胡 鵬，楊東強，王薦霖

1.核工業(yè)西南勘察設計研究院有限公司，四川 成都610061；2.中國建筑西南勘察設計研究院有限公司，四川 成都610052

0 引言

中國西南地區(qū)地勢具有西高東低的特點，特別是在一級地貌與二級地貌過渡地帶，山高坡陡，滑坡災害是其最常見、最嚴重的地災類型［1-2］.尤其是2020年8月以來，四川省各地區(qū)連續(xù)性的強降雨使得滑坡災害頻發(fā).因此，為了預測和防治滑坡災害帶來的損失，必須要弄清其誘發(fā)因素及成因類型，對該區(qū)域滑坡的誘發(fā)機率進行系統的分析，優(yōu)先治理滑坡災害發(fā)生機率大、造成損失嚴重的地區(qū)，才能更有效地減輕、避免各類地質災害帶來生命財產損失［3］.

本研究通過對雅江縣上游兩岸滑坡災害分布發(fā)育特征的調查，對研究區(qū)內滑坡的各個要素及分布規(guī)律進行分析統計，提取有關因素，進而建立評價體系，預測評價區(qū)內滑坡發(fā)生的危險性，并劃分危險等級，以期為雅江縣流域內滑坡災害的預警和防治提供依據，為當地的生產活動以及經濟發(fā)展提供支持.

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于四川省甘孜藏族自治州雅江縣上游雅礱江流域，整體最大高差約2 500 m.研究區(qū)處于西南地區(qū)構造活動極為頻繁的區(qū)域，區(qū)域構造屬鮮水河斷裂帶與理塘斷裂帶之間［4］.兩條斷裂在第四紀以來活動頻繁，加上印支期和喜馬拉雅期以來造山運動產生的強烈的河流下切，形成了以中高山為主、呈典型的“V”型深切峽谷的地貌特征.區(qū)內災害隱患點較多，通過野外實地調查共獲得滑坡數據114個（圖1、2）.

圖1 研究區(qū)滑坡災害點分布圖Fig.1 Distribution map of landslide disaster points in the study area

2 滑坡災害危險性評價

2.1 評價方法與原理

目前，區(qū)域滑坡危險性評價的方式有很多.相比于其他評價方式，邏輯回歸法有著可解決指標間的相互依賴問題、模型清晰、概率值得起推敲等優(yōu)點；而確定性系數法則可依托于野外實際情況，人為地對邏輯回歸得出的結論進行修正［5-6］.故本文選用邏輯回歸法與確定性系數法疊加分析，評價研究區(qū)滑坡災害危險性特征.先在研究區(qū)內以一定的間距生成3 000個樣本點，并隨機選取調查滑坡中的100個，共3 100個樣本數據作為危險性評價的原始數據；選取研究區(qū)內平均分布的14個滑坡數據作為評價成果的驗證數據，用以驗證評價結果的精確性.主要思路如圖3所示.

圖2 研究區(qū)地層巖性圖Fig.2 Stratigraphy of the study area

圖3 滑坡災害危險性評價思路流程圖Fig.3 Risk assessment flowchart of landslide disaster

邏輯回歸模型的表達式為［7-9］：

式中，xi為關于Pi的自變量，εi為系數.

事件發(fā)生的條件概率Pi為：

則事件不發(fā)生的概率為：

從而：

式中，α0為常數項；β1…βn為各個評價指標的邏輯回歸系數.

確定性系數模型的表達式為［10-13］：

式中，PPa為滑坡數目與評價指標面積的比值；PPs為滑坡總面積與研究區(qū)面積的比值.

單個評價因子的確定性權計算公式為：

式中，Wci為評價因子Ci的權重；CFij為評價因子Xi第j個分類的確定性系數.

綜合確定性權的計算公式為：

式中，LSP為評價指標的確定性權.

2.2 評價指標體系

依據控制研究區(qū)滑坡發(fā)育特征的工程環(huán)境條件，可將影響滑坡危險性評價的因素分為7個內在指標及1個外在指標（圖4）.

