王高峰等[6]運(yùn)用層次分析法對(duì)六盤山鎮(zhèn)滑坡各因子進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，完成了六盤山鎮(zhèn)幅滑坡易發(fā)分區(qū)圖；馬思遠(yuǎn)等[7]應(yīng)用LR模型對(duì)九寨溝地震滑坡危險(xiǎn)性開展評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)LR模型的滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)圖和滑坡實(shí)地發(fā)育情況十分契合。應(yīng)智超等[8]運(yùn)用地理信息系統(tǒng)(geographic information system，GIS)技術(shù)對(duì)甕安縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性和危險(xiǎn)性進(jìn)行分區(qū)評(píng)價(jià)，劃分的結(jié)果和野外調(diào)查結(jié)果能夠較好地相匹配。這些工作的開展有力地促進(jìn)了地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防和預(yù)警，起到防災(zāi)減災(zāi)、指導(dǎo)工程部署以及合理規(guī)劃土地等作用，具有重要的理論與實(shí)踐意義。

永登縣地處隴西黃土高原西部，黃土廣泛分布。特殊的地形地貌和巖土體條件，決定了斜坡變形破壞的模式，影響滑坡、崩塌、泥石流災(zāi)害的發(fā)育特征。在蘭州市所轄的8個(gè)縣區(qū)中，永登縣的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量位居首位，不穩(wěn)定斜坡85處，占地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量的37%，滑坡57處，占地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量的24%，崩塌46處，占地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量的19%，泥石流48條，占地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量的20%，災(zāi)害發(fā)生地與該縣大面積的黃土丘陵區(qū)分散居住的村莊一致[9]。地質(zhì)災(zāi)害的頻繁發(fā)生給社會(huì)造成了嚴(yán)重后果，造成人員傷亡、毀損房屋良田林地、阻斷交通通信等，影響面廣而大，極易引起社會(huì)不安，已經(jīng)成為影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定的一個(gè)重要因素，自1949年以來，永登縣因地質(zhì)災(zāi)害已造成56人死亡，累計(jì)直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2.26億元。

近年來，專家學(xué)者在蘭州市地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查、研究方面已經(jīng)做了大量的工作[10-14]，但尚未見到有關(guān)永登縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性和危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的成果。現(xiàn)選取永登縣苦水鎮(zhèn)為研究區(qū)，旨在對(duì)區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害類型和時(shí)空分布特征進(jìn)行解析，以斜坡作為基本評(píng)價(jià)單元，選取坡度、坡高、坡形、結(jié)構(gòu)類型和變形破壞特征5個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)因子，對(duì)滑坡和不穩(wěn)定斜坡的易發(fā)性進(jìn)行分區(qū)和評(píng)價(jià)，進(jìn)而通過易發(fā)性分析結(jié)果對(duì)危險(xiǎn)性進(jìn)行分區(qū)評(píng)價(jià)，為認(rèn)識(shí)永登縣地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育分布規(guī)律及其他具有相似工程地質(zhì)條件的地區(qū)開展國土空間規(guī)劃和長期防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)概況

