白龍江武都區(qū)段泥石流分布規(guī)律及其危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

羅亮 宋國(guó)虎 唐良琴 向靈芝 李小龍 梁夢(mèng)輝

摘要：基于遙感解譯和實(shí)地調(diào)查，白龍江流域武都區(qū)段共發(fā)育329條泥石流溝。根據(jù)地形地貌、物質(zhì)條件、外部激發(fā)因素三大孕災(zāi)條件，選取高程、坡度、巖性等9個(gè)孕災(zāi)因子，基于ArcGIS平臺(tái)，分析研究區(qū)內(nèi)泥石流分布規(guī)律，采用信息量法進(jìn)行泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。分析結(jié)果表明：① 地形地貌上，研究區(qū)泥石流主要分布在1 800～3 000 m和NDVI值為0.2～0.4的范圍內(nèi)，其優(yōu)勢(shì)坡度分布區(qū)間為15°～35°。② 物質(zhì)條件上，泥石流大量分布在地震動(dòng)峰值加速度為0.2g的范圍內(nèi)，且在以千枚巖、板巖為主的軟弱-堅(jiān)硬中厚層-厚層板巖、碎屑巖組區(qū)內(nèi)，與距斷層距離呈負(fù)相關(guān)分布。③ 外部激發(fā)因素主要分布在1 h最大降雨量為36～40 mm區(qū)域內(nèi)，與距河流、道路距離呈負(fù)相關(guān)分布。④ 運(yùn)用信息量法對(duì)泥石流做危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，得到泥石流危險(xiǎn)性分區(qū)圖，在中度、高度、極高度危險(xiǎn)范圍內(nèi)的泥石流面積分別占總泥石流面積的21.77%，32.94%，31.49%，且較高等級(jí)危險(xiǎn)區(qū)主要分布在白龍江的北岸。應(yīng)用ROC曲線驗(yàn)證評(píng)價(jià)結(jié)果，AUC=0.737，表明評(píng)價(jià)結(jié)果有較高的準(zhǔn)確度和可靠性。

關(guān) 鍵 詞：泥石流; 分布規(guī)律; 信息量法; 危險(xiǎn)性評(píng)價(jià); 白龍江流域

中圖法分類號(hào)： P642.23

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.05.022

0 引 言

白龍江流域武都區(qū)段（武都區(qū)桔柑鎮(zhèn)-宕昌縣兩河口鄉(xiāng)）位于甘肅省東南部，隨著青藏高原東北緣區(qū)域山地的持續(xù)抬升，流域內(nèi)地形切割強(qiáng)烈、山勢(shì)陡峻、相對(duì)高差大，溝谷發(fā)育、溝坡坡度大，再加上近年來(lái)日益加劇的極端降雨天氣，地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生[1]。預(yù)計(jì)未來(lái)在構(gòu)造活動(dòng)、氣候變化及人類活動(dòng)加劇背景下，地質(zhì)災(zāi)害有日益增加的趨勢(shì)[2]。因此，對(duì)研究區(qū)內(nèi)開展泥石流的發(fā)育、分布規(guī)律以及危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)等研究有利于國(guó)民生產(chǎn)及當(dāng)?shù)厝嗣竦纳?cái)產(chǎn)安全。

