何曉銳 廖小輝 張路青 曾慶利

(①衢州學(xué)院建筑工程學(xué)院，衢州 324000，中國(guó))(②中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029，中國(guó))(③中國(guó)科學(xué)院大學(xué)地球與行星科學(xué)學(xué)院，北京 100049，中國(guó))

0 引 言

為促進(jìn)西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，我國(guó)不斷加大對(duì)西部公共交通等基礎(chǔ)設(shè)施的投資。西部大開(kāi)發(fā)以來(lái)，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平從1999～2018年增長(zhǎng)了約5.3倍，對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)有顯著推動(dòng)作用(鄧翔等，2021)。與此同時(shí)，人類工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)，工程活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境的互饋?zhàn)饔脤?dǎo)致工程災(zāi)害問(wèn)題逐漸突顯，尤其是道路工程誘發(fā)崩塌、滑坡等災(zāi)害的危險(xiǎn)性和風(fēng)險(xiǎn)性也不斷加劇。公路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，且隨著公路里程增長(zhǎng)呈逐年上升的趨勢(shì)，如何減輕道路工程擾動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響，防治道路沿線的斜坡垮塌、泥石流毀路等地質(zhì)災(zāi)害，是亟需關(guān)注的重要問(wèn)題(彭建兵，2006；黃潤(rùn)秋，2007；彭建兵等，2020；易樹(shù)健等, 2021)。

國(guó)內(nèi)外對(duì)道路工程擾動(dòng)誘發(fā)的滑坡開(kāi)展了大量的研究工作，MacDonald et al.(2008)的研究表明，道路擾動(dòng)作用下滑坡發(fā)生的概率會(huì)比自然情況下高出1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。道路工程會(huì)引發(fā)新的滑坡，如在秘魯Cordillera Blanca東部的Rio Lucma集水區(qū)，從2015～2018年間修建了大約47km的道路，引發(fā)了多起山體滑坡，影響了大約32hm面積的區(qū)域(Abad et al.，2021)。另一方面，由于道路工程“距離長(zhǎng)”和“線性穿越”的屬性，部分線路無(wú)法避免地穿越地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)，使得道路工程誘發(fā)古滑坡復(fù)活的可能性大大增加。如2017年發(fā)生在四川的雷波滑坡，就是多階段的道路開(kāi)挖引起了老滑坡的復(fù)活(He et al.，2019)。

白龍江流域內(nèi)地質(zhì)環(huán)境脆弱，滑坡、崩塌、泥石流災(zāi)害分布廣泛(樊姝芳，2018)。2008年的汶川地震使得區(qū)內(nèi)的地層和巖體穩(wěn)定性受到破壞，鎖兒頭滑坡、泄流坡、化馬滑坡、兩河口滑坡等活動(dòng)構(gòu)造帶通過(guò)的巨型滑坡，一直處于活動(dòng)狀態(tài)，具有進(jìn)一步下滑的可能(劉東飛，2016)。受地質(zhì)環(huán)境的局限，白龍江流域內(nèi)的道路建設(shè)主要沿狹窄的溝谷地帶進(jìn)行，為了獲取更寬的道路，需進(jìn)行大量的挖方工程，對(duì)地質(zhì)環(huán)境造成擾動(dòng)，誘發(fā)了大量的崩塌、滑坡事件。如孟興民等(2013)在武都兩河口地區(qū)的調(diào)查顯示，兩河口-裕河公路因道路修建形成的小滑坡達(dá)15處之多，平均3km就有1處滑坡，曾導(dǎo)致該公路中斷5個(gè)月。G212國(guó)道部分區(qū)域兩側(cè)1000m范圍內(nèi)災(zāi)害點(diǎn)密度可達(dá)0.67處·km-2，沿線中廟鄉(xiāng)段也因挖坡修路而形成眾多崩塌、滑坡三角面(陳明，2017；何斌等，2017；謝正團(tuán)，2019)。白龍江流域工程建設(shè)擾動(dòng)與不良地質(zhì)條件、異常氣候、地震等多種因素疊加，使得該區(qū)域的建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨著極大的挑戰(zhàn)(王濤等，2013；劉德峰等，2017；徐晨棟等，2020)。

然而，由于滑坡發(fā)生的自然隨機(jī)性、道路設(shè)計(jì)和施工的多樣性，以及很多道路與滑坡相互作用的因果過(guò)程難以表征，道路擾動(dòng)誘發(fā)滑坡的預(yù)測(cè)相當(dāng)困難(MacDonald et al.，2008)。與此同時(shí)，在流域尺度上，不同區(qū)域自然地理、地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境的空間變異性也使得道路工程對(duì)崩滑災(zāi)害的擾動(dòng)效應(yīng)具有空間差異性。因此，在流域尺度對(duì)崩塌、滑坡災(zāi)害的孕災(zāi)因子進(jìn)行分類、分區(qū)的深入分析是值得研究的科學(xué)問(wèn)題。

在此背景下，本文依托第二次青藏科考“重大工程擾動(dòng)災(zāi)害及風(fēng)險(xiǎn)”項(xiàng)目，開(kāi)展白龍江流域崩滑災(zāi)害孕災(zāi)因子聚類分區(qū)與道路工程擾動(dòng)效應(yīng)分析研究。通過(guò)收集資料和野外調(diào)查，獲取白龍江流域內(nèi)的崩塌、滑坡災(zāi)害及其影響因子，探究崩滑災(zāi)害的孕災(zāi)因子所起的作用，并對(duì)崩滑災(zāi)害的模式進(jìn)行識(shí)別，從流域和集群兩個(gè)層面分析各類孕災(zāi)因子的重要性，探討道路工程對(duì)流域內(nèi)不同區(qū)域崩滑災(zāi)害的擾動(dòng)作用。該研究不僅對(duì)進(jìn)一步理解道路工程擾動(dòng)災(zāi)害的孕災(zāi)因素和致災(zāi)效應(yīng)有科學(xué)意義，而且在保障區(qū)域道路工程建設(shè)和經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展，促進(jìn)青藏高速公路、南亞通道、中巴經(jīng)濟(jì)走廊等“一帶一路”倡議的實(shí)施方面有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 數(shù)據(jù)與方法

本研究的技術(shù)路線如圖1所示，(1)收集崩滑災(zāi)害、交通工程、地形、地質(zhì)等方面的數(shù)據(jù)，并基于ArcGIS建立地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)。(2)使用GIS空間分析和遙感解譯等方法提取各類孕災(zāi)因子，如坡度、坡向、距斷層距離等。(3)采用“信息量模型”分析各孕災(zāi)因子對(duì)崩滑災(zāi)害的敏感程度和貢獻(xiàn)大小，理解各因子對(duì)崩滑災(zāi)害的控制機(jī)理。(4)使用“空間約束多元聚類”方法，將白龍江流域內(nèi)的崩滑災(zāi)害聚類為性質(zhì)相對(duì)一致的集群。(5)使用“隨機(jī)森林”算法，對(duì)各類集群中的孕災(zāi)因子進(jìn)行重要性分析，更好地理解道路工程對(duì)不同集群內(nèi)崩滑災(zāi)害的擾動(dòng)效應(yīng)。