永登縣位于青藏高原東北部與黃土高原西部過渡地帶，也是祁連山支脈東延與隴西沉降盆地間交錯(cuò)的過渡地區(qū)[15]。境內(nèi)山巒重疊，丘陵起伏，河水縱貫，地質(zhì)災(zāi)害數(shù)目眾多、分布廣泛[16-18]。如圖1所示，苦水鎮(zhèn)位于永登縣東南部，莊浪河下游，屬溫帶大陸性氣候，年均氣溫8.1 ℃，年降水量280 mm，無霜期185 d。地理范圍為東經(jīng)103°25′08″～103°26′18″，北緯36°15′27″～36°16′50″，面積454.5 km2。東西高中間低，其中部為平緩的莊浪河河川，呈多級(jí)階梯狀，海拔1 620～1 680 m，阡陌縱橫，地勢(shì)平坦開闊，平均坡度不足10°；東西兩側(cè)為丘陵，其間溝壑密布，地形起伏較大，西高東低，山勢(shì)陡峻，海拔在1 620～1 885 m，坡度大于35°。研究區(qū)面積1.57 km2，主要位于莊浪河河谷左岸和西側(cè)丘陵區(qū)邊緣地帶，河谷區(qū)海拔在1 620～1 670 m，丘陵區(qū)海拔在1 670～1 745 m，地形變化明顯，平均坡度由10°陡變?yōu)?5°左右。研究區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要經(jīng)歷了喜山期和燕山期，主要斷裂為莊浪河斷裂，其沿莊浪河南北向展布，褶皺不甚發(fā)育，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)比較明顯，主要表現(xiàn)沿古構(gòu)造體系局部地段的繼承性復(fù)合，最為明顯的是莊浪河發(fā)育的階地。根據(jù)甘肅省地震區(qū)帶劃分，研究區(qū)處于青藏高原東北部地震區(qū)的天水—蘭州—河西走廊地震帶，其地震烈度為Ⅷ度區(qū)。據(jù)1950年以來歷史地震資料記載，境內(nèi)地震活動(dòng)多達(dá)63次，增加了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的幾率。

圖1 研究區(qū)位置圖Fig.1 Location map of study area

2 地質(zhì)災(zāi)害分布及發(fā)育特征

2.1 潛在地質(zhì)災(zāi)害類型

潛在地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)包括不穩(wěn)定斜坡和已經(jīng)發(fā)生但目前還不穩(wěn)定的滑坡、崩塌、泥石流。通過遙感解譯、資料收集整理、實(shí)地調(diào)查，苦水鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)存在6處，其中滑坡1處，占16.7%，不穩(wěn)定斜坡5處，占83.3%。

2.1.1 滑坡

苦水鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)發(fā)育1處滑坡(大路村1社1號(hào)滑坡)，位于調(diào)查區(qū)東側(cè)黃土丘陵區(qū)。如圖2(a)所示，滑體主要由黃土組成，屬小型淺層黃土滑坡，滑坡運(yùn)動(dòng)形式為前部先滑，引起后部滑動(dòng)的牽引式滑坡。大路村1社1號(hào)滑坡屬于現(xiàn)代滑坡，滑坡向前滑動(dòng)了3 m，目前較穩(wěn)定。暴雨、地震等自然成因易造成該滑坡失穩(wěn)破壞并再次滑動(dòng)。

2.1.2 不穩(wěn)定斜坡

不穩(wěn)定斜坡指目前正處于或?qū)頂?shù)年至數(shù)十年內(nèi)有可能處于變形階段，進(jìn)一步發(fā)展可形成崩塌或滑坡災(zāi)害的斜坡(人工切坡和自然斜坡)，是一種潛在地質(zhì)災(zāi)害[19-22]。

野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)苦水鎮(zhèn)存在潛在不穩(wěn)定斜坡地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)主要有4處，集中分布于調(diào)查區(qū)東側(cè)黃土丘陵區(qū)斜坡坡體上。不穩(wěn)定斜坡均為土質(zhì)斜坡，斜坡體由馬蘭黃土、沖積粉土及砂礫卵石組成，其中2處屬于人為開挖坡體形成，3處為自然斜坡(表1)。區(qū)內(nèi)不穩(wěn)定斜坡剖面形態(tài)以直線形和凹形為主，目前穩(wěn)定性均處于較差～差的狀態(tài)，在暴雨、地震等自然因素下可能觸發(fā)失穩(wěn)的不穩(wěn)定斜坡個(gè)數(shù)3處，占不穩(wěn)定斜坡總數(shù)的60%，因人類工程活動(dòng)觸發(fā)失穩(wěn)的不穩(wěn)定斜坡個(gè)數(shù)2處，占不穩(wěn)定斜坡總數(shù)的40%。

表1 苦水鎮(zhèn)不穩(wěn)定斜坡調(diào)查匯總Table 1 Survey summary of unstable slopes in Kushui Town

