摘 要：基于2004—2021年地質災害詳細調查資料，門頭溝區(qū)地質災害類型有崩塌、地面塌陷、滑坡、泥石流，規(guī)模均為小型，王平鎮(zhèn)、大臺街道、妙峰山鎮(zhèn)分布密度較大。采用GIS技術、確定性系數模型等方法，對5項影響因素與地質災害的相關性進行分析。分析結果顯示：坡度、道路修建、降雨以及高程為門頭溝區(qū)地質災害發(fā)生的主要影響因素；高程100～800 m范圍，微地貌坡度大于50°的斜坡為崩塌災害易發(fā)區(qū)域；道路兩側<200 m范圍內地質災害點密度最大，隨著緩沖距離的增大，災害點密度逐漸減小，道路修建對誘發(fā)地質災害起到促進作用；降雨為誘發(fā)地質災害的主要因素之一，降雨量>650 mm的區(qū)域地質災害發(fā)生概率較大。

關鍵詞：門頭溝；地質災害；影響因素；GIS技術；確定性系數模型

Characteristics and impact factors of abrupt slope geological disasters in Mentougou District， Beijing

GUO Ying

（Beijing Institute of Geological Hazard Prevention， Beijing 100120， China）

Abstract： Based on the detailed survey data of geological disasters from 2004 to 2021， the geological disasters in Mentougou include such types as collapse， ground collapse， landslide and debris flow， mainly of small scales， but the distribution density is large in Wangping town， Datai street， and Miaofengshan town. Using GIS technology and determination coefficient model， the correlation between five impact factors and geological disasters is analyzed. The results show that： slopes with elevations between 100～800 m， and with microtopography slopes greater than 50° are prone to collapse disaster; the distribution density of geological hazard points is the highest within 200 m on both sides of the road; and with the increasing of the distance， the density gradually decreases; road construction plays a positive role in inducing geological disasters; rainfall is one of the main factors to induce geological disasters， and the occurrence probability of geological disasters is higher in regions with rainfall greater than 650 mm．

Keywords： Mentougou; geological disasters; impact factor; GIS technology; CF model

門頭溝區(qū)地處燕山臺褶帶之西山迭坳褶，燕山期經歷了較強烈的構造變形，形成了一系列大規(guī)模的褶皺構造，斷裂構造發(fā)育，地形切割強烈，巖石破碎，加之降水時空分布不均勻等自然條件的影響，以及人類活動帶來的破壞作用，曾多次發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等災害（韋京蓮等，2001；程素珍等，2020；周立等，2020），給當地人民的生命財產、交通水利、旅游設施和植被景觀等造成了一定的損失，是北京地區(qū)發(fā)生地質災害較多、災害后果較嚴重的地區(qū)之一。

近年來，多位學者在門頭溝區(qū)開展了地質災害研究工作。如：冉淑紅等（2013；2014）對門頭溝區(qū)地質災害隱患特征進行總結，采用層次分析法對其危險性進行綜合評價，并根據易發(fā)程度進行分區(qū)；王珊珊等（2015）通過調查對門頭溝區(qū)泥石流隱患發(fā)育特征與巖石類型相關性進行統(tǒng)計分析，總結了泥石流隱患分布規(guī)律；孫佳麗（2018）對門頭溝區(qū)泥石流隱患分布特征及影響因素進行分析，并提出臨界降雨量閾值。

這些研究成果是基于地質災害隱患的基礎數據進行分析的，研究內容部分以單災種為研究對象，缺乏全區(qū)性地質災害影響因素相關性的分析。本文基于2004—2021年門頭溝區(qū)地質災害詳細調查資料，采用GIS、確定性系數模型方法，選取地形地貌、地層巖性、斷裂構造、人類工程活動、降雨等5項影響因素，分析其與地質災害的相關性，為后續(xù)區(qū)域地質災害危險性評價及防治提供依據。

1? 研究區(qū)概況與地質災害特征

1.1? 研究區(qū)概況

門頭溝區(qū)位于北京西部山區(qū)，面積1 455 km2。地處太行山脈與軍都山脈的交匯部位，以中低山地貌為主，總體呈西北高、東南低，海拔高度73～2 303 m，區(qū)內98.5%為山地，由4列西南-北東走向的山系組成。地層出露較全，尤以中生界侏羅系最為發(fā)育，巖性以白云巖、砂巖、灰?guī)r為主，侵入巖以巖枝、巖株、巖床等形式零星分布，巖性包括輝長巖、花崗巖、花崗閃長巖等。區(qū)內褶皺構造發(fā)育，是北京地區(qū)中生代向斜構造規(guī)模較大、分布相對集中的地區(qū)，其中以北東向褶皺規(guī)模較大，區(qū)內斷裂構造較發(fā)育，以北東向、北北東向為主。門頭溝區(qū)屬中緯度大陸性季風氣候，全區(qū)年平均降水量約576.02 mm，降水量自東向西逐漸減少。區(qū)內大部分屬永定河流域。

