唐鳳嬌 祁生文 郭松峰 鄒 宇 李永超

魯 曉①②③ 鄭博文①②③ 宋帥華①②③ 侯曉坤①②③

(①中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所， 中國(guó)科學(xué)院頁(yè)巖氣與地質(zhì)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100029， 中國(guó))

(②中國(guó)科學(xué)院地球科學(xué)研究院， 北京 100029， 中國(guó))

(③中國(guó)科學(xué)院大學(xué)， 地球與行星科學(xué)學(xué)院， 北京 100049， 中國(guó))

0 引 言

水庫(kù)誘發(fā)滑坡是指水庫(kù)建成以后，沿岸地區(qū)自然條件發(fā)生顯著變化，由于水位升高造成河流局部侵蝕基準(zhǔn)面和地下水位抬高，并引起水文動(dòng)態(tài)變化，使庫(kù)岸遭受強(qiáng)烈改造，從而導(dǎo)致岸坡失穩(wěn)誘發(fā)的滑坡(張倬元， 1981)。水庫(kù)誘發(fā)滑坡既有一般滑坡的共性，受到地形、巖性、降雨等自然因素控制，但又具有特殊性，其活動(dòng)會(huì)受到水庫(kù)蓄水及庫(kù)水位周期性升降及其誘發(fā)地震活動(dòng)的影響。1963年意大利瓦伊昂水庫(kù)滑坡、1961年的湖北省柘溪水庫(kù)塘巖光滑坡(杜伯輝， 2006； 肖詩(shī)榮等， 2010)、1993年清江隔河巖水庫(kù)茅坪滑坡(嚴(yán)福章等， 2003； 祁生文等， 2004)、2003年湖北省歸縣千將坪村山體滑坡(廖秋林等， 2005； 汪發(fā)武等， 2021)及三峽庫(kù)區(qū)藕塘滑坡(代貞偉等， 2016； 肖捷夫等， 2020)等，均是由于不利的地貌和地質(zhì)環(huán)境疊加庫(kù)水作用誘發(fā)的庫(kù)岸和老滑坡失穩(wěn)。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)水庫(kù)誘發(fā)滑坡的時(shí)空分布規(guī)律已經(jīng)進(jìn)行過(guò)一定程度的研究，如Jones(1954)調(diào)查了 Roosevelt湖附近地區(qū)1941～1953年發(fā)生的一些滑坡，其中有49%發(fā)生在蓄水初期， 30%發(fā)生在水位驟降10～20m的情況； 中村浩之等(1990)提出在日本，大約60%的水庫(kù)滑坡發(fā)生在庫(kù)水位驟降時(shí)期，其余40%發(fā)生在水位上升時(shí)期，包括初期蓄水； 李松林等(2020)對(duì)三峽庫(kù)區(qū)壩址至庫(kù)尾593處滑坡進(jìn)行了分析，統(tǒng)計(jì)了滑坡在地層巖性等控制因素及庫(kù)水作用這一誘發(fā)因素中的分布特征，結(jié)果表明滑坡空間發(fā)育規(guī)律呈現(xiàn)出顯著的區(qū)域差異性與分帶性，主要受地層巖性影響，而空間分布的局部差異主要受斜坡結(jié)構(gòu)影響，誘發(fā)滑坡復(fù)活變形的主要因素為庫(kù)水位升降作用，絕大部分滑坡集中在蓄水初期。Yin et al.(2016)對(duì)三峽水庫(kù)蓄水后2008～2014年的滑坡時(shí)空分布進(jìn)行了研究，指出三峽水庫(kù)滑坡數(shù)量已從蓄水初期的237處急劇減少到第二階段的不足10處。前人的研究表明，水庫(kù)蓄水后庫(kù)水位變動(dòng)是水庫(kù)滑坡的關(guān)鍵誘發(fā)因素，但是對(duì)其擾動(dòng)范圍尚未有定量研究，隨蓄水時(shí)間的變化依然沒有明確定論，針對(duì)金沙江流域這類板塊縫合帶的梯級(jí)電站蓄水，缺乏對(duì)庫(kù)岸再造和流域的地貌長(zhǎng)時(shí)演化趨勢(shì)的科學(xué)認(rèn)識(shí)。

