基于GIS的滑坡致灾成因分析及评价研究

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  [摘 要]城市规划建设规模的扩大以及对自然开采改造工程的増加,地质灾害也频繁发生。这影响了人类生产生活,同时还威胁到了人类财产及生命安全。而今,对地质灾害的研究与分析也得到了重视。本文运用GIS对单一因子影响下的滑坡地质灾害敏感性进行分析,同时得到了滑坡地质灾害危险性及风险性的分类等级。
  [关键词]GIS;滑坡致灾;成因分析
  中图分类号:TU94+3.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)09-0005-01
  1 引言
  滑坡地质灾害作为一种典型的地质灾害,这些年来的研究手段也开始逐渐更多的利用地理信息系统(GIS)。地理信息系统的逐步发展和完善也使得它在滑坡地质灾害研巧中的应用得到了不断的拓展。这是因为地理信息系统软件分析功能的逐步完善、地理信息系统性价比的不断提高、集成技术研究水平的不断提髙、滑坡地质灾害研究理论与研究方法的逐步完善等。现在,越来越多的研究人员、灾害管理机构也开始尝试运用地理信息系统强大的空间分析和空间数据库功能来研究和管理滑坡地质灾害的信息。也正是因为地理信息系统空间分析和空间数据库管理的优越的功能,决定了它非常适合用于解决滑坡地质灾害研究领域中的许多诸多问题,例如滑坡信息的管理、滑坡时空序列的分析、滑坡灾害发生与静态及动态环境因素(如暴雨、地震)等之间的相关分析、滑坡灾害风险性、危险性评价等。
  滑坡地质灾害是发生在地球表层一定范围内和某个时间段的一种灾害现象,在空间上,不同类型的滑坡体大小有很大的差别,时间快慢差别也很大,但是这些都是灾害孕育环境与触发因子共同作用下的而导致的。而滑坡灾害和它所产生的影响因素都与空间位置都有很大的关系,利用地理信息系统的技术可以对滑坡地质灾害和滑坡地质灾害的相关信息进行管理,也可以从不同的空间和时间尺度上分析滑坡地质灾害的发生与环境因素之间的统计关系,定量、半定量的评价滑坡地质灾害发生风险及滑坡地质灾害可能的影响范围。
  2 地理信息系统功能概述
  地理信息系统,是对地理空间实体和地理现象的特征要素进行提取、处理、表达、管理、分析、显示和应用的计算机空间或时空信息系统。主要由三个方面的特征:
  (1)地理信息系统能够很好的采集、管理、分析和输出各种地理信息,具有很好的动态性和空间性。
  (2)地理信息系统的地理数据管理需要在计算机系统的支持下进行,并在计算机程序的支持下进行常规的或着专口的地理分析,从而能够对空间地理数据进行管理,从而得到有用的信息,也能够完成一些比较艰巨的任务
  (3)地理信息系统能够快速、精确、综合地对复杂的地理系统的进行空间定位和过程动态分析。
  一个完整的GIS主要包括四个部分:计算机硬件系统、计算机软件系统、地理数据和系统管理操作人员。计算机硬件系统主要是由输入/输出设备、中央处理单元、存储器等这些基本元素组成,在这些硬件组件的协助下,可向计算机系统提供必要的信息,保存数据以做好现在或将来使用的准备,把处理得到的结果或着信息提供给客户。计算机软件系统是配备的的各种程序,除了常用的计算化系统软件之外,一般还包括地理信息系统软件、其他支持软件、应用分析程序等。GIS重要构成的因素中还包括了人,地理信息系统不同于一副常规的地图,它是一个动态地理模型。需要人来进行组织、管理、维护和更新、将系统扩充完善、根据实际需要对应用程序开发,并且可以灵活的采用地理分析模型提取多种信息,为研究和决策提供服务。