圖1 技術(shù)路線圖

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及孕災(zāi)因子提取

(1)地形地貌因子：基于ArcGIS 10.7平臺(tái)，使用地理空間數(shù)據(jù)云獲取的ASTER GDEM 30m分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)來(lái)提取高程、坡度、坡向等信息。

(2)地質(zhì)構(gòu)造因子：地層巖性和斷裂構(gòu)造數(shù)據(jù)來(lái)源于1︰200000地質(zhì)圖數(shù)據(jù)，使用ArcGIS空間分析工具提取崩滑災(zāi)害點(diǎn)距斷層的距離。

(3)土地利用數(shù)據(jù)：來(lái)源于2020年全球30m精細(xì)地表覆蓋產(chǎn)品(GLC＿FCS30-2020)(劉良云等，2021)。

(4)多年平均降雨量數(shù)據(jù)來(lái)自《隴南白龍江流域地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查成果報(bào)告》和甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院(高幼龍等，2020)。

(5)道路數(shù)據(jù)來(lái)源于Open street map，使用ArcGIS空間分析工具提取崩滑災(zāi)害點(diǎn)距道路的距離。

(6)流域內(nèi)的崩塌、滑坡災(zāi)害數(shù)據(jù)主要通過(guò)資料收集、遙感解譯、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查等手段獲取，部分災(zāi)害數(shù)據(jù)來(lái)源于《隴南白龍江流域地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查成果報(bào)告》(高幼龍等，2020)，以及李媛茜等(2021)論文資料，最后共得到崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)2730個(gè)。

(7)植被覆蓋度(Fractional Vegetation Cover，F(xiàn)VC)是刻畫(huà)地表植被覆蓋的重要參數(shù)，也是指示生態(tài)環(huán)境變化的基本指標(biāo)。本文使用像元二分模型，基于ENVI 5.3平臺(tái)和4幅Landsat-8 OLI影像數(shù)據(jù)來(lái)提取研究區(qū)域內(nèi)的FVC(李苗苗，2003)。使用的影像獲取自2021年2月，云量較低，對(duì)研究區(qū)內(nèi)的植被覆蓋度計(jì)算影響較小。

FVC提取流程如下：1)圖像預(yù)處理：輻射定標(biāo)和大氣校正。2)將四幅影像接邊、羽化，使用雙3次卷積Cubic Convolution方法重采樣進(jìn)行鑲嵌和裁剪。3)使用式(1)和式(2)計(jì)算得到歸一化植被指數(shù)(Normalized Difference Vegetation Index，NDVI)和FVC。

NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)

(1)

FVC=(NDVI-NDVImin)/(NDVImax-NDVImin)

(2)

式中：NIR為近紅外波段；R為紅波段；NDVImax和NDVImin分別為區(qū)域內(nèi)最大和最小的NDVI值。由于不可避免存在噪聲，NDVImax和NDVImin一般取一定置信度范圍內(nèi)的最大值與最小值，置信度的取值主要根據(jù)圖像實(shí)際情況來(lái)定。本研究分別取累計(jì)百分比在2%和98%時(shí)的NDVI值作為NDVImin和NDVImax，分別為-0.012和0.812。

1.2 信息量模型

信息量模型(Information value model，IVM)是一種貝葉斯概率統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型，算法穩(wěn)定且內(nèi)涵明確，信息量模型可以定量評(píng)估崩滑災(zāi)害孕災(zāi)因子的相對(duì)敏感程度，進(jìn)而反映各因子對(duì)崩滑災(zāi)害的貢獻(xiàn)大小，在地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中得到了廣泛的應(yīng)用(劉杰等，2020；羅路廣等，2021)。IVM計(jì)算方法如下：設(shè)各評(píng)價(jià)因子為Xi(i=1，2，3…)，對(duì)崩滑事件H所提供的信息量值I(Xi，H)可使用樣本頻率形式進(jìn)行計(jì)算：

(3)

式中：N為研究區(qū)內(nèi)滑坡災(zāi)害總數(shù)；T為研究區(qū)內(nèi)總的評(píng)價(jià)單元數(shù)目；Nij為第i個(gè)評(píng)價(jià)因子中的第j類發(fā)生的滑坡個(gè)數(shù)；Tij第i個(gè)評(píng)價(jià)因子的第j類所占的評(píng)價(jià)單元數(shù)目?！靶畔⒘?0”表示該因子區(qū)間對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的貢獻(xiàn)大于區(qū)域本地值或平均水平，有利于地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生；“信息量<0”則表示該因子區(qū)間不利于地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生；信息量接近于“0”表明該因子區(qū)間與區(qū)域因素本底值相當(dāng)，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的貢獻(xiàn)水平中等(吳樹(shù)仁等，2018)。

1.3 空間約束多元聚類

空間約束多元聚類是一種非監(jiān)督類的機(jī)器學(xué)習(xí)分類方法，可以用來(lái)確定數(shù)據(jù)集中的自然聚類。該方法采用SKATER算法，通過(guò)增長(zhǎng)和修剪最小生成樹(shù)來(lái)創(chuàng)建相似的聚類，使得在聚類內(nèi)差異最小化(Assun??o et al.，2006；Duque et al.，2007)。

對(duì)參與聚類的變量采用包括z-transform方法在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，使得所有的變量處于相同的尺度上，以去除不同屬性方差差異對(duì)聚類結(jié)果的影響。本文選取海拔、植被覆蓋度、多年平均降雨量、距斷層距離、工程巖組強(qiáng)度、距公路距離、坡度、坡向共8個(gè)因子，對(duì)崩滑災(zāi)害進(jìn)行空間約束多元聚類。

1.4 隨機(jī)森林算法

隨機(jī)森林算法屬于機(jī)器學(xué)習(xí)中的監(jiān)督類集成學(xué)習(xí)算法，在處理高維度數(shù)據(jù)方面具有優(yōu)勢(shì)。該方法可以減少單棵決策樹(shù)由于對(duì)特定的數(shù)據(jù)集過(guò)擬合和片面性等問(wèn)題，且具有非常好的準(zhǔn)確率，因而被廣泛應(yīng)用于遙感數(shù)據(jù)分類、滑坡敏感性制圖等領(lǐng)域(Belgiu et al.，2016)。隨機(jī)森林算法的另一個(gè)重要應(yīng)用是通過(guò)測(cè)量變量對(duì)模型構(gòu)建的貢獻(xiàn)來(lái)生成變量重要性(Breiman，2001；孫德亮，2019；劉艷輝等，2021)。本文使用隨機(jī)森林對(duì)崩滑災(zāi)害的變量重要性進(jìn)行檢測(cè)，以此來(lái)研究流域尺度上崩滑災(zāi)害潛在驅(qū)動(dòng)力的特征。