本文擬對(duì)金沙江流域溪洛渡庫(kù)區(qū)水庫(kù)誘發(fā)滑坡的分布規(guī)律進(jìn)行研究。金沙江是長(zhǎng)江的上游河段，起于青海省、四川省交界處的玉樹藏族自治州直門達(dá)，流經(jīng)青、藏、川、滇4省區(qū)至四川宜賓與岷江匯合后始稱長(zhǎng)江。金沙江蘊(yùn)含豐富的水力資源，金沙江流域目前規(guī)劃的水電站共25座(圖1)，自2010年至今已經(jīng)建成并蓄水的水電站共12座，主要集中于金沙江中下游，目前在建的水電站5座和擬建水電站8座，主要分布在金沙江上游，再加上支流的一些水電站，金沙江流域是世界上水電站建設(shè)最密集的地區(qū)之一，是我國(guó)最大的水電能源基地。溪洛渡水電站是金沙江干流下游河段水電梯級(jí)開發(fā)中的第3個(gè)梯級(jí)水電站，裝機(jī)容量12600MW，水庫(kù)正常蓄水位600m，裝機(jī)容量?jī)H次于三峽水電站、白鶴灘水電站和伊泰普水電站，是目前已建成的世界第4大水電站。由于金沙江流域沿金沙江斷裂及其影響帶發(fā)育，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，河流侵蝕切割形成了山谷相間、地表破碎的高山、極高山、中山地形，地形地貌復(fù)雜多變，干流蜿蜒曲折。流域內(nèi)立體氣候明顯，區(qū)域內(nèi)氣候差異較大，地質(zhì)環(huán)境十分脆弱，沿江沿河地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)。前人對(duì)金沙江水庫(kù)誘發(fā)滑坡已有過(guò)研究，但是多集中于對(duì)單體典型滑坡在蓄水?dāng)_動(dòng)下的穩(wěn)定性分析，如溪洛渡水電站干海子滑坡(李攀峰等， 2016； 劉源， 2016； 殷秋雨等， 2020)、青杠坪滑坡等(周強(qiáng)， 2019； 馮文凱等， 2020)，對(duì)庫(kù)區(qū)或流域尺度內(nèi)水庫(kù)誘發(fā)滑坡的分布規(guī)律研究較少，基于此，本文以溪洛渡水電站水庫(kù)誘發(fā)滑坡為研究對(duì)象進(jìn)行了滑坡分布規(guī)律及滑坡數(shù)量和規(guī)模隨時(shí)間演化趨勢(shì)的研究。

圖1 金沙江流域水電站分布圖Fig. 1 Distribution of hydropower stations in Jinsha River Basin

易發(fā)性評(píng)價(jià)是針對(duì)基礎(chǔ)地質(zhì)環(huán)境條件和災(zāi)害分布的空間統(tǒng)計(jì)分析(胡瑞林等， 2013)，是進(jìn)行危險(xiǎn)性和風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。目前，滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)的整體思路和體系已經(jīng)逐漸完善，而對(duì)于水庫(kù)誘發(fā)滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)的篩選與分析、評(píng)價(jià)方法的精度及評(píng)價(jià)結(jié)果的驗(yàn)證還需要結(jié)合研究區(qū)內(nèi)的工程擾動(dòng)情況進(jìn)一步考慮，如于憲煜(2016)在對(duì)三峽庫(kù)區(qū)滑坡進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)時(shí)，除了基礎(chǔ)地質(zhì)因素和地形地貌因素外，還提取了13個(gè)水文條件因子以分析庫(kù)水位周期性波動(dòng)、地表水的運(yùn)移與侵蝕等對(duì)新生滑坡形成和老滑坡復(fù)活的作用，本文則是考慮了距死水位距離因子。目前地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)方法主要包括定性方法和定量方法，定性方法依賴于專家意見與經(jīng)驗(yàn)，更適用易發(fā)性初步評(píng)價(jià)； 定量方法包括確定性方法和統(tǒng)計(jì)分析方法，確定性方法是以斜坡失穩(wěn)的物理機(jī)制為基礎(chǔ)，通過(guò)計(jì)算穩(wěn)定性系數(shù)或分析其應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)來(lái)確定災(zāi)害的易發(fā)程度，其評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性依賴于研究工作的詳細(xì)程度及參數(shù)的獲取情況，僅適用于小范圍的精細(xì)研究； 統(tǒng)計(jì)分析方法主要分析各影響因子與災(zāi)害分布的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)，在廣義上主要包括頻率比法、信息量法、證據(jù)權(quán)法、邏輯回歸法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和模糊邏輯法等。但針對(duì)水庫(kù)誘發(fā)滑坡的易發(fā)性評(píng)價(jià)方法并未有專門研究，因此本文選取了較為簡(jiǎn)單直觀、意義明確的頻率比法及信息量法進(jìn)行了易發(fā)性評(píng)價(jià)，并選取了最為常用的曲線下面積AUC法進(jìn)行了結(jié)果驗(yàn)證。

