滑坡災害坡度坡向敏感性分析研究——以云南大關縣為例

凌 炳,余 敏

（1.南京大學地球科學與工程學院, 江蘇南京 210046；2.江西省地質工程（集團）公司，江西南昌 330029）

0 引言

隨著人口的增長、社會經濟的發展，人類對資源、環境的利用越來越強，對地質環境的破壞亦越來越嚴重，地質災害愈演愈烈，地質環境問題日益突出，嚴重制約著社會經濟的可持續發展。地質災害問題成為大關縣經濟發展長期難以擺脫的主要控制因素之一。

大關縣是云南省地質災害多發區，其中滑坡是主要的災害類型?；轮饕绊懸蛩赜械匦蔚孛?、植被覆蓋、地層巖性、地質構造、水文地質條件和人為活動等因素。客觀分析各影響因子和滑坡之間的關系在區域滑坡分析中顯得尤為重要，也是準確進行地質災害評價的基礎。

本文選取云南昭通市大關縣為研究區域，結合現有的滑坡數據資料[1]，以ArcGIS為平臺，通過研究區域的數字高程模型數據（DEM）分析得到坡度及坡向數據，利用GIS空間分析功能，結合基于貢獻率的敏感性數學分析方法，定量地分析坡度、坡向因子中各區段對滑坡的敏感程度。

1 研究區概況及地質災害情況

大關縣位于云南省東北部，昭通地區的腹心地帶。縣境氣溫平面差異不大，垂直差異突出，為山區立體氣候，全年平均氣溫15.0℃，最高40.3℃，最低-6.4℃。縣境內降水分布不平衡，年平均降水量992.9mm[2]。整個縣域地貌以峽谷山岳地形地貌為主，山高坡陡，溝谷縱橫，地勢南北高，中間低，相對高差大。大關縣境內除太古界、元古界和古生界、中生界的地層個別缺失外，其余地層均有出露。地層出露巖性主要為淺海相碳酸鹽巖，濱海相及海陸交互相的砂巖、粉砂巖，巖漿巖主要為二疊系玄武巖。溝谷和斜坡地帶廣布第四系松散堆積層。大關處于揚子準地臺邊緣，川滇經向構造帶北段。區內以褶皺和斷裂構造為主，總體為北東向。境內構造形跡北部和南部主要以南北向或北西向構造為主，中部構造形跡主要為北東向。地層褶皺寬闊，多數以短軸背斜出現[3]。按展布方向可分為南北、北東、北西和東西向構造。縣域內新構造運動強烈，近代地震活動強烈，河谷下切，河流深切和側蝕作用加劇。

全縣共發現各類地質災害點共187處。地質災害類型主要是滑坡和崩塌，其次為泥石流、不穩定斜坡等[4]?；聻暮κ谴箨P縣各類地質災害中數量最多、分布最廣、危害性最大的災種。在187個地質災害點中，滑坡地質災害點達93個，占地質災害總數的50%。

2 分析方法

2.1 GIS空間分析

GIS是集成多學科交叉的產物，功能強大而完備，如：數據采集與編輯、屬性數據編輯與分析、制圖功能、空間數據庫管理功能。GIS為空間分析提供了強大的工具，使復雜困難的高級空間分析變得簡單易行。

DEM是地理信息系統地理數據庫中最為重要的空間信息資料，是提取坡度和坡向的數據來源。本文研究區域內覆蓋13幅1:50000的DEM，首先將13幅DEM進行鑲嵌，運用Arcgis的3D分析工具對柵格數據做坡度坡向分析，然后設定相應的分類級別生成坡度坡向圖[5]。再運用GIS的疊加分析，將2個圖層重疊在一起，經過圖形和屬性運算，產生新的空間區域。將滑坡坐標投影到圖上，進行提取分析，就可獲取每個滑坡點的空間數據屬性。

2.2 基于貢獻率的敏感性分析

敏感性分析是經濟統計分析中經常用到的一個名詞，是指從定量分析的角度研究有關因素發生某中變化對某一個或一組關鍵指標影響程度的一種不確定分析技術。將其引入地質災害分析就是將影響滑坡發生的各個因子對滑坡發生所起到的作用大小進行量化，研究的是坡度與坡向的區間變化對于滑坡的影響程度[6]。