2 崩滑災(zāi)害與孕災(zāi)因子

2.1 研究區(qū)位置與道路工程

白龍江流域位于甘肅省南部，研究區(qū)位置與區(qū)內(nèi)主要的交通工程線路如圖2所示，主要包括舟曲、迭部，宕昌、武都和文縣5個(gè)縣市級(jí)行政單元。流域處于青藏高原東緣，是中國(guó)地貌第一階梯和地貌第二階梯的過(guò)渡地帶，也是四川盆地和秦嶺山地的過(guò)渡帶。流域上游屬岷山山脈，中游屬西秦嶺褶皺山地，總體地勢(shì)為西北高、東南低。山地廣布、山高坡陡、江河縱橫、溝谷深切，為斜坡急劇變形帶。白龍江流域還處于中國(guó)南北地震帶的中北段，多條地震帶從區(qū)內(nèi)通過(guò)，斷裂構(gòu)造復(fù)雜、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍、地震頻繁，歷史上曾發(fā)生過(guò)多次強(qiáng)震。1837年以來(lái)白龍江流域至少發(fā)生過(guò)4次6級(jí)以上的地震，GPS測(cè)量顯示該區(qū)水平位移達(dá)35～42mm·a-1，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度僅次于印度-亞洲板塊碰撞帶，2008年“5·12”汶川大地震加劇了該區(qū)山體和巖土結(jié)構(gòu)破壞(孟興民等，2013)。由于軟巖廣布加以多暴雨和持續(xù)降雨天氣，流域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害呈分布廣、頻率高的特點(diǎn)。

圖2 研究區(qū)位置與道路空間分布

白龍江流域的道路大多為沿河或沿溪走向布設(shè)，河谷區(qū)域也是人口密集和經(jīng)濟(jì)比較好的區(qū)域(喬良，2017；劉德玉等，2019)。道路按重要性等級(jí)可分為高速公路、干道、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路，三級(jí)以下公路，其中三級(jí)以下公路為國(guó)家道路體系中重要性最低的道路，如未分級(jí)道路、居住區(qū)道路、輔路、生活街道、小道等。

2.2 崩滑災(zāi)害空間分布

流域內(nèi)崩滑災(zāi)害點(diǎn)的空間分布如圖3所示，災(zāi)害點(diǎn)在空間分布上具有明顯的地域集中性。災(zāi)害點(diǎn)類型包括古滑坡，如鎖兒頭滑坡、魯班崖滑坡、秦峪滑坡等。同時(shí)也有由于交通工程建設(shè)擾動(dòng)引起的淺層滑坡和崩塌(擾動(dòng)崩滑)，典型災(zāi)害點(diǎn)如位于武都區(qū)楓相鄉(xiāng)省道206線K75+500處草坪村滑坡群(圖3a)，該處災(zāi)害發(fā)生于2019年9月14日，滑塌約5000余立方米，夾雜的石塊大部分是300t以上的，最大的5000t?；卵诼袷〉?06線約100m，導(dǎo)致交通中斷。此處滑坡落石與G75“武罐高速”高架橋相距不足5m，部分落石撞擊橋墩底部，威脅“武罐高速”洛塘雙層高架橋安全。該處地層為碧口群下亞群上部碎屑巖組，巖性為砂質(zhì)板巖-變質(zhì)礫巖，板狀構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀為189°∠69°。所處環(huán)境為陡坡，位于河流左岸，有拉張裂縫和剝、墜落跡象。

圖3 白龍江流域崩滑災(zāi)害空間分布圖

2.3 自然環(huán)境條件與崩滑災(zāi)害

2.3.1 海拔與崩滑災(zāi)害

白龍江流域地貌分區(qū)如圖4a所示，根據(jù)地貌形態(tài)和成因類型分為構(gòu)造侵蝕低山、中低山、中山、中高山、高山和侵蝕堆積河(溝)谷。其中：構(gòu)造侵蝕中高山地貌平均海拔大于4000m，相對(duì)高差800～2900m。構(gòu)造侵蝕中山地貌分布最為廣泛，河流比降大，河曲發(fā)育，地形險(xiǎn)峻，多形成懸崖陡壁、起伏強(qiáng)烈的地形特征。構(gòu)造侵蝕低山、丘陵地貌高程相對(duì)較低，相對(duì)高差在150～500m范圍。侵蝕堆積河(溝)谷地貌主要分布白龍江河谷區(qū)及其兩側(cè)支溝，多以河漫灘、階地和洪積扇等形式存在，一般為沖洪積物堆積，局部也有崩、滑坡積物堆積和殘坡積物堆積(賈貴義等，2014)。通過(guò)圖4a中國(guó)道G212線路沿線海拔的變化可以看出，G212通過(guò)地區(qū)的自然地理?xiàng)l件迥異，導(dǎo)致沿線地質(zhì)災(zāi)害的類型和性質(zhì)有很大差別(楊重存等，2005)。

圖4 白龍江流域各因子空間分布

海拔高度與崩滑災(zāi)害的信息量分析結(jié)果如圖5a所示，圖中直方圖為不同海拔高度的面積占比和崩滑災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量百分比，散點(diǎn)連線為不同海拔所對(duì)應(yīng)的信息量值。結(jié)果顯示：海拔高度對(duì)崩滑災(zāi)害具有明顯的控制作用，隨海拔增加，信息量值呈先增大后減小的趨勢(shì)，在700～2100m的范圍內(nèi)“信息量值>0”，表明該區(qū)間有利于崩滑災(zāi)害的發(fā)生。陳明(2017)認(rèn)為1200～2600m海拔范圍與流域內(nèi)河流從寬谷向峽谷轉(zhuǎn)變位置相對(duì)應(yīng)，該位置地形坡度較陡，巖體卸荷強(qiáng)烈，局部應(yīng)力集中，導(dǎo)致崩滑災(zāi)害易發(fā)、多發(fā)。

圖5 信息量分析

2.3.2 坡度與崩滑災(zāi)害

坡度與崩滑災(zāi)害的信息量分析結(jié)果如圖5b所示，信息量值整體上隨著坡度的增大而增大，在0°～20°范圍內(nèi)“信息量值<0”，對(duì)崩滑災(zāi)害起抑制作用，坡度越陡，信息量值越大，危險(xiǎn)性越高。

