基于GIS的大比例尺滑坡危险性评价方法研究——以普格县为例

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在我国滑坡地质灾害频繁发生,进入21世纪以来,频发的地震活动、城镇建设带来的更加剧烈的人类工程活动及极端降雨条件等,更是加剧了滑坡地质灾害的发生,给防灾减灾战略提出新的挑战,传统的单体滑坡的工程防治、机制分析,已经远远满足不了社会的防灾减灾的需求,国际上一直倡导的减灾防灾手段是对区域滑坡的危险性和风险评价研究,使滑坡研究从单个滑坡的孕灾机理研究向区域滑坡危险性评估、预测及风险管理方向发展,通过对区域滑坡地质灾害的危险性技术方法研究发现,目前对小比例尺大区域的研究方法相对成熟,而对于大比例尺小区域的研究程度则相对不够,深入系统的大比例尺评价技术方法亟待加强。  鉴于此,本文首先探讨了滑坡易发性评价的关键理论与技术方法,深入分析不同的评价层次,服务于不同的评价对象,系统的阐述了大比例尺危险性评价编图方法及流程,为了分析不同评价技术方法的可塑性与适用性,分别以栅格单元和地貌单元作为单位评价单元,以无限边坡静态安全系数法与加权信息量法,以高精度DEM为基础数据,对研究区进行地质灾害易发性评价,进一步,考虑地震、降雨诱发因素作用,基于改进的Newmark模型的普格县城滑坡灾害危险性评价,详细介绍了该方法在ArcGIS与Excel数理统计工具中如何进行滑坡灾害的操作步骤及评价方法,实现大比例尺区域滑坡易发性到危险性的评价的研究。基于以上研究,论文主要取得了以下成果和结论:  (1)通过对普格县滑坡灾害、孕灾环境及成因机制详细调查和总结基础上,总结出该地区发育滑坡有以下特征:①滑体后壁多为陡崖危岩带;②历史古滑坡从滑坡前缘向滑坡后缘逐级蠕滑变形,表现为牵引式,有次级滑体或表层浅层变形体;③中部深层碎裂岩体滑坡。  (2)多种因素控制了研究区滑坡展布情况。首先,滑坡地质灾害沿则木河断裂、黑水河断裂带附近800m的范围内密集发育,发育密度最大;其二,滑坡地质灾害受地层岩性控制,主要发育于三叠系白果湾组(T3bg)、侏罗系益门组(J1-2y)、侏罗系新村组(J2x)、晚更新世晚期洪积物(Qp3-4pl)、全新世残坡积物(Qhdl+cl)地层中,占研究区总比例的79.2%;其三,滑坡分布受斜坡结构控制不明显,逆向坡与顺向坡坡体均有发育,其四,滑坡灾害与人类工程活动关系,距公路距离d≤100m滑坡地质灾害分布较多,发育灾害点14个,滑坡发育密度较大。其五,滑坡地质灾害多发育坡度20°~40°之间,占滑坡总数73%。  (3)对研究区滑坡地质灾害历史因素、基本环境因素及诱发因素深入分析的基础上,选择滑坡灾害发育密度、DEM、坡度、地层岩性、构造、河流水系、植被类型、斜坡结构、人类工程活动9个评价因子建立研究区地质灾害易发性评价指标体系。运用层次分析法确定权重,通过信息量法计算信息量值,初步完成研究区易发性评价研究。在此基础上,总结出来存在的不足之处,并进行改进,以普格县为例,详细介绍了基于斜坡单元的信息权改进模型在地质灾害危险性评价的分析方法研究,进而以栅格单元和地貌单元作为单位评价单元,运用无限边坡静态安全系数法对该地区进行了易发性评价研究。  (4)通过对栅格单元和地貌单元作为单位评价单元,以信息权法与无限边坡静态安全系数法对研究区进行地质灾害易发性评价对比分析基础上,得出以下结论,对场区这种小范围大比例尺的评价区域,基于地貌单元的评价结果优于基于栅格单元的评价结果,基于定量法的评价结果高于基于信息量法的评价结果,提出了适合场区这种小区域大比例范围的易发性评价优选方法为“基于斜坡单元的无限边坡静态安全系数法”。  (5)针对斜坡单元和栅格单元的划分方法在大比例尺滑坡易发性评价的优点和不足的基础上,提出了改进的Newmark评价模型,在大比例尺滑坡危险性评价的应用,详细了介绍了Newmark评价模型在ArcGIS中的操作步骤和分析方法。  (6)结合上述对危险性评价技术方法研究,考虑地震诱发因素的滑坡地质灾害危险性评价,实现了大比尺区域滑坡从易发到危险性评价,以普格县为例,进行示范研究,并且绘制研究区滑坡地质灾害危险性等级区划图,将其分为四个等级:高危险性分区、中危险性分区、低危险性分区、极低危险性分区。  (7)依据普格县城区现有的滑坡编录数据及易发性评价结果,对普格县滑坡失稳的空间概率进行定量赋值,利用耿贝尔频率分布曲线拟合普格县年降雨量出现的频率和重现期,对5年、10年、20年和30年一遇的降雨重现期进行危险性评价预测研究,得到普格县10年期降雨滑坡灾害危险性区划图,实现了开展长期的滑坡灾害危险性预测评价。
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