X001不穩(wěn)定斜坡位于東側(cè)黃土丘陵區(qū)，由于人工大面積開挖坡腳，坡面表層剝落的土體堆積于坡腳，坡面黃土受雨水沖刷形成大量細(xì)溝。平面形態(tài)呈“直線型”，北東-南西向展布，東高西低，坡頂高程1 680 m，坡高10～14 m，寬約150 m，平均坡度約50°，坡向?yàn)?31°[圖2(b)]。組成物質(zhì)為風(fēng)積黃土，結(jié)構(gòu)松散，局部可見大孔隙；坡腳局部出露厚約1 m的下白堊統(tǒng)河口群泥巖，表層遭受強(qiáng)烈風(fēng)化呈碎塊狀。X001不穩(wěn)定斜坡尚未形成災(zāi)害，受降雨、地震及坡腳開挖的影響，演變?yōu)闇\層黃土滑坡幾率將大大提高。

X002不穩(wěn)定斜坡位于東側(cè)黃土丘陵區(qū)前緣，原始斜坡體東高西低，高差15～20 m，平均坡度45°，整體呈下陡上緩?fù)剐推?，坡頂平緩，高? 684 m。該不穩(wěn)定斜坡在原始坡體前緣陡立地段上經(jīng)人工開挖后形成，平面形態(tài)呈弧形，如圖2(c)所示，剖面形態(tài)呈凹型，寬約70 m，高10～15 m，坡向343°，坡度45°～50°，下部為泥巖，上部為風(fēng)積黃土，坡腳處開挖至下部泥巖巖體，增大了斜坡臨空面。常年風(fēng)化剝蝕和雨水沖蝕在坡面形成多條裂隙和豎向的小沖溝，現(xiàn)階段斜坡中間部分黃土土體存在坍塌變形跡象。坡體在降雨季節(jié)以黃土孔隙裂隙水為主，未來可能失穩(wěn)因素為降雨、地震和坡頂灌溉。斜坡尚未形成災(zāi)害，但斜坡坡度大，臨空條件好，可能發(fā)生小型黃土崩塌。

X003不穩(wěn)定斜坡位于東側(cè)黃土丘陵區(qū)，為自然斜坡。原始斜坡高程在1 660～1 750 m，相對(duì)高差30～60 m，中上部殘留有莊浪河Ⅳ級(jí)階地物質(zhì)。平面形態(tài)呈弧形，寬約65 m，高約44 m，平均坡度48°左右，坡向?yàn)?60°，坡腳地段平緩，向上逐漸變陡，整體剖面形態(tài)呈凹型。如圖2(d)所示，組成物質(zhì)由下向上依次為泥巖、卵礫石土、粉土、馬蘭黃土。泥巖表層因強(qiáng)風(fēng)化呈碎塊狀，雨水沖刷形成大量細(xì)溝，出露厚度約18 m；卵礫石土被泥沙充填，礫石成分復(fù)雜，分選磨圓較好，多呈次圓狀—圓狀，出露厚度約4 m；粉土層質(zhì)地均勻，疏松多孔，夾雜少量細(xì)小礫石，水平層理發(fā)育，出露厚度約6 m；馬蘭黃土顆粒均勻，具大孔隙，垂向節(jié)理發(fā)育，厚度約20 m。

受雨水沖刷斜坡坡形不完整，大量小型沖溝發(fā)育，上部黃土局部發(fā)生小型崩塌，多沿下部粉土層頂面墜落，斜坡整體穩(wěn)定性較差。坡體在降雨季節(jié)以黃土、粉土、卵礫石土中孔隙裂隙水為主，未來可能失穩(wěn)因素為降雨、地震和人工開挖。斜坡尚未形成災(zāi)害，但坡度大，坡面臨空條件好，斜坡結(jié)構(gòu)利于變形破壞，發(fā)生小型或中型黃土滑坡可能性大。