本文首先介紹了溪洛渡水電站庫(kù)區(qū)的工程地質(zhì)條件，在第2節(jié)中闡述了水庫(kù)誘發(fā)滑坡數(shù)據(jù)庫(kù)建立的方法并分析了溪洛渡水電站蓄水后滑坡數(shù)量和面積隨蓄水時(shí)間的演化趨勢(shì)，第3節(jié)中介紹了易發(fā)性評(píng)價(jià)及驗(yàn)證方法、水庫(kù)誘發(fā)滑坡的影響因子及易發(fā)性評(píng)價(jià)的結(jié)果，第4節(jié)對(duì)水庫(kù)誘發(fā)滑坡的主控因素進(jìn)行了討論，第5節(jié)對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行了總結(jié)論述。

1 工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

溪洛渡水電站位于云貴高原和四川盆地兩大地貌單元接壤的大涼山向川中盆地過(guò)渡地段(鄧宏艷等， 2011)，地勢(shì)總體上呈現(xiàn)西高東低的特點(diǎn)，西側(cè)山地相對(duì)高程達(dá)3100m，為極大起伏高山； 中-東部山體相對(duì)高程達(dá)2500m，為極大起伏中山； 東北部山地相對(duì)高程達(dá)1250～2200m，為大起伏中山(王運(yùn)生等， 2010)。研究區(qū)內(nèi)金沙江兩岸的分水嶺地區(qū)夷平面保存較好，寬谷分布較為廣泛。

1.2 氣象水文

溪洛渡庫(kù)區(qū)地勢(shì)起伏較大，不同高程帶氣候呈現(xiàn)出不同特點(diǎn)，低海拔地區(qū)氣候干燥，高海拔地區(qū)陰冷潮濕，屬于典型的亞熱帶氣候區(qū)。依據(jù)溪洛渡庫(kù)區(qū)1981～2010年多年平均氣溫和降雨數(shù)據(jù)，溪洛渡庫(kù)區(qū)平均氣溫為14～18℃，多年平均降雨量為800～1000mm，庫(kù)區(qū)在5～10月降雨頻繁，降雨量占全年的85%～90%， 6～8月是暴雨多發(fā)期，日最大降雨量超過(guò)100mm(朱吉龍， 2019)。

1.3 新構(gòu)造活動(dòng)

溪洛渡庫(kù)區(qū)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以大面積、整體性、間歇性抬升為主，并具有抬升幅度西部大于東部的掀斜性和沿?cái)嗔褞У牟町愋赃\(yùn)動(dòng)極不明顯的特點(diǎn)(王志愛， 2011)。庫(kù)區(qū)內(nèi)的主要斷裂帶有大涼山斷裂帶、昭覺-布拖斷裂、蓮峰斷裂、三河口-煙峰斷裂，斷裂帶分布如圖2所示。蓮峰斷裂在新生代早中期有過(guò)多期活動(dòng)，具有穩(wěn)定蠕滑特征，最晚活動(dòng)年代在中更新世至晚更新世初，晚更新世以來(lái)活動(dòng)不明顯(朱繼良， 2001)。

圖2 溪洛渡庫(kù)區(qū)斷裂分布圖Fig. 2 Distribution of fractures in Xiluodu Reservoir area

1.4 地層巖性與巖組

溪洛渡庫(kù)區(qū)巖性除缺失石炭系、三疊系上統(tǒng)、侏羅系與第三系之外，從元古界至第四系均有出露。本文在1︰50萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)圖地層巖性梳理的基礎(chǔ)上，參照國(guó)標(biāo)《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50218-2014)(中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編寫組， 2014)巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度UCS，將地質(zhì)巖性進(jìn)一步劃分為5類(具體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1)：堅(jiān)硬巖組、較堅(jiān)硬巖組、較軟弱巖組、軟弱巖組、松散巖組。溪洛渡水電站范圍內(nèi)共出露其中3類巖性：軟弱巖組、較軟弱巖組及較堅(jiān)硬巖組(圖3)，其中：軟弱巖組主要分布在河流右岸，較堅(jiān)硬巖組主要分布在河流左岸，較軟弱巖組分布較為均勻。

