楚敬龍,王金生,滕彥國,王小娜

(北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院,北京 100875)

基于GIS的滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃研究
——以重慶市萬州區(qū)為例

楚敬龍,王金生,滕彥國,王小娜

(北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院,北京 100875)

為了彌補(bǔ)滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃研究中影響因子和等級(jí)劃分的不確定性,結(jié)合前人研究成果,依據(jù)斜坡幾何形態(tài)、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、河流侵蝕、土地利用類型、人類工程活動(dòng)、降水條件等影響因子與研究區(qū)實(shí)際已發(fā)生的滑坡災(zāi)害數(shù)之間的關(guān)系,編制重慶市萬州區(qū)滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),并基于GIS技術(shù)和信息量模型法,計(jì)算滑坡評(píng)價(jià)因子的信息量,就萬州區(qū)滑坡危險(xiǎn)性進(jìn)行區(qū)劃,最后基于鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)對(duì)該區(qū)滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃進(jìn)行細(xì)化。結(jié)果表明:建設(shè)用地、坡高為90～200 m的地形、1 024～1 060 mm的年降雨量以及侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組巖層等因素對(duì)萬州區(qū)滑坡發(fā)生影響較大;根據(jù)滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),萬州區(qū)滑坡災(zāi)害被劃分為高、中、低、極低等4個(gè)危險(xiǎn)區(qū);應(yīng)用信息量模型法得到的萬州區(qū)滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃與實(shí)際情況比較吻合;高危險(xiǎn)區(qū)和中危險(xiǎn)區(qū)面積分別為564.4 km2和848.6 km2,分別占萬州區(qū)總面積的16.3%和24.5%,主要分布于長江干流及支流兩岸的居民相對(duì)集中區(qū)以及公路干線地段;高危險(xiǎn)和中危險(xiǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要分布在萬州區(qū)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的長江干流兩岸,尤其是左岸的黃柏鄉(xiāng)、太龍鎮(zhèn)、天城鎮(zhèn)、李河鎮(zhèn)等以及萬州主城區(qū)。

滑坡;信息量模型;危險(xiǎn)性區(qū)劃;行政區(qū);GIS;重慶市

0 引言

近年來,地震、滑坡、泥石流、城市地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害呈明顯加劇的趨勢,受災(zāi)損失越來越嚴(yán)重,人類的生存和發(fā)展受到地質(zhì)災(zāi)害的嚴(yán)重威脅[1],尤其是2008年中國汶川發(fā)生的特大地震引發(fā)的特大地質(zhì)災(zāi)害,某些特大滑坡形成了非常危險(xiǎn)的堰塞湖。上述事件迫切需要加大防災(zāi)減災(zāi)的力度,并亟待開展地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的研究工作。近年來,GIS技術(shù)與滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法相結(jié)合,對(duì)滑坡災(zāi)害多發(fā)區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià)已經(jīng)成為國際上的前沿課題[2-7]。2005年在加拿大召開的滑坡風(fēng)險(xiǎn)管理會(huì)議,從地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的空間、時(shí)間概率及其社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響度來研究災(zāi)害的防治、控制與管理[8]。2007年國際滑坡聯(lián)合機(jī)構(gòu)會(huì)同相關(guān)協(xié)會(huì)制定了土地利用規(guī)劃的滑坡易發(fā)性、危險(xiǎn)性、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃指南[9]。

基于GIS技術(shù)和信息量模型進(jìn)行滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃已經(jīng)成為較為成熟的方法[2-3,5,10-12],但滑坡災(zāi)害影響因子和等級(jí)劃分存在不確定性。筆者以重慶市萬州區(qū)為例,根據(jù)滑坡發(fā)生主要影響因子的實(shí)際資料,劃分了研究區(qū)滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性等級(jí),并以GIS技術(shù)結(jié)合信息量模型用于研究區(qū)的滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃,再將區(qū)劃結(jié)果與鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)相結(jié)合,進(jìn)行鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)的滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃。