X004不穩(wěn)定斜坡位于東側(cè)黃土丘陵區(qū)前緣，為自然斜坡。原始斜坡前緣高程約1 660 m，后緣高程在1 750 m左右，相對(duì)高差50～70 m，東高西低，平均坡度約40°，坡面上小型沖溝密布，坡體由泥巖、卵礫石土、粉土、黃土組成，X004不穩(wěn)定斜坡發(fā)育在上部黃土體中。平面形態(tài)呈弧形，寬約170 m，坡面呈凹型，下部坡度約36°，向上變陡為45°，坡向280°[圖2(e)]。斜坡體臨空面大，黃土裂隙較為發(fā)育，裂隙寬0.1～0.3 cm，黃土體表層出現(xiàn)溜滑、崩落現(xiàn)象，形成大量的1～1.5 m高的陡坎和凹槽。斜坡中上部發(fā)育小型落水洞，洞口直徑約0.3 m，可見深度約0.3 m。坡體在降雨季節(jié)以黃土、粉土、卵礫石土中孔隙裂隙水為主，未來可能失穩(wěn)因素為降雨、地震和人工開挖。斜坡尚未形成災(zāi)害，但局部變形特征明顯，穩(wěn)定性較差，若遇連續(xù)暴雨、地震等因素誘發(fā)，溜滑范圍可能進(jìn)一步加深加寬，發(fā)生大面積淺層滑坡。

圖2 滑坡和不穩(wěn)定斜坡剖面示意圖Fig.2 Profile of landslide and unstable slope

X005不穩(wěn)定斜坡位于東側(cè)黃土丘陵區(qū)，為自然斜坡。原始斜坡高程在1 660～1 750 m，相對(duì)高差50～60 m，坡度多在35°～40°，中上部殘留有莊浪河IV級(jí)階地物質(zhì)，小型沖溝發(fā)育。X005不穩(wěn)定斜坡平面形態(tài)呈弧形，寬約94 m，相對(duì)高45～50 m，平均坡度35°，上陡下緩，下部約27°，向上逐漸變陡至43°左右，坡向195°，坡體中下部為白堊系紫紅色泥巖，上部為上更新統(tǒng)砂礫卵石土、沖積粉土及馬蘭黃土[圖2(f)]。該斜坡地勢(shì)高陡，臨空面大，特殊的地層結(jié)構(gòu)促使上部沖積粉土、馬蘭黃土局部發(fā)生表層土體溜滑，黃土表層塌落后形成1～1.5 m高的凹槽呈帶狀分布，上部土體整體易發(fā)生崩塌、滑坡，斜坡整體穩(wěn)定性差。斜坡尚未形成災(zāi)害，受降雨、地震等因素影響，黃土或粉土層可能加深加寬形成淺層滑坡。

2.2 潛在地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)時(shí)空分布特征

2.2.1 空間分布特征

苦水鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害主要沿東側(cè)黃土丘陵區(qū)第一斜坡帶呈帶狀分布。該斜坡帶主要為莊浪河Ⅲ、Ⅳ級(jí)殘余階地前緣地帶(表2)，調(diào)查區(qū)的1處滑坡和5處不穩(wěn)定斜坡坡形以直線型和凹形為主，均具有潛在危害嚴(yán)重、誘發(fā)因素明顯、宏觀前兆相對(duì)明顯、監(jiān)測(cè)難度大的空間分布規(guī)律。

表2 苦水鎮(zhèn)潛在地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)分布特征Table 2 Distribution characteristics of potential geological disasters in Kushui Town

(1)坡度分布相對(duì)集中。坡度是影響斜坡穩(wěn)定性的最主要因素，坡度對(duì)斜坡內(nèi)的應(yīng)力分布、坡面堆積層的厚度，坡面和內(nèi)部的水流運(yùn)動(dòng)，都有一定的決定作用[23-25]。隨著坡度的增加，坡面的松散堆積層更容易沿斜坡向下運(yùn)動(dòng)。據(jù)調(diào)查資料統(tǒng)計(jì)，本區(qū)不穩(wěn)定斜坡及滑坡坡度分布范圍相對(duì)集中在30°～50°。

