摘 要：三面環(huán)山、西高東低的地貌格局以及較為集中的降雨期，使得河南省由降雨侵蝕引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害具有明顯的時(shí)空分布特征。為有效地做好區(qū)域降雨型地質(zhì)災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)工作，基于侵蝕循環(huán)理論及流域系統(tǒng)穩(wěn)定性判斷的超熵模型，利用地理信息處理技術(shù)，對(duì)河南省降雨型地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行分區(qū)。結(jié)果表明：降雨型地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)主要分布在河南省山地丘陵地區(qū)；其中極高易發(fā)區(qū)和高易發(fā)區(qū)都主要分布在豫北太行山山地丘陵區(qū)，豫西崤山、熊耳山、伏牛山、嵩山、外方山山地丘陵區(qū)以及豫南桐柏山、大別山山地丘陵區(qū)；中易發(fā)區(qū)在崤山和大別山地區(qū)分布較少，在其他山地地區(qū)分布零散，在南陽(yáng)盆地周圍分布相對(duì)集中；低易發(fā)區(qū)在伊河、洛河、北汝河流域分布稍多，在其他山地地區(qū)分布數(shù)量極少。2019年以前，河南省已發(fā)生的4 899處地質(zhì)災(zāi)害中，共有4 575處災(zāi)害點(diǎn)分布在文中劃分的不同地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)內(nèi)。其中，極高易發(fā)區(qū)范圍內(nèi)的災(zāi)害點(diǎn)占總數(shù)的63.23%，高易發(fā)區(qū)和中易發(fā)區(qū)范圍內(nèi)的災(zāi)害點(diǎn)共占總數(shù)的34.29%，低易發(fā)區(qū)范圍內(nèi)災(zāi)害點(diǎn)占總數(shù)的2.48%。易發(fā)性分區(qū)結(jié)果與地質(zhì)災(zāi)害空間分布具有很高的吻合度，說(shuō)明利用超熵值對(duì)降雨型地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)價(jià)分區(qū)結(jié)果與實(shí)際情況相符合，可以用來(lái)指導(dǎo)區(qū)域防災(zāi)減災(zāi)工作。

關(guān)鍵詞：侵蝕循環(huán);超熵;降雨型地質(zhì)災(zāi)害;易發(fā)性分區(qū)

中圖分類號(hào)：P694" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"""""" 文章編號(hào)：2096-6792（2024）04-0092-10

The Susceptibility Zoning of Rainfall Type Geological Hazards

in Henan Province Based on Erosion Cycle Theory

Abstract：" The topographical pattern of Henan Province， which is surrounded by mountains on three sides， higher elevations in the west and lower elevations in the east， as well as the relatively concentrated rainfall period， make the geological hazards triggered by rainfall erosion in the province have obvious spatial and temporal distribution characteristics. In order to effectively prevent and reduce regional rainfall-type geological disasters， based on the theory of erosion cycle and the superentropy model of watershed system stability judgment， the susceptibility of rainfall-type geological disasters in Henan Province were divided by geographic information processing technology. The results are as follows. The areas prone to rainfall geological disasters are mainly distributed in mountainous and hilly areas of Henan Province. The extremely high and highly prone areas are mainly distributed in the mountainous and hilly areas of the Taihang Mountains in northern Henan， as well as the mountainous and hilly areas of Xiao Mountains， Xiong′er Mountains， Funiu Mountains， Song Mountains， and Waifang Mountains in western Henan， as well as the mountainous and hilly areas of Tongbai Mountains and Dabie Mountains in southern Henan. The intermediate-prone areas are not as widely distributed in the Xiao Mountains and Dabie Mountains， but scattered in other mountain regions， and are relatively concentrated around the Nanyang Basin. The low-prone areas are more distributed in the Yi River， Luo River and Beiru River basin， but few in other mountainous areas. Before 2019， among the 4 899 geological disasters that had occurred in Henan Province， a total of 4 575 disaster sites were distributed in the different geological disaster-prone zones classified in the paper. Among them， 63.23% of the total disaster sites were in the areas of extremely high risk， 34.29% were in the areas of high risk and medium risk， and 2.48% were in the areas of low risk. The results of susceptibility zoning are highly consistent with the spatial distribution of geological hazards， indicating that the evaluation zoning results of rainfall type geological hazards using super entropy values are consistent with the actual situation and can be applied to guide regional disaster prevention and reduction.