前人的研究也表明滑坡與坡度之間的關(guān)系密切，如郭果等(2013)通過(guò)統(tǒng)計(jì)土質(zhì)滑坡發(fā)育概率與坡度間關(guān)系得出坡度為25°～45°的滑坡發(fā)育概率最高。MacDonald et al.(2008)認(rèn)為道路引發(fā)的滑坡通常僅在相對(duì)陡峭的地形中出現(xiàn)，大多數(shù)道路引發(fā)的滑坡發(fā)生在大于31°～39°的山坡上。本文研究結(jié)果表明25°以上的坡度發(fā)生崩滑災(zāi)害的危險(xiǎn)性增高，與前人的認(rèn)識(shí)較為吻合。

斜坡地形的高差和坡度決定著重力產(chǎn)生的下滑力的大小，從而決定巖體的受力狀態(tài)和穩(wěn)定性，進(jìn)而影響崩滑災(zāi)害發(fā)生的概率、規(guī)模和運(yùn)動(dòng)速度。一般來(lái)講，在坡度<25°的范圍內(nèi)，地勢(shì)較為平緩，崩滑災(zāi)害較少；在坡度≥25°范圍內(nèi)，坡體易受重力和風(fēng)力侵蝕影響而失穩(wěn)。然而，由于地表水在山地的緩坡地段流動(dòng)緩慢，容易滲入地下，土體飽和和靜水壓力增加有利于滑坡的形成和發(fā)展，因此較小的斜坡坡度有時(shí)也會(huì)發(fā)生滑坡(楊重存等，2005)。

2.3.3 坡向與崩滑災(zāi)害

流域內(nèi)不同坡向的面積占比、崩滑災(zāi)害占比及對(duì)應(yīng)的信息量如圖5c所示，信息量為正的坡向有4個(gè)，分別是東南(112.5°，157.5°]、南(157.5°，202.5°]、西南(202.5°，247.5°]和西(247.5°，292.5°]。這些坡向?qū)Ρ阑瑸?zāi)害的發(fā)生起積極作用，尤其東南、南和西南3個(gè)坡向更易發(fā)生崩滑災(zāi)害。

坡向可以決定降雨徑流的流向、日照方向，進(jìn)而影響巖土風(fēng)化速率。李樹(shù)德(1995)統(tǒng)計(jì)白龍江中游滑坡與坡向的關(guān)系，得出陽(yáng)坡(北岸)滑坡發(fā)育是陰坡(南岸)的3.5倍的結(jié)論，高波(2015)研究碧口-舟曲干流河段滑坡發(fā)育分布情況發(fā)現(xiàn)，西南—西向坡發(fā)育滑坡數(shù)為東北—東向坡的2.4倍。本文分析結(jié)果顯示東南、南和西南為崩滑災(zāi)害發(fā)育的優(yōu)勢(shì)坡向，與前人研究成果相互印證。由于南向坡(包括東南、南和西南)屬于陽(yáng)坡，日照強(qiáng)烈，受水汽運(yùn)移和溫度差異影響，巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，結(jié)構(gòu)較為破碎，植被覆蓋程度少于陰面坡，從而對(duì)崩滑災(zāi)害的發(fā)生起促進(jìn)作用，而北向坡則相反(郭富赟等，2016)。

2.3.4 降雨與崩滑災(zāi)害

降雨總量、短期強(qiáng)度、前期降水量和降雨持續(xù)時(shí)間等都會(huì)對(duì)崩滑災(zāi)害的發(fā)生起作用。一般情況下，淺層滑坡是由短期降雨強(qiáng)度引發(fā)的(Aleotti et al.，1999)，而深部滑坡是由長(zhǎng)期降雨強(qiáng)度引發(fā)的(Sidle et al.，2006)。由于缺乏降雨總量、短期強(qiáng)度、前期降水量和降雨持續(xù)時(shí)間等數(shù)據(jù)，本文僅用多年平均降雨量來(lái)研究區(qū)域上的降雨特點(diǎn)及其與崩滑災(zāi)害的相關(guān)性。

白龍江流域年均降雨量空間特征如圖6所示，降雨充沛的地段位于中高山區(qū)及文縣、康縣東南部，白龍江河谷地帶降水較少。年內(nèi)降雨量多集中在5～9月份，約占全年降雨量的70%(高幼龍等，2020)?？梢?jiàn)年均降水量時(shí)空分布差異性較大。

圖6 多年平均降雨量空間分布特征

流域內(nèi)年均降雨量的信息量分析結(jié)果如圖5d所示。在整體上，隨著多年平均降雨量的增加，信息量逐漸降低。表明崩滑災(zāi)害發(fā)生的概率隨著多年平均降雨量的增加而漸低。這是因?yàn)槎嗄昶骄涤炅枯^高的區(qū)域植被覆蓋較好，平均降雨量較低的區(qū)域主要位于白龍江河谷兩側(cè)。白龍江河谷兩側(cè)區(qū)域多出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降雨，極端降水耦合地震、巖性軟弱，構(gòu)造發(fā)育等條件，使得該區(qū)域崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)(高幼龍等，2020)。

2.3.5 巖性與崩滑災(zāi)害

白龍江流域地層屬秦嶺地層分區(qū)，地層巖性比較復(fù)雜，從志留系到第四系均有出露，以志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系分布較為廣泛。出露巖性主要為板巖、炭質(zhì)板巖、千枚巖、灰?guī)r、砂巖、礫巖、泥巖等，局部地區(qū)出露少量侵入巖。灰?guī)r、千枚巖、板巖、頁(yè)巖較容易受到地質(zhì)作用的影響，軟弱破碎，抗侵蝕能力差。按《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50218)，采用定性劃分和飽和單軸抗壓強(qiáng)度定量指標(biāo)結(jié)合的方法將流域內(nèi)巖層的堅(jiān)硬程度分為堅(jiān)硬、較堅(jiān)硬、較軟弱、軟弱、極軟弱5個(gè)等級(jí)，其空間分布如圖4b所示。

流域內(nèi)各類巖組與崩滑災(zāi)害的信息量分析結(jié)果如圖5e所示，“堅(jiān)硬巖組”在流域內(nèi)分布的面積較少(約1.86%)，該類巖組主要為志留紀(jì)斜長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、花崗巖以及石炭紀(jì)花崗巖等，信息量較低(-1.22)，不利于崩滑災(zāi)害的發(fā)生。

“較軟弱巖組”在流域內(nèi)面積占比最大(45.91%)，發(fā)生的崩滑災(zāi)害占比最多(64.5%)，信息量為0.34，有利于崩滑災(zāi)害發(fā)生。主要的地層有志留系下統(tǒng)迭部組(S1d)，中上統(tǒng)白龍江群舟曲組、卓烏闊組并層(S2-3)，泥盆系下統(tǒng)(D1)，中統(tǒng)三河口組(D2s)，以及石炭系中下統(tǒng)岷河組(C1-2m)。巖性主要是絹云母及炭質(zhì)、鈣質(zhì)、硅質(zhì)、粉砂質(zhì)板巖，粉砂質(zhì)、炭質(zhì)千枚巖、白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r及鈣質(zhì)細(xì)砂巖等。其中：石炭系中下統(tǒng)岷河組是發(fā)生崩滑災(zāi)害最多的巖組，主要是由于巖體結(jié)構(gòu)呈薄層狀，穩(wěn)定性和均勻性較差，巖體表面風(fēng)化作用強(qiáng)烈，力學(xué)性質(zhì)較差(陳明，2017；高幼龍等，2020)。