隨著大數(shù)據(jù)及智能化技術(shù)的發(fā)展，GIS（地理信息系統(tǒng)）在地質(zhì)災(zāi)害的分析方面也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[3]。白龍江流域作為中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)區(qū)，前期研究成果非常豐富。如杜國(guó)梁等分析了白龍江流域甘肅段滑坡發(fā)育與高程、巖性等8個(gè)孕災(zāi)因子之間的關(guān)系，建立了白龍江流域滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并采用基于GIS的層次分析法評(píng)價(jià)模型，完成了的滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)[4];寧娜等選取了高程、坡度、巖性、土地利用類型、滑坡點(diǎn)密度、地質(zhì)構(gòu)造緩沖區(qū)及歸一化植被指數(shù)（NDVI）7 個(gè)評(píng)價(jià)因子，在基于信息量模型分析法下分析得到甘肅南部白龍江流域泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)[5];任非凡等利用已有的野外資料，深入分析了G212線隴南段的工程地質(zhì)環(huán)境，并在充分認(rèn)識(shí)該區(qū)域泥石流發(fā)生機(jī)制的基礎(chǔ)上，通過對(duì)典型泥石流的探究，綜合分析了研究區(qū)泥石流分布的空間特征與時(shí)間特征[6]。在野外調(diào)查及遙感解譯的基礎(chǔ)上，本文選取影響泥石流發(fā)育的9個(gè)主要控制因素（高程、坡度、巖性、NDVI值、1 h最大降雨量、地震峰值加速度、距河流、道路、斷層的距離），利用ArcGIS定量統(tǒng)計(jì)分析研究區(qū)內(nèi)泥石流分布的規(guī)律，并采用信息量法對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。相關(guān)分析結(jié)果可為區(qū)域泥石流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估作依據(jù)，并為防災(zāi)減災(zāi)作參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于甘肅省東南部，介于東經(jīng) 104°21′48″～105°17′24″，北緯33°08′51″～33°45′32″之間，區(qū)內(nèi)最低海拔742 m，最高海拔有3 737 m，最大高差將近3 000 m。研究區(qū)內(nèi)白龍江兩岸海拔分布在700～1 200 m左右，兩岸都為2 000～3 000 m的高山。地處青藏高原東緣的南北構(gòu)造帶北段，該區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，地表破碎、巖性復(fù)雜，是我國(guó)地形上第1階梯和第2階梯的過渡地帶，地勢(shì)由西北向東南逐漸降低[7]，總的地形特點(diǎn)是溝谷發(fā)育、切割強(qiáng)烈、地表起伏大、山勢(shì)陡峭、坡度大[8]，極易形成泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

本次分析基于ASTER DEM 30 m高程數(shù)據(jù)、Google Earth衛(wèi)星圖像，結(jié)合實(shí)地勘察，利用ArcGIS的流域提取功能，解譯白龍江流域武都區(qū)段的泥石流溝共329條，泥石流溝分布如圖1所示。

泥石流是白龍江流域的主要地質(zhì)災(zāi)害類型之一，分布廣泛，數(shù)量多，易發(fā)性強(qiáng)，危害巨大[2]。并且研究區(qū)內(nèi)含有大量的滑坡群，給泥石流提供了大量的物源，滑坡危害發(fā)生后，物源堆積到泥石流溝道內(nèi)，這些滑坡松散物源也使該區(qū)段內(nèi)泥石流頻發(fā)。根據(jù)實(shí)地調(diào)查，研究區(qū)內(nèi)泥石流以黏性泥石流為主。受溝谷側(cè)蝕作用的影響，白龍江北岸泥石流溝較南岸發(fā)育，常堵江為患的溝谷主要有甘家溝、三眼峪溝、石門溝和深溝等[9]。研究區(qū)段的泥石流主要發(fā)生在6～9月，這也是區(qū)內(nèi)每年降雨最多的月份，泥石流均為暴雨引發(fā)，具有突發(fā)性的特點(diǎn)。

2 泥石流分布規(guī)律

研究區(qū)內(nèi)泥石流的發(fā)育跟諸多因子有關(guān)聯(lián)，根據(jù)地形地貌、物質(zhì)條件、外部激發(fā)因素三大孕災(zāi)條件選取了高程、坡度、巖性、NDVI值、1 h最大降雨量、地震峰值加速度以及距離河流、道路、斷層的距離來(lái)分析泥石流分布規(guī)律。利用ArcGIS對(duì)不同因子圖層和泥石流溝分布圖層進(jìn)行疊加分析，結(jié)果如圖2所示。

2.1 高 程

高程對(duì)泥石流的分布有著一定影響，不同高程范圍松散物的臨空條件差異以及不同高程范圍內(nèi)的人類活動(dòng)強(qiáng)度差異等，都會(huì)影響泥石流的發(fā)生[5]。本文基于30 m分辨率的ASTER DEM數(shù)據(jù)，對(duì)高程劃分為5個(gè)等級(jí)，分別為742～1 200，1 200～1 800，1 800～2 400，2 400～3 000，3 000～3 737 m，空間分布如圖2（a）所示。從圖2（a）中可以看出：在742～1 200 m和3 000 m以上的高程范圍內(nèi)泥石流溝面積最少，總共占比5.51%。而在1 800～2 400 m的高程范圍內(nèi)泥石流溝面積的占比最大，達(dá)41.43%，該區(qū)域是研究區(qū)段人口較密集的區(qū)域，農(nóng)業(yè)種植物較多，泥石流受人為影響較大，故泥石流分布較多。其次是2 400～3 000 m和1 200～1 800 m段，分別占28.72%和24.91%。綜上，研究區(qū)泥石流主要分布在1 800～3 000 m的高程區(qū)域內(nèi)，共占泥石流總面積的70.15%。