Keywords： erosion cycle; super entropy; rainfall type geological hazards; susceptibility zoning

地質(zhì)災(zāi)害作為日常發(fā)生頻率最高的災(zāi)種，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類生產(chǎn)生活造成了巨大影響［1］。引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的原因很多，基本歸結(jié)為內(nèi)外地質(zhì)作用營(yíng)力的影響［2-4］。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作為主要內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用營(yíng)力，區(qū)域巖石圈受到張拉或擠壓，形成隆升或凹陷，使區(qū)域內(nèi)海拔高程差異增大，有時(shí)伴隨著地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生［5-6］。降雨作為主要外動(dòng)力地質(zhì)作用營(yíng)力，對(duì)區(qū)域構(gòu)造隆升、凹陷造成的地形起伏有再塑造作用。一方面，在隆升區(qū)強(qiáng)降雨表現(xiàn)為強(qiáng)烈的侵蝕作用，并引發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害［7-10］。在構(gòu)造破碎帶、軟巖露頭帶，強(qiáng)降雨的沖蝕易形成沖溝，長(zhǎng)期作用演變成溝谷、河流，為地面水流匯聚、流動(dòng)開鑿了通道，在強(qiáng)降雨期，出山口常發(fā)生洪流和泥石流。在深溝峽谷高位臨空危巖區(qū)，強(qiáng)降雨的沖擊作用導(dǎo)致危巖體崩塌，不穩(wěn)定斜坡在雨水浸潤(rùn)及重力牽引下往往啟動(dòng)滑移致使滑坡發(fā)生。另一方面，由于地形、地勢(shì)的差異，地面風(fēng)化形成的松散碎屑物、坡積物在降雨及其搬運(yùn)物自身重力牽引下，沿溝谷、河流、地面斜坡向凹陷區(qū)匯聚，搬運(yùn)物質(zhì)在此沉積，成為次生地質(zhì)災(zāi)害隱患地區(qū)。

為了更好地研究地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生機(jī)理，做好防災(zāi)減災(zāi)工作，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已做了很多研究。于秀珍等［11］將頻率比模型與信息熵理論相結(jié)合，對(duì)雅康高速公路沿線地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的7個(gè)影響因素逐一進(jìn)行了分析；王建等［12］根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)實(shí)地調(diào)查資料和歷史資料，分析了研究區(qū)潛在地貌災(zāi)害及其危險(xiǎn)性；郭晨等［13］運(yùn)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)，為復(fù)雜山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害識(shí)別提供了新的解決方案；FELL R［14］提出了風(fēng)險(xiǎn)表達(dá)式；AYALEW L等［15］為了得到精度更高的滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果，將二元統(tǒng)計(jì)方法與Logistic回歸模型相結(jié)合；PEDUZZI P等［16］提出了關(guān)于人類損失水平的因素模型。此外，許多研究方法包括層次分析法［17］、主成分分析法［18］、模糊綜合評(píng)價(jià)法［19］、數(shù)值分析法［20］、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法［21-23］等也被應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害研究中。眾學(xué)者的評(píng)價(jià)因子頗多，增加了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查工作的復(fù)雜性，也帶來(lái)了更多的不確定性，甚至在基礎(chǔ)資料匱乏的研究區(qū)難以開展研究工作。因此，有必要尋找一種相對(duì)簡(jiǎn)單、高效的地質(zhì)災(zāi)害判別分析方法，更好地促進(jìn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理工作。受內(nèi)外地質(zhì)作用營(yíng)力影響的地表狀態(tài)是一種物質(zhì)系統(tǒng)狀態(tài)，而熵是系統(tǒng)狀態(tài)的一種量度。因此，侵蝕循環(huán)理論中具有非線性、非平衡態(tài)特征的超熵模型［24］很適合具有遠(yuǎn)離平衡態(tài)的耗散結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的流域系統(tǒng)。通過(guò)流域地貌系統(tǒng)的超熵值來(lái)量化流域地貌的活躍度，以此來(lái)劃分流域地貌系統(tǒng)發(fā)生降雨型地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性程度，對(duì)研究地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)工作很有意義。

河南省地處中國(guó)腹地，面積大、人口多，是全國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的縮影，一旦發(fā)生區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及穩(wěn)定造成的損失和影響都極其嚴(yán)重。河南省三面環(huán)山、西高東低的自然地理環(huán)境以及汛期集中的降雨因素，致使崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，很大程度上制約著河南省經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。資料顯示，僅2010—2020年，河南省地質(zhì)災(zāi)害造成直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)3億元［25］。區(qū)域強(qiáng)降雨引發(fā)的崩塌、滑坡、泥石流等次生自然災(zāi)害與區(qū)域地形地貌分布特點(diǎn)相關(guān)，地貌的演化發(fā)育又受到內(nèi)外地質(zhì)作用營(yíng)力的影響，兩種營(yíng)力的對(duì)抗將決定著流域系統(tǒng)的穩(wěn)定性?；诖?，本文以侵蝕循環(huán)理論為指導(dǎo)，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）處理技術(shù)及流域地貌系統(tǒng)超熵模型對(duì)河南省溝谷流域系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行判別，根據(jù)判別結(jié)果對(duì)河南省降雨型地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行易發(fā)性分區(qū)和評(píng)價(jià)，快速圈定地質(zhì)災(zāi)害威脅區(qū)，為地質(zhì)災(zāi)害普查、國(guó)土空間規(guī)劃、美麗鄉(xiāng)村建設(shè)等的地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃提供技術(shù)支持，使得后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研具有針對(duì)性，有利于制定合理的防災(zāi)減災(zāi)措施，充分保障人民財(cái)產(chǎn)安全。