“軟弱巖組”面積占比31.14%，其上發(fā)生的崩滑災(zāi)害占比24.9%，信息量為-0.22。巖組主要包括三疊系隆務(wù)河群、雜谷腦組、侏倭組等地層，巖性主要有砂巖、粉砂巖、板巖夾薄層灰?guī)r及礫狀灰?guī)r、砂巖與炭質(zhì)板巖互層等。

2.3.6 斷層與崩滑災(zāi)害

白龍江流域內(nèi)的主要斷裂空間分布如圖4b所示，活動(dòng)斷裂主要沿白龍江干流或其支流的流向發(fā)育，大致呈北西向和北東向。白龍江流域地處華北地層大區(qū)的秦祁昆地層區(qū)、華南地層大區(qū)的南秦嶺地層區(qū)、以及巴顏喀拉地層區(qū)的三大構(gòu)造地層區(qū)的結(jié)合部，是秦嶺褶皺帶、松潘-甘孜褶皺帶及武都“山”字形構(gòu)造等的交接部位(馬金珠等，2015)。多階段的構(gòu)造演化帶來(lái)的擠壓拉伸、隆起運(yùn)動(dòng)使得區(qū)內(nèi)活動(dòng)構(gòu)造帶非常發(fā)育。由于活動(dòng)斷裂可造成斷裂兩側(cè)的差異性構(gòu)造活動(dòng)增強(qiáng)，斷裂帶內(nèi)巖體較為破碎，易于剝蝕風(fēng)化，軟弱巖層發(fā)育，因此在重力、風(fēng)化侵蝕、工程擾動(dòng)等作用的影響下，極易發(fā)生滑坡、崩塌等災(zāi)害(劉東飛，2016)。

距斷層距離與崩滑災(zāi)害的信息量分析結(jié)果如圖5f所示，隨著距斷層距離的增加，崩滑災(zāi)害數(shù)量百分比衰減明顯，信息量值也呈現(xiàn)減弱的趨勢(shì)?？梢?jiàn)斷層對(duì)崩滑災(zāi)害的發(fā)生具有明顯的控制作用。在距斷層距離為5.5km以內(nèi)的范圍，信息量為正，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示流域內(nèi)斷層對(duì)崩滑災(zāi)害的作用范圍可能為5.5km左右。陳明等(2018)研究表明，流域內(nèi)90%以上的大型滑坡分布在距斷層距離小于5.0km的范圍內(nèi)，距斷層越遠(yuǎn)，大型滑坡發(fā)育數(shù)量越少，與本文信息量分析得出的結(jié)果吻合較好。

2.4 人類活動(dòng)與崩滑災(zāi)害

2.4.1 植被覆蓋度(FVC)與崩滑災(zāi)害

FVC的空間分布特征和頻率分布直方圖如圖4c所示。FVC為近似正態(tài)分布的特征，在空間上的變化特征為：白龍江上游的迭部至兩河口區(qū)間的高山峽谷區(qū)，和迭部縣境內(nèi)的阿夏、多爾自然保護(hù)區(qū)和林業(yè)管護(hù)區(qū)內(nèi)FVC較高。宕昌縣東部和北部FVC較低，與該區(qū)域人類活動(dòng)強(qiáng)度較高有關(guān)。從兩河口至武都河段，F(xiàn)VC漸漸變低。武都以下至臨江FVC最低，主要由于該區(qū)域山谷比較開(kāi)闊，農(nóng)業(yè)耕地遍布，人類活動(dòng)強(qiáng)度較大。臨江以下到碧口FVC良好，是由于文縣南部的白水江自然保護(hù)區(qū)等地人類擾動(dòng)較少(張玲玲，2016)。

FVC與崩滑災(zāi)害信息量分析結(jié)果如圖5g所示，信息量值與FVC有較好的負(fù)相關(guān)性，F(xiàn)VC越低，崩滑災(zāi)害越易發(fā)生。當(dāng)FVC<0.4時(shí)，信息量為正，對(duì)崩滑災(zāi)害的發(fā)生起促進(jìn)作用?？梢?jiàn)地表植被覆蓋程度與崩滑災(zāi)害的發(fā)生與否密切相關(guān)，在白龍江中下游和白水江下游等區(qū)域，植被覆蓋較少，巖石和土體的風(fēng)化程度高，水土流失嚴(yán)重，地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)(劉東飛，2016)。而在白龍江流域上游地區(qū)植被覆蓋較好，災(zāi)害數(shù)量相對(duì)較少。

2.4.2 土地利用類型與崩滑災(zāi)害

白龍江流域內(nèi)土地利用分布如圖4d所示。面積比例較高的有森林和草原，其中森林占全區(qū)面積的65.4%，主要有閉常綠闊葉林(52)、開(kāi)闊葉落葉林(62)和閉常綠針葉林(72)，分布在岷江西岸的山地、迭山地帶、白水江南岸、博峪河和攔壩河上中游，以及武都東南部的山地等林業(yè)管護(hù)區(qū)和自然保護(hù)區(qū)。草原(130)面積占比約為20.9%，多為山地草地和高山草甸，分布區(qū)域較為廣泛和分散。農(nóng)田(10/20)占比12.2%，集中分布在宕昌縣、武都-文縣的河谷地帶及其以北區(qū)域的緩坡上。不透水表面(190)是城市化進(jìn)程直接的表現(xiàn)特征之一，可綜合反映人類活動(dòng)的強(qiáng)度(趙安周等，2021)，流域內(nèi)不透水表面的面積占比最低，只有0.16%，主要分布在白龍江干流河谷地帶、武都區(qū)及宕昌縣東部和北部區(qū)域。

流域內(nèi)不同土地利用類型與崩滑災(zāi)害的信息量分析結(jié)果如圖5h所示，“農(nóng)田”、“草原”和“不透水表面”的信息量值為正，表明其對(duì)崩滑災(zāi)害的發(fā)生起促進(jìn)作用；而“森林”的信息量值為負(fù)，對(duì)崩滑災(zāi)害起抑制作用。