圖4 滑坡災害危險性評價指標體系Fig.4 Risk assessment index system of landslide disaster

2.3 滑坡災害分布特征

2.3.1 坡度

坡度主要影響地面的起伏程度，直接決定斜坡體臨空面的發(fā)育情況及應力分布特征.通過分析研究區(qū)滑坡與地形坡度關系不難看出，坡度為30～45°區(qū)間滑坡數量最多，為54個，占滑坡總數的47.37%（圖5a、6a）；此坡度區(qū)間災害點密度也最大，為7.06個/100 km2.滑坡的誘發(fā)是一個循序漸進的過程，斜坡覆蓋層的天然休止角通常為35°左右［14］.當地形坡度過小時，無法誘發(fā)滑坡；當地形坡度堆積到天然休止角（30～45°）時，滑坡極易發(fā)生了，而過大的地形坡度造成的地質災害則以崩塌為主.只有當地形坡度在一個合適的區(qū)間內時，才容易誘發(fā)滑坡.

2.3.2 坡向

斜坡坡向對于斜坡穩(wěn)定性的影響主要取決于太陽輻射對斜坡樹木發(fā)育、土體凍融、土壤濕度等要素的影響，進而間接影響滑坡的發(fā)生［15-17］.研究區(qū)朝向北側斜坡土體水分不易蒸發(fā)，土壤濕度大于南坡，土體的凍脹情況亦強于南坡，從而使得北坡土體裂隙數量多于南坡，故發(fā)生滑坡的數量較多（21個，占滑坡總和18.42%），災害點密度較大，為9.49個/100 km2，（圖5b、圖7）.

圖7 滑坡數量與坡向關系圖Fig.7 The diagram of landslide numbers by slope aspects

2.3.3 拔河高度

斜坡的拔河高度反映了河流對河谷底部的切割程度，反映了斜坡臨空面的發(fā)育情況及坡體的應力分布特征［18］.當拔河高度過低時，臨空高度不足，但其受到人類工程活動的影響較大；當拔河高度過高時，人類工程活動較少，坡頂地形坡度較大，崩塌為主要的地質災害方式.研究區(qū)拔河高度600～900 m范圍的滑坡數目最多，為36個，占總和的36.98%；拔河高度300～600 m范圍災害點密度最大，為8.07個/100 km2，占總數30.70%（圖5c）.滑坡的數量與拔河高度呈現近似正態(tài)分布的關系（圖6b）.

2.3.4 工程地質巖組

依據研究區(qū)地層巖性、巖體結構面發(fā)育情況、巖體風化情況、巖體強度的不同，可將區(qū)內地層分為較軟巖類、較軟巖夾較硬巖類、較硬巖夾較軟巖類、較硬巖類4類.通過圖5d可知，研究區(qū)滑坡主要分布于軟硬互層巖類的邊坡中.當斜坡巖層性質一致時，巖層的內摩擦角、內聚力與斜坡穩(wěn)定性系數呈近似線性關系；而斜坡巖層性質不一致時，這種線性關系便發(fā)生改變，雨水極易沿巖體結構面入滲坡體，軟巖受雨水軟化后便會形成軟弱帶，斜坡極易沿著這層軟弱帶產生滑動.當軟巖厚度較小時，巖層內聚力及內摩擦角的細微變化都會對斜坡穩(wěn)定系數產生較大影響.因而，較硬巖夾較軟巖地區(qū)相對于其他區(qū)域更容易引發(fā)滑坡［19］（圖6c）.研究區(qū)較硬巖夾較軟巖類地區(qū)滑坡個數72個，占滑坡總和的63.16%，災害點密度為0.10個/100 km2.

2.3.5 斷裂帶

研究區(qū)范圍內斷裂帶數量雖較少，但通過查閱區(qū)域地質資料可知，距雅江縣城下游約10 km處，斷裂帶較發(fā)育，受區(qū)域斷裂影響較大.研究區(qū)斷裂帶附近滑坡分布相對密集（圖5e），滑坡與斷裂帶距離在1000～2000 m范圍災害點密度最大，為18.09個/100 km2.

2.3.6 岸坡結構

雖然研究區(qū)岸坡結構以橫向坡、斜向坡為主，其中斜向坡分布滑坡數目最多，但順向坡結構松散，抗風化能力低，受擾動后極易引發(fā)滑坡，災害點密度最大，為9.48個/100 km2，占滑坡總和的22.81%（圖5f、6d）.