(2)坡高分布與斜坡可能失穩(wěn)觸發(fā)因素有關(guān)。在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和河流切割作用下，黃土地區(qū)形成了各式各樣不同高差的斜坡[24]。斜坡形狀與坡高存在關(guān)聯(lián)，隨著坡高的增加，坡體勢(shì)能不斷增加，斜坡內(nèi)部的應(yīng)力也在逐漸發(fā)生變化，對(duì)滑坡的發(fā)生有著很重要的影響作用。本區(qū)不穩(wěn)定斜坡失穩(wěn)觸發(fā)因素以人類工程活動(dòng)為主的不穩(wěn)定斜坡高差普遍在10～20 m，以自然因素為主的不穩(wěn)定斜坡高差集中在30～60 m。其中，大路村1社1號(hào)滑坡的成因主要為降雨，該滑坡坡高45 m。

(3)地層巖性條件。斜坡帶出露地層上部為上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土，中部為上更新統(tǒng)沖積粉土層和砂礫卵石層，下部為白堊系泥巖?；潞筒环€(wěn)定斜坡的底限位于泥巖處，其破壞高度在此底限之上。沖積粉土和砂礫卵石層孔隙率小，相對(duì)于風(fēng)積黃土土體力學(xué)性質(zhì)較好，風(fēng)積黃土本身結(jié)構(gòu)松散，垂直節(jié)理發(fā)育，降水容易從落水洞、節(jié)理、裂隙中滲入，而下覆砂質(zhì)泥巖滲透性較差，會(huì)在泥巖頂部粉土層和砂礫卵石層處形成飽水層，最終導(dǎo)致土體強(qiáng)度明顯下降。特殊的垂向地層結(jié)構(gòu)使得上部風(fēng)積黃土層出現(xiàn)表層溜滑、崩塌等現(xiàn)象，中部的卵礫石層也時(shí)有崩塌掉落情況，形成一定數(shù)量的不穩(wěn)定斜坡。研究區(qū)不穩(wěn)定斜坡主要發(fā)育于風(fēng)積黃土及削坡較陡的沖積粉土地層中，大路村1社1號(hào)滑坡就是在上部風(fēng)積黃土層沿下部卵礫石層分界部位發(fā)生的滑動(dòng)。

(4)苦水鎮(zhèn)不穩(wěn)定斜坡的形成與人類工程活動(dòng)密切相關(guān)。由于當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，斜坡帶人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈呈增強(qiáng)趨勢(shì)，2處不穩(wěn)定斜坡存在削坡建房修路、開挖坡腳等現(xiàn)象，這是坡體表層土體溜滑、變形的主要原因，規(guī)模均為小型。

(5)苦水鎮(zhèn)泥石流災(zāi)害不發(fā)育。一方面與區(qū)內(nèi)干旱少雨，溝谷開闊，切割強(qiáng)烈，多下切至下部白堊系基巖有關(guān)，另一方面與松散物質(zhì)以局部溜滑的黃土、表層風(fēng)化后的泥巖為主，松散物質(zhì)儲(chǔ)量較少，加之水動(dòng)力條件弱等因素密切關(guān)聯(lián)。

2.2.2 時(shí)間分布特征

永登縣氣象資料表明，苦水鎮(zhèn)年內(nèi)降雨分布不均衡，受季節(jié)影響明顯，雨季主要集中分布在6-9月。每逢降雨，斜坡表層土體均存在局部溜滑現(xiàn)象，故雨季是坡體發(fā)生變形的一個(gè)重要影響因素，也是斜坡發(fā)生變形的主要時(shí)段。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生頻率與降雨量變化基本保持一致，區(qū)內(nèi)發(fā)育的滑坡災(zāi)害(大路村1社1號(hào)滑坡)在發(fā)生時(shí)間上也印證了這一時(shí)間分布規(guī)律。另外，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生頻率與周期性的地震和斷裂活動(dòng)具有同步特征。

3 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性劃分與評(píng)價(jià)