1 研究區(qū)概況

萬州區(qū)位于重慶市東北部,總面積約3 457 km2,地處四川盆地東部長江河谷帶,地勢東高西低。區(qū)內(nèi)地貌明顯受地質(zhì)構(gòu)造格局控制,山脈總的走向與區(qū)域構(gòu)造線均沿北北東向展布。受巖性及水系的影響,區(qū)內(nèi)具有河谷、丘陵、低山、中山等多樣化的地貌景觀。區(qū)內(nèi)出露地層都為沉積巖,除第四系存在小面積或零星分布外,其余都為中生界地層,可分為3類:層狀碎屑巖類;硫酸鹽巖類;特殊巖類,包括煤層[13]。由于區(qū)域地層層狀結(jié)構(gòu)發(fā)育,且軟硬相間,差異風(fēng)化明顯,力學(xué)強(qiáng)度低,為該區(qū)滑坡的發(fā)生提供了物質(zhì)基礎(chǔ)條件。

萬州區(qū)滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害均有發(fā)育,以滑坡為主。根據(jù)萬州區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查報(bào)告,在有記錄的359個(gè)滑坡中,松散巖類滑坡占滑坡總數(shù)的93%,滑體物質(zhì)主要為粉質(zhì)黏土夾砂泥巖碎塊石,其變形方式主要為蠕滑拉裂和滑移拉裂,產(chǎn)生滑坡的主要因素有降雨、河流水位變化、人類工程活動(dòng)等;基巖滑坡占滑坡總數(shù)的7%,發(fā)生的地層主要為侏羅系紅層、三疊系中統(tǒng)及三疊系上統(tǒng),滑體物質(zhì)主要由粉質(zhì)黏土、碎塊石及碎裂巖體組成,滑面多沿泥巖與砂巖接觸面發(fā)育。

2 區(qū)域滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃

2.1 信息量模型

對(duì)于滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià),國內(nèi)外研究較多,形成了許多專業(yè)分析模型,如信息量模型、模糊綜合評(píng)判模型、本底因子貢獻(xiàn)權(quán)重模型等[10,14-15]。其中信息量模型是進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測的一種有效方法,它適應(yīng)于中小比例尺區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià),其特點(diǎn)是可以將主觀經(jīng)驗(yàn)和客觀數(shù)據(jù)很好地結(jié)合,將評(píng)價(jià)單元內(nèi)所有的信息等權(quán)值疊加,從而獲得評(píng)價(jià)單元的總信息量,操作方便,可以進(jìn)行快速評(píng)價(jià)和制圖[11-12]。所以筆者選用信息量模型進(jìn)行滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。

信息預(yù)測觀點(diǎn)認(rèn)為,滑坡災(zāi)害產(chǎn)生與否與預(yù)測過程中所獲取信息的數(shù)量和質(zhì)量有關(guān),是用信息量來衡量的,而信息預(yù)測學(xué)對(duì)信息的基本描述是用概率來表示的[12],即

式中:I(Y,x1,x2,x3,…,xn)為因素x1、x2、x3、…、xn對(duì)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象Y所提供的信息量(Nat);P(Y,x1,x2,x3,…,xn)為因素x1、x2、x3、…、xn組合條件下滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生概率;P (Y)為滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生概率,P(Y,x1,x2, x3,…,xn)和P(Y)都可用統(tǒng)計(jì)概率來表示。地質(zhì)災(zāi)害受多種因素影響,信息量模型所考慮的是在一定環(huán)境下影響滑坡的最佳因素組合。當(dāng)I>0時(shí),表示因素組合對(duì)滑坡災(zāi)害的發(fā)生有利;I<0時(shí),表示這些因素組合不利于滑坡災(zāi)害的發(fā)生。

區(qū)域滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)是在對(duì)研究區(qū)域劃分網(wǎng)格單元的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,并進(jìn)一步結(jié)合區(qū)域滑坡災(zāi)害分布開展信息統(tǒng)計(jì)分析。假定研究區(qū)被劃分為N個(gè)單元,已經(jīng)發(fā)生滑坡災(zāi)害的單元為N0個(gè);具有相同因素x1、x2、x3、…、xn組合的單元共M個(gè),而在這些單元中有滑坡災(zāi)害的單元為M0個(gè)。按照統(tǒng)計(jì)概率代表先驗(yàn)概率的原理,根據(jù)公式(1),因素x1、x2、x3、…、xn在該單元內(nèi)對(duì)滑坡災(zāi)害提供的信息量為

由于作用于滑坡災(zāi)害的因素很多,相應(yīng)因素組合狀態(tài)也特別多,樣本統(tǒng)計(jì)數(shù)量受到限制,故采用單因素信息量模型分步計(jì)算,再綜合疊加分析,所以單個(gè)評(píng)價(jià)單元內(nèi)總信息量為