2.2 坡 度

坡度是指泥石流溝兩岸邊坡的平均坡度，是判斷地質(zhì)災(zāi)害的的重要指標(biāo)之一。一般來(lái)說(shuō)坡度小是不利于泥石流發(fā)生的，坡度越大，則堆積體向下滑動(dòng)時(shí)勢(shì)能就越大，會(huì)導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，從而致使泥石流發(fā)生的概率變大[5]，但實(shí)際上并不是坡度越大泥石流發(fā)生的概率就越大，泥石流的發(fā)生是在一定坡度范圍內(nèi)的，坡度太小物源不具備發(fā)動(dòng)勢(shì)能，坡度太大不利于物源堆積停留。白龍江流域內(nèi)物源多分布于坡度在 15°～45°的斜坡上[10]。將坡度因子分為0～15°，15°～35°，35°～60°以及大于60°四個(gè)等級(jí)。同樣，用30 m精度的DEM數(shù)據(jù)提取坡度因子，疊加泥石流溝進(jìn)行分析，得到結(jié)果如圖2（b）所示。從圖2（b）

可以看出：在15°～35°這個(gè)等級(jí)下的泥石流溝面積占比最高，達(dá)到44.05%，而大于60°區(qū)域內(nèi)泥石流溝的面積占比很少，分布只有4.47%。說(shuō)明在武都區(qū)段，泥石流在坡度15°～35°的區(qū)域分布較廣，在此坡度內(nèi)最利于物源堆積停留。而在0°～15°的區(qū)域內(nèi)由于坡度較緩，不利于泥石流的形成，所以分布較少。據(jù)實(shí)地調(diào)查，大于60°的區(qū)域內(nèi)植被分布較好，且不利于松散物質(zhì)堆積，少有泥石流分布。

2.3 巖 性

地層巖性對(duì)泥石流的發(fā)育至關(guān)重要，巖石的物理性質(zhì)和力學(xué)特性差異對(duì)泥石流的發(fā)育有不同的影響。風(fēng)化侵蝕嚴(yán)重的碎屑巖和一些松散堆積層可以給泥石流的發(fā)育提供充足的物源，促進(jìn)泥石流的發(fā)育。依據(jù)研究區(qū)1∶250 000地質(zhì)圖，不同的地層巖性可按巖石的組成及其性質(zhì)大致分為6個(gè)巖組（見表1）。

利用ArcGIS將地質(zhì)圖與泥石流溝進(jìn)行疊加，得到不同巖性下的泥石流溝面積如圖2（c）所示。由圖2（c）可以看出：軟弱-堅(jiān)硬中厚層-厚層板巖、碎屑巖組內(nèi)，泥石流溝面積占總泥石流面積比例最大，達(dá)66.3%;面積占比最小的為堅(jiān)硬塊狀巖漿巖組，只有0.7%。由此可看出，研究區(qū)段內(nèi)泥石流主要分部在以千枚巖、板巖為主的軟弱-堅(jiān)硬中厚層-厚層板巖、碎屑巖組中，是該地區(qū)泥石流物源的主要來(lái)源。

2.4 植 被

植被的疏密程度影響著水土的好壞，植被密度高的區(qū)域能夠封水固土，不易發(fā)生泥石流，而植被稀少的區(qū)域土質(zhì)疏松，在水的作用下很容易成為泥石流的物源。此次分析采用歸一化植被指數(shù)（NDVI），數(shù)據(jù)來(lái)源國(guó)家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中心，精度為1 km。NDVI指的是植物生長(zhǎng)狀態(tài)以及植被空間分布密度的最佳指標(biāo)因子，與植被分布密度呈線性相關(guān)[11]。NDVI值越高，代表植被覆蓋率越高，反之亦然。對(duì)研究區(qū)內(nèi)歸一化植被指數(shù)分5級(jí)：NDVI<0.2，0.2≤NDVI<0.3，0.3≤NDVI<0.4，0.4≤NDVI<0.5，NDVI≥0.5。