3.1 地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)易發(fā)性劃分

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)是進(jìn)行危險(xiǎn)性和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，相當(dāng)于地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性趨勢(shì)評(píng)價(jià)[26-28]。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)系指容易產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀是其易發(fā)性的客觀反映[29-31]。為準(zhǔn)確進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)，高度重視遙感解譯和野外實(shí)際調(diào)查，對(duì)基礎(chǔ)地質(zhì)元素的搜集與分析，尤其是對(duì)斜坡單元帶的劃分。野外實(shí)際調(diào)查形成地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性基本輪廓，即初步的定性分區(qū)結(jié)果；同時(shí)考慮地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性，對(duì)影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育因素分析，采用定性與定量方法進(jìn)行分區(qū)計(jì)算作為對(duì)定性評(píng)價(jià)的補(bǔ)充，最后綜合兩種結(jié)果，形成本區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性分區(qū)圖。

苦水鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)以人類活動(dòng)密集的黃土丘陵區(qū)前緣邊坡帶作為評(píng)價(jià)重點(diǎn)，并兼顧地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀和潛在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征，選擇滑坡易發(fā)區(qū)和崩塌易發(fā)區(qū)為目標(biāo)層，以影響滑坡和崩塌易發(fā)性分級(jí)的內(nèi)在和外在因素作為評(píng)價(jià)準(zhǔn)則層，在苦水鎮(zhèn)地質(zhì)背景條件基礎(chǔ)上，滑坡易發(fā)區(qū)選擇坡度、坡高、坡形、結(jié)構(gòu)類型、變形破壞特征5個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)為方案層，崩塌易發(fā)區(qū)選擇地形坡度、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、坡高、斜坡坡形5個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)為方案層，分別建立層次結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行定量計(jì)算。所選擇的指標(biāo)權(quán)重說明斜坡坡度和坡高是影響滑坡易發(fā)性的最重要因素，次之為斜坡變形破壞特征；地層巖性和地形坡度是影響崩塌易發(fā)性的最重要因素，次之為地質(zhì)構(gòu)造中的裂隙發(fā)育程度。根據(jù)實(shí)際調(diào)查的斜坡坡高、坡度、坡形和沖溝發(fā)育情況劃分出7個(gè)易發(fā)性斜坡帶，并將野外調(diào)查的斜坡帶按自然沖溝、坡向轉(zhuǎn)折線進(jìn)一步分割細(xì)化為40個(gè)單獨(dú)的評(píng)價(jià)單元，如圖3(a)所示，包含6處地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)單獨(dú)劃分出的評(píng)價(jià)單元(2號(hào)、7號(hào)、25號(hào)、31號(hào)、33號(hào)、35號(hào))，城鎮(zhèn)建成區(qū)及I、II級(jí)階地階面單獨(dú)作為1個(gè)評(píng)價(jià)單元(41號(hào))。

在分析苦水鎮(zhèn)滑坡、不穩(wěn)定斜坡所處的地質(zhì)環(huán)境條件，重點(diǎn)依據(jù)滑坡、不穩(wěn)定斜坡的變形史及破壞跡象，根據(jù)相鄰工作區(qū)以往滑坡、不穩(wěn)定斜坡發(fā)生的條件，對(duì)苦水鎮(zhèn)1處滑坡、5處不穩(wěn)定斜坡隱患點(diǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行類比分析，評(píng)價(jià)滑坡、不穩(wěn)定斜坡的穩(wěn)定性現(xiàn)狀，其中大路村1社1號(hào)滑坡現(xiàn)狀穩(wěn)定性較差，其余5處不穩(wěn)定斜坡均為現(xiàn)狀穩(wěn)定性差(表3)。

表3 苦水鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果Table 3 Evaluation results of stability of hidden danger points of geological disasters in Kushui Town

3.2 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)評(píng)價(jià)

根據(jù)滑坡、不穩(wěn)定斜坡易發(fā)性評(píng)價(jià)模型[32]，利用工程地質(zhì)類比法，按評(píng)價(jià)單元可能發(fā)生的災(zāi)害類型，選取相應(yīng)的計(jì)算模型，對(duì)劃分出的41個(gè)評(píng)價(jià)單元進(jìn)行易發(fā)性計(jì)算，將多種地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行疊加。在定量計(jì)算分級(jí)分區(qū)的基礎(chǔ)上，綜合考慮各種因素，以“區(qū)內(nèi)相似、區(qū)間相異”為原則，將苦水鎮(zhèn)劃分為地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)、地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)、地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)和地質(zhì)災(zāi)害不易發(fā)區(qū)4個(gè)區(qū)，如圖3(b)所示，其中地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)面積0.16 km2、地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)面積0.01 km2、地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)面積0.03 km2、地質(zhì)災(zāi)害不易發(fā)區(qū)面積1.37 km2(表4)。