式中:I為某評(píng)價(jià)單元的總信息量;Ii為因素xi在某評(píng)價(jià)單元對(duì)滑坡災(zāi)害提供的信息量;n為參評(píng)因子數(shù);Mi0為具有因素xi的單元中發(fā)生滑坡災(zāi)害的單元數(shù);Mi為具有因素xi的單元數(shù)。用總的信息量I作為該單元影響滑坡發(fā)生的綜合指標(biāo),其值越大該單元的滑坡危險(xiǎn)性也越高。

2.2 評(píng)價(jià)單元選取

在開展滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃過程中,單元?jiǎng)澐种苯佑绊懟聻?zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃精度和結(jié)果的可靠性。目前常用的單元?jiǎng)澐址椒ㄓ?種:規(guī)則網(wǎng)格劃分法、柵格單元?jiǎng)澐址?、滑坡機(jī)理和地貌分析的斜坡單元?jiǎng)澐址╗16]。筆者采用柵格單元?jiǎng)澐址?柵格單元大小的選取受多種因素影響,原始數(shù)據(jù)特別是地形數(shù)據(jù)的分辨率是最主要因素。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式[17]

G=7.49+0.000 6S-2.0×10-9S2+2.9×10-15S3(4)

式中:G為適宜網(wǎng)格大小;S為原始等高線數(shù)據(jù)精度的分母。計(jì)算得萬州區(qū)滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的G為78 m,結(jié)合原始數(shù)據(jù)DEM分辨率,最終取柵格單元大小為90 m。由此得到萬州研究區(qū)426 910個(gè)評(píng)價(jià)單元,略去長江干流、甘寧水庫、登豐水庫等區(qū)域,最終確定419 712個(gè)有效評(píng)價(jià)單元。

2.3 滑坡發(fā)生的影響因子

滑坡是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),影響因素有很多。從區(qū)域角度看,準(zhǔn)確選擇滑坡發(fā)生的影響因素很困難,大多數(shù)情況下需要依賴經(jīng)驗(yàn)判斷。結(jié)合萬州區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件、滑坡分布特征和前人對(duì)該區(qū)域的研究,在充分考慮專家經(jīng)驗(yàn)、已有資料的研究精度、研究區(qū)尺度等,遵照科學(xué)性、合理性、可操作性及易定量化等原則,選取了斜坡幾何形態(tài)、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、河流侵蝕、土地類型、人類工程活動(dòng)以及降水條件為滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)因子。不同研究區(qū)影響因子的等級(jí)劃分有所不同,結(jié)合本研究區(qū)的實(shí)際資料,筆者對(duì)各影響因子的等級(jí)進(jìn)行了劃分。

2.3.1 斜坡幾何形態(tài)

斜坡幾何形態(tài)包括坡度、坡高和坡向3類要素,不同斜坡形態(tài)對(duì)滑坡發(fā)生的影響不同,研究選取了坡度和坡高兩類要素。坡度太小不利于滑坡,坡度太大便發(fā)生崩塌,只有坡度適宜才有利于滑坡發(fā)生。根據(jù)該區(qū)1962—2000年滑坡災(zāi)害次數(shù)與地形坡度關(guān)系的統(tǒng)計(jì)分析(圖1),將地形坡度分為5個(gè)級(jí)別(<15°、15°～25°、25°～35°、35°～50°、>50°)。而坡高和坡度類似,其大小不同對(duì)滑坡發(fā)生的影響也不同,以100 m為間隔,對(duì)研究區(qū)DEM進(jìn)行柵格單元分類,并與滑坡分布圖進(jìn)行柵格疊加分析(圖2),將研究區(qū)坡高分為4個(gè)級(jí)別(<200 m、200～600 m、600～1 000 m、>1 000 m)。

圖1 坡度與滑坡數(shù)的關(guān)系Fig.1 Relationship Between Slope Angle and Landslide Even ts

圖2 坡高與滑坡數(shù)的關(guān)系Fig.2 Relationship Between Slope Elevation and Landslide Events