利用ArcGIS對(duì)NDVI重分類后與研究區(qū)內(nèi)泥石流溝進(jìn)行疊加，得到不同NDVI值下的泥石流面積占總泥石流面積的比例如圖2（d）所示。由圖2（d）可以看出：研究區(qū)內(nèi)在植被覆蓋度0.2～0.4的范圍內(nèi)泥石流面積占比最大，達(dá)到70%，而在大于0.5的范圍內(nèi)災(zāi)害的占比最小。NDVI小于0.2的泥石流面積占比極小，根據(jù)實(shí)地調(diào)查，其原因是該區(qū)域多為建筑用房和河流區(qū)域。

2.5 降 雨

降雨是研究區(qū)內(nèi)滑坡災(zāi)害的重要誘發(fā)因素。但在通常情況下，極端降雨事件才是泥石流的觸發(fā)因素[12]。本文選用1h最大降雨量來(lái)進(jìn)行分析。

利用ArcGIS將白龍江流域武都區(qū)段的1 h最大降雨量等值線圖在研究區(qū)內(nèi)的降雨分布與泥石流溝進(jìn)行疊加分析，并將降雨分為小于36，36～38，38～40 mm和大于40 mm 4個(gè)等級(jí)，最終得到結(jié)果如圖2（e）所示。從泥石流災(zāi)害的發(fā)生時(shí)間的分布來(lái)看，1 h最大降雨量在36～38 mm和降雨量38～40 mm區(qū)泥石流災(zāi)害面積所占總泥石流面積最大，達(dá)到56.08%。

2.6 地震動(dòng)峰值加速度

根據(jù)《地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，利用ArcGIS，對(duì)研究區(qū)內(nèi)的地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃與泥石流溝進(jìn)行疊加分析。分析表明，地震動(dòng)峰值加速度為0.2g區(qū)域內(nèi)的泥石流面積占比最大，為86%，遠(yuǎn)高于地震動(dòng)峰值加速度為0.3g的區(qū)域。表明研究區(qū)內(nèi)的泥石流溝主要分布在地震動(dòng)峰值加速度為0.2g的區(qū)域內(nèi)。一般情況，通常是地震動(dòng)加速度值越大，地表巖土體所受到的擾動(dòng)越大，巖體更破碎，在相同的降雨等其他外力激發(fā)因素下，更容易進(jìn)入溝道并啟動(dòng)成為泥石流物源。而本研究區(qū)由于地震動(dòng)峰值加速度0.2g的面積占比遠(yuǎn)高于0.3g，因此在泥石流的分布上以0.2g占優(yōu)。經(jīng)實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)其原因是0.2g范圍內(nèi)的巖性較差，多為風(fēng)化侵蝕嚴(yán)重、結(jié)構(gòu)破碎的千枚巖、板巖等，這也說(shuō)明了不同巖性對(duì)泥石流發(fā)育的重要性。

2.7 河 流

河流的沖刷會(huì)導(dǎo)致風(fēng)化嚴(yán)重的表層土壤和一些松散堆積層進(jìn)入河道中，另外長(zhǎng)時(shí)間的搬運(yùn)作用會(huì)使河道淤高，在暴雨季節(jié)里就容易形成泥石流。研究區(qū)段除白龍江主河外還有北峪河、拱壩河、溝壩河等幾個(gè)白龍江的重要支流。從泥石流溝的分布來(lái)看，研究區(qū)段內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害集中分布在這些河流的兩岸。利用ArcGIS對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行流域提取，對(duì)提取出來(lái)的水系建立緩沖區(qū)并疊加研究區(qū)段的泥石流溝，來(lái)分析每條泥石流溝與最近河流的距離遠(yuǎn)近關(guān)系。將距離分為小于500，500～1 000，1 000～2 000，2 000～3 000 m和大于3 000 m 5個(gè)等級(jí)，結(jié)果如圖2（g）所示。

由圖2（g）可看出：河流沿岸發(fā)育的泥石流面積占總數(shù)的比例很大，為泥石流災(zāi)害最密集地帶。泥石流流域面積38.8%集中于河流500 m范圍內(nèi)，83%分布于河流2 km范圍內(nèi)，距離河流越近，匯水面積大，水的侵蝕使泥石流更易啟動(dòng)。由此可以得出結(jié)論，泥石流災(zāi)害分布面積隨著距河流距離的增大而減小，兩者成負(fù)相關(guān)關(guān)系，即距離河流越遠(yuǎn)，泥石流分布越少。