值得注意的是，雖然流域內(nèi)“不透水表面”的面積占比最低，但該用地類型的信息量值最高，崩滑災(zāi)害易發(fā)。隨著城市化進(jìn)程的加快，交通工程建設(shè)等人類活動(dòng)使得“不透水表面”面積呈現(xiàn)快速增加的趨勢(shì)。“不透水表面”的快速增加會(huì)直接導(dǎo)致草地、耕地等綠色植被的面積減少，降低區(qū)域植被的活動(dòng)強(qiáng)度，引發(fā)城市熱島等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題；另一方面，“不透水表面”比例的增加也意味著工程擾動(dòng)強(qiáng)度的增加，即人類活動(dòng)強(qiáng)度的增加也加劇了地質(zhì)環(huán)境脆弱區(qū)域發(fā)生崩滑災(zāi)害的危險(xiǎn)性(Du et al.，2019；Gong et al.，2019；Yao et al.，2019；Zhong et al.，2019)。

2.4.3 道路工程與崩滑災(zāi)害

道路工程擾動(dòng)是引起滑坡的重要因素之一(張偉朋等，2016)，切坡、挖方等過(guò)程會(huì)改變邊坡原有的應(yīng)力狀態(tài)，進(jìn)而擴(kuò)展和松動(dòng)已有的結(jié)構(gòu)面，某些情況下還會(huì)引起孔隙水壓力的增高而導(dǎo)致土體液化，極有可能誘發(fā)大型、深層的古滑坡的復(fù)活。道路也是森林砍伐和退化的主要驅(qū)動(dòng)力，道路雖然促進(jìn)了偏遠(yuǎn)森林地區(qū)的發(fā)展，但往往對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響(Kleinschroth et al.，2019；Poor et al.，2019)。

道路工程對(duì)白龍江流域內(nèi)植被覆蓋的破壞較為嚴(yán)重，山區(qū)的公路展線切割山體，破壞了山體表面的完整性，使得坡體表面風(fēng)化異常嚴(yán)重，危巖體較多，遇到強(qiáng)降雨就有墜落的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)下方的建筑物和道路形成一定的威脅。

“距公路距離”對(duì)崩滑災(zāi)害的影響作用如圖7所示。隨著“距公路距離”的增加，崩滑災(zāi)害百分比遞減，信息量值也呈減小的趨勢(shì)。說(shuō)明距離公路越遠(yuǎn)，道路工程對(duì)崩滑災(zāi)害的擾動(dòng)和誘發(fā)作用越弱。當(dāng)“距公路距離”>1300m時(shí)，信息量值<0，表明在流域尺度上，距離公路距離>1300m時(shí)，公路對(duì)崩滑災(zāi)害的貢獻(xiàn)較小。

圖7 公路距離信息量分析

不同等級(jí)道路對(duì)崩滑災(zāi)害的影響作用不同，通過(guò)統(tǒng)計(jì)各等級(jí)公路不同距離內(nèi)崩滑災(zāi)害的發(fā)生情況，得到各級(jí)道路的長(zhǎng)度、不同距離內(nèi)崩滑災(zāi)害數(shù)量如圖8所示。

圖8 各等級(jí)公路的長(zhǎng)度與兩側(cè)崩滑災(zāi)害數(shù)量

在道路長(zhǎng)度方面，隨著道路等級(jí)的降低，道路的總長(zhǎng)度增加。高速公路和干道的總長(zhǎng)度較為接近，分別為642.km和603.6km。一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和低于三級(jí)公路的總長(zhǎng)度分別為345.1km、585.0km、1208.4km和2102.3km。

在道路兩側(cè)的災(zāi)害分布方面，高速公路兩側(cè)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量相對(duì)較少，干道兩側(cè)明顯較多。二級(jí)、三級(jí)和三級(jí)以下公路的災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量隨著道路總長(zhǎng)度的增加而增加。

將道路兩側(cè)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量除以道路長(zhǎng)度，得到不同等級(jí)道路災(zāi)害點(diǎn)密度的分布特征如圖9所示?？梢钥闯觯诰嗟缆?00m的范圍內(nèi)，一級(jí)公路的災(zāi)害點(diǎn)密度最大，干道次之；二級(jí)、三級(jí)、三級(jí)以下公路的災(zāi)害點(diǎn)密度較??；高速公路的崩滑災(zāi)害點(diǎn)密度最小。

圖9 各等級(jí)公路崩滑災(zāi)害密度

干道和一級(jí)公路沿線的崩滑災(zāi)害點(diǎn)密度較大，可能由于選線和防護(hù)工程等級(jí)較低，以及一些不恰當(dāng)?shù)那衅碌裙こ袒顒?dòng)，對(duì)沿線地質(zhì)環(huán)境造成擾動(dòng)較大，誘發(fā)災(zāi)害的作用較強(qiáng)。二級(jí)、三級(jí)和三級(jí)以下公路兩側(cè)的崩滑災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)較多，但災(zāi)害點(diǎn)密度較小。說(shuō)明這類型低等級(jí)公路對(duì)環(huán)境擾動(dòng)強(qiáng)度要弱于干道和一級(jí)公路。低等級(jí)公路長(zhǎng)度較長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)區(qū)域較多，導(dǎo)致其兩側(cè)災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)較多。

高速公路和干道在流域內(nèi)的總長(zhǎng)度相近，但高速公路的崩滑災(zāi)害點(diǎn)密度明顯小于干道，說(shuō)明相對(duì)于干道來(lái)講，高速公路擾動(dòng)誘發(fā)的災(zāi)害較少。這應(yīng)該是由于高速公路的道路選線較優(yōu)、工程防護(hù)和排水設(shè)施較為完善，較高的橋隧比也很大程度上避免了大規(guī)模的填挖方工程，從而對(duì)地質(zhì)環(huán)境的擾動(dòng)作用較小，誘災(zāi)作用較小。

隨著與道路距離的增加，除了高速公路之外，其他等級(jí)道路的崩滑災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量呈現(xiàn)急速衰減的特征。以一級(jí)公路和干道為例，在100～200m內(nèi)崩滑災(zāi)害點(diǎn)數(shù)迅速減少，200～500m內(nèi)崩滑災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量緩緩減少，500m后崩滑災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量較為平穩(wěn)，表明此類道路工程對(duì)崩滑災(zāi)害的擾動(dòng)作用范圍可能在500m以內(nèi)。

3 崩滑災(zāi)害孕災(zāi)因子聚類分區(qū)

基于空間約束多元聚類分析算法，2730個(gè)崩滑災(zāi)害點(diǎn)被聚類為4個(gè)性質(zhì)相對(duì)一致的集群(圖10)。A類集群主要位于白龍江中下游的舟曲、武都和文縣區(qū)域，B類集群主要分布在白龍江流域中上游的舟曲西北部。C類集群位于白龍江流域東北部的宕昌等地，D類集群主要位于白龍江下游。