表1 工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Engineering rock classification criteria

圖3 溪洛渡庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)巖組分布圖Fig. 3 Distribution of engineering geological rock groups in Xiluodu Reservoir area

2 水庫(kù)誘發(fā)滑坡數(shù)據(jù)庫(kù)建立及時(shí)間演化趨勢(shì)分析

2.1 水庫(kù)誘發(fā)滑坡數(shù)據(jù)庫(kù)

本文采用多期影像解譯的方法建立了水庫(kù)誘發(fā)滑坡數(shù)據(jù)庫(kù)，共解譯出溪洛渡水電站水庫(kù)誘發(fā)滑坡433處(圖4)，比例尺為1︰1萬(wàn)，解譯方法如下：

圖4 溪洛渡庫(kù)區(qū)水庫(kù)誘發(fā)滑坡分布圖Fig. 4 Distribution of reservoir-induced landslides in Xiluodu Reservoir area

(1)首先劃定溪洛渡庫(kù)區(qū)解譯范圍。水庫(kù)誘發(fā)滑坡的分布位置集中于河流兩側(cè)的第一分水嶺，因此以第一分水嶺為界劃分了水庫(kù)誘發(fā)滑坡的解譯范圍。其主要獲取方式為利用ArcGIS水文分析工具對(duì)30m精度數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)(DEM)進(jìn)行多次處理，提取了研究區(qū)的分水嶺，然后經(jīng)過(guò)人工篩選與邊界校核，最終獲取了研究區(qū)的解譯范圍。

(2)利用多期遙感影像進(jìn)行解譯，研究區(qū)主要使用的解譯數(shù)據(jù)為Google Earth 影像(多源多時(shí)相，部分區(qū)域精度能夠達(dá)到約 5m)。水庫(kù)誘發(fā)滑坡的解譯類型主要有：蓄水后新誘發(fā)的滑坡、蓄水后老滑坡復(fù)活或者范圍不斷擴(kuò)大的滑坡。

溪洛渡水電站于2013年5月份蓄水，因此本文通過(guò)對(duì)比庫(kù)區(qū)2013年前后的影像及2013～2020年的多期影像解譯水庫(kù)誘發(fā)滑坡。在滑坡解譯過(guò)程中將水庫(kù)誘發(fā)滑坡發(fā)生的時(shí)間定為該滑坡第1次出現(xiàn)的影像時(shí)間，對(duì)于蓄水后范圍不斷擴(kuò)大的滑坡，同一滑坡每個(gè)范圍都進(jìn)行了圈定，以滑坡誘發(fā)及每次復(fù)發(fā)的時(shí)間作為其對(duì)應(yīng)范圍的發(fā)生時(shí)間，并計(jì)入誘發(fā)及復(fù)發(fā)年份的滑坡數(shù)量和面積中。以圖5所示溪洛渡庫(kù)區(qū)內(nèi)雨林二組滑坡為例，蓄水前滑坡體無(wú)明顯變形跡象，據(jù)水庫(kù)蓄水后2016年7月影像(2014、2015年影像缺失)，滑坡堆積體已經(jīng)出現(xiàn)多處垮塌，可以判斷該滑坡為水庫(kù)誘發(fā)滑坡。圖6所示為上田壩鄉(xiāng)滑坡，蓄水前該斜坡無(wú)滑坡發(fā)育，滑坡發(fā)育于2014年，則計(jì)入2014年的滑坡數(shù)量和面積中，滑坡于2016年7月復(fù)發(fā)，則將該滑坡復(fù)發(fā)的范圍重新圈定并計(jì)入2016年的滑坡數(shù)量和面積中， 2020年滑坡范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，則將新范圍再重新圈定并計(jì)入2020年的滑坡數(shù)量和面積中。

圖5 雨林二組滑坡遙感影像Fig. 5 Remote sensing image of landslide in Rainforest Group Ⅱ

圖6 上田壩鄉(xiāng)滑坡遙感影像Fig. 6 Remote sensing image of landslide in Shangtianba Township

2.2 水庫(kù)誘發(fā)滑坡時(shí)間演化趨勢(shì)