  3 滑坡致灾因子分析及单一因子对滑坡影响的评价分析
  孕灾环境是由大气圈、水圈、岩石圈、生物圈和人类社会圈所构成的综合地球表层环境。也就是孕育产生灾害的自然环境和人文环境,其中最主要的是气候和地表覆盖的变化。孕灾环境因子主要包括:
  坡度:主要反映的是地表的陡缓程度,通常用来标记丘陵、山体、道路等的斜坡的陡峭程度。一般来说,坡度的几何特征能够决定滑坡是否发生,斜坡体的坡度是决定滑坡体下滑动力的控制因素。
  地形起伏度:是指在某一特定的区域中,最高点与最低点海拔高度的差值。地形起伏度从宏观上描述某个区域地形特征的,是划分地貌类型的重要指标之一。地形起伏较大的地方,滑坡灾害更易孕育和发生,并且滑坡地质灾害在这些地区发生的时候更容易造成更大的伤害,更容易威胁人民生命财产安全。
  高程:指的是某一点沿着铅垂线方向到绝对基面的距离。高程对降雨量、植被类型及植被覆盖率有一定影响。随着高程的増加,降水量可能减少,植被覆盖率可能会降低,且植被可能由森林变为灌木、草地等,进而间接影响滑坡的分布。
  致灾因子即由孕灾环境产生的各种异动因子。其是由各种自然异动、人为异动、技术异动、政治经济异动等产生的。
  降雨量:是指从天空中降落到地面的雨水,没有经过蒸发、渗透、流失而汇聚到一个水层的深度。降雨是滑坡地质灾害的外界因素,在岩性、植被覆盖率、坡度等都差不多的情况下,降雨量越大,发生滑坡地质灾害的可能性也就越大。人类工程活动:人类由于生产生活而对自然进行改造或是影响,会对地形地貌、植被、河流等的分布造成影响,也有可能会造成一定的自然灾害。
  基于不同孕灾因子,对高程、坡度、距断裂带距离、距河流距离、距道路距离、地形起伏度等6个因素进行了分类。由于该地地形起伏大且地形地貌复杂,对高程、距断裂带距离、距河流距离、距道路距离等这4个因素进行了等距分级,对坡度进行了自然间断法分级。采用确定性系数进行滑坡的危险性区划的假定是滑坡的危险性可以根据过去滑坡与确定为诱发因素之间的统计关系进行确定。也就是未来在达到与相似条件地区的其他滑坡发生时所处的相似环境条件时,将发生滑动。CF这一概率函数,最早由Shortli和Buchanan提出,由Heckerman进行了改进,如下:
  式中,可以表示为整个研究区域的滑坡数目与研究区面积的比值,是事件在整个研究区A中发生的先验概率,是时间在数据类a中发生的条件概率,在实际滑坡应用中可以表示为代表数据类a的单元中存在的滑坡数目与单元面积的比值。通过函数变换,CF的变化区间为,负值代表确定性降低,正值代表事件发生确定性的増长;也就是说,負值表示滑坡变形失稳的确定性低,正值表示滑坡变形失稳的确定性高。在这一区间内,值越大,越容易发生滑坡。当值接近于0,则代表先验概率与条件概率很接近,即不能确定这一单元是否为滑坡易发区。
  通过对所在研究区不同因素的影响程度来看,坡度和高程对滑坡的影响较大,而道路和水系的分布对滑坡稳定性影响次之,断裂带的分布对滑坡灾害发生的影响较小。在研究一个区域内滑坡灾害发生的可能性时,不能只从单一方面考虑,而要综合不同方面,从各个角度进行分析,才能确保数据结果的准确性。
  结语
  运用地理信息系统,对滑坡地质灾害进行分析,可以对灾害发生地段、灾害发生的危险性以及发生可能性的大小做出判断。论文主要运用ArcGIS为工具,将滑坡灾害分布点和孕灾、致灾因子进行空间分析和计算,得出滑坡灾害发生的风险性等级评定。
  參考文献
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