1.2? 地質災害特征分析

北京市于2004年成立第一支突發(fā)地質災害應急調查隊伍，負責北京市地質災害應急調查工作，本文基于2004—2021年排查成果，簡述該時段內門頭溝區(qū)地質災害的概況。

1）地質災害類型及規(guī)模

2004—2021年門頭溝區(qū)共發(fā)生地質災害119起，其中崩塌100起，占災害總數84%；滑坡2起，占災害總數2%；泥石流1起，占災害總數1%；地面塌陷16起，占災害總數13%。見圖1-a。

地質災害規(guī)模均為小型。崩塌、滑坡體方量1～3 600 m3，規(guī)模小型，其中方量小于100 m3的崩塌、滑坡災害有51處，100～1 000 m3的有34處，大于1 000 m3的有5處。16處地面塌陷面積均小于0.1 km2，規(guī)模小型。1處泥石流沖出方量約5 000 m3，規(guī)模小型。見圖1-b。

2）地質災害分布

門頭溝區(qū)地質災害點密度為0.082處·km-2（圖2、表1），在大臺街道、妙峰山鎮(zhèn)、王平地區(qū)等10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同程度發(fā)育。王平地區(qū)地質災害密度最大，為0.257處·km-2，大臺街道、妙峰山鎮(zhèn)點密度次之，潭柘寺鎮(zhèn)點密度最小，全區(qū)地質災害點密度由大到小排序為：王平地區(qū)>大臺街道>妙峰山鎮(zhèn)>龍泉鎮(zhèn)>軍莊鎮(zhèn)>雁翅鎮(zhèn)>齋堂鎮(zhèn)>永定地區(qū)>清水鎮(zhèn)>潭柘寺鎮(zhèn)。

崩塌在妙峰山鎮(zhèn)、雁翅鎮(zhèn)、齋堂鎮(zhèn)、清水鎮(zhèn)、大臺街道、王平等地區(qū)均有分布，2處滑坡分別分布于永定鎮(zhèn)、王平地區(qū)，1處泥石流位于清水鎮(zhèn)，地面塌陷主要分布于齋堂鎮(zhèn)、王平、龍泉鎮(zhèn)等地區(qū)。

3）地質災害災情

門頭溝區(qū)119處地質災害點規(guī)模小型，未造成人員傷亡，直接經濟損失均<10萬元，主要災情為因災害發(fā)生造成道路全幅或半幅封閉，影響道路通行，災情等級均為小型。

2? 數據來源與研究方法

2.1? 數據來源

數字高程模型數據（DEM）來源于地理空間數據云（http：//www.gscloud.cn/），分辨率為30 m；坡度由DEM數據提取分析獲得；地層巖性及斷裂分布數據來源于北京市地質研究所地質圖；道路數據自門頭溝區(qū)1∶100 000地形圖提?。唤涤陻祿碓从诒本┦袣庀缶?；地質災害數據通過北京市應急調查大隊多年應急調查報告統(tǒng)計獲得。

2.2? 研究方法

本文主要基于ArcGIS空間分析功能和確定性系數模型（CF）對門頭溝區(qū)地質災害分布規(guī)律及影響因素進行分析。

1）ArcGIS技術

通過ArcGIS中提取分析工具得到地質災害點位置處各影響因子的屬性，通過ArcGIS中歐式距離工具分析獲得斷裂、道路不同緩沖距離的分布，并統(tǒng)計分析不同距離范圍內地質災害點的分布。

2）確定性系數模型

確定性系數模型（CF）是一個概率函數，可用于分析某一事件發(fā)生各影響因子的敏感性分析（梁麗萍等，2019）。CF函數具體表示為：

：PPa為地質災害在因素a類中發(fā)生的條件概率，具體表示為因素a類中存在的地質災害個數與因素a類的面積的比值；PPs為地質災害在整個研究區(qū)中發(fā)生的先驗概率，具體表示為整個研究區(qū)域的地質災害的個數與研究區(qū)面積的比值。