據(jù)此解譯了2013～2020年內(nèi)發(fā)育的滑坡，并對(duì)水庫(kù)誘發(fā)滑坡數(shù)量和面積隨時(shí)間變化的趨勢(shì)進(jìn)行了分析，從圖7、圖8中可以看出滑坡數(shù)量和面積整體上呈現(xiàn)隨著蓄水年份增加逐漸減小的趨勢(shì)，在蓄水最初的4年間，誘發(fā)的滑坡占全部滑坡數(shù)量的75.10%，占滑坡總面積的80.30%。說(shuō)明在水庫(kù)蓄水初期水庫(kù)誘發(fā)滑坡發(fā)育較多，且誘發(fā)滑坡規(guī)模較大，進(jìn)入正常運(yùn)行后，滑坡發(fā)育數(shù)量會(huì)逐漸減少，斜坡穩(wěn)定性增加。

圖7 滑坡數(shù)量隨蓄水時(shí)間變化Fig. 7 Variation of the number of landslides with water storage time

圖8 滑坡面積隨蓄水時(shí)間變化Fig. 8 Variation of landslide area with water storage time

3 水庫(kù)誘發(fā)滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)

3.1 易發(fā)性評(píng)價(jià)及驗(yàn)證方法

本文選用頻率比法對(duì)各影響因子與水庫(kù)誘發(fā)滑坡分布之間的關(guān)系進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并采用信息量法進(jìn)行溪洛渡庫(kù)區(qū)水庫(kù)誘發(fā)滑坡的易發(fā)性評(píng)價(jià)。

假定將水庫(kù)誘發(fā)滑坡的某一影響因子分為i類(如將高程因子劃分為0～1000m、1000～2000m、2000～3000m……i類)，Bi為某一影響因子第i類的滑坡面積，Ai為某一影響因子第i類的研究區(qū)的面積，B為滑坡總面積，A為研究區(qū)總面積，則滑坡影響因子的頻率比為FRi(Frequency Ratio)定義為：

(1)

信息量法是通過(guò)對(duì)已變形或破壞區(qū)域的現(xiàn)實(shí)情況和提供的信息，把反映各種影響區(qū)域穩(wěn)定性因素的實(shí)測(cè)值轉(zhuǎn)化為反映區(qū)域穩(wěn)定性的信息量值，其方法信息量的大小來(lái)評(píng)價(jià)影響因素與研究對(duì)象關(guān)系的密切程度(阮沈勇等， 2001)。信息量越大表明產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性越大。由于滑坡災(zāi)害影響因子數(shù)量較多，故采用簡(jiǎn)化的單因子信息量模型計(jì)算，再進(jìn)行疊加分析(王佳佳等， 2014)，則研究區(qū)某柵格單元的信息量預(yù)測(cè)值：

(2)

式中：A為研究區(qū)總面積；B為已經(jīng)發(fā)生滑坡災(zāi)害的柵格單元總面積；Ai為某影響因子第i類所占研究區(qū)總面積； 其中發(fā)生滑坡的面積為Bi；n為影響因子數(shù)量。

由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源廣泛且精度不同、評(píng)價(jià)模型的局限性及誘發(fā)因素和基礎(chǔ)地質(zhì)條件的動(dòng)態(tài)變化，使得地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果存在很大不確定性(Carrara， 1992)，因此需要對(duì)模型的評(píng)價(jià)質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證。目前，對(duì)易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果的驗(yàn)證一般都通過(guò)受試者特征曲線(Receiver operating characteristic， ROC)方法，ROC一般以滑坡面積累計(jì)百分比為縱軸，以易發(fā)性分區(qū)面積累計(jì)百分比為橫軸，其關(guān)鍵衡量指標(biāo)是曲線下面積(Area under curve， AUC)，AUC的取值范圍為0.5～1，值越大，評(píng)價(jià)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果越好。

3.2 水庫(kù)誘發(fā)滑坡影響因子

Pourghasemi et al. (2017)對(duì)2005～2012年期間發(fā)表在不同ISI期刊上的220篇論文進(jìn)行了查閱(圖9)，從圖中可以看出，坡度、巖性、坡向、距河流距離、高程、距斷層距離等因素的使用次數(shù)均在100次以上，說(shuō)明在以往的研究中這些因子被普遍認(rèn)為對(duì)誘發(fā)滑坡的貢獻(xiàn)更大。但是針對(duì)水庫(kù)誘發(fā)滑坡影響因子的選取，還需要考慮庫(kù)水位的升降作用(尚敏等， 2021)，本文將距死水位距離作為工程影響因子分析庫(kù)水位升降對(duì)滑坡發(fā)育及復(fù)活的影響?；诖耍疚倪x取了高程、坡度、坡向、巖性、距斷裂距離及距死水位距離6個(gè)孕災(zāi)因子，并計(jì)算了各影響因子的頻率比，以分析其對(duì)滑坡發(fā)育的影響規(guī)律。