1 研究區(qū)概況

河南省位于華北平原南部的黃河中下游地區(qū)，面積約16.70萬(wàn)km2。全省地勢(shì)西高東低，由太行山余脈、秦嶺余脈、伏牛山系和大別山系呈北、西、南三面半環(huán)形包圍。受內(nèi)外地質(zhì)作用營(yíng)力和人類活動(dòng)影響，全省地貌發(fā)育形態(tài)繁多，包含山地、丘陵、平原、盆地和臺(tái)地，大地構(gòu)造線和山脈走向基本吻合［26］。區(qū)內(nèi)降雨量呈逐年增加趨勢(shì)，有明顯階梯分布特征，總體具有山區(qū)多平原少、南部多北部少的特點(diǎn)［27］。河南水系分屬海河、黃河、淮河、長(zhǎng)江四大流域（圖1）。黃河中下游穿過(guò)河南境內(nèi)，境內(nèi)流域面積3.67萬(wàn)km2?；春影l(fā)源于河南桐柏山區(qū)，向東流入安徽，境內(nèi)流域面積8.64萬(wàn)km2。海河主河道、長(zhǎng)江主河道沒(méi)有過(guò)境，但河南北部匯入海河的支流匯流面積也達(dá)1.50萬(wàn)km2，西南山區(qū)河流則屬長(zhǎng)江流域，匯流面積2.76萬(wàn)km2。黃河、淮河屬老年河，主河道在河南境內(nèi)除側(cè)向侵蝕外基本不具侵蝕性，但黃河在西部山區(qū)匯入其中的溝谷小流域，淮河上游桐柏山區(qū)以及河南南部山區(qū)匯入淮河的溝谷小流域，河南北部匯入海河的溝谷小流域、南陽(yáng)盆地區(qū)域匯入長(zhǎng)江的山區(qū)溝谷小流域等，在強(qiáng)降雨期往往引發(fā)強(qiáng)烈的崩塌、滑坡、泥石流。

2 研究方法

2.1 理論與方法

2.1.1 侵蝕循環(huán)理論

1899年，DAVIS W M［28］首次提出了侵蝕循環(huán)理論，該理論假設(shè)區(qū)域初始地貌整體為平原狀態(tài)，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得區(qū)域局部隆升、凹陷，產(chǎn)生地勢(shì)高差，受重力和外動(dòng)力地質(zhì)作用營(yíng)力影響，區(qū)域地貌進(jìn)入削高補(bǔ)低夷平階段，直至區(qū)域恢復(fù)平原狀態(tài)完成一個(gè)循環(huán)。夷平作用在相對(duì)低海拔區(qū)表現(xiàn)為沉積填平，可稱之為沉積流域，而在高海拔區(qū)則主要是降雨對(duì)地表侵蝕造成的地貌重塑，稱之為侵蝕流域，整個(gè)流域由二者構(gòu)成，統(tǒng)稱為一般流域。

1952年，美國(guó)地貌學(xué)家STRAHLER A N［29］通過(guò)流域面積-高程曲線對(duì)侵蝕流域演化進(jìn)行了定量研究，并依據(jù)斯特拉勒積分S將侵蝕作用由強(qiáng)到弱劃分為3個(gè)階段：幼年期（Sgt;0.60）、壯年期（0.60≥S≥0.35）和老年期（Slt;0.35）。

一般流域侵蝕作用強(qiáng)弱的演進(jìn)決定于區(qū)域內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用發(fā)展歷程，地質(zhì)學(xué)界普遍認(rèn)為，侵蝕循環(huán)經(jīng)歷了侵蝕回春期、深切侵蝕期、過(guò)渡期、均衡調(diào)整期、均衡剖面期5個(gè)階段。侵蝕回春期是流域地貌演化的幼年期，深切侵蝕期和過(guò)渡期則對(duì)應(yīng)流域地貌演化的壯年期，均衡調(diào)整期和均衡剖面期則是流域地貌演化的老年期。處于區(qū)域地貌演化的幼年期、壯年期的區(qū)域是流域系統(tǒng)不穩(wěn)定的區(qū)域，也是強(qiáng)降雨型地質(zhì)災(zāi)害——崩塌、滑坡、泥石流高發(fā)區(qū)域。

2.1.2 小流域穩(wěn)定性判別準(zhǔn)則

崩塌、滑坡、泥石流作為瞬時(shí)動(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)象，是流域系統(tǒng)內(nèi)外地質(zhì)作用營(yíng)力對(duì)抗失衡的結(jié)果，其易發(fā)性是流域侵蝕作用強(qiáng)弱的響應(yīng)，也是流域系統(tǒng)穩(wěn)定性的反映，因此，可以用流域系統(tǒng)穩(wěn)定性的定量化指標(biāo)來(lái)評(píng)判流域地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性。艾南山［24］在侵蝕循環(huán)理論和Strahler面積-高程曲線的基礎(chǔ)上，提出了侵蝕流域地貌系統(tǒng)的信息熵，并用其來(lái)量化地表形態(tài)的發(fā)育演化過(guò)程。對(duì)于一般流域系統(tǒng)，岳天祥和艾南山［30］在伊凡諾夫曲線基礎(chǔ)上，導(dǎo)出了量化流域系統(tǒng)穩(wěn)定性的超熵xP，并且指出：當(dāng)xPlt;0時(shí)，流域地貌處于不穩(wěn)定狀態(tài);當(dāng)xPgt;0時(shí)，流域地貌處于穩(wěn)定狀態(tài)。蔣忠信［31-32］基于超熵及溝谷縱剖面形態(tài)指數(shù)的內(nèi)涵，提出了適用于判斷小流域穩(wěn)定性的超熵量化方法：

