基于GIS的多耦合模型在小金川流域地质灾害风险评价的应用

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小金川又称小金河,发源于邛崃山,是由抚边河与沃日河汇合而成,最终汇入大渡河上游,属于大渡河水系,是大渡河左岸一级支流。小金川流域面积约为5246平方千米,地处川西高原地区,地质条件复杂,生态环境脆弱,是川西地质灾害高发地区。区内共有规模不等的地质灾害点813处,主要类型有滑坡、泥石流、崩塌和不稳定斜坡等,这些地质灾害大部分散落在距离乡镇及村庄较近且有人类活动痕迹的区域,这不仅给区内的人员及物质财产安全等造成了极大的威胁,也限制了当地城镇化建设及经济的发展。因此,进行小金川流域的地质灾害风险评价研究,对于保障当地人口、基础通讯设施、生产结构和经济发展,推进科学防灾减灾有着重要意义。本文以小金川流域为研究区域,以调查收集的地质灾害点及其相关资料为基础,分析其地质灾害发育的影响因子,通过逐步回归法选取最佳因子组合,建立危险性评价指标体系,以信息量模型(I)、确定性系数模型(CF)、地理加权回归模型(GWR)和逻辑回归模型(LR)为基础进行多模型耦合,使用耦合模型评估地质灾害风险,探索耦合模型在地质灾害研究中的适用性,比较评价结果并选择最佳方案。综合分析研究区社会经济情况,从人口易损性、物质易损性、经济易损性3个方面考虑,选择合理的易损性评价指标,以乡镇为评价单元,并运用层次分析法计算各评价指标的权重,采用GIS技术评估地质灾害的易损性。根据表达式“风险=危险性×易损性”,采用定性和定量统计相结合的方法,建立了风险评价模型,得到小金川流域的风险评价结果。本文主要研究成果如下:(1)地质灾害分布特征。灾害点主要分布在中路乡、岳扎乡、美兴镇等乡镇,空间分布表现出明显的聚集特征,并且沿河流水系呈线性分布,灾害点的密度总体上西南高,东北低,且中部、西南部较为聚集,东部、北部相对较为分散。(2)评价指标选取以及指标体系的建立。分析研究区地质灾害发育影响因素,采用逐步回归分析法检验因子相关性,筛除距断层距离、地形起伏度、地表径流强度(SPI)三个因子,最终保留的危险性评价指标为:坡度、坡向、土壤、岩性、植被(NDVI)、降雨、土地利用、地形湿度指数(TWI)、距道路距离和距河流距离。确定易损性评价指标:人口密度、道路密度、建筑物密度及耕地密度。在此基础上,分别建立了较为完善的危险性和易损性评价指标体系。(3)模型评价结果对比及精度验证。通过信息量模型、确定性系数模型、CFR耦合模型、ILR耦合模型、GWILR耦合模型和GWCFR耦合模型6个模型对小金川流域地质灾害进行危险性评价,对6个评价结果进行合理性检验并采用ROC曲线进行对比,结果表明六个模型都满足检验要求,评价精度较好,并且AUCCF<AUCI<AUCCFR<AUCILR<AUCGWILR<AUCGWCFR,充分反映出耦合模型在小金川流域地质灾害危险性评价中的适用性和优势。其中,GWCFR耦合模型AUC值为0.945,精度最高,故将其作为危险性评价结果。(4)地质灾害风险评价及结果分析。根据风险评价矩阵将小金川流域划分为5个风险等级(即高、较高、中等、较低、低),其中高风险区面积约149.74km~2(占总面积2.85%),灾害点共计有270处,灾害点密度为1.8个/km~2,主要分布于中路乡、美兴镇、老营乡及岳扎乡等。结合区域现状,以评价结果为依据,提出灾害防治建议。
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