圖9 220篇論文中的評(píng)價(jià)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)(Pourghasemi et al.，2017)Fig. 9 Statistics of evaluation metrics in 220 papers(Pourghasemi et al.，2017)

3.2.1 地形地貌

地形是地質(zhì)災(zāi)害的主要控制因素，本文主要選取高程、坡度和坡向研究災(zāi)害的發(fā)育規(guī)律。研究區(qū)高程采用30m分辨率數(shù)據(jù)，高程范圍為265～5433m，以1000m為間隔將研究區(qū)高程范圍劃分為4個(gè)等級(jí)，分別為<1km、1～2km、2～3km、3～4km，研究區(qū)自河流至兩側(cè)分水嶺高程逐漸增大。研究區(qū)頻率比計(jì)算結(jié)果如圖10a所示，滑坡發(fā)生頻率總體上隨著高程的增加而逐漸減小，其中高程1000m以內(nèi)災(zāi)害的發(fā)生頻率最高， 2000m以上無(wú)水庫(kù)誘發(fā)滑坡發(fā)育。基于高程數(shù)據(jù)，利用ArcGIS表面分析功能獲取了研究區(qū)的坡度和坡向數(shù)據(jù)，將坡度劃分為0°～10°、10°～20°、20°～30°、30°～40°、40°～50°、50°～60°及>60° 7類。研究區(qū)的頻率比計(jì)算結(jié)果如圖10b所示，從圖中可以看出研究區(qū)水庫(kù)誘發(fā)滑坡發(fā)育的優(yōu)勢(shì)坡度為30°～60°，隨地形坡度增大災(zāi)害發(fā)生頻率整體呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。將坡向劃分為N、NE、E、SE、S、SW、W、NW 8類，研究區(qū)的頻率比計(jì)算結(jié)果如圖10c所示，從圖中可以看出控制研究區(qū)災(zāi)害發(fā)生的主要坡向?yàn)镾E、W和NW向，其次為E、SW向。這是由于溪洛渡庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)金沙江自SW向流向NE向，災(zāi)害分布較為密集的斜坡為河流兩岸的斜坡，其坡向主要為SE、NW向，同時(shí)由于地形影響，河道部分彎曲，河流兩岸坡向發(fā)生變化，因而造成E、SW向斜坡也有較多災(zāi)害發(fā)育。

圖10 各因子頻率比計(jì)算結(jié)果Fig. 10 Calculation results of frequency ratio of each factor

3.2.2 工程地質(zhì)巖組

本文在1︰50萬(wàn)地質(zhì)圖基礎(chǔ)上，將溪洛渡水電站解譯范圍內(nèi)的地層巖性劃分為軟弱巖、較軟弱巖、較堅(jiān)硬巖3種(圖3)，其頻率比計(jì)算結(jié)果如圖10d所示，巖性并未呈現(xiàn)出巖性越軟弱災(zāi)害發(fā)生頻率越高的規(guī)律，這受到水庫(kù)誘發(fā)滑坡數(shù)據(jù)與工程地質(zhì)巖組數(shù)據(jù)精度的限制，同時(shí)也與巖性與地貌的互饋?zhàn)饔糜嘘P(guān)(Zou et al.，2022)。

3.2.3 地質(zhì)構(gòu)造

斷裂與斜坡中軟弱結(jié)構(gòu)面的發(fā)育具有一定相關(guān)性，因而會(huì)導(dǎo)致巖土體的完整性降低，容易產(chǎn)生滑坡。本文選取距斷裂距離作為水庫(kù)誘發(fā)滑坡的影響因子，將其劃分為0～100m、100～200m、200～400m、400～800m、800～1600m、1600～3200m、3200～6400m、>6400m 8組，研究區(qū)距斷裂距離的頻率比計(jì)算結(jié)果如圖10e所示，從圖中可以看出距斷裂400～3200m范圍內(nèi)更有利滑坡發(fā)育。

