陽春市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害空間分布與影響因素研究

馮冬寧

（惠州學(xué)院 地理與旅游學(xué)院，廣東 惠州 516007）

廣東省是我國的經(jīng)濟強省，隨著近年人類工程活動強度的加大，地質(zhì)災(zāi)害也呈現(xiàn)出多發(fā)、頻發(fā)的特點，給人民群眾的生命財產(chǎn)帶來很大的危害，影響到當(dāng)?shù)氐目沙掷m(xù)發(fā)展［1］。廣東省地質(zhì)災(zāi)害的類型以崩塌、滑坡為主，同時伴隨發(fā)生少量泥石流災(zāi)害，這3種地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的總數(shù)量占災(zāi)害總數(shù)的80%以上［2］。近年來，國內(nèi)部分學(xué)者著力研究廣東省地質(zhì)災(zāi)害影響因素，魏平新［3］運用GIS空間疊加的方法研究了廣東省滑坡災(zāi)害與地形坡度、地層巖性、地貌分布、降雨分布的關(guān)系，得出廣東省滑坡災(zāi)害易發(fā)區(qū)主要發(fā)生在地形坡度在10°～45°間，地貌分布多為中、小起伏山地以及丘陵地區(qū)，地層巖性多為極硬、次硬及軟硬相間巖層以及高降雨區(qū)。劉瑞華等［4］對廣東省滑坡災(zāi)害的地質(zhì)環(huán)境與致災(zāi)因素進行分析，得出了暴雨和人類活動是滑坡發(fā)生的主要影響因素的結(jié)論；李治［5］以廣東河源市龍川縣雁化村為例，對滑坡地質(zhì)災(zāi)害特征及成因進行了分析，得出地形地貌、工程地質(zhì)條件和降水是影響龍川縣雁化村滑坡發(fā)生的重要致災(zāi)因子。

地質(zhì)災(zāi)害的影響因素有很多，每種影響因素對災(zāi)體的作用機理和誘發(fā)因素也因區(qū)域的不同而不同［6］。因此，本文選擇廣東省地質(zhì)災(zāi)害典型區(qū)陽春市進行研究，以期為該區(qū)域的崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報預(yù)警提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

陽春市位于粵西地區(qū)的陽江市西北部，東連恩平，南鄰陽東、陽西、電白，西靠信宜、高州，北鄰云浮、新興，是廣東省48 個山區(qū)縣（市）之一，四面被起伏不斷的山川包圍，行政區(qū)劃近似扁圓形狀，漠陽江流域南北向貫穿全市，形成了山地丘陵環(huán)繞陽春盆地，東西南部中低山為主的地形特點（圖1）。陽春市具有明顯的亞熱帶季風(fēng)氣候，受季風(fēng)的影響特別明顯，降雨量豐富。區(qū)域地貌多為山地丘陵，人口密度258 人/km2，地形復(fù)雜，削坡建房多見，削坡活動催生了大量裸露在外的高陡邊坡，崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害極易發(fā)生。

圖1 陽春市行政區(qū)劃圖

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文的行政區(qū)劃和道路分布等基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)來源于廣東省自然資源廳網(wǎng)站廣東省標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)子系統(tǒng)公開發(fā)布的陽春市地圖（審圖號粵S2018152號），經(jīng)數(shù)字化得到陽春市行政區(qū)劃、道路、水系等分布圖層，并統(tǒng)一投影到CGCS2000_3_Degree_GK_CM_114E投影坐標(biāo)系下；遙感影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺所發(fā)布的公開數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的空間分辨率為30 m，經(jīng)影像分類解譯和圖像處理得到派生產(chǎn)品土地利用類型數(shù)據(jù)、土壤侵蝕數(shù)據(jù)以及坡度、坡向數(shù)據(jù)；地層巖性數(shù)據(jù)來源于《廣東省區(qū)域地質(zhì)志》中的1：100萬廣東省地質(zhì)圖；降水量數(shù)據(jù)來源于中國天氣網(wǎng)中的廣東實況陽江市氣象數(shù)據(jù)；陽春市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害點分布數(shù)據(jù)來源于陽江市自然資源局發(fā)布的《陽江市地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃（2008-2020）》。

2.2 研究方法

對于地質(zhì)災(zāi)害影響因素分析，目前所采用的主流方法有：定性分析法、定量分析法、不確定性分析法、物理模擬方法等［1］。本文簡單介紹定性分析法和定量分析法。

（1）定性分析法。常用的地質(zhì)災(zāi)害定性分析方法有歷史成因分析法、工程地質(zhì)類比法、滑坡穩(wěn)定性分析數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)、圖解法.其原理都是通過實地調(diào)查，分析影響斜坡穩(wěn)定性的相關(guān)因素、作用機制、成因及演變等，進而得出有關(guān)斜坡目前的穩(wěn)定性狀態(tài)和未來發(fā)展的定性分析結(jié)論［7］。