2.3.7 河流水系

研究區(qū)屬深切峽谷地貌，河流的側蝕作用及下蝕作用不斷沖刷岸坡，致使岸坡巖體軟化，臨空面發(fā)育，斜坡穩(wěn)定性降低，容易造成新滑坡的發(fā)生及老滑坡的復活.研究區(qū)內滑坡沿雅礱江干流、支流兩岸呈明顯的沿河流線性分布特征，其中距河流水系0～200 m范圍滑坡數目最多，為35個，占35.07%；距河流水系200～400 m范圍災害點密度最大，為10.04個/100 km2，占滑坡總和的29.82%（圖5g、6e）.

2.3.8 降雨

雨水入滲，增大了坡體的下滑力，同時研究區(qū)地層以較硬巖夾較軟巖類為主，所夾較軟巖極易受到雨水的侵蝕，導致承載能力降低，形成滑動面.研究區(qū)年平均降雨量主要為780 mm（圖5h），該范圍內滑坡的數目最多，為90個，占滑坡總和的78.95%，災害點密度最大，為8.47個/100 km2（圖6f）.

圖5 研究區(qū)滑坡危險性評價圖Fig.5 Risk assessment maps of landslide disaster in the study area

圖6 評價指標與滑坡數量關系Fig.6 Relationship between evaluation indexes and amount of landslide

2.4 滑坡災害結構組成特征

經野外實地調查，研究區(qū)滑坡可分為土質滑坡及巖質滑坡兩大類.

2.4.1 土質滑坡這類滑坡多發(fā)生于沿道路兩側及已有滑坡前緣產生的二次滑動，滑坡規(guī)模通常相對較小，滑源區(qū)高程較低，受人類活動的影響較大，危害形式以堵塞道路為主.滑坡堆積體主要為殘坡積、滑坡堆積塊碎石土，碎石粒徑通常在3～5 cm.

2.4.2 巖質滑坡

這類滑坡是研究區(qū)滑坡的主要類型，滑坡的穩(wěn)定性受“鎖固段”控制，滑坡形態(tài)以長條形、箕形為主，規(guī)模通常較大，危害也較大.依據滑坡堆積體組成結構特征，可將其分成完全解體滑坡和不完全解體滑坡兩類.

完全解體滑坡多發(fā)生在拔河高度較高地帶，滑坡滑動區(qū)域長度通常較長，整體落差較大.滑體處在滑源區(qū)時有著較大的勢能，當“鎖固段”破裂滑動產生時，這些勢能全部轉化為動能并順著結構面釋放，使滑體在滑動時完全解體，呈高速流動狀態(tài).堆積體形態(tài)為塊石堆積，滑坡形態(tài)呈長條形、扇形（圖8）.

圖8 完全解體滑坡堆積體形態(tài)特征Fig.8 Morphological characteristics of completely disintegrated landslide

不完全解體滑坡堆積體形態(tài)多為箕形，滑體主要沿巖體結構面以整體下挫的形式或沿基覆界線產生滑動，后緣可見圈椅狀地形、雙溝同源等滑坡的典型特征.這類滑坡堆積體前緣多有“假基巖”出露，表面往往有一定厚度的覆蓋層，由殘坡積、崩坡積和滑坡堆積組成（圖9）.

圖9 不完全解體滑坡堆積體形態(tài)特征Fig.9 Morphological characteristics of incompletely disintegrated landslide

2.5 危險性評價結果

通過2.3節(jié)的分析可知，滑坡的誘發(fā)是由多個因素引起的，且每個因素之間都有著內在的聯系.邏輯回歸分析的核心在于通過對比各個因素之間的內在聯系從而得出回歸系數，可使評價結果的準確性得到保障.其具體公式如下［20-21］：

式中，Rij為滑坡災害面積Szij與其對應的評價指標面積Sij的比值；Xij為評價指標的歸一化值；ij為第i個評價指標的第j個子集；m為子集個數；

依據公式（9）（10）可求得研究區(qū)各個評價指標分級的歸一化值（表1）.如表1中坡度0～15°范圍內滑坡面積與坡度為0～15°區(qū)域面積的比值即為Rij，Rij與研究區(qū)面積的比值即為Xij.

