劉鵬若 任 慧

（廣東省國土資源測繪院，廣東 廣州 510500）

0 引言

為做好地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)防范工作，需深入開展地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的調(diào)查摸底工作。廣東省受亞熱帶特殊自然地理環(huán)境的影響，氣候、地形、地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件復(fù)雜多樣，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，種類繁多，主要有地震、崩塌、滑坡、水土流失、巖溶地貌崩塌等［1-6］。山體滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，隨著城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，人類工程活動(dòng)的日益增多，這些地質(zhì)災(zāi)害呈急劇上升趨勢［7-10］。因此，迫切需要獲取系統(tǒng)翔實(shí)、大比例尺和調(diào)查精度高的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查資料，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害規(guī)律研究，以采取相應(yīng)技術(shù)措施，規(guī)避地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。研究基于2017—2018 年開展的廣東粵北山區(qū)某縣1∶50 000 地質(zhì)災(zāi)害詳查資料，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)分析方法，探討了地質(zhì)災(zāi)害時(shí)空分布規(guī)律及影響因素，以期為科學(xué)防治地質(zhì)災(zāi)害提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于廣東省東北部山區(qū)，屬低山丘陵地貌，地形總體上四周高、中間低，地表相對(duì)高差約1 327 m。研究區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候。年平均氣溫20.68～22.03 ℃，多年平均日照時(shí)數(shù)1.750 h以上。區(qū)內(nèi)斷層構(gòu)造相對(duì)發(fā)達(dá)，地質(zhì)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，雨水相對(duì)充沛，地下水資源相對(duì)豐富，降雨時(shí)空分布不均，是我國目前地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜的區(qū)域之一。

2 數(shù)據(jù)來源和研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于廣東省“2016 年省級(jí)國土資源保護(hù)與治理專項(xiàng)資金”課題，即廣東省某縣地質(zhì)災(zāi)害詳查項(xiàng)目。通過2017年野外調(diào)查，共獲取研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)信息1 701條記錄（其中滑坡127個(gè)、崩塌282個(gè)、不穩(wěn)定斜坡1 292個(gè)），已核實(shí)的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)214個(gè)（其中滑坡90個(gè)、崩塌124個(gè)）。

2.2 研究方法

利用ArcGIS 的空間自相關(guān)（Moran I）檢驗(yàn)工具和GeoDa 軟件局部Moran’s I 工具可以測算空間自相關(guān)［11］，分為全局自相關(guān)（用Moran’s I 統(tǒng)計(jì)量表示）和局部自相關(guān)［通常采用莫蘭（Moran）散點(diǎn)圖和LISA 聚類圖］兩種。ArcGIS 軟件還提供其他空間分析方法，如緩沖區(qū)分析、空間疊加分析、數(shù)字高程模型（digital elevation model，DEM）分析等［12-13］。

3 地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律

3.1 地質(zhì)災(zāi)害時(shí)間分布特征

根據(jù)研究區(qū)氣象資料，2006—2016 年，研究區(qū)的年均降雨量為1 631.9 mm，主要降水集中在4—9 月（該時(shí)期的年均總降雨量為1 235.4 mm，約占全年降雨量的75.7%）。研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生在4—8 月（該時(shí)期發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害共計(jì)201處，約占全年地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的93.9%）（圖1）。其中，6月份發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量最多，共119起。

圖1 研究區(qū)每月降水量與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻數(shù)統(tǒng)計(jì)

圖2 表明，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生頻率與降水量呈現(xiàn)相同變化趨勢。

圖2 Geoda分析結(jié)果

3.2 地質(zhì)災(zāi)害的空間分布特征

研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害主要分布在東北部、西南部和西部。根據(jù)野外調(diào)查信息，上述區(qū)域存在相似特征：人類工程活動(dòng)程度（如削坡建房和修建公路）均較為劇烈；都處在暴雨誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害較多的降水集中區(qū)域；大部分地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)集中在大江大河及其支流附近，其中500 m范圍內(nèi)有184個(gè)河道災(zāi)點(diǎn)，500～1 000 m范圍內(nèi)有27個(gè)河道災(zāi)點(diǎn)。綜上分析，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生具有明顯地域性，其發(fā)生頻率頻率與人類工程活動(dòng)（如削坡建房和修建公路）強(qiáng)度、水系分布和降水空間分布關(guān)系密切。