（2）定量分析方法。定量分析方法實質(zhì)上都是基于定性分析，常用的分析方法主要有極限平衡法、數(shù)值分析法和關(guān)鍵因素篩選法［7］。

極限平衡法在工程中應(yīng)用最為廣泛，其原理是基于力學(xué)結(jié)合斜坡發(fā)生的影響因素和條件，對斜坡體進行不同荷載作用下的強度計算和分析，并通過多次比較和計算得出穩(wěn)定性系數(shù)［8］。

數(shù)值分析法主要有：有限單元法（FEM）、邊界單元法（BEM）、離散元法（DEM）、無界元（IDEM）、不連續(xù)變形分析（DDA）等方法。這幾種分析方法一般很少單獨使用，大多是綜合使用。

關(guān)鍵因素篩選法采用百分比分段的方式將致災(zāi)因素數(shù)據(jù)進行類別劃分，然后分別計算各致災(zāi)因素的指標(biāo)大小，綜合考慮以實現(xiàn)滑坡關(guān)鍵因素的篩選［9］。

根據(jù)文獻統(tǒng)計，近年來不同學(xué)者對于廣東省內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害影響因素的研究，分析指標(biāo)的選取如表1所示。

表1 廣東省崩滑流災(zāi)害影響因素分析指標(biāo)選取統(tǒng)計

據(jù)此，本文參考定量分析法中的關(guān)鍵因素篩選法，針對陽春市的地質(zhì)特征，結(jié)合表1 和現(xiàn)有的數(shù)據(jù)和資料，選取高程、坡度、降水、植被覆蓋度、巖性、土壤侵蝕程度、土地利用類型7 個影響因素量化為分析指標(biāo)以研究崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的分布。在分析不同影響因素與災(zāi)害點計數(shù)的相關(guān)性方面，綜合前人的經(jīng)驗，采用相關(guān)性分析方法，在ArcGIS10.2 軟件平臺進行數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合SPSS軟件來統(tǒng)計分析各指標(biāo)與地質(zhì)災(zāi)害點分布的相關(guān)程度，結(jié)合GIS的空間分析方法，對各影響因素進行分析［13］。

3 數(shù)據(jù)與分析

3.1 陽春市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的分布

本文分析的陽春市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害建卡點共計219個，其中崩塌128個，滑坡91個，其分布如圖2。

圖2 陽春市地質(zhì)災(zāi)害點分布圖

3.2 陽春市地質(zhì)災(zāi)害影響因素分析

通過SPSS統(tǒng)計軟件對陽春市219個崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害點分布與高程、坡度、巖性、降水、土壤侵蝕程度、土地利用類型、和植被覆蓋度7個因子進行相關(guān)性分析，得出表2的分析結(jié)果。

表2 陽春市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害點與各影響因素相關(guān)性分析統(tǒng)計表

根據(jù)表2的相關(guān)性分析，與陽春市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生相關(guān)性最為顯著的3個影響因素分別是高程、坡度和巖性，均表現(xiàn)出顯著的相關(guān)關(guān)系；其次，降水、植被覆蓋度、土地利用類型等因素，也與地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生有正相關(guān)。接下來結(jié)合ArcGIS 的空間分析和統(tǒng)計功能，以及陽春市地質(zhì)災(zāi)害背景，從地形地貌、巖性、降水和人類工程活動4個方面對陽春市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的影響因素進行分析。

（1）地形地貌。陽春市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害多分布在低山、丘陵區(qū)，經(jīng)ArcGIS柵格提取功能統(tǒng)計得出，在229個災(zāi)害點中，分布在高程100 m以下地區(qū)的災(zāi)害點共有133 個，100~400 m 共72 個，而400 m 以上山區(qū)所發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害點只有14 處，可見分布在低山、丘陵區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害點占災(zāi)害點總數(shù)的66.6%，分布在中低山區(qū)及平原區(qū)的分別占11.5%和21.9%。分布在這些區(qū)域的災(zāi)害點占全部災(zāi)害點數(shù)的94.7%（圖3、表3）；通過同樣的方法，可以統(tǒng)計出共有212 個地質(zhì)災(zāi)害點分布在坡度在25°以下的區(qū)域，尤其是10°以下的區(qū)段，災(zāi)害點數(shù)量占總數(shù)的57.6%（圖4、表3）。陽春市這些高程、坡度較小的區(qū)段，人口相對更加集中，導(dǎo)致人類工程活動強烈，地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)。

表3 陽春市地質(zhì)災(zāi)害點計數(shù)與高程、坡度統(tǒng)計表

圖3 陽春市地質(zhì)災(zāi)害點與DEM分布

圖4 陽春市地質(zhì)災(zāi)害點與坡度分布

（2）巖性。陽江市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害點在碎屑巖區(qū)域分布最為廣泛，共有101處，其中又以崩塌地質(zhì)災(zāi)害最多，這類巖性區(qū)域中所分布的地質(zhì)災(zāi)害點數(shù)量占總數(shù)的44.1%；其次是碳酸鹽巖區(qū)域，地質(zhì)災(zāi)害點的數(shù)量占總數(shù)的25.9%，2類巖性區(qū)域中地質(zhì)災(zāi)害點總數(shù)超過全部的70%以上（表4、圖5）。

