阿坝州地质灾害演化规律及风险性评价

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阿坝藏族羌族自治州位于四川省西北部,属青藏歹字型构造体系中部川滇南北向构造体系归并复合的最北地段。区内构造复杂,尤其后“5.12”时代州内地震带处于高经爆发阶段,并且发生了明显的灾害链效应。再加上“4.20”芦山和“8.8”九寨沟等共三次强震,区内地应力被扰动、同时受近年频繁的短时强降雨和人类经济活动的影响,本就脆弱的地质环境已愈加敏感,各灾种的规模和数量远大于震前水平,并且还将持续很长的一段时间。因此,建立科学、长效的预防机制成为当务之急。本文以阿坝州为研究区,以区内地质灾害数据为研究对象,以GIS为手段,结合详细的区域地质资料,介绍了区内灾害的基本特征,分析了灾害空间分布、数量和体积的演化规律。并选取高程、坡度、坡向、地貌类型、岩土体类型、地质构造、地震峰值加速度、地表水系、降雨、道路、植被覆盖率、矿山开采等影响地质灾害发育的因子,基于GIS的空间分析功能,对区内灾害在不同影响因子中的分布和演化规律进行了分析。采用信息量模型和基于演化规律的信息量-层次分析组合模型对研究区进行了危险性评价和区划,并利用ROC曲线进行了分析比对。选取人口密度、道路密度、建筑物密度、GDP等易损指标,对研究区进行了易损性评价。利用GIS将危险性区划结果与易损性区划结果进行叠加,得到研究区的风险性区划结果,并根据当前区内实际情况和本文研究结果提出了简要的风险防控建议。本文主要得到以下结论:(1)研究区地质灾害分布面密度为8.03处/100km~2。类型以滑坡、泥石流、崩塌为主,占比分别为29.84%、31.71%、23.04%。动力成因有自然动力成因、综合动力成因、人为动力成因等,占比分别为95.83%、3.03%、1.14%。(2)从空间上看:区内灾害的发育受2008年、2013年、2017年三次强震影响较大,在空间分布上呈现强烈的区域集中现象,主要集中分布在:东南部汶川县~茂县~理县和东北部九寨沟县等地。从数量和体积看:2000年以后灾害数量逐年缓慢增加,至2008年汶川强震产生了大量同震灾害,使区内灾害密度提高了1.55倍,未立即产生破坏的松散物质暂时稳定堆积于斜坡上,至2013年芦山地震、连续降雨诱发,区内发生大规模次生灾害,灾害总体积比2008年高出116.5万m~3,但这也极大消耗了斜坡上的松散堆积物。至2017年,受九寨沟地震和后续降雨影响,区内的灾害总体积同2013年相比减少了63.07%,并且有逐年递减的趋势。(3)基于GIS平台,将选取的影响因子与历史灾害数据进行叠加,分析归纳灾害在不同影响因子中的演化规律,灾害数量呈上升趋势的因子有:(1)地形地貌:高程2500m~3500m,陡坡和峭坡35°~90°,阳坡和半阳坡135°~315°,构造高山地貌;(2)岩土体类型:较坚硬块状、碎屑岩组,坚硬碎屑岩组;(3)地质构造与地震:距离构造0~500m,峰值加速度0.15g;(4)地表水系与降雨:降雨量为982.14mm~1071.72mm;(5)人类工程活动:植被覆盖率为0~20%。(4)利用信息量模型和组合模型,根据灾害的内部因素和诱发因素,对研究区进行危险性评价与区划,并通过ROC曲线对比,证明了组合模型的精度优于信息量模型。危险性评价结果为:高危险区面积占10.11%,灾害点密度为0.392处/km~2,基本延河谷分布;中危险区占15.47%,灾害点密度为0.112处/km~2,集中于高山峡谷地貌;低危险区占19.81%,灾害点密度为0.003处/km~2,主要分布于东部大部分地区;极低危险区占53.35%,灾害点密度为0.002处/km~2。(5)综合分析研究区承灾体基本特征后,选取人口密度、建筑物密度、道路密度、GDP占比等宏观指标进行易损性评价。在GIS中将易损因子进行归一化后赋权重叠加,评价结果为:汶川和茂县为高易损区;九寨沟、马尔康、金川、小金等为中易损区;理县、黑水、松潘等三县为低易损区;其余四县为极低易损区。(6)利用GIS将危险性评价和易损性评价进行叠加,并根据风险矩阵和ALARP法划分风险性等级。划分结果为:汶川、茂县总体为高风险区,平均20%左右的区域为中风险区;九寨沟47.51%的区域为中风险区,16.87%为高风险区,小部分区域为低风险和极低风险区;各个县内均有中风险区分布,其中九寨沟、松潘、黑水等县内分布最广、在红原、壤塘等县内分布最少;金川、小金、松潘等县50%以上的区域属低风险区;而壤塘、红原、阿坝、若尔盖等县近90%的区域为极低风险区。
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