3.3 地質(zhì)災(zāi)害空間自相關(guān)分析

應(yīng)用Geoda 軟件，通過空間分析菜單下的單變量局域Moran’s I 工具，計(jì)算分析全區(qū)1 701 個(gè)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)（其中滑坡127 處，崩塌282 處，不穩(wěn)定斜坡1 292處，地面沉降1處），進(jìn)而得到莫蘭散點(diǎn)圖。根據(jù)研究，可將莫蘭散點(diǎn)圖劃分成四個(gè)象限，分別對(duì)應(yīng)不同的空間格局，位于第Ⅰ象限的點(diǎn)定義為高值（HH）區(qū)，位于第Ⅱ象限的點(diǎn)定義為空心（LH）區(qū)，位于第Ⅲ象限的點(diǎn)定義為低值（LL）區(qū)，位于第Ⅳ象限的點(diǎn)定義為異常值（HL）區(qū)。根據(jù)圖2（a），研究區(qū)Moran I 指數(shù)為0.949，說明研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查點(diǎn)呈正的空間自相關(guān)，相似的觀測值趨于集中分布，說明地質(zhì)災(zāi)害在空間上表現(xiàn)為集中分布特征，這與圖3 的分析結(jié)果一致，即地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生具有明顯地域性。莫蘭散點(diǎn)圖顯示，第一象限的高值區(qū)（HH 區(qū)）點(diǎn)共有752 個(gè)；第二象限（LH 區(qū)）的空白區(qū)域共出0 個(gè)點(diǎn)位；低值區(qū)（LL 區(qū)）點(diǎn)位共計(jì)751 點(diǎn)；異常值區(qū)（HL區(qū)）共有5個(gè)點(diǎn)。

圖3 地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)災(zāi)害空間對(duì)照結(jié)果

由于莫蘭散點(diǎn)圖無法區(qū)分局部相關(guān)類型和地統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性程度，利用LISA 指數(shù)［11-13］可以將全局莫蘭指數(shù)分級(jí)到各樣本。根據(jù)圖2（b），全區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查點(diǎn)空間自相關(guān)性不顯著點(diǎn)193 個(gè)，高高聚類點(diǎn)752個(gè)，主要分布在研究區(qū)的南面，這些區(qū)域交通發(fā)達(dá)，河網(wǎng)密布，人類工程活動(dòng)強(qiáng)度較為劇烈，相似區(qū)位條件的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)如圖3 所示，其特征也較相同；低低聚類點(diǎn)751 個(gè)，以北部點(diǎn)位為主，這些區(qū)域交通相對(duì)不便，地形復(fù)雜，人類活動(dòng)較為分散；高低聚類點(diǎn)5個(gè)，主要分布在區(qū)中央；三種類型分別占樣本總體的44.21%、41.15%和0.29%，無低高聚類點(diǎn)。

4 地質(zhì)災(zāi)害影響因素分析

4.1 地形地貌

4.1.1 海拔高程

表1 顯示，該研究區(qū)地形整體呈中低周圍高環(huán)狀，地表相對(duì)高差約1 327 m。研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要分布在海拔100～500 m 的丘陵地貌地帶，共計(jì)165 處，占災(zāi)害總數(shù)的77.1%。從單個(gè)災(zāi)種來看，各災(zāi)種的分布也符合這一規(guī)律，在海拔100～500 m 的地區(qū)發(fā)生滑坡的占83.4%，崩塌的占72.6%。這一規(guī)律的產(chǎn)生，主要是由于5～25 m 厚的坡殘積層地質(zhì)災(zāi)害造成的災(zāi)害載體在丘陵地區(qū)普遍發(fā)育，同時(shí)這些地區(qū)人口相對(duì)集中，人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈，普遍存在人工切坡挖坡、坡腳開墾活動(dòng)普遍，植被破壞明顯的問題，因此，丘陵地貌為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

表1 崩塌滑坡數(shù)量與海拔高程關(guān)系

4.1.2 斜坡高度

由表2 可知，研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要分布在海拔5～10 m、10～20 m 的斜坡上，分別有65 處和87 處，占災(zāi)害總數(shù)的30.4%和40.6%。從單個(gè)災(zāi)種來看，崩塌、滑坡分布略有差異，以10～20 m、＞20 m 的斜坡為主，共計(jì)80 處，占全部災(zāi)害的88.9%，而5～10 m、10～20 m 塌方量多達(dá)110 處，占全部災(zāi)害的88.8%。造成這一規(guī)律的原因，主要是由于人工邊坡總量少，高度小于5 m，誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害也比較少，多是人為因素（削坡、挖腳等）造成的；為減少土方量，極易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，人工削坡高度以0～20 m為主，削坡坡度普遍較陡。