圖3 苦水鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性劃分與分區(qū)評(píng)價(jià)Fig.3 Geological hazard susceptibility division and subarea evaluation in Kushui Town

4 地質(zhì)災(zāi)害威脅范圍的確定及危險(xiǎn)性分區(qū)評(píng)價(jià)

地質(zhì)災(zāi)害威脅范圍是指明顯可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害且將可能造成較多人員傷亡和嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失的地區(qū)[33]。因此，其區(qū)域劃分應(yīng)基于地質(zhì)災(zāi)害演化趨勢(shì)，采用造成損失的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害形成條件與觸發(fā)因素、演變趨勢(shì)與人類工程活動(dòng)，從而圈定不同區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)程度[34]?？嗨?zhèn)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性劃分主要針對(duì)威脅較大的第一斜坡帶范圍內(nèi)發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害及地質(zhì)災(zāi)害隱患，評(píng)價(jià)單元以易發(fā)性劃分的41個(gè)單元為基礎(chǔ)，通過計(jì)算每個(gè)評(píng)價(jià)單元的威脅范圍來最終確定危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)單元。

4.1 斜坡評(píng)價(jià)單元潛在威脅范圍

針對(duì)苦水鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害劃分的41個(gè)斜坡評(píng)價(jià)單元(除去1處莊浪河左岸Ⅰ、Ⅱ級(jí)階地階面區(qū))，采取工程地質(zhì)類比法(認(rèn)為歷史時(shí)期地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的地區(qū)、產(chǎn)生的類型等將和今后保持一致)，推測(cè)在地震和暴雨等不利工況下，第一斜坡帶發(fā)生失穩(wěn)主要集中在斜坡帶前緣(第一斜坡帶整體發(fā)生失穩(wěn)的可能性較小)，通過分析各斜坡帶已發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害特征，計(jì)算各評(píng)價(jià)單元坡體在上述工況下可能失穩(wěn)的最大威脅范圍(表5)。

表5 各斜坡單元坡體發(fā)生失穩(wěn)最大威脅范圍計(jì)算結(jié)果Table 5 Calculation results of the maximum threat range of slope instability of each slope unit

4.2 滑坡和不穩(wěn)定斜坡橫向散開范圍

斜坡橫向散開的范圍與地形有關(guān)，一般是前緣寬度的1～2倍。由于苦水鎮(zhèn)人類活動(dòng)密集，威脅較大，斜坡橫向散開的范圍取前緣寬度的1.5倍。各災(zāi)害體橫向擴(kuò)散范圍計(jì)算結(jié)果如表6所示。

表6 滑坡和不穩(wěn)定斜坡災(zāi)害點(diǎn)橫向威脅范圍Table 6 Horizontal threat range of landslide and unstable slope disaster point

4.3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)

4.3.1 危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)單元的劃分

以苦水鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性劃分的41個(gè)評(píng)價(jià)單元為基礎(chǔ)，結(jié)合滑坡和不穩(wěn)定斜坡災(zāi)害的覆蓋范圍，將斜坡評(píng)價(jià)單元在暴雨工況下失穩(wěn)的覆蓋范圍作為一個(gè)評(píng)價(jià)單元，將地震工況下失穩(wěn)超出暴雨工況下的覆蓋范圍再作為一個(gè)評(píng)價(jià)單元(由于部分斜坡單元的覆蓋范圍小于10 m，且地震工況下失穩(wěn)超出暴雨工況下的覆蓋范圍多小于5 m，于1∶5 000比例尺圖形表示精度較差，故在危險(xiǎn)性分區(qū)圖上用近似重合的線條對(duì)不同工況下的覆蓋范圍示意性區(qū)分，并將此類斜坡體本身及地震工況下覆蓋范圍疊加后作為危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)單元)，如圖4(a)所示，對(duì)苦水鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性共劃分出71個(gè)評(píng)價(jià)單元。

