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        滑坡災害特征分析及易發(fā)性評價

        2025-03-18 00:00:00高莎趙志涵
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2025年5期

        摘 要:為了防治滑坡災害,本文基于統(tǒng)計法進行了滑坡災害特征分析,并利用信息量法進行滑坡災害易發(fā)性評價。分析結(jié)果表明,研究區(qū)內(nèi)滑坡規(guī)模以中、小型滑坡為主,影響因素主要包括地形地貌、降雨、與斷層距離以及工程巖組等,各孕災因子的易發(fā)程度由強至弱排序為降雨>工程巖組>坡度>與斷層距離>高程>坡向。同時,在研究區(qū)內(nèi),高易發(fā)區(qū)分布面積占38.86%,中易發(fā)區(qū)分布面積占19.16%,低易發(fā)區(qū)分布面積占25.01%,非易發(fā)區(qū)分布面積占16.17%。

        關(guān)鍵詞:滑坡;統(tǒng)計法;信息量法;易發(fā)性評價

        中圖分類號:P 642" " " " " " 文獻標志碼:A

        滑坡是我國常見的地質(zhì)災害之一,其失穩(wěn)影響因素較多,一旦失穩(wěn),將會造成巨大財產(chǎn)損失,因此,進行滑坡災害特征分析和易發(fā)性評價具有重要的現(xiàn)實意義[1-2]。目前,吉海[3]在滑坡穩(wěn)定性分析基礎(chǔ)上進一步探究了滑坡災害發(fā)育特征;麻晟等[4]分析了陜西瀛湖鎮(zhèn)的滑坡災害分布特征;楊明杰等[5]研究了滄源縣的滑坡易發(fā)程度;張柯月等[6]利用機器學習模型評價了三明市的滑坡易發(fā)程度。上述研究充分說明進行滑坡災害特征分析和易發(fā)性評價具有較強的實用價值,但是限于區(qū)域地質(zhì)條件差異,仍然有必要結(jié)合具體工程實際進行針對性分析。因此,本文結(jié)合研究區(qū)基本概況,基于統(tǒng)計法進行滑坡災害特征分析,并利用信息量法進行滑坡災害易發(fā)性評價,以期為研究區(qū)內(nèi)的滑坡災害防治提供一定的理論參考。

        1 研究區(qū)概況

        研究區(qū)范圍包括全縣域,面積為2046.38km2,下轄23個鄉(xiāng)鎮(zhèn),常住人口12.46萬戶、42.19萬人。由于研究區(qū)范圍較大,常住人口較多,因此對其進行滑坡災害特征分析和危險性評價具有重要的現(xiàn)實意義。結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查成果,研究區(qū)的地質(zhì)條件如下所示。

        1.1 地形地貌條件

        研究區(qū)高程范圍為1026m~1979m,起伏相對較大,地勢總體西北高、東南低,溝谷縱橫發(fā)育,為滑坡災害發(fā)育奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)調(diào)查,研究區(qū)內(nèi)主要包括3種地貌類型,即堆積黃土低山丘陵地貌、堆積黃土低山丘陵地貌和堆積河谷平原地貌。其中,堆積黃土低山丘陵地貌位于區(qū)內(nèi)北部、中部,“V”形溝谷交錯發(fā)育,溝底較狹窄;堆積黃土低山丘陵地貌位于區(qū)內(nèi)西南部,河流較發(fā)育,溝谷下切不明顯,局部洼地發(fā)育;堆積河谷平原地貌位于區(qū)內(nèi)其他位置,階地特征發(fā)育強烈,造就了較多陡峻的斜坡地形。