表2 崩塌滑坡數(shù)量與斜坡高度對(duì)照統(tǒng)計(jì)表

4.1.3 地形坡度

由表3 所示，研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要分布在坡度為40°～80°的斜坡上，共計(jì)180 處，占災(zāi)害總數(shù)的84.1%。從單個(gè)災(zāi)害類型看，山體滑坡主要分布在40°～70°的斜坡上，共計(jì)81 處，占總災(zāi)害的90.0%；崩塌主要發(fā)生在60°～80°的斜坡上，累計(jì)發(fā)生89 起，占全部災(zāi)害的71.8%。綜上分析，滑坡體以低坡體發(fā)育為主，塌坡體以高坡體發(fā)育為主。

表3 關(guān)于坡度與地質(zhì)災(zāi)害關(guān)系

4.1.4 坡形

從表4 可以看出，山體滑坡和崩塌災(zāi)害總體上分布在各個(gè)坡形上，其中階梯形坡體分布最多，占總數(shù)的40.2%，凸形坡體分布最少，占總數(shù)的16.3%。從個(gè)別災(zāi)種看，滑坡體以階梯形、凸形坡體為主，分別有51、19 處，占總數(shù)的56.7%、21.1%，且分布于直線形坡體表面浮土滑落下、露出的直線形滑面上，一般為淺層滑坡體；崩塌體分布于各坡形上，直線坡體分布最多，階梯形分布最多，分別為43 個(gè)和35 個(gè)，占總數(shù)的34.7%和28.2%，凸起坡體分布最少，為16 個(gè)，占總數(shù)的12.9%。

表4 崩塌滑坡數(shù)量與斜坡形態(tài)對(duì)照統(tǒng)計(jì)

4.2 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)展與斷層、褶皺構(gòu)造之間由于人類工程活動(dòng)和暴雨因素的誘發(fā)有密切的聯(lián)系，使得地質(zhì)災(zāi)害靠近斷層和褶皺構(gòu)造的地方變得更加密集。本研究區(qū)域內(nèi)的災(zāi)害點(diǎn)與地質(zhì)斷裂帶距離的分布關(guān)系，通過地理信息系統(tǒng)軟件緩沖區(qū)分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)：一是分別在0～500 m、500～1 000 m、1 000～2 000 m 及大于2 000 m 的4個(gè)緩沖區(qū)作距離緩沖處理；再利用地理信息系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)功能，統(tǒng)計(jì)每個(gè)緩沖區(qū)和緩沖區(qū)的災(zāi)點(diǎn)密度，并對(duì)災(zāi)點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。由表5、圖3 可知，研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)在斷裂緩沖區(qū)500 m內(nèi)災(zāi)害點(diǎn)密度值最大。

表5 斷層緩沖區(qū)測距分級(jí)與地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量對(duì)比統(tǒng)計(jì)

4.3 地層巖性

調(diào)查區(qū)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)主要分布在層狀較硬碎屑巖組（IV）和塊狀較硬侵入巖組（IV）兩大類工程地質(zhì)巖群中，其中層狀較硬碎屑巖組（IV）104處，占總數(shù)的48.6%；塊狀較硬-硬侵入巖組（6 個(gè)）占總數(shù)的44.9%，占總數(shù)的96；緊隨其后的是11 個(gè)層狀較軟變質(zhì)巖組（II），占總數(shù)的5.1%，3 個(gè)層狀較軟變質(zhì)巖組（III），占總數(shù)的1.4%。研究區(qū)內(nèi)89.8%的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生在土坡上，5.1%的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生在土石復(fù)合坡面上，表明在疏松的土坡上發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性較大，而在塊狀堅(jiān)硬巖組的坡面上則分布著96 處，這是該類型巖組風(fēng)化土厚層的一種表現(xiàn)。

4.4 降水

地質(zhì)災(zāi)害與時(shí)間的分布關(guān)系可以看出，研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生在暴雨和連綿陰雨天氣。降水對(duì)滑坡體和不穩(wěn)定坡體的影響在于降水達(dá)到一定程度后，降水會(huì)沿滑坡體裂縫和孔隙滲入轉(zhuǎn)為地下水，在此過程中，使滑帶（面）變軟，增加滑體重量，提高滑降力，如果降水使地下水面上升到滑帶（面）以上時(shí)，改變了坡體內(nèi)部受力狀態(tài)，應(yīng)力局部集中，致使坡體局部出現(xiàn)各種變形，產(chǎn)生的應(yīng)力作用，使滑坡體產(chǎn)生的造成山體滑坡，引起山體滑坡，使山體內(nèi)部受力狀態(tài)發(fā)生變化。降雨通過地表裂隙進(jìn)入巖土體導(dǎo)致其孔隙水壓力增大，使抗滑力（矩）減小。另一方面雨水導(dǎo)致巖土體力學(xué)指標(biāo)下降，抗壓強(qiáng)度，抗剪強(qiáng)度下降，裂隙在致滑力（矩）的作用下不斷發(fā)展最終貫通導(dǎo)致失穩(wěn)