3.2.4 工程誘發(fā)因素

在金沙江流域內(nèi)產(chǎn)生擾動(dòng)災(zāi)害的主要工程為水電工程，水庫(kù)蓄水對(duì)邊坡穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生影響，容易誘發(fā)滑坡，其失穩(wěn)原因主要包括水庫(kù)蓄水后淹沒邊坡會(huì)導(dǎo)致邊坡抗剪強(qiáng)度降低、地下水位上升導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)、水庫(kù)水位快速下降時(shí)滑坡中剩余孔隙水壓力的影響及庫(kù)水水壓引起邊坡內(nèi)部強(qiáng)度變化等，邊坡在地下水作用下還容易造成破壞面貫通(Fujita， 1997)。水庫(kù)誘發(fā)災(zāi)害一般集中在庫(kù)水消落帶范圍內(nèi)，距離水庫(kù)越遠(yuǎn)受到的影響越小，因而本文選取了距水庫(kù)的距離作為工程擾動(dòng)災(zāi)害的影響因子，將其劃分為0～100m、100～200m、200～400m、400～800m、800～1600m及>1600m 6組，距死水位距離的頻率比計(jì)算結(jié)果如圖10f所示?？傮w上，呈現(xiàn)距死水位越近，越易觸發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)律，距離死水位100～200m范圍內(nèi)最有利于滑坡發(fā)育。

3.3 易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果

由于各個(gè)因素對(duì)滑坡發(fā)生的影響存在一定的耦合關(guān)系，為探討各因素對(duì)滑坡發(fā)育的單獨(dú)影響，本文應(yīng)用曲線下面積AUC法分析單因素下的滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)。首先統(tǒng)計(jì)各類別下分級(jí)面積和該分級(jí)中滑坡的面積，然后按照3.2中計(jì)算的頻率比降序排列，即從高易發(fā)性類別開始計(jì)算累計(jì)分區(qū)面積百分比和累計(jì)滑坡面積百分比，繪制ROC曲線得各因子影響下滑坡易發(fā)性AUC值，結(jié)果如圖11所示。從圖中可以看出，高程和距死水位距離對(duì)滑坡進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)置信度最高，距斷裂距離和坡度對(duì)滑坡進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)的置信度比坡向及工程地質(zhì)巖組高。因此，本文最終選取高程、距死水位距離、距斷裂距離、坡度4個(gè)因素，采用信息量法進(jìn)行水庫(kù)誘發(fā)滑坡的易發(fā)性評(píng)價(jià)?；贏rcGIS柵格數(shù)據(jù)模型的信息量計(jì)算方法，計(jì)算上述4個(gè)指標(biāo)各分類下的信息量值，然后利用ArcGIS柵格計(jì)算器進(jìn)行信息量值疊加，獲取每個(gè)柵格的易發(fā)性指數(shù)，采用Natural breaks自然斷點(diǎn)法將研究區(qū)的滑坡易發(fā)性劃分為極高、高、中等、低、極低5個(gè)分級(jí)區(qū)間，獲得了研究區(qū)滑坡易發(fā)性分區(qū)圖(圖12)。從圖中可以看出，極高易發(fā)區(qū)與高易發(fā)區(qū)主要分布在庫(kù)岸兩側(cè)，占研究區(qū)面積的15.81%，距離死水位越遠(yuǎn)，易發(fā)性越低。

圖11 各因素對(duì)滑坡易發(fā)性影響的ROC曲線對(duì)比圖Fig. 11 Comparison of ROC curves for the effects of various factors on landslide susceptibility

圖12 溪洛渡庫(kù)區(qū)水庫(kù)誘發(fā)滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)分區(qū)Fig. 12 Evaluation chart of reservoir-induced landslide susceptibility

應(yīng)用曲線下面積AUC法對(duì)易發(fā)性分析的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，首先統(tǒng)計(jì)極高、高、中等、低、極低易發(fā)性5種類別的分區(qū)面積及該分級(jí)中的滑坡面積(表2)，然后按照信息量值大小降序排列，繪制得到ROC曲線(圖13)，計(jì)算4種因子組合下的易發(fā)性AUC大小為0.912，表明易發(fā)性評(píng)價(jià)的結(jié)果較好。

表2 易發(fā)性分區(qū)、滑坡面積及比例Table 2 Susceptibility zoning， landslide area and proportion