        1.2 地層巖性條件

        研究區(qū)內(nèi)第四系地層主要以沖洪積、崩坡積和殘坡積為主,巖性主要為碎石土、黃土、粉質(zhì)黏土和卵石等。其中,碎石土多呈褐色,碎石含量為55%~75%,磨圓度較差,粒徑多為5cm~20cm;黃土呈黃色,結(jié)構(gòu)松散,縱向節(jié)理發(fā)育,較少存在濕陷性,偶見角礫;粉質(zhì)黏土多呈褐色、灰色,硬塑為主,局部存在可塑、軟塑,巖芯切面有光澤,工程性質(zhì)一般;卵石多由沖洪積形成,磨圓度較高,孔隙由角礫、黏性土充填,密實度多為稍密~密實。

        下覆基巖以三疊系沉積巖、火成巖為主,巖性主要為砂巖、泥巖、頁巖和花崗巖等。

        1.3 地質(zhì)構(gòu)造條件

        研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造主要為斷裂構(gòu)造,褶皺構(gòu)造不發(fā)育,并且區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運動以間歇性上升運動和不對稱運動為主,為災害發(fā)育奠定了基礎(chǔ)條件。

        1.4 水文地質(zhì)條件

        研究區(qū)范圍內(nèi)主要發(fā)育有7條河流,地表水資源量豐富,區(qū)內(nèi)降雨量為438.49mm~1152.05mm,波動范圍大。在地下水方面,主要以孔隙水、裂隙水為主。前者富集性主要與第四系地層分布位置和厚度相關(guān),孔隙潛水主要分布于河(溝)谷階地和山前的洪積扇地區(qū),含水層巖性多為砂卵礫石,含水層厚度為2m~19m,補給來源主要為降雨、地表水,排泄渠道主要為河谷中下游的地下徑流和蒸發(fā)。后者富集性主要與節(jié)理裂隙發(fā)育程度有關(guān),集中分布于東部、南部和北部,儲存于砂巖、變質(zhì)巖和侵入巖的風化裂隙相對發(fā)育地帶,基巖裸露地帶主要受大氣降水、地表水和上覆黃土潛水的滲漏補給,其后再于地形突變帶,以泉形式為主進行排泄。該型地下水受地貌條件的控制,局部可以形成獨立的補給、徑流和排泄系統(tǒng)。經(jīng)取樣試驗可知,區(qū)內(nèi)地下水礦化度通常<2.6g/L,主要為1.4g/L~1.9g/L。

        據(jù)調(diào)查,研究區(qū)范圍內(nèi)共計發(fā)育有186個滑坡,屬區(qū)內(nèi)主要災害類型,因此,后續(xù)重點進行此類災害的發(fā)育特征和危險性評價分析。

        2 研究區(qū)滑坡災害特征分析

        2.1 滑坡災害特征總結(jié)

        2.1.1 滑坡地表發(fā)育特征

        滑坡區(qū)地表發(fā)育形態(tài)較多,平面特征多為“舌狀”“圈椅狀”,坡度均不大,地表形態(tài)多呈“陡-緩-陡”特征。

        2.1.2 滑坡尺寸要素特征

        在滑坡尺寸要素方面,長度多為40m~320m,寬度多為60m~250m,厚度多為5m~20m,因此,區(qū)內(nèi)滑坡規(guī)模相對較小,以中、小型滑坡為主。

        2.1.3 滑坡發(fā)育特征

        區(qū)內(nèi)滑坡的發(fā)育時間相對較早,其后又發(fā)育成穩(wěn)定或基本穩(wěn)定。在人類工程活動,例如農(nóng)業(yè)耕種、房屋修建等影響下,滑坡逐步復活,并且區(qū)內(nèi)滑坡失穩(wěn)前具有一定的預兆特征。

        2.2 滑坡災害影響因素分析

        滑坡影響因素相對較多,本文主要從地形地貌、降雨、與斷層距離和工程巖組的影響規(guī)律進行分析。

        2.2.1 地形地貌的影響規(guī)律

        地形地貌的影響主要包括3類影響因子,即坡度、坡向和高程。坡度分類和分布比例見表1。

        由表1可知,隨著坡度增加,滑坡分布比例先增加、后減少,坡度3組(坡度10°~15°)的分布比例相對最大,即在該坡度范圍內(nèi),滑坡災害最易發(fā)育。其后依次為坡度4組(坡度15°~20°)、坡度2組(坡度5°~10°)、坡度5組(坡度>20°)和坡度1組(坡度0°~5°)。