式中N為縱剖面形態(tài)指數(shù)，可以用伊凡諾夫的河流縱剖面方程來(lái)描寫：

式中：H和L分別為河源到河口的總高差和總水平距離；h和l分別為縱剖面曲線上某一點(diǎn)到河口的高差和水平距離。

根據(jù)xP及對(duì)應(yīng)N值，可以將小流域地貌演化劃分為兩個(gè)階段，即：xPlt;0且0lt;Nlt;2，流域系統(tǒng)不穩(wěn)定，為降雨型動(dòng)力地質(zhì)事件發(fā)育期；xPgt;0且Ngt;2，流域系統(tǒng)穩(wěn)定，為降雨型動(dòng)力地質(zhì)事件衰退期。根據(jù)xP-N曲線的特征值將降雨型動(dòng)力地質(zhì)事件發(fā)育期細(xì)化為4個(gè)階段： xP∈（0.000 0，-0.013 1］、N∈（0.000 0，0.620 0］為孕育階段； xP∈（-0.013 1，-0.097 9］、N∈（0.620 0，1.230 0］為發(fā)展階段；xP∈（-0.097 9，0）、N∈（1.230 0，2.000 0）為旺盛階段； xP∈［0.000 0，38.850 0）、N∈［2.000 0，3.710 0）為衰退階段。當(dāng)xP∈［38.850 0，∞）、N∈［3.710 0，6.000 0）為流域穩(wěn)定階段，不會(huì)發(fā)生降雨型動(dòng)力地質(zhì)事件。

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與小流域特征分析

2.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

論文所使用的數(shù)據(jù)包括數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）、基礎(chǔ)地理矢量數(shù)據(jù)、己發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)及溝谷、小流域參數(shù)等。其中：DEM數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云（http：//www.gscloud.cn/），分辨率30 m；基礎(chǔ)地理矢量數(shù)據(jù)來(lái)源于全國(guó)地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)（https：//www.webmap.cn/main.do？method=index）；已發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（https：//www.resdc.cn/）；溝谷小流域參數(shù)基于DEM數(shù)據(jù)提取。

2.2.2 流域溝谷特征

基于河南省30 m空間分辨率的DEM，在ArcGIS Pro 2.8平臺(tái)上，利用其水文分析模塊進(jìn)行河流提取、河網(wǎng)分級(jí)以及子流域劃分。提取的溝谷以40 m等高距的等高線拆分，獲取每一段的溝谷長(zhǎng)度、溝谷高差、溝谷總長(zhǎng)度與溝谷總高差。將處理得到的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲取每一條溝谷的一系列高程差比值和水平距離差比值，借助MATLAB平臺(tái)的曲線擬合工具對(duì)一系列數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，得到每一條溝谷的擬合函數(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)過(guò)少（坡降小、長(zhǎng)度短）無(wú)法達(dá)到擬合要求的溝谷以及曲面擬合度R2過(guò)小（R2lt;0.9）的溝谷進(jìn)行剔除，最終得到795條溝谷。根據(jù)擬合函數(shù)和公式（2）得到795條溝谷的縱剖面形態(tài)指數(shù)N，基于公式（1）計(jì)算流域的超熵xP，結(jié)果見表1。

為了提高分析的準(zhǔn)確性，對(duì)795條溝谷按分屬大流域及流域內(nèi)地貌單元的差異性進(jìn)行子區(qū)域劃分，分別研究河南境內(nèi)海河（含1個(gè)子區(qū)域）、黃河（含4個(gè)子區(qū)域）、淮河（含2個(gè)子區(qū)域）、長(zhǎng)江（含2個(gè)子區(qū)域）流域內(nèi)地貌穩(wěn)定性及溝谷活躍度。在MATLAB平臺(tái)對(duì)各大流域內(nèi)溝谷的N值和xP值進(jìn)行多項(xiàng)式擬合。經(jīng)過(guò)多次擬合檢驗(yàn)分析，結(jié)果表明，5次多項(xiàng)式擬合效果最好（表1）。由表1可以看出：795條溝谷的N值處于0.475 3～3.943 0，xP值處于-0.151 1～63.911 7；黃河流域、淮河流域和長(zhǎng)江流域內(nèi)的溝谷數(shù)量頗多，平均達(dá)到了200條以上，而海河流域相對(duì)較少，僅82條。