4.5 人工活動(dòng)

研究區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的另一大誘發(fā)因素是人類工程活動(dòng)。20 多年來，隨著研究區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各種人為的工程活動(dòng)，如修（改）建公路、削坡建房、興修水利水電工程等，地質(zhì)環(huán)境條件發(fā)生了不同程度的變化，使人類工程建設(shè)中原有的自然平衡狀態(tài)被打破，由此產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害也就成為一種必然。由于削坡放坡不規(guī)范，造成山體滑坡、崩塌等明顯的地質(zhì)災(zāi)害，在局部形成陡坡，然后改變坡面原有狀態(tài)。據(jù)本次調(diào)查資料統(tǒng)計(jì)，在研究區(qū)域內(nèi)214個(gè)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)中，以人類工程活動(dòng)為主的有157個(gè)，占總數(shù)的73.4%，另外還有一些自然因素占主導(dǎo)地位，但在一定程度上也與人類活動(dòng)聯(lián)系在一起。主要有四大類工程活動(dòng)，包括：城鄉(xiāng)建設(shè)180 個(gè)，主要是通過人工削坡建房；公路29處，主要為削坡和道路施工所致；教育系統(tǒng)2 個(gè)，主要是學(xué)校建設(shè)引起的塌方等。這說明形成地質(zhì)災(zāi)害與人類工程活動(dòng)的強(qiáng)度關(guān)系很大。

5 結(jié)束語

（1）地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律分析，在時(shí)間分布上，由于連續(xù)降雨和特大暴雨誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的時(shí)間較多，在多雨月的中后期，研究區(qū)發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的時(shí)間一般分布較長，時(shí)間分布規(guī)律與降雨時(shí)間分布規(guī)律基本吻合，建議加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、注意避讓和地表排水等措施。

（2）地質(zhì)災(zāi)害分布就空間分布而言，以研究區(qū)域的東北、西南和西部地區(qū)為主，區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害在空間分布上具有明顯的地域性。

（3）地理統(tǒng)計(jì)學(xué)分析看，研究區(qū)Moran I 指數(shù)為0.949，地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查點(diǎn)呈正的空間自相關(guān)，空間上趨于集中分布。莫蘭散點(diǎn)圖顯示，全區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查點(diǎn)空間自相關(guān)性不顯著點(diǎn)193 個(gè)，高高聚類點(diǎn)752 個(gè)，低低聚類點(diǎn)751 個(gè)，高低聚類點(diǎn)5 個(gè)，分別占樣本總體的44.21%、41.15% 和0.29%，無低高聚類點(diǎn)。

（4）地質(zhì)災(zāi)害影響因素就地形地貌方面，屬于以海拔高程100～500 m的丘陵地貌為主的地質(zhì)災(zāi)害類型。研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要分布在海拔5～10 m、10～20 m 的斜坡上。研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要分布在40°～80°的斜坡上，主要是發(fā)育在低坡上的滑坡體和發(fā)育在高坡上的滑坡體。從總體上看，每個(gè)坡形都分布著山體滑坡、崩塌災(zāi)害，最多的是階梯形的，最少的是凸形的。因此，這些區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)建議采取削坡減載、加強(qiáng)地表排水、坡面防護(hù)和支擋等工程措施。

（5）從地質(zhì)構(gòu)造上看，研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育與斷層、褶皺構(gòu)造之間的聯(lián)系十分密切，加之人類工程活動(dòng)和暴雨因素的誘發(fā)，在斷層、褶皺構(gòu)造附近發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害更為密集，在斷層緩沖區(qū)500 m 范圍內(nèi)發(fā)生的災(zāi)害點(diǎn)密度值最大值，因此，盡量避開這些區(qū)域建設(shè)工程項(xiàng)目。在地層巖性方面，研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)主要分布在層狀較硬的碎屑巖組（IV）和塊狀較硬的-硬侵入巖組（VI）兩大類工程地質(zhì)巖群中，其中占研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)89.8%的土坡和厚坡面風(fēng)化土層的塊狀硬巖組，這些區(qū)域應(yīng)加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、注意坡面防護(hù)和工程支擋。從降水因素看，研究區(qū)內(nèi)發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的時(shí)間分布一般在多雨月的中后期，多由持續(xù)降雨和特大暴雨誘發(fā)，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的時(shí)間分布規(guī)律與降雨發(fā)生的時(shí)間分布規(guī)律大體吻合，是我國地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要特點(diǎn)之一。