表4 陽江市地質(zhì)災(zāi)害點計數(shù)與巖性統(tǒng)計表單位：個

圖5 陽春市地質(zhì)災(zāi)害點與巖性分布

（3）降雨。根據(jù)陽春市氣象局提供的數(shù)據(jù)，陽春市多年平均降雨量為2 279 mm，降雨量年際變化較大，降雨量最大的月份多集中在四到九月，降雨量最小的月份多集中在十月至次年三月。通過分析調(diào)查區(qū)內(nèi)已發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害點相關(guān)數(shù)據(jù)，可以得出，強降雨是本區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要的外在誘發(fā)因素之一，主要表現(xiàn)在以下2個方面：一是地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)期與強降雨的多發(fā)期相吻合，每年4-9 月份是陽春市的雨季，而在229 個已發(fā)地質(zhì)災(zāi)害點中，發(fā)生在4-9 月份的地質(zhì)災(zāi)害點占已發(fā)災(zāi)害點總數(shù)的88.2%；二是陽春市年平均降雨量2 000~2 500 mm的地段，也是地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)，發(fā)生在這個降雨量段的地質(zhì)災(zāi)害點占已發(fā)災(zāi)害點數(shù)的53.9%（圖6）。由此可見，降雨與陽春市地質(zhì)災(zāi)害的形成具有密不可分的關(guān)系。

圖6 陽春市崩滑流地質(zhì)災(zāi)害點數(shù)量及降水量與發(fā)生時間的統(tǒng)計圖

（4）人類工程活動。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，修（改、擴）建公路、削坡建房、開發(fā)礦山、興建水利水電工程等人類工程活動不可避免地多起來。從陽春市人類工程經(jīng)濟活動角度來看，其崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害點在采礦區(qū)、村莊、交通設(shè)施附近及水電水利工程一線分布廣泛，這些地方的人類社會工程活動日益增加，由于缺乏相對完備的預(yù)防措施，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。

通過分析全市各鎮(zhèn)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害點的分布情況，地質(zhì)災(zāi)害主要分布在陂面、馬水、永寧、圭崗、三甲等鎮(zhèn)，這幾個鎮(zhèn)的災(zāi)害點共占全市災(zāi)害點總數(shù)的81.2%，從全市來看，這些鎮(zhèn)也是礦山開采，削坡建房、修建、改建公路等人類工程活動最為劇烈的地方。如陽春硫鐵礦與石菉銅礦就分別位于陂面鎮(zhèn)及馬水鎮(zhèn)。而永寧、圭崗、三甲為山區(qū)，人多地少。統(tǒng)計得出陽春市由這些人類工程活動所造成的崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害點占地質(zhì)災(zāi)害點總數(shù)的92.8%。以道路為例，通過對陽春市道路進行500、1 000、1 500 m 三級緩沖區(qū)的建立，計算得出落在緩沖區(qū)范圍內(nèi)的災(zāi)害點共計149處，占總數(shù)的65.1%，其中500 m 緩沖區(qū)內(nèi)有70 處（圖7）。由此可見，人類工程活動對陽春市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的形成有著非常密切的關(guān)系。

圖7 陽春市道路緩沖區(qū)與災(zāi)害點分布

4 結(jié)論與討論

基于以上分析結(jié)果可知，自然因素和人為因素的共同作用導(dǎo)致了陽春市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。地形地貌和巖性是地質(zhì)災(zāi)害形成的內(nèi)在條件，而人類工程活動和降雨是外在誘發(fā)的主要因素。綜合得出陽春市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的分布特點和影響因素包括：

（1）陽春市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害從分布區(qū)域上看主要集中在陂面、馬水、圭崗、永寧、三甲5 個鎮(zhèn)，規(guī)模以小型崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害為主。從工程地質(zhì)巖組分布上，主要分布在層狀較軟變質(zhì)巖組、層狀強巖溶化較硬碳酸鹽類巖組和塊狀較硬—堅硬侵入巖組3 類區(qū)域內(nèi)，占災(zāi)害總數(shù)的79.9%。

（2）通過對陽春市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害各影響因素的相關(guān)性分析，結(jié)合ArcGIS中的柵格計算和緩沖區(qū)分析等統(tǒng)計分析，每年4-9月降雨量最集中的時間段，高程小于100 m，坡度在10°以下，與道路距離小于500 m，人口分布集中的區(qū)段，最容易發(fā)生崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

（3）高程、坡度和工程地質(zhì)巖組是影響陽春市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的主控地質(zhì)環(huán)境因素，而降雨及人類工程活動則是形成地質(zhì)災(zāi)害的外在重要致災(zāi)因子。

由于數(shù)據(jù)獲取方面的原因，文中沒有考慮到如地表土層或風(fēng)化殼的厚度、水文地質(zhì)條件等因素對陽春市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的影響，崩塌、滑坡災(zāi)害對地區(qū)人口、經(jīng)濟、社會、生態(tài)的具體影響和影響程度及其內(nèi)在的規(guī)律性都有待后續(xù)研究中加以挖掘。