2.2.3 溝谷穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

為了研究795條溝谷的演化發(fā)育階段，基于xP-N的小流域穩(wěn)定性判別準(zhǔn)則進(jìn)行判別以及根據(jù)超熵值確定溝谷流域穩(wěn)定與否的界限（xP=0），劃分出溝谷的發(fā)展期和衰退期。再獲取每一條擬合多項(xiàng)式中的特征點(diǎn)（極大值點(diǎn)、拐點(diǎn)、極小值點(diǎn)），根據(jù)特征點(diǎn)對(duì)795條溝谷演化階段進(jìn)行劃分，結(jié)果見圖2、表2。

由此得到河南省四大流域中不同溝谷的演化發(fā)育階段情況，其中處于旺盛期的478條，處于發(fā)展期的169條，處于衰退期的113條，處于孕育期的35條，廣泛分布于山地丘陵地區(qū)（見表3、圖3）。

2.3 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)

溝谷雨水對(duì)地面侵蝕演化形成微地貌單元，侵蝕剝離的物質(zhì)以崩塌、滑坡、泥石流等外動(dòng)力地質(zhì)事件形式搬運(yùn)，因此，溝谷的穩(wěn)定性代表著降雨誘發(fā)該溝谷流域崩塌、滑坡、泥石流等外動(dòng)力地質(zhì)事件的易發(fā)性。利用ArcGIS Pro 2.8軟件中的“集水區(qū)”工具，對(duì)溝谷生成各自的分水嶺區(qū)域，以黃河-洛河流域易發(fā)性分區(qū)為例（圖4），每條溝谷都有各自的溝谷流域影響范圍，將處于不同演化發(fā)育階段的溝谷所代表的溝谷流域進(jìn)行分區(qū)。

處于演化旺盛期的溝谷流域，降雨的侵蝕作用強(qiáng)烈，將其劃分為地質(zhì)災(zāi)害極高易發(fā)區(qū)；發(fā)展期、衰退期的溝谷流域分別對(duì)應(yīng)地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)和中易發(fā)區(qū)；而孕育期的溝谷，由于侵蝕作用不強(qiáng)，但因地質(zhì)作用流域系統(tǒng)穩(wěn)定性已經(jīng)遭到破壞，繼續(xù)演化將進(jìn)入發(fā)展期，因此處于該階段的溝谷流域被認(rèn)為是降雨型地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)。據(jù)此，對(duì)河南省四大流域溝谷穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的結(jié)果進(jìn)行降雨型地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)，并與2019年前已發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)疊合，結(jié)果如圖5所示。

將2019年前河南省境內(nèi)已發(fā)生的4 899處地質(zhì)災(zāi)害（其中崩塌1 753處、滑坡2 602處、泥石流544處）點(diǎn)分布與劃分的降雨型地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果見表4。由表4、圖5可知：極高易發(fā)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害共2 886處（其中崩塌961處、滑坡1 582處、泥石流343處），基本覆蓋了河南省絕大部分容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的山地丘陵地區(qū)，占地面積廣闊，特別是豫西山地和太行山地地區(qū)，地勢(shì)高差大，風(fēng)化剝蝕

特征在山地地區(qū)普遍存在，在降雨條件下易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，且南部桐柏山、大別山地區(qū)降雨豐富，水系發(fā)達(dá)，流水侵蝕嚴(yán)重，使得這些地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)；高易發(fā)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害共599處（其中崩塌211處、滑坡350處、泥石流38處），雖然與極高易發(fā)區(qū)一樣在所有山地地區(qū)皆有分布，但與極高易發(fā)區(qū)相比，高易發(fā)區(qū)的地勢(shì)高差相對(duì)較小，剝蝕現(xiàn)象相對(duì)溫和；中易發(fā)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害共988處（其中崩塌406處、滑坡483處、泥石流99處），中易發(fā)區(qū)溝谷數(shù)量雖較少，但分布稀疏，且多沿著河流水系分布，流域面積龐大，影響范圍廣闊，甚至超過(guò)高易發(fā)區(qū)；低易發(fā)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害共102處（其中崩塌56處、滑坡41處、泥石流5處），基本在地勢(shì)平坦地區(qū)，不易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。總計(jì)93.39%的已發(fā)災(zāi)害點(diǎn)分布在4類分區(qū)覆蓋范圍內(nèi)，地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的分布與流域溝谷的發(fā)育程度、活躍性情況比較符合，表明本文提出的地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)分區(qū)結(jié)果是可靠的。