4.3.2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)評(píng)價(jià)

根據(jù)苦水鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)劃分結(jié)果和滑坡、不穩(wěn)定斜坡災(zāi)害覆蓋的范圍，對(duì)苦水鎮(zhèn)每個(gè)評(píng)價(jià)單元的危險(xiǎn)性進(jìn)行分析計(jì)算。通過分析苦水鎮(zhèn)斜坡帶潛在地質(zhì)災(zāi)害及其斜坡內(nèi)已發(fā)育各類地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)狀，并充分考慮地震、暴雨及人類活動(dòng)等誘發(fā)因素可能產(chǎn)生新的地質(zhì)災(zāi)害的影響程度，著重從每個(gè)斜坡帶自身發(fā)育特征進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)評(píng)價(jià)，結(jié)合每個(gè)評(píng)價(jià)單元危險(xiǎn)性計(jì)算結(jié)果，將苦水鎮(zhèn)劃分為地質(zhì)災(zāi)害高危險(xiǎn)區(qū)、地質(zhì)災(zāi)害中危險(xiǎn)區(qū)、地質(zhì)災(zāi)害低危險(xiǎn)區(qū)和地質(zhì)災(zāi)害極低危險(xiǎn)區(qū)4個(gè)區(qū)[圖4(b)]，其中地質(zhì)災(zāi)害高危險(xiǎn)區(qū)面積0.118 km2，占研究區(qū)面積7.52%；地質(zhì)災(zāi)害中危險(xiǎn)區(qū)0.035 km2，占研究區(qū)面積2.23%；地質(zhì)災(zāi)害低危險(xiǎn)區(qū)0.031 km2，占研究區(qū)面積1.97%；地質(zhì)災(zāi)害極低危險(xiǎn)區(qū)1.386 km2，占研究區(qū)面積88.28%。

圖4 苦水鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性劃分與分區(qū)評(píng)價(jià)Fig.4 Risk division and subarea evaluation of geological disasters in Kushui Town

5 結(jié)論

(1)苦水鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害類型為滑坡(1處)和不穩(wěn)定斜坡(5處)，均發(fā)育在風(fēng)積黃土及削坡較陡的沖積粉土地層中?；潞筒环€(wěn)定斜坡在空間上主要沿東側(cè)黃土丘陵區(qū)第一斜坡帶成帶狀分布，坡形以直線型和凹形為主，坡度多在30°～50°，坡高多在30～60 m。每年6—9月的雨季是斜坡發(fā)生變形的主要時(shí)段。

(2)苦水鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分為7個(gè)易發(fā)性斜坡帶41個(gè)評(píng)價(jià)單元，分為地質(zhì)災(zāi)害高、中、低和不易發(fā)區(qū)4個(gè)區(qū)，其中地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)面積0.16 km2、地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)面積0.01 km2、地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)面積0.03 km2、地質(zhì)災(zāi)害不易發(fā)區(qū)面積1.37 km2。

(3)苦水鎮(zhèn)第一斜坡帶發(fā)生失穩(wěn)集中在斜坡帶前緣，各單元坡體在地震和暴雨不同工況下發(fā)生失穩(wěn)影響變化范圍較大。苦水鎮(zhèn)滑坡橫向擴(kuò)散最大范圍為210 m，不穩(wěn)定斜坡橫向散開的范圍為127.5～202.5 m。苦水鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性劃分為71個(gè)評(píng)價(jià)單元，分為地質(zhì)災(zāi)害高、中、低和極低危險(xiǎn)區(qū)4個(gè)區(qū)，其中地質(zhì)災(zāi)害高危險(xiǎn)區(qū)面積0.118 km2、地質(zhì)災(zāi)害中危險(xiǎn)區(qū)0.035 km2、地質(zhì)災(zāi)害低危險(xiǎn)區(qū)0.031 km2、地質(zhì)災(zāi)害極低危險(xiǎn)區(qū)1.386 km2。