        不同坡向條件下的滑坡分布規(guī)律如圖1所示。

        由圖1可知,各坡向分組條件下分布百分比存在一定差異,分布范圍為13.98%~21.51%,總體差異相對不大,規(guī)律性不明顯,因此可以認為坡向?qū)聻暮Πl(fā)育程度有限。經(jīng)比較,坡向分組由多至少的排序為坡向3組>坡向4組>坡向1組或坡向6組>坡向2組>坡向5組。

        不同高程條件下的滑坡分布規(guī)律如圖2所示。

        由圖2可知,從高程1組至高程3組,其分布百分比相差不大,其百分比值均明顯大于高程4組的分布百分比值,即滑坡主要分布于1000~1600m范圍內(nèi);對比得出在高程分組的滑坡災害分布方面,對應百分比由多至少排序為:高程2組>高程3組>高程1組>高程4組。

        2.2.2 降雨的影響規(guī)律

        結(jié)合目前災害與降雨的發(fā)育規(guī)律,得到其對滑坡的影響規(guī)律特征,見表2。由表2可知,隨著降雨量增加(即降雨1組~降雨5組),滑坡分布百分比逐步增加,即降雨量越大,滑坡失穩(wěn)風險越大。

        2.2.3 與斷層距離的影響規(guī)律

        不同與斷層距離條件下的滑坡分布規(guī)律如圖3所示。

        由圖3可知,前3組的分布百分比相當,與后3組的分布百分比差異較大,即滑坡主要發(fā)育于斷層2km范圍內(nèi)。

        2.2.4 工程巖組的影響規(guī)律

        區(qū)內(nèi)工程巖組主要包括4組,其與滑坡的分布規(guī)律見表3。由表3可知,粉質(zhì)黏土巖組的分布百分比相對最大,其值為47.31%;其次是黃土巖組,其分布百分比為42.47%。這2個巖組的滑坡分布比例明顯大于其余2組的滑坡分布比例,屬區(qū)內(nèi)主要滑坡災害發(fā)育巖組。

        綜合上述,地形地貌、降雨、與斷層距離和工程巖組對滑坡分布規(guī)律具有較大影響,并具有較大的規(guī)律性特征。

        3 研究區(qū)滑坡災害易發(fā)性評價

        3.1 評價方法構(gòu)建

        結(jié)合以往經(jīng)驗,本文提出利用信息量法進行區(qū)內(nèi)滑坡災害的易發(fā)性評價,并根據(jù)第2節(jié)地形地貌、降雨、與斷層距離和工程巖組4個重要孕災因子,重點評價滑坡在研究區(qū)內(nèi)的易發(fā)性。

        根據(jù)信息量法原理[7-8],各孕災因子會進行區(qū)間分組,對應分組條件下的信息量IAj-B如公式(1)所示。

        (1)

        式中:j為劃分區(qū)間;A為孕災因子;B為災害類型;Nj為災害分布個數(shù);N為調(diào)查區(qū)災害分布總數(shù);Sj為柵格單元數(shù);S為調(diào)查區(qū)柵格單元總數(shù)。

        根據(jù)IAj-B值進行相應分組區(qū)間的易發(fā)程度評價,其評價判據(jù)如下:當該值大于零時,對應分組區(qū)間所含信息量大,則其災害易發(fā)性高;當該值等于零時,對應分組區(qū)間的易發(fā)性具有游離特征;當該值小于零時,對應分組區(qū)間所含信息量小,則其災害易發(fā)性低。