3 討論

795條溝谷與溝谷流域所表示的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)廣泛分布于豫西地區(qū)，北部太行山地區(qū)，南部桐柏山、大別山，南陽(yáng)盆地邊緣山地丘陵地區(qū)，與已發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)具有較高的重合度（圖3、圖5）。受多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)如燕山運(yùn)動(dòng)［33-34］、喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)［35-36］、第四紀(jì)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)［37-38］等內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用營(yíng)力以及流水侵蝕［39-41］、風(fēng)化侵蝕［42］等外動(dòng)力地質(zhì)作用營(yíng)力影響，區(qū)內(nèi)山地丘陵地區(qū)溝壑縱橫，溝系發(fā)達(dá)。在西北部的太行山地丘陵地區(qū)，復(fù)合地貌特征明顯，山地剝蝕面和河流下切發(fā)育良好，內(nèi)部包含黃土覆蓋區(qū)，植被稀少、土質(zhì)松散，在降雨的沖刷下溝蝕嚴(yán)重；中西部的豫西區(qū)域主要為山地，山勢(shì)險(xiǎn)峻，溝谷縱橫，壯年期剝蝕特征明顯，且嵩山地區(qū)斷層發(fā)育良好，地形復(fù)雜多樣，內(nèi)部伊河、洛河等主要河流多發(fā)育在構(gòu)造帶中，谷坡陡峭，谷底狹窄呈“V”字形；南部桐柏山、大別山地區(qū)壯年期和老年期特征顯著，且豫南山地水系較多，長(zhǎng)期受到流水的深切侵蝕和側(cè)蝕侵蝕，整個(gè)地形受到強(qiáng)烈切割；南陽(yáng)盆地周圍三面環(huán)山，多為剝蝕丘陵，河曲發(fā)育良好。因此，省內(nèi)主要山地地區(qū)溝蝕發(fā)育良好，造成旺盛期的溝谷數(shù)量遠(yuǎn)大于其他演化階段的溝谷數(shù)量，在雨水的沖刷與流水搬運(yùn)作用下，加上山坡陡峭，造成厚薄不同的松散堆積物被搬運(yùn)，使山地丘陵地區(qū)成為崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)［43-46］。溝谷越活躍，表明其溝谷流域受內(nèi)外地質(zhì)作用營(yíng)力相互對(duì)抗的影響越大，流域趨于不穩(wěn)定，更易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害（圖3、圖5、表4）。

基于侵蝕循環(huán)理論的小流域xP-N穩(wěn)定性判別準(zhǔn)則可以作為小流域地貌穩(wěn)定性及溝谷演化階段的判別準(zhǔn)則。河南省四大流域的溝谷xP-N擬合曲線與蔣忠信［31］建立的小流域超熵N值表達(dá)式的理論曲線基本一致。獲得的各子區(qū)域xP-N特征點(diǎn)的分布與理論xP-N的基本一致，但研究區(qū)各子區(qū)域普遍在發(fā)展階段（xP∈（-0.013 1，-0.097 9］，N∈（0.62，1.23］）出現(xiàn)xP的極大值，根據(jù)流域系統(tǒng)超熵理論，說(shuō)明研究區(qū)處于發(fā)展期的溝谷穩(wěn)定性普遍存在轉(zhuǎn)折［47-48］（表3、圖2）。

小流域xP-N特征值確定的溝谷活躍性可以作為溝谷流域降雨型地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性判別的依據(jù)。溝谷演化的孕育期、發(fā)展期、旺盛期、衰退期分別對(duì)應(yīng)溝谷流域降雨型地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的低易發(fā)區(qū)、高易發(fā)區(qū)、極高易發(fā)區(qū)和中易發(fā)區(qū)。此外，不同溝谷發(fā)展期對(duì)應(yīng)的流域地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)內(nèi)發(fā)生的崩塌、滑坡、泥石流數(shù)量不同，崩塌和滑坡現(xiàn)象更為常見，其統(tǒng)計(jì)規(guī)律可能蘊(yùn)含著某些溝谷穩(wěn)定性動(dòng)力地質(zhì)學(xué)機(jī)制，可作為進(jìn)一步專門研究的科學(xué)問(wèn)題。

4 結(jié)論

基于侵蝕循環(huán)理論，利用小流域超熵模型計(jì)算了四大流域795條溝谷的xP、N值，依據(jù)流域穩(wěn)定性及小流域活躍性判別準(zhǔn)則對(duì)河南省四大流域內(nèi)降雨型地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行了研究，得到如下結(jié)論：

1）在河南省四大流域內(nèi)共獲取了795條溝谷，處于旺盛期、發(fā)展期、衰退期、孕育期各演化階段的比例大致為14∶5∶3∶1。其中：海河流域共82條（孕育階段2條，發(fā)展階段12條，旺盛階段57條，衰退階段11條）；黃河流域共250條（孕育階段14條，發(fā)展階段61條，旺盛階段142條，衰退階段33條）；淮河流域共244條（孕育階段12條，發(fā)展階段36條，旺盛階段167條，衰退階段29條）；長(zhǎng)江流域共219條（孕育階段7條，發(fā)展階段60條，旺盛階段112條，衰退階段40條）?？傮w上看，四大流域的溝谷數(shù)量皆是從旺盛期、發(fā)展期、衰退期、孕育期依次減少，且旺盛期溝谷數(shù)量大于其余三者之和，表明活躍的溝谷仍占據(jù)河南省四大流域的主流。