圖10 崩滑災(zāi)害點(diǎn)空間約束多元聚類

4類集群中各變量平均值的特征如圖11所示，A類集群的特征主要是巖性較為軟弱、距斷層距離較近、平均降雨量低、植被覆蓋度低。該區(qū)域巖性主要為志留系千枚巖、板巖等軟弱-較軟弱巖性，該類淺變質(zhì)巖是導(dǎo)致該地區(qū)各種地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的最重要的原因之一(陳明等，2018)。同時(shí)該區(qū)域受光蓋山-迭山斷裂、迭部-白龍江斷裂和白龍江復(fù)式背斜影響較大，尤其以白龍江左岸的坪定-化馬活動(dòng)斷裂(帶)最為典型，該斷裂為光蓋山-迭山南麓斷裂的次級(jí)斷裂，在區(qū)域地形上形成了明顯的斷裂凹陷，沿?cái)嗔哑扑閹Оl(fā)育系列特大型滑坡(高幼龍等，2020；王高峰等，2020)。巖性、活動(dòng)斷裂、地震、植被覆蓋度等因素相互作用導(dǎo)致A類集群所在區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件極為脆弱，成為地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)，崩滑災(zāi)害占總數(shù)的58.1%。

圖11 空間約束多元聚類箱線圖

B類集群的特點(diǎn)為巖性較為軟弱、平均海拔較高、平均坡度較高、植被覆蓋度較高、距斷層較近、距公路較遠(yuǎn)。該區(qū)域巖性主要為志留系千枚巖、砂質(zhì)板巖、炭質(zhì)板巖、頁(yè)巖及黑色硅質(zhì)灰?guī)r等，區(qū)內(nèi)植被覆蓋良好，部分地帶為森林保護(hù)區(qū)，人煙稀少，植被發(fā)育程度高。崩滑災(zāi)害數(shù)量約占總數(shù)的16.6%。

C類集群的災(zāi)害點(diǎn)所在區(qū)域平均海拔高、平均坡度較低、植被覆蓋度高、距斷層較遠(yuǎn)，巖性多為軟弱和極軟類型。崩滑災(zāi)害數(shù)量約占總數(shù)的22.9%，崩滑較為易發(fā)。

D類集群所在區(qū)域位于柴達(dá)木西秦嶺地塊的碧口地塊，是一個(gè)由文康斷裂與碧口-勉略縫合線圍限的薊縣系和青白口系獨(dú)立地層體，為一套火山-沉積建造，容易受到風(fēng)化和侵蝕的影響，主要斷裂為文康斷裂帶(高幼龍等，2020)。該類集群的特點(diǎn)為巖性堅(jiān)硬、海拔低、坡度大、年均降雨量高、植被覆蓋度較低、距公路近，但距斷層距離遠(yuǎn)，崩滑災(zāi)害數(shù)量占比最低，約為2.4%。

4 變量重要性與工程擾動(dòng)效應(yīng)

采用隨機(jī)森林算法可以判別各孕災(zāi)因子在各類集群中對(duì)崩滑災(zāi)害所起作用的重要性，從而在集群尺度上理解崩滑災(zāi)害發(fā)生的機(jī)制。某類集群中的某個(gè)因子的重要性較高表示該因子在集群內(nèi)的特征有顯著的空間差異性，且這種差異性對(duì)該集群內(nèi)部是否發(fā)生崩滑災(zāi)害有著顯著的影響。變量重要性分析結(jié)果如圖12所示。

圖12 各類集群中的各因子的變量重要性

4.1 A類集群

影響A類中崩滑災(zāi)害發(fā)生重要性較高的因素有年均降雨量(38.3%)和海拔高度(29.8%)。公路距離和植被覆蓋度重要性略弱，分別為14.9%和13.8%，斷層距離和巖性的重要性較弱，分別為2.1%和1.1%。

A類位于暖溫帶向亞熱帶過(guò)渡區(qū)，年均降雨量為514mm，平均海拔為1568m。降雨量和海拔高度往往相互關(guān)聯(lián)，降雨垂向上隨海拔增高具有增大的規(guī)律，常以連陰雨、暴雨形式出現(xiàn)。受山地氣候及地形的影響，該區(qū)域降水時(shí)空分布不均、年內(nèi)分配差異性較大，由南向北遞減趨勢(shì)且局地小氣候現(xiàn)象明顯(王高峰等，2020)。在此背景下，降雨和海拔條件對(duì)A類的崩滑災(zāi)害的發(fā)生起到主要的誘發(fā)作用。通過(guò)集群間的對(duì)比也可以發(fā)現(xiàn)，A類中年均降雨量的重要性也是所有集群中最高的。

A類所在的白龍江中下游植被覆蓋率較低，使得該區(qū)域極易發(fā)生水土流失，地表支離破碎，成為滑坡密集帶(劉東飛，2016；吳新年等，2000)。同時(shí)公路工程對(duì)坡體下部進(jìn)行切削，導(dǎo)致坡體失去支撐，加上修筑道路產(chǎn)生的超載堆積及切削過(guò)陡的填筑邊坡，均會(huì)導(dǎo)致在極端降雨等因素誘發(fā)下，發(fā)生群發(fā)性的崩滑災(zāi)害(王治華，2003)。因此植被覆蓋度和公路擾動(dòng)對(duì)崩滑災(zāi)害的發(fā)生也起到一定的控制作用。

A類中巖性和斷層的重要性較低，不代表巖性和斷層對(duì)崩滑災(zāi)害發(fā)生所起的作用弱，而是由于該集群所在區(qū)域內(nèi)巖性和斷層等地質(zhì)條件普遍脆弱，對(duì)崩滑災(zāi)害發(fā)生的影響作用較為均一。如炭質(zhì)板巖、頁(yè)巖、千枚巖、片巖等軟弱巖層帶密集發(fā)育，活動(dòng)斷裂密集分布，在巖性和斷層條件普遍脆弱的背景下，即使沒(méi)有道路工程等人類活動(dòng)的擾動(dòng)，崩滑災(zāi)害已是易發(fā)多發(fā)。當(dāng)年均降雨量、海拔高度、公路距離和植被覆蓋度等孕災(zāi)因子發(fā)生變化時(shí)，對(duì)是否發(fā)生崩滑災(zāi)害所起的重要性便高于巖性和斷層等因素。

4.2 B類集群

B類中海拔與年均降雨量的重要性較高，分別為45.1%和29.3%。與A類相比，B類受海拔的控制作用略高，而受降雨的控制作用略低。由上文信息量分析結(jié)果可知，在海拔為700～2100m的范圍內(nèi)信息量為正，有利于崩滑災(zāi)害的發(fā)生。B類平均海拔為2067m，剛好處于海拔高度影響的臨界位置，當(dāng)海拔低于平均海拔時(shí)，崩滑災(zāi)害易發(fā)，當(dāng)海拔高于平均海拔時(shí)，崩滑災(zāi)害不易發(fā)生。因此在4類集群中，B類中海拔的重要性最高。