各影響因子的權重W i表達式為：

式中：為影響因子i各區(qū)段范圍對地質災害發(fā)生的確定系數的最大值；為影響因子i各區(qū)段范圍對地質災害發(fā)生的確定系數的最小值，兩者差值可以分析各影響因子對地質災害發(fā)生的貢獻度。

3? 結果與討論

崩塌、滑坡、泥石流與地面塌陷的機理和誘發(fā)因素不盡相同，本文僅對前3種斜坡類地質災害影響因素進行分析。地質災害發(fā)育與其所處的地質環(huán)境背景以及外部影響因素密切相關，是地形地貌、地質構造、地層巖性、人類工程活動、降雨等因素共同耦合作用的結果（劉傳正，2014）。

3.1? 地形地貌對地質災害空間分布影響

1）海拔高程

海拔高程是影響地質災害發(fā)生及分布的重要影響因素之一（黃潤秋等，2009；2013）。門頭溝區(qū)海拔高程為73～2 303 m，地貌類型屬山地地貌，自西北向東南逐次降低，中山分布在百花山—髫髻山—清水尖—妙峰山山系及以北廣大地區(qū)，低山主要分布在九龍山—香峪梁—馬鞍山一帶，丘陵主要分布在清水河谷和永定河谷兩側和龍泉鎮(zhèn)、永定鎮(zhèn)周邊。

門頭溝區(qū)地質災害在不同海拔高程呈不均勻分布，見圖3-a和表2。地質災害主要分布在高程100～800 m范圍內，占災害總數的91.26%。其中：高程200～<600 m，地質災害最為發(fā)育，分布地質災害73處，占災害總數的70.87%；高程100～<200 m，地質災害分布次之；高程600～<800 m，地質災害分布稍少；高程800～<1 500 m，地質災害分布較少，占災害總數的8.74%；高程1 500～ 2 291 m，無地質災害分布。

2）坡度

坡度是影響地質災害發(fā)育的重要影響因素（黃潤秋等，2007；黃潤秋等，2010；王歡等，2014），對坡體的應力分布狀態(tài)、地表水徑流、地下水補給與排泄、松散物質的堆積厚度等因素起著重要的控制作用。

根據DEM數據提取坡度因子，考慮微地貌坡度DEM表達不全，故通過GIS平臺統(tǒng)計功能與實地調查相結合的方式，對不同坡度范圍內地質災害點進行統(tǒng)計，詳見圖3-b及表3。門頭溝區(qū)地質災害在60°以上坡度范圍內分布最多，占災害總數的74.76%，災害類型全部為崩塌；50～<60°坡度范圍內次之。全部崩塌分布在坡度為40°以上斜坡，2處滑坡分布在坡度為20～<40°斜坡。

3.2? 地層巖性對地質災害空間分布影響

地層巖性是地質災害發(fā)生發(fā)展的重要因素，不同類型的巖土體具有不同的物理力學性質，對地質災害的形成發(fā)育的影響也不同。

通過GIS平臺統(tǒng)計分析門頭溝區(qū)地質災害發(fā)育地層，災害點與地層巖性分布關系見圖3-c，詳細統(tǒng)計見表4。門頭溝區(qū)地質災害主要發(fā)生在侏羅紀地層，災害數量為47處，占總數45.63%，其次為二疊系及侵入巖地層，均占總數9.71%。其中崩塌主要分布地層為侏羅系、侵入巖以及二疊系，2處滑坡分別發(fā)育于二疊紀和奧陶紀地層，泥石流發(fā)育于侏羅紀地層。

3.3? 斷裂構造對地質災害空間分布影響

門頭溝區(qū)斷裂構造較發(fā)育，區(qū)內發(fā)育一條大斷裂為沿河城斷裂，一般斷裂主要包括北東向斷裂和北北東向斷裂。斷裂不僅決定了形成地質災害的地形地貌條件，也為地質災害提供了物質基礎（殷志強等，2013；許沖等，2012）。

通過GIS平臺構建斷裂帶4級距離緩沖區(qū)，統(tǒng)計各級緩沖區(qū)內地質災害的數量，見圖3-d及表5。地質災害在不同距離緩沖區(qū)呈不均勻分布，斷裂帶兩側<500 m范圍內地質災害點分布密度最大，為0.103處·km-2，500～<1 000 m范圍內密度次之，其余區(qū)域密度稍小。