2）依據(jù)溝谷演化所處的階段，對(duì)河南省地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行分區(qū)，共劃分了4個(gè)區(qū)域，極高易發(fā)區(qū)主要分布在豫北太行山山地丘陵地區(qū)，豫西崤山、熊耳山、伏牛山、嵩山、外方山山地丘陵地區(qū)以及豫南桐柏山、大別山山地丘陵地區(qū)，共劃分1 080塊小流域，總面積33 074.51 km2；高易發(fā)區(qū)分布與極高易發(fā)區(qū)類似，但數(shù)量驟減，共劃分267塊小流域，總面積8 244.68 km2；中易發(fā)區(qū)在崤山和大別山地區(qū)分布較少，其他山地地區(qū)零散分布，在南陽(yáng)盆地周圍分布相對(duì)集中，共劃分451塊小流域，總面積13 251.61 km2；低易發(fā)區(qū)在伊河、洛河、北汝河流域分布稍多，其他山地地區(qū)分布數(shù)量極少，共劃分45塊小流域，總面積1 405.63 km2。

3）將2019年前發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)據(jù)投影到地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)圖上，結(jié)果表明：不同易發(fā)性分區(qū)的災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量大不相同；極高易發(fā)區(qū)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量遙遙領(lǐng)先，占總數(shù)的63.08%；高易發(fā)區(qū)和中易發(fā)區(qū)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量驟減，兩者不到總數(shù)的40.00%，低易發(fā)區(qū)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量不足總數(shù)的3.00%。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］葛大慶，戴可人，郭兆成，等.重大地質(zhì)災(zāi)害隱患早期識(shí)別中綜合遙感應(yīng)用的思考與建議［J］.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2019，44（7）：949-956.

［2］劉傳正，陳春利.中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害成因分析［J］.地質(zhì)論評(píng)，2020，66（5）：1334-1348.

［3］茍頡龍，樓謙謙，楊小蘭，等.浙江省江山市地質(zhì)災(zāi)害成因分析與防治對(duì)策研究［J］.科技通報(bào)，2018，34（10）：253-258.

［4］劉傳正，黃帥.鄭州西部山區(qū)“7·20”山洪地質(zhì)災(zāi)害成因研究［J］.工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2022，30（3）：931-943.

［5］劉玉國(guó)，李歡，鄭涵，等.中國(guó)活動(dòng)構(gòu)造與地震及地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系研究進(jìn)展及展望［J］.自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2022，31（1）：1-14.

［6］聶進(jìn)，王孔偉，路永強(qiáng).湖北省竹溪縣地質(zhì)災(zāi)害成因機(jī)理與局部構(gòu)造關(guān)系［J］.三峽大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020，42（1）：52-56.

［7］劉佳，郭海燕，鄧國(guó)衛(wèi)，等.川藏鐵路四川段沿線誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害降水閾值研究［J］.災(zāi)害學(xué)，2022，37（1）：83-91.

［8］狄靖月，許鳳雯，李宇梅，等.東南地區(qū)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害降水分型及閾值分析［J］.災(zāi)害學(xué)，2019，34（1）：62-67，93.

［9］趙鵬，楊沛霖，蔣莉，等.渝東北地區(qū)強(qiáng)降雨誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害險(xiǎn)情分析［J］.長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2017，34（10）：50-56.

［10］馬秀梅，劉曉燕，代青措，等.局部高強(qiáng)度降雨的地質(zhì)災(zāi)害特征分析［J］.災(zāi)害學(xué)，2019，34（1）：38-41.

［11］于秀珍，牟瑞芳.雅康高速公路沿線地質(zhì)災(zāi)害分布特征及影響因素分析［J］.安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2022，22（2）：876-884.

［12］王建，張軍強(qiáng)，徐樹建，等.萊州灣南部地區(qū)主要地質(zhì)災(zāi)害分布現(xiàn)狀及成因［J］.海洋湖沼通報(bào)，2021，43（6）：43-48.

［13］郭晨，許強(qiáng)，董秀軍，等.復(fù)雜山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害機(jī)載激光雷達(dá)識(shí)別研究［J］.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2021，46（10）：1538-1547.

［14］FELL R.Landslide risk assessment and acceptable risk［J］.Canadian geotechnical journal，1994，31（2）：261-272.

［15］AYALEW L，YAMAGISHI H.The application of GIS-based logistic regression for landslide susceptibility mapping in the Kakuda-Yahiko Mountains，Central Japan［J］.Geomorphology，2005，65（1）：15-31.

［16］PEDUZZI P，DAO H，HEROLD C，et al.Assessing global exposure and vulnerability towards natural hazards：the disaster risk index［J］.Natural hazards and earth system science，2009，9（97）：1149-1159.

［17］于航，張社榮，王超，等.基于GIS的長(zhǎng)距離工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分析［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2021，17（6）：2015-2020.

［18］洪增林，李永紅，張玲玉，等.一種基于主成分分析法的區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估方法［J］.災(zāi)害學(xué)，2020，35（1）：118-124.

［19］王富良，李宗發(fā).基于模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)滑坡穩(wěn)定性的分析［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2019，15（增刊2）：1016-1024.