2.3.2 巖性

巖性是研究區(qū)內(nèi)滑坡產(chǎn)生的重要基礎(chǔ),不同巖性及其組合對(duì)斜坡的變形破壞有重要作用。研究區(qū)滑坡主要發(fā)生在侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組(J2s),其巖性為泥巖以及砂巖泥巖互層,這樣的巖性及其組合使巖體或巖體的互層界面抗剪強(qiáng)度較低,容易在坡體加載或水流侵蝕下形成滑移破裂面,極易產(chǎn)生滑坡。其次主要發(fā)生在侏羅系上統(tǒng)遂寧組(J3s)、三疊系中統(tǒng)巴東組(T2b)和三疊系上統(tǒng)須家河組(T3xj)等(圖3)[13]。

2.3.3 地質(zhì)構(gòu)造

圖3 巖性與滑坡數(shù)的關(guān)系Fig.3 Relationship Between L ithology and Landslide Events

萬州區(qū)構(gòu)造形態(tài)定型于燕山運(yùn)動(dòng)末期,自第四紀(jì)以來一直處于間歇性抬升過程中。研究區(qū)內(nèi)滑坡主要發(fā)生在褶皺密集地區(qū)和斷裂發(fā)育部位,具有沿構(gòu)造線方向密集展布的特點(diǎn),且以萬州區(qū)復(fù)式向斜與方斗山背斜最典型[13]。運(yùn)用GIS緩沖分析功能,以150 m為間距,統(tǒng)計(jì)分析地質(zhì)構(gòu)造對(duì)滑坡的影響,確定影響半徑為450 m(圖4)。

圖4 構(gòu)造緩沖區(qū)與滑坡數(shù)的關(guān)系Fig.4 Relationship Between Geological Structure Buffer and Landslide Events

2.3.4 河流侵蝕

滑坡發(fā)生的必要條件是滑坡體前緣必須有臨空面。當(dāng)河流沖蝕坡腳時(shí),產(chǎn)生眾多臨空面,使大量斜坡滑移控制面暴露,引發(fā)滑坡[13]。以距離河流遠(yuǎn)近來衡量坡體受河流沖刷的程度,對(duì)區(qū)域水系以100 m為間距做緩沖統(tǒng)計(jì)分析(圖5),最終將區(qū)域內(nèi)距水系的距離分為4個(gè)級(jí)別(0～200 m、200～400 m、400～600 m、>600 m)。

2.3.5 土地利用類型

根據(jù)中國土地利用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行重慶市萬州區(qū)土地類型分類,在一定程度上反映了人類活動(dòng)對(duì)自然界的改造和影響。建設(shè)用地是滑坡的易發(fā)區(qū);山區(qū)及丘陵區(qū)的旱地、水田無降雨遮擋物及固結(jié)斜坡的設(shè)施,在降雨的滲透及地下水的長期侵蝕下,軟化坡體結(jié)構(gòu)面,使坡體抗剪強(qiáng)度降低,導(dǎo)致滑坡發(fā)生;林地和草地能夠降低降雨的入滲速度,提高災(zāi)害體的力學(xué)參數(shù),不易發(fā)生滑坡(滑坡密度小于0.1,圖6)[13]。

圖5 水系緩沖區(qū)與滑坡數(shù)的關(guān)系Fig.5 Relationship Between River Buffer and Landslide Even ts

圖6 土地利用類型與滑坡數(shù)的關(guān)系Fig.6 Relationship Between Land Use Type and Landslide Events

2.3.6 人類工程活動(dòng)

人類工程建設(shè)、礦山開挖等活動(dòng)都會(huì)誘發(fā)滑坡,不合理的開挖、填方、工程爆破和建筑荷載等人類工程活動(dòng)不同程度影響著斜坡的穩(wěn)定性。由于人類工程活動(dòng)的復(fù)雜性和不確定性,其對(duì)滑坡發(fā)生的影響可以通過距離開挖道路的遠(yuǎn)近來反映。應(yīng)用GIS緩沖分析功能,以10 m為間距統(tǒng)計(jì)分析距離道路遠(yuǎn)近對(duì)滑坡的影響,確定影響半徑為240 m(圖7)。

圖7 道路緩沖區(qū)與滑坡數(shù)的關(guān)系Fig.7 Relationship Between Road Buffer and Landslide Events