表1 評價指標歸一化值計算表Table 1 Calculation results for normalized value of evaluation indexes

隨后將各評價指標的歸一化值Xij賦值在3 100個樣本點上，再將其導入SPSS軟件計算各個評價指標的回歸系數.回歸系數值越大，說明其對滑坡誘發(fā)的影響程度越高.計算結果見表2.

依據公式（6）（7）計算各個評價指標分級的確定性系數權值（表3）.

將所得回歸系數（表2）與各評價指標分級的確定性系數權值（表3）分別代入ArcGIS軟件中，加權求和分別得出研究區(qū)滑坡發(fā)生的概率P1、P2，隨后將P1與P2相疊加，進而得到研究區(qū)滑坡災害危險性成果圖（圖10）.

圖10 滑坡災害危險性成果圖Fig.10 Risk zoning map of landslide disaster in the study area

表2 回歸系數計算結果Table 2 Calculation results of regression coefficient

表3 各個評價指標的確定性系數權值Table 3 Certainty factor weights of evaluation indexes

3 評價結果驗證與分析

為了確保評價結果的準確性，利用以下兩種方法對其進行檢驗.

1）查驗點驗證

研究區(qū)共調查滑坡災害114個，隨機選取其中的100個滑坡點進行評價分析，剩余14個點作為查驗點，用以驗證成果的精確性.14個查驗點在危險性分區(qū)圖中的分布如表4所示.

表4 查驗點分布統計表Table 4 Risk zoning and number of landslide disaster inspection points

2）ROC曲線驗證

本研究選用ROC檢驗曲線用以驗證評價結果的精確性.ROC曲線下面積越大，表明評價結果的準確程度越高.ROC曲線下面積為85.48%（圖11），評價結果精確性較高.

圖11 ROC檢驗曲線Fig.11 ROCtest curve of risk zoning

評價結果表明：研究區(qū)高危險區(qū)、極高危險區(qū)主要位于呷拉鎮(zhèn)一帶山脊的兩側，分布滑坡74個，占總數的65.91%，災害點密度為8.00個/100 km2.該區(qū)域范圍內年平均降雨量為780 mm，地層以較硬巖夾較軟巖為主，岸坡結構多為順向坡，且分布有一條斷裂帶，皆為易引發(fā)滑坡的致災因素.評價結果（表5）與實際野外調查結果相符.

表5 滑坡災害危險性評價結果統計表Table 5 Risk evaluation results of landslide disaster

4 結論

依據雅江縣上游河段滑坡的野外調查結果，結合DEM高程數據，分析研究區(qū)內滑坡災害的發(fā)育分布特點，并基于邏輯回歸與確定性系數的疊加分析，對研究區(qū)滑坡危險性進行分區(qū)評價，取得如下成果.

1）雅江縣上游河段滑坡主要分布在海拔2 500～3 000 m、拔河高度600～900 m、坡度30～45°、距離河流水系0～200 m范圍內較硬巖夾較軟巖類地帶.

2）雅江縣上游河段滑坡以巖質滑坡為主，巖質滑坡又可進而分為完全解體滑坡和不完全解體滑坡兩類.完全解體滑坡多發(fā)生在拔河高度相對較高、巖體結構破碎地段，滑體多以碎屑流的方式滑動，滑坡形態(tài)多呈長條形，堆積體為塊石堆積；不完全解體滑坡形態(tài)多呈箕形，滑體沿巖體結構面整體下挫或沿基覆界線產生滑動.

3）雅江縣上游河段高危險區(qū)、極高危險區(qū)面積占總面積的46.75%，該區(qū)內滑坡數目為滑坡總和的65.91%.說明該區(qū)域內滑坡分布相對聚集，危害程度較高，與實際野外調查結果相符.

4）雅江縣上游河段極高危險區(qū)、高危險區(qū)主要位于呷拉鎮(zhèn)一帶山脊的兩側；中等危險區(qū)主要位于呷拉鎮(zhèn)、瓦多鄉(xiāng)斜坡的中部，普巴絨鄉(xiāng)上游河段；低危險區(qū)、極低危險區(qū)主要位于普巴絨鄉(xiāng)、瓦多鄉(xiāng)坡腳河流的兩岸，木絨鄉(xiāng)上游河段.

5）經查驗點及ROC曲線驗證，危險性評價成果有較高的精確度（85.48%），能夠作為研究區(qū)防災減災工作及河谷兩岸開發(fā)利用的合理方案依據.