［20］黃波林，殷躍平.基于波浪理論的水庫(kù)地質(zhì)災(zāi)害涌浪數(shù)值分析方法［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2012，39（4）：92-97.

［21］朱文慧，鄒浩，何明明，等.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)方法研究：以蘄春縣為例［J］.資源環(huán)境與工程，2021，35（6）：840-844.

［22］吳晶晶，江思義，吳秋菊，等.基于GIS與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的崩塌滑坡地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性預(yù)測(cè)［J］.資源信息與工程，2021，36（4）：100-104，107.

［23］楊宏堂，趙國(guó)忱，李招.基于GIS的鞍山市地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2019，42（7）：110-112，115.

［24］艾南山.侵蝕流域系統(tǒng)的信息熵［J］.水土保持學(xué)報(bào)，1987（2）：1-8.

［25］河南省統(tǒng)計(jì)局，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局河南調(diào)查總隊(duì).河南統(tǒng)計(jì)年鑒-2020［M］.北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2021.

［26］任靜，陳亮.基于SRTM-DEM的河南省地貌特征分析與類型劃分［J］.河南科學(xué)，2011，29（9）：1113-1116.

［27］徐晨光，馮新峰，申子通.河南省降雨時(shí)空分布特征分析［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（25）：8655-8659.

［28］DAVIS W M.The geographical cycle［J］.Geographical journal，1973，14（5）：481-504.

［29］STRAHLER A N.Hypsometric （area-altitude） analysis of erosional topography［J］.Geological society of America bulletin，1952，63（11）：1117.

［30］岳天祥，艾南山，張英保.論流域系統(tǒng)穩(wěn)定性的判別指標(biāo)：超熵［J］.水土保持學(xué)報(bào)，1989（2）：20-28.

［31］蔣忠信.泥石流流域系統(tǒng)的超熵［J］.中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，1992（1）：35-42.

［32］蔣忠信.滇西北三江河谷縱剖面的發(fā)育圖式與演化規(guī)律［J］.地理學(xué)報(bào)，1987，42（1）：16-29.

［33］王瑜，孫立新，周麗云，等.燕山運(yùn)動(dòng)與華北克拉通破壞關(guān)系的討論［J］.中國(guó)科學(xué)：地球科學(xué)，2018，48（5）：521-535.

［34］張宏仁.“燕山運(yùn)動(dòng)”的分期及幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，2016，90（9）：2176-2180.

［35］吳忱，張秀清，趙英魁.中國(guó)華北山地的層狀地貌與喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)［J］.地理學(xué)與國(guó)土研究，2000（3）：82-86.

［36］賈承造，何登發(fā)，陸潔民.中國(guó)喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)的期次及其動(dòng)力學(xué)背景［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2004，25（2）：121-125，169.

［37］李長(zhǎng)安，張玉芬.一次重要的第四紀(jì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及環(huán)境效應(yīng)［J］.地質(zhì)科技情報(bào)，1999，18（4）：42-46.

［38］鄭建彬，陳建強(qiáng).河南新鄉(xiāng)第四紀(jì)地層劃分與沉積環(huán)境分析［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，2017，31（1）：81-91.

［39］程紹平，鄧起東，李傳友，等.流水下切的動(dòng)力學(xué)機(jī)制、物理侵蝕過(guò)程和影響因素：評(píng)述和展望［J］.第四紀(jì)研究，2004（4）：421-429.

［40］劉仁杰，朱紅春，湯國(guó)安，等.基于DEM的黃土坡面流水侵蝕潛能因子初步研究［J］.水土保持通報(bào)，2012，32（5）：161-165.

［41］楊興，張家喜，彭培好，等.模擬降雨條件下不同礫石含量工程邊坡土壤侵蝕及水動(dòng)力學(xué)特征［J］.水土保持通報(bào)，2019，39（6）：9-15.

［42］劉新根，奧村運(yùn)明，張小旺.巖石邊坡風(fēng)化與侵蝕的研究［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2006，26（4）：30-32，66.

［43］田東升.河南省地質(zhì)災(zāi)害險(xiǎn)情評(píng)估［J］.災(zāi)害學(xué)，2014（4）：48-51.

［44］李華，吳俊俊，李長(zhǎng)發(fā)，等.河南省汛期地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及應(yīng)用［J］.安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，10（2）：119-122.

［45］劉傳正，黃帥.鄭州西部山區(qū)“7·20”山洪地質(zhì)災(zāi)害成因研究［J］.工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2022，30（3）：931-943.

［46］穆桂松，李春生，丁鈺，等.河南省地質(zhì)災(zāi)害綜合區(qū)劃［J］.地域研究與開發(fā)，1997（增刊1）：91-94.

［47］麥華山.基于流域系統(tǒng)地貌超熵的泥石流危險(xiǎn)性定量評(píng)價(jià)［J］.廣東水利水電，2014（3）：35-37，69.

［48］鄒強(qiáng)，王青，劉延國(guó).基于流域系統(tǒng)超熵的泥石流溝活躍度定量分析［J］.科技導(dǎo)報(bào)，2012，30（18）：50-55.