2.3.7 降水條件

降水與其他外動(dòng)力因素(如地表水沖蝕、山洪劇烈沖刷等)聯(lián)合容易造成大量滑坡隨降水同時(shí)或稍滯后發(fā)生,所以降水是滑坡發(fā)生的重要誘發(fā)因素[13]。根據(jù)中國科學(xué)院地理與資源研究所發(fā)布的中國自然資源數(shù)據(jù)庫,得到萬州區(qū)1 km2降水?dāng)?shù)據(jù)(1971—2000年累年平均降水量),分析其區(qū)域差異性及與已發(fā)生滑坡的關(guān)系(圖8),將年平均降水量分為4個(gè)級(jí)別(1 024～1 060 mm、1 060～1 080 mm、1 080～1 100 mm、1 100～1 154 mm)。

2.4 滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)上述選取的研究區(qū)滑坡災(zāi)害發(fā)生的影響因子,結(jié)合本區(qū)已發(fā)生滑坡災(zāi)害的分布特征和統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果以及前人研究[2,15],編制萬州區(qū)滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表1)。

表1 重慶市萬州區(qū)滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Assessment Criteria of Landslide Hazard in Wanzhou D istrict of Chongqing City

圖8 年平均降水量與滑坡數(shù)的關(guān)系Fig.8 Relationship Between Annual Precipitation and Landslide Events

2.5 基于GIS的信息量計(jì)算及滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃

結(jié)合各評(píng)價(jià)因子統(tǒng)計(jì)分析和滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)用信息量模型對(duì)萬州區(qū)滑坡災(zāi)害進(jìn)行危險(xiǎn)性區(qū)劃。將評(píng)價(jià)因子圖層和滑坡災(zāi)害分布圖層在A rcGIS空間分析模塊中進(jìn)行柵格處理,得到信息量計(jì)算結(jié)果(表2)。將滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃的各評(píng)價(jià)因子?xùn)鸥駡D層進(jìn)行重分類,得到根據(jù)信息量計(jì)算結(jié)果生成的8張信息量圖,并利用A rcGIS空間分析模塊中raster calculator進(jìn)行柵格疊加運(yùn)算,獲得研究區(qū)各個(gè)評(píng)價(jià)單元的綜合信息量值,其中最大值為2.859 Nat,最小值為-2.256 Nat。為了分析各單元信息量的分布特點(diǎn)并確定各危險(xiǎn)性等級(jí)的分區(qū)界限,編制以0.4 Nat為步長的信息量與累積柵格單元個(gè)數(shù)分布曲線(圖9),發(fā)現(xiàn)在-0.8、0、0.8 Nat處出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)。將全區(qū)按照滑坡危險(xiǎn)性分為高危險(xiǎn)區(qū)(I>0.8 Nat)、中危險(xiǎn)區(qū)(0 Nat

圖9 以0.4 Nat為步長的信息量與累積柵格單元分布Fig.9 D istribution of Information Con tent and Cumulate Raster Cell When Step was 0.4 Nat

根據(jù)野外調(diào)查得到的359處滑坡資料,70%以上典型滑坡處于高危險(xiǎn)區(qū)和中危險(xiǎn)區(qū)內(nèi),有些更是特大型滑坡和大型滑坡。這些表明信息量法的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況比較吻合。從各級(jí)別分區(qū)面積和比例來看,高危險(xiǎn)區(qū)和中危險(xiǎn)區(qū)面積分別為564.4km2和848.6km2,分別占萬州區(qū)總面積的16.3%和24.5%,主要分布于長江干流及支流兩岸的居民相對(duì)集中區(qū)以及公路干線地段。

表2 信息量計(jì)算結(jié)果Tab.2 Calculation Result of Information Content

圖10 基于柵格單元的滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃Fig.10 Landslide Hazard Zonation Based on Raster Cell

3 基于鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)的滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃

為了使不同層次政府部門的減災(zāi)防災(zāi)措施有效發(fā)揮作用,急需不同行政區(qū)的滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃,其中,以鄉(xiāng)鎮(zhèn)滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃實(shí)用性最強(qiáng)。在此以萬州區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃為例說明其區(qū)劃方法。

將已得到的區(qū)域滑坡危險(xiǎn)性分區(qū)圖與鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)行政單元進(jìn)行矢量疊加,若某鄉(xiāng)鎮(zhèn)中某一危險(xiǎn)性級(jí)別的面積占此鄉(xiāng)鎮(zhèn)面積的一半以上,則將該危險(xiǎn)性級(jí)別視為此鄉(xiāng)鎮(zhèn)的危險(xiǎn)性等級(jí);若各危險(xiǎn)性級(jí)別的面積均未超過此鄉(xiāng)鎮(zhèn)面積的一半,則對(duì)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的危險(xiǎn)性等級(jí)進(jìn)行加權(quán)處理