3.4? 降雨對地質災害空間分布影響

降雨是地質災害的主要誘因之一，短時間的強降雨或長時間的降雨浸潤都有可能誘發(fā)地質災害（馬秀梅等，2019；王海芝等，2020；2022）。門頭溝區(qū)地質災害分布與年平均降雨量的關系見圖3-e及表6。門頭溝區(qū)降水量最大區(qū)域675～ 686 mm范圍分布地質災害數量最多，密度最大，占總數33.98%；650～<675 mm范圍災害數量次之，占總數19.42%，2個區(qū)域650～686 mm范圍分布地質災害數量共計55處，占總數53.40%。其他降水區(qū)域呈差異性分布，625～<650 mm、475～<500 mm范圍內地質災害不發(fā)育。

3.5? 人類工程活動對地質災害空間分布影響

門頭溝有京拉路G109、南雁路S219、妙峰山路X002等多條主干公路，山區(qū)修建道路過程中開挖坡腳，形成大量陡峭邊坡，造成局部坡體臨空，巖體風化加速，卸荷松動，為地質災害的形成創(chuàng)造條件。

通過GIS平臺構建道路5級距離緩沖區(qū)，統(tǒng)計各級緩沖區(qū)內地質災害的數量，見圖3-f及表7。地質災害沿道路呈“串珠狀”分布，在不同距離緩沖區(qū)分布差異明顯，道路兩側<200 m范圍內地質災害點分布數量最多，密度最大，占總數68.93%，其次為200～<500 m范圍，占總數15.53%，隨著距離的增大，災害點數量逐漸減少，密度逐漸減小，可見道路修建對地質災害的發(fā)育有較大影響。經調查統(tǒng)計，G109、S219、X002、X013道路為地質災害點較發(fā)育路段。

3.6? 綜合討論分析

采用確定性系數模型分析各影響因素對地質災害的貢獻度，根據公式（1）對各影響因素CF值量化，運用公式（2）計算獲得各影響因素權重，見表8。由表8可見，影響因素權重值大小依次排序為：坡度>人類工程活動>降雨>高程>地層巖性>斷裂構造，坡度、道路修建、降雨以及高程為門頭溝區(qū)地質災害發(fā)生的主要影響因素，坡度和高程為地質災害發(fā)生的內因條件，道路修建和降雨為主要的誘發(fā)因素。由前述統(tǒng)計及現(xiàn)場調查可知，門頭溝區(qū)崩塌災害為主要的地質災害類型，占災害總數82%，崩塌災害均發(fā)生于坡度>40°坡體，大多分布于居民屋后或道路邊坡等人類工程活動較強之處，發(fā)生時間主要為6—9月降雨量較大時期，與計算結果較吻合。

4? 結論

1）門頭溝區(qū)主要地質災害類型有崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷，規(guī)模均為小型，災情小型。王平地區(qū)地質災害密度最大，大臺街道、妙峰山鎮(zhèn)點密度次之，潭柘寺鎮(zhèn)點密度最小。

2）門頭溝區(qū)地質災害分布由東向西北逐次減少，高程100～800 m、微地貌坡度大于50°斜坡為門頭溝地質崩塌災害的易發(fā)區(qū)域；災害主要發(fā)育于侏羅系、侵入巖以及二疊系地層，占總數65.05%；地質災害在斷裂帶不同距離緩沖區(qū)呈不均勻分布，斷裂帶兩側<500 m范圍內地質災害點分布密度最大；降雨為誘發(fā)地質災害的主要因素之一，降雨量>650 mm區(qū)域地質災害發(fā)生概率較大，密度最大，占總數53.40%；道路兩側<200 m范圍內地質災害點密度最大，隨著緩沖距離的增大，災害點密度逐漸減小，道路修建對誘發(fā)地質災害起到促進作用。

3）運用CF模型分析影響因素對地質災害的貢獻度，坡度、道路修建、降雨以及高程對門頭溝區(qū)地質災害貢獻度較大，對地質災害的影響較大，其次為地層巖性，斷裂相對影響較小。

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收稿日期：2023-01-09；修回日期：2023-03-15

基金項目：北京市突發(fā)地質災害應急調查技術服務（11000022T000000439462）和北京地區(qū)典型滑坡預警示范研究（11000023T000002059415）聯(lián)合資助

作者簡介：郭英（1984- ），女，碩士，高級工程師，從事地質災害研究工作。E-mail：254717739@qq.com

引用格式：郭英，2023.北京門頭溝區(qū)斜坡類突發(fā)地質災害特征及影響因素分析［J］.城市地質，18（3）：1-8