B類中的距斷層距離和巖性的空間分布相對(duì)較為均一，重要性也較低，說(shuō)明該集群區(qū)域內(nèi)斷層、巖性和植被覆蓋度在空間上差異性較小，對(duì)是否發(fā)生崩滑災(zāi)害所起的作用較為均一。

B類中公路距離的重要性為18.3%，較A類略有提高。對(duì)比B類和A類，可以發(fā)現(xiàn)從白龍江上游到中游，隨著海拔逐漸降低，降雨量逐漸漸少、植被覆蓋度逐漸變差，斷裂逐漸密集，巖性破碎程度逐漸加劇，崩滑災(zāi)害也逐漸增多。

4.3 C類集群

C類中重要性排前3位的變量分別為海拔(36.8%)、距公路距離(23.2%)和年均降雨量(14.7%)。C類中的一個(gè)明顯特征是距斷層距離的重要性較其他類別要高，為10.5%。C類所在區(qū)域位于柴達(dá)木-西秦嶺地塊的西秦嶺北部褶斷帶，區(qū)內(nèi)有北西走向的區(qū)域性的斷裂帶——臨潭-宕昌斷裂，該斷裂控制著區(qū)內(nèi)地形地貌、地層巖性和地震等的分布，進(jìn)而控制了滑坡的發(fā)育程度和分布規(guī)律，因此體現(xiàn)為距離活動(dòng)斷裂越近滑坡數(shù)量越多的特點(diǎn)。距公路距離的重要性較高，說(shuō)明該區(qū)域內(nèi)崩滑災(zāi)害的發(fā)生受公路擾動(dòng)的影響較大。

4.4 D類集群

D類中影響崩塌滑坡發(fā)生的最重要因素是距公路距離(50%)、海拔(36%)和植被覆蓋度(10.5%)。D類中最顯著的特征是，“距公路距離”的重要性在所有集群中最高。

通過(guò)圖11中對(duì)比A、B、C、D 4類集群的地質(zhì)環(huán)境條件，可以發(fā)現(xiàn)A→B→C→D的年均降雨量和距斷層距離逐漸增加，植被覆蓋度在整體上也逐漸增加，反映地質(zhì)環(huán)境條件在空間上逐漸穩(wěn)定。對(duì)比4類集群可以發(fā)現(xiàn)，“距公路距離”的重要性在集群A、B、C、D中分別為14.9%、18.3%、23.2%、50%，呈越來(lái)越大的趨勢(shì)。

道路工程擾動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境的作用是相互的，假設(shè)道路工程對(duì)地質(zhì)環(huán)境的擾動(dòng)作用是一個(gè)定值，當(dāng)?shù)刭|(zhì)環(huán)境極為脆弱時(shí)，巖性和斷層是決定該區(qū)域崩滑災(zāi)害發(fā)生的主要因素，道路工程對(duì)原有的地質(zhì)環(huán)境的擾動(dòng)致災(zāi)所起的重要性相對(duì)較??；而隨著植被覆蓋度提高、巖性強(qiáng)度增加和斷層影響的減弱，地質(zhì)環(huán)境條件較為穩(wěn)定時(shí)，由自然因素引發(fā)崩滑災(zāi)害的比例減少，道路工程擾動(dòng)引發(fā)的崩滑災(zāi)害比例就越來(lái)越高。因此表現(xiàn)為“距公路距離”的重要性在地質(zhì)環(huán)境較為脆弱的區(qū)域較低，在地質(zhì)環(huán)境較為穩(wěn)定的區(qū)域較高。

5 結(jié) 論

(1)白龍江流域內(nèi)崩滑災(zāi)害受地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、降雨、植被覆蓋度、土地利用類型、人類活動(dòng)等多種因素的共同作用。各孕災(zāi)因子對(duì)崩滑災(zāi)害發(fā)生所起的作用分別為：1)隨海拔高度增加，海拔對(duì)崩滑災(zāi)害發(fā)生的貢獻(xiàn)先增大后減小，且在700～2100m的海拔范圍內(nèi)崩滑災(zāi)害最易發(fā)生。2)0°～20°左右的坡度對(duì)崩滑災(zāi)害的發(fā)生起抑制作用，坡度越陡，危險(xiǎn)性越高。3)東南、南和西南為崩滑災(zāi)害發(fā)育的優(yōu)勢(shì)坡向。4)隨著多年平均降雨量的增加，崩滑災(zāi)害發(fā)生的概率漸低。5)“較軟弱巖組”和“極軟弱巖組”有利于崩滑災(zāi)害發(fā)生。6)隨著距斷層距離的增加，斷層對(duì)崩滑災(zāi)害的控制作用減弱，在距斷層距離為5.5km以內(nèi)的范圍，斷層對(duì)崩滑災(zāi)害的發(fā)生起促進(jìn)作用。7)植被覆蓋度越高，崩滑災(zāi)害越不易發(fā)生，0.4以下的植被覆蓋度對(duì)崩滑災(zāi)害的發(fā)生起促進(jìn)作用。8)土地利用類型為“農(nóng)田”、“草原”和“不透水表面”的區(qū)域?qū)Ρ阑瑸?zāi)害的發(fā)生起促進(jìn)作用，而“森林”的土地覆蓋類型對(duì)崩滑災(zāi)害起抑制作用?！安煌杆砻妗弊钜仔纬珊桶l(fā)生崩滑災(zāi)害。9)隨著距公路距離的增加，道路工程對(duì)崩滑災(zāi)害的擾動(dòng)作用呈減小的趨勢(shì)，干道和一級(jí)公路對(duì)地質(zhì)環(huán)境的擾動(dòng)作用最強(qiáng)，高速公路的擾動(dòng)作用最弱。

(2)白龍江流域內(nèi)崩滑災(zāi)害點(diǎn)按空間約束多元聚類的方法可分為4類集群，每類集群的孕災(zāi)因子特征相對(duì)均一，但各因子對(duì)崩滑災(zāi)害所起作用的重要性有差異。降雨對(duì)白龍江中游地區(qū)的A類集群崩滑事件誘發(fā)作用最為明顯；海拔對(duì)白龍江上游的B類集群崩滑災(zāi)害重要性最大；距斷層距離對(duì)C類集群所在宕昌東北地區(qū)的崩滑災(zāi)害起重要作用，距離活動(dòng)斷裂越近滑坡數(shù)量越多；白龍江下游的D類集群中，距公路距離對(duì)崩滑災(zāi)害的重要性最高。

(3)道路工程擾動(dòng)對(duì)不同集群內(nèi)崩滑災(zāi)害發(fā)生所起的作用的重要性并不相同，體現(xiàn)在地質(zhì)環(huán)境脆弱區(qū)域重要性較低，而在地質(zhì)環(huán)境條件較好的區(qū)域重要性較高。