式中:Wi為第i鄉(xiāng)鎮(zhèn)的加權(quán)指標(biāo)值;Wj為第j級(jí)指標(biāo)區(qū)的指標(biāo)值;Aij為第i鄉(xiāng)鎮(zhèn)中j級(jí)指標(biāo)區(qū)的面積; Ai為第i鄉(xiāng)鎮(zhèn)的總面積,m為鄉(xiāng)鎮(zhèn)個(gè)數(shù)。

由此得到各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的綜合加權(quán)指標(biāo)值,按照關(guān)聯(lián)度原則對(duì)每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)賦予危險(xiǎn)性等級(jí),得到以行政區(qū)為邊界的滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃圖(圖11)。由圖11可知,高危險(xiǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和中危險(xiǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要分布在萬州區(qū)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的長江干流兩岸尤其左岸的黃柏鄉(xiāng)、太龍鎮(zhèn)、天城鎮(zhèn)、李河鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及萬州主城區(qū)。

圖11 基于鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)的滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃Fig.11 Landslide Hazard Zonation Based on Adm inistrative District of Villagesand Towns

4 結(jié)語

(1)結(jié)合前人研究成果,根據(jù)斜坡幾何形態(tài)、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、河流侵蝕、土地類型、人類工程活動(dòng)、降水條件等滑坡發(fā)生的影響因子與研究區(qū)實(shí)際已發(fā)生的滑坡災(zāi)害數(shù)之間的關(guān)系,編制出重慶市萬州區(qū)滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。建設(shè)用地、坡高為90～200 m的地形、1 024～1 060 mm的年降雨量以及侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組巖層等因素對(duì)萬州區(qū)滑坡發(fā)生影響較大;根據(jù)滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),萬州區(qū)滑坡災(zāi)害被劃分為高、中、低、極低等4個(gè)危險(xiǎn)區(qū)。

(2)基于GIS技術(shù)和信息量模型法,計(jì)算得到滑坡評(píng)價(jià)因子的信息量,并就萬州區(qū)滑坡危險(xiǎn)性進(jìn)行了區(qū)劃。應(yīng)用GIS技術(shù)對(duì)所選取的滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)因子進(jìn)行處理,快速且效果明顯,在編制區(qū)劃圖方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢;應(yīng)用信息量模型法得到的萬州區(qū)滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃與實(shí)際情況比較吻合;高危險(xiǎn)區(qū)和中危險(xiǎn)區(qū)面積分別為564.4 km2和848.6 km2,分別占萬州區(qū)總面積的16.3%和24.5%,主要分布于長江干流及支流兩岸的居民相對(duì)集中區(qū)以及公路干線地段。

(3)最后基于鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)對(duì)萬州區(qū)滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃進(jìn)行了細(xì)化。高危險(xiǎn)和中危險(xiǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要分布在萬州區(qū)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的長江干流兩岸,尤其是左岸的黃柏鄉(xiāng)、太龍鎮(zhèn)、天城鎮(zhèn)、李河鎮(zhèn)等以及萬州主城區(qū)。基于信息量模型(采用柵格單元?jiǎng)澐址?的區(qū)域滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃和基于行政區(qū)的滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃相結(jié)合,可更加方便的為不同層次政府部門的滑坡設(shè)防等提供科學(xué)依據(jù)。

[1] 張俊香.新一代自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃原理與方法研究——以地震災(zāi)害為例[D].北京:北京師范大學(xué),2005.

[2] 高克昌,崔 鵬,趙純勇,等.基于地理信息系統(tǒng)和信息量模型的滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)——以重慶萬州為例[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2006,25(5):991-996.

[3] Wang H B,Liu GJ,Xu W Y,et al.GIS-based Landslide Hazard Assessment:an Overview[J].Progress in Physical Geography,2005,29(4):548-567.

[4] 蘭恒星,伍法權(quán),周成虎,等.基于GIS的云南小江流域滑坡因子敏感性分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2002,21(10): 1500-1506.

[5] 張桂榮,殷坤龍,劉傳正,等.基于GIS的陜西省旬陽地區(qū)滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2003, 14(4):39-43.