圖13 ROC曲線Fig. 13 ROC curve

4 討 論

根據(jù)圖12所示結(jié)果，極高易發(fā)區(qū)與高易發(fā)區(qū)主要分布在距死水位400m以內(nèi)、高程1km以下的范圍內(nèi)，其中距死水位100～200m范圍滑坡數(shù)量最多，溪洛渡水電站死水位為540m，正常蓄水位為600m，規(guī)定的距死水位距離是以水電站死水位為起點(diǎn)， 0～100m范圍內(nèi)包含了60m的庫(kù)水位消落帶，在上述條件下得出距死水位100～200m范圍內(nèi)滑坡發(fā)育最多，說(shuō)明庫(kù)水消落帶對(duì)其上部坡體的穩(wěn)定性影響最大。根據(jù)前人研究，庫(kù)岸再造影響范圍在庫(kù)水位以上30～50m，個(gè)別可達(dá)80m(羅曉紅等， 2003)，本文的研究表明其影響范圍可能更大。

溪洛渡水電站于2013年5月4日蓄水后地震活動(dòng)明顯增強(qiáng)， 2014年4月5日在永善縣發(fā)生 5.3級(jí)地震，同年8月17日在距永善縣地震震中 10km 范圍內(nèi)又發(fā)生1次 5.0級(jí)地震。本文中解譯的水庫(kù)蓄水滑坡包含這些次生地震活動(dòng)引起的滑坡災(zāi)害。本文中距斷層距離和坡度兩個(gè)自然因素均對(duì)滑坡分布具有重要影響，與前人對(duì)地震滑坡的主控因素分析是一致的(祁生文等， 2009； Zou et al.，2022)。

結(jié)合水庫(kù)蓄水誘發(fā)滑坡的分布規(guī)律，在水電站運(yùn)營(yíng)期間需要對(duì)上述范圍加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與邊坡失穩(wěn)防控，尤其是在該范圍內(nèi)的古滑坡堆積體穩(wěn)定性，如果古滑坡復(fù)活造成大量滑坡體高速滑入水庫(kù)，形成涌浪，會(huì)威脅大壩的安全及水電站的正常運(yùn)營(yíng)。

5 結(jié) 論

(1)本文采用多期遙感影像解譯的方式對(duì)水庫(kù)誘發(fā)滑坡進(jìn)行識(shí)別解譯，建立了金沙江溪洛渡水電站水庫(kù)誘發(fā)災(zāi)害的數(shù)據(jù)庫(kù)，共解譯水庫(kù)誘發(fā)滑坡433個(gè)，比例尺為1︰10 000?；跀?shù)據(jù)庫(kù)對(duì)水庫(kù)誘發(fā)滑坡數(shù)量和面積隨時(shí)間的演化趨勢(shì)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明水庫(kù)誘發(fā)滑坡主要發(fā)生在蓄水初期3～4年，水庫(kù)正常運(yùn)行后滑坡數(shù)量逐漸減少，岸坡表生演化逐漸趨于穩(wěn)定。

(2)對(duì)水庫(kù)誘發(fā)滑坡的空間分布規(guī)律和控制因素進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，庫(kù)區(qū)內(nèi)水庫(kù)誘發(fā)滑坡主要分布在高程1km以內(nèi)， 2km以上無(wú)誘發(fā)滑坡分布，優(yōu)勢(shì)坡度為30°～60°，發(fā)育滑坡的斜坡坡向以SE、W和NW向?yàn)橹鳎?在距斷裂400～3200m范圍內(nèi)更有利于滑坡發(fā)育； 距死水位100～200m范圍內(nèi)災(zāi)害發(fā)育數(shù)量最多。而距死水位距離與高程是水庫(kù)誘發(fā)滑坡的主控因素。選取高程、距斷裂距離、坡度和距死水位距離4項(xiàng)因素，采用信息量模型開展了水庫(kù)誘發(fā)滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)和分區(qū)。極高易發(fā)區(qū)與高易發(fā)區(qū)主要分布在距死水位400m以內(nèi)、高程1km以下的范圍內(nèi)。采用ROC曲線對(duì)模型準(zhǔn)確性進(jìn)行評(píng)價(jià)，AUC值達(dá)0.912，評(píng)價(jià)結(jié)果可信度較好。

(3)本文建立的水庫(kù)誘發(fā)滑坡數(shù)據(jù)庫(kù)及易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果能夠?yàn)橄宥蓭?kù)區(qū)蓄水后災(zāi)害排查與減災(zāi)工作提供理論依據(jù)與指導(dǎo)。研究方法及成果也可應(yīng)用于其他已建水電站正常運(yùn)營(yíng)、未建及在建水電站的規(guī)劃建設(shè)和防災(zāi)減災(zāi)工作。