        同時,在分組區(qū)間易發(fā)性評價基礎(chǔ)上,再對各孕災因子的總信息量I進行計算,如公式(2)所示。

        (2)

        式中:n為對應的狀態(tài)總數(shù)。

        根據(jù)I值大小即可評價對應孕災因子的易發(fā)程度,I值越大,對應孕災因子的易發(fā)程度越高。

        3.2 易發(fā)性評價結(jié)果

        按照3.1節(jié)的滑坡災害易發(fā)性評價方法,統(tǒng)計本文實例的易發(fā)性評價結(jié)果,見表4。

        由表4可知,將各類孕災因子的易發(fā)性評價結(jié)果總結(jié)如下所示。1) 地形地貌的評價結(jié)果。在坡度評價結(jié)果中,坡度1組~坡度4組均具有易發(fā)程度高的特征,尤其坡度1組的易發(fā)程度相對最高,坡度5組的易發(fā)程度較低。在坡向評價結(jié)果中,坡向1組和坡向4組的易發(fā)程度較低,其他分組均具有易發(fā)程度高的特征,坡向3組的易發(fā)程度最高。在高程評價結(jié)果中,高層2組呈易發(fā)程度較低,其余均具由易發(fā)程度高的特征。2) 降雨的評價結(jié)果。在降雨條件下,各類分組區(qū)間的易發(fā)程度均較高,降雨5組的易發(fā)程度相對最高。3) 與斷層距離的評價結(jié)果。僅距離4組的易發(fā)程度較低,其余分組的易發(fā)程度均較高。4) 工程巖組的評價結(jié)果?;鶐r巖組的易發(fā)程度較低,其余巖組均易發(fā)程度較高,尤其是粉質(zhì)黏土巖組和黃土巖組。

        在各孕災因子分組區(qū)間易發(fā)程度評價基礎(chǔ)上,針對每個孕災因子進行易發(fā)程度評價,并根據(jù)各孕災因子的I值,將其易發(fā)程度由強至弱進行排序,即降雨(總信息量I為1.268)gt;工程巖組(總信息量I為1.052)gt;坡度(總信息量I為0.762)gt;與斷層距離(總信息量I為0.509)gt;高程(總信息量I為0.472)gt;坡向(總信息量I為0.135)。

        最后根據(jù)I值大小,再進一步進行研究區(qū)易發(fā)程度分區(qū)研究,根據(jù)工程經(jīng)驗,通常劃分為4類易發(fā)區(qū),即高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)和非易發(fā)區(qū)。經(jīng)統(tǒng)計,研究區(qū)易發(fā)分區(qū)結(jié)果如下:高易發(fā)區(qū)分布面積795.16km2,占調(diào)查區(qū)總面積的38.86%;中易發(fā)區(qū)分布面積408.52km2,占調(diào)查區(qū)總面積的19.16%;低易發(fā)區(qū)分布面積511.85km2,占調(diào)查區(qū)總面積的25.01%;非易發(fā)區(qū)分布面積330.85km2,占調(diào)查區(qū)總面積的16.17%。

        4 結(jié)論

        本文采用統(tǒng)計法和信息量法進行滑坡災害特征分析和易發(fā)性評價,得出以下3個結(jié)論。1) 滑坡區(qū)地表發(fā)育形態(tài)較多,平面特征多為“舌狀”“圈椅狀”,地表形態(tài)多呈“陡-緩-陡”特征,長度多為40m~320m,寬度多為60m~250m,厚度范圍多為5m~20m,即滑坡規(guī)模以中、小型滑坡為主。2) 滑坡影響因素相對較多,主要包括地形地貌、降雨、與斷層距離和工程巖組等因素,各因素的影響規(guī)律較明顯。3) 根據(jù)滑坡災害性評價,各孕災因子的易發(fā)程度由強至弱排序為降雨>工程巖組>坡度>與斷層距離>高程>坡向。

        參考文獻

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