[6] VanWesten C J.Landslide Hazard and Risk Zonation:W hy is It Still so Difficult?[J].Bulletin of Engineering Geology and the Environment,2005,65(2):176-184.

[7] Dai F C,Lee C F,Ngai Y Y.Landslide Risk Assessment and Management:an Overview[J].Engineering Geology,2002, 64(1):65-87.

[8] 張 梁,張業(yè)成,羅元華,等.地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情評(píng)估理論與實(shí)踐[M].北京:地質(zhì)出版社,1998.

[9] Australian Geomechanics Society Landslide Taskforce Landslide Zoning Working Group.Guideline for Landslide Susceptibility,Hazard and Risk Zoning for Land Use Management [J].Australian Geomechanics,2007,42(1):13-36.

[10] 朱良峰,吳信才,殷坤龍,等.基于信息量模型的中國滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào),2004,26(3):52-56.

[11] 張春山,韓金良,孫煒峰,等.陜西隴縣地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)評(píng)價(jià)[J].地質(zhì)通報(bào),2008,27(11):1795-1801.

[12] 孫煒峰,譚成軒,王繼明,等.陜西寶雞地區(qū)千陽縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)[J].地質(zhì)通報(bào),2008,27(11):1846-1853.

[13] 楚敬龍,杜加強(qiáng),滕彥國,等.基于GIS的重慶市萬州區(qū)滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[J].地質(zhì)通報(bào),2008,27(11):1875-1881.

[14] 唐 川,周 鉅,朱 靜.云南崩塌滑坡危險(xiǎn)度分區(qū)的模糊綜合分析法[J].水土保持學(xué)報(bào),1994,8(4):48-54.

[15] 王 萌,喬建平,吳彩燕.基于GIS和本底因素貢獻(xiàn)權(quán)重模型的區(qū)域滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)——以重慶萬州區(qū)為例[J].地質(zhì)通報(bào),2008,27(11):1802-1809.

[16] 石菊松,石 玲,吳樹仁.利用GIS技術(shù)開展滑坡制圖的技術(shù)方法與流程[J].地質(zhì)通報(bào),2008,27(11):1810-1821.

[17] 李 軍,周成虎.基于柵格GIS滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法中格網(wǎng)大小選取分析[J].遙感學(xué)報(bào),2003,7(2):86-92.

Study on Landslide Hazard Zonation Based on GIS——Taking Wanzhou District of Chongqing City asan Example

CHU Jing-long,WANG Jin-sheng,TENG Yan-guo,WANG Xiao-na

(School of Water Sciences,Beijing N ormal University,Beijing 100875,China)

In o rder to make up the uncertainty of impact factor and classification w hile studying landslide hazard zonation,based on p revious research results,assessment criteria of landslide hazard in Wanzhou District of Chongqing City was documented acco rding to the relationship between the number of happened landslide hazard in the research area and the impact facto rs,such as slope geometry,lithology,geological structure,river erosion,land use type,human engineering activity,p recipitation condition,and so on;based on GIS and information content model,info rmation content of evaluation factor of landslide was calculated,landslide hazard zonation in Wanzhou District was divided;finally,landslide hazard zonation was subdivided according to the administrative district of villages and tow ns in Wanzhou District.The result showed that construction land,slope elevation(90-200 m), annual p recipitation(1 024-1 060 mm)and Upper Shaximiao Formation of M iddle Jurassic System were major facto rs to cause landslide;landslide hazard in Wanzhou District was divided into high,medium,low and very low dangerous zones acco rding to the assessment criteria;landslide hazard zonation divided by the information model coincided w ith the fact result;the areas of high and medium dangerous zones were 564.4 km2and 848.6 km2,and 16.3%and 24.5%of the total area of Wanzhou District,and the zones included arterial highway and relative centralized residential area w hich located at both sidesof the Yangtze and its triburary;high and medium dangerous villages and tow ns included both sides of the Yangtze w hich were developed areas,especially Huangbai Village, Tailong Tow n,Tiancheng Tow n,Lihe Tow n and main zone of Wanzhou District.

landslide;information content model;hazard zonation;administrative district;GIS;Chongqing City

P642.22;P208

A

1672-6561(2010)04-0409-07

2010-01-07

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2006BAC04B05)

楚敬龍(1983-),男,山東高密人,工學(xué)碩士研究生,從事GIS應(yīng)用及地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等研究。E-mail:chujinglong@163.com