以某區域內滑坡出現的頻率以及單次滑坡發生的規模大小來評價某區域滑坡的災害性的大小。以上2個評價參數分別記為頻率因子和面積因子，以和表示。

式中：

Aij為第i個一級影響因子中第j個二級因子的區域面積；αij為該二級因子面積內分布的歷史滑坡災害的面積；Fij為所有滑坡次數之和；Cij為在二級因子面積內分布的歷史滑坡次數。

則貢獻率的大小計算規定如下：

進行歸一化處理：

3 結果分析

根據上述思路將影響因子分為一級影響因子和二級影響因子。將坡度、坡向定為一級影響因子，二級影響因子是對一級影響因子的細化，是最后參與危險性區劃的指標。

本文選取坡度、坡向做敏感性分析，各二級因子細化指標如表1所示。

表1 滑坡致災因子及其子類

3.1 滑坡與坡度的關系

坡度在斜坡穩定性分析中，是一個非常重要的因素[7]。在平地就很難發生滑坡，斜坡失穩則更可能發生在坡度較大的地段，但若坡度大到一定程度，滑坡就不會輕易發生了，取而代之的是崩塌的發生[8]。從表2可以看到：坡度帶15°～25°的 ij值為最大，且發生滑坡的頻率最多、受災面積最大，說明15°～25°坡度帶是滑坡災害最敏感的區域。

表2 坡度因子參數計算表

3.2 滑坡與坡向的關系

坡向是指斜坡臨空面的朝向。如坡面對南稱南坡，對北稱北坡。有研究認為，坡向可能與滑斜坡穩定性有關，但要因地區而異[9]。坡向的不同，造成不同坡向氣候條件的差異，并對植被、土壤、地貌、水文等產生影響[10]。通過表3 知：坡向270°～315°是滑坡災害最敏感的區域，其次是225°～270°，這兩個方向上發育的滑坡也較多，但是與其他方向上的差距不大，說明坡向的分區區間變動對滑坡發生的作用較均衡，不顯著。

表3 坡向因子參數計算表

4 結論

（1）研究區域內坡度15°～25°、坡向270°～315°的區域是滑坡災害最敏感的區域，但各個坡向帶的貢獻率差別不大。即地形因子中坡度對于滑坡的影響更加敏感，而坡向對滑坡發生的作用不顯著。

（2）采用地理信息系統技術對DEM數據進行柵格處理，得出研究區的坡度坡向數據，應用基于貢獻率的敏感性分析技術，定量分析研究坡度坡向與滑坡之間的關系，分析結果為區域滑坡危險度精確劃分提供基礎。此方法也可以應用于其他滑坡環境影響因子敏感性分析。

[1]云南省地質局第二區域地質測量大隊．1:200000中華人民共和國區域地質調查報告(昭通幅)[R]．1978．

[2]劉泓伶，郭光輝，曾廣文．云南省大關縣滑坡災害特征分析[J]．地質災害與環境保護，2012，23(3):13～17．

[3]唐 春，羅吉祥，汪 梅．大關縣滑坡災害發育特征及成因分析[J]．中國水土保持，2009(7):35～36．

[4]唐 春．大關縣地質災害風險評價與防治對策研究[D]．云南昆明，昆明理工大學，2007.

[5]鄭著彬，任靜麗．DEM地形分析在山區地質災害研究中的應用—以云南省漾濞縣為例[J].云南地理環境研究，2010,22(2):19～22.

[6]陳燕平．基于GIS的貴州省滑坡地質災害易發性多模型綜合評價[D].中南大學，2010.

[7]曹洪洋，郝東恒，白聚波．區域滑坡災害地形地貌因子敏感性分析研究[J].中國安全科學學報，2011(11):3～7.

[8]王念秦．坡度圖在滑坡研究中的應用[J].災害學，1991,6(3):66～70.

[9]郭芳芳，楊 農，孟 暉，張岳橋，葉寶瑩．地形起伏度和坡度分析在區域滑坡災害評價中的應用[J].中國地質，2008,35(1):131～143.

[10]王朝陽．坡向與斜坡穩定性的關系研究[D]．昆明：昆明理工大學，2008.