2.8 道 路

研究區(qū)段內(nèi)含有如國(guó)道G212、G75等一些道路。近年來(lái)由于人的生產(chǎn)、建筑等活動(dòng)導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量呈增長(zhǎng)狀態(tài)，因此，研究道路與泥石流溝的距離關(guān)系可以進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到人的活動(dòng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響。利用ArcGIS建立道路緩沖區(qū)，疊加上研究區(qū)段內(nèi)的泥石流溝，分析泥石流溝距離道路的距離遠(yuǎn)近關(guān)系，如圖2（h）所示。按距離分為如表2所示的10個(gè)等級(jí)。

由表2可知：在道路的7 km之內(nèi)分布的泥石流溝面積占67.55%，并且泥石流溝的面積占比隨著距離道路越遠(yuǎn)而越來(lái)越小。這表明研究區(qū)段內(nèi)，在道路周圍的泥石流溝分布更多，也進(jìn)一步說(shuō)明了人類活動(dòng)加速了地質(zhì)災(zāi)害的演化。

2.9 斷 層

斷層活動(dòng)帶附近巖層破碎，松散物質(zhì)儲(chǔ)量豐富，從物源及滑動(dòng)動(dòng)力角度為泥石流的發(fā)育提供了有利的條件[13]。根據(jù)研究區(qū)的實(shí)測(cè)和推測(cè)斷層，利用ArcGIS，對(duì)區(qū)內(nèi)主要活動(dòng)性斷裂建立緩沖區(qū)并疊加上泥石流溝進(jìn)行了分析。

結(jié)果表明：研究區(qū)內(nèi)泥石流災(zāi)害多集中在距離主要斷層小于2 km的范圍內(nèi)，占泥石流總面積的64.3%。由表2和圖2（i）可見：災(zāi)害點(diǎn)的形成與斷裂直接相關(guān)，隨著與斷層距離的增大，泥石流災(zāi)害的分布變少。

3 泥石流危險(xiǎn)性分析

現(xiàn)階段針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性劃分的定量分析有很多種方法[14]，例如現(xiàn)在常用的有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[15]、信息量法[21]、多元回歸分析[16]、邏輯回歸分析[17]、災(zāi)害熵[18]等。基于GIS的信息量法，綜合了GIS技術(shù)的空間分析功能與信息量法的定量分析功能，使得評(píng)價(jià)過程更加綜合、定量化，提高了評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性和精確度[5]。

3.1 信息量模型

信息量模型是統(tǒng)計(jì)模型和信息論結(jié)合并不斷衍生發(fā)展而來(lái)的，其最早應(yīng)用于礦產(chǎn)勘查預(yù)測(cè)。隨著GIS的快速發(fā)展，進(jìn)而被廣大學(xué)者推廣，最終應(yīng)用到環(huán)境質(zhì)量評(píng)估以及崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中[19]。信息量法實(shí)質(zhì)是將每個(gè)因子的各自實(shí)際屬性的實(shí)測(cè)值，用ArcGIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，將每個(gè)因子圖層計(jì)算出的信息量值可視化表達(dá)出來(lái)，最后綜合所有圖層因子進(jìn)行疊加，得到疊加后圖層的總信息量值。信息量值越大，則表明該因子類型下發(fā)生泥石流災(zāi)害的概率越大，危險(xiǎn)度也就越高，反之亦然。其計(jì)算過程如下。

（1） 單獨(dú)計(jì)算各評(píng)價(jià)因子類別Xi對(duì)泥石流災(zāi)害發(fā)生（H）提供的信息量I（Xi，H）。

Ii（Xi，H）=lnP（Xi，H）P（Xi）（1）

式中：P（Xi，H）為泥石流災(zāi)害發(fā)生（H）條件下出現(xiàn)某評(píng)價(jià)因子類別Xi的概率;P（Xi）為研究區(qū)內(nèi)出現(xiàn)某評(píng)價(jià)因子類別Xi的概率。對(duì)于影響泥石流發(fā)育的環(huán)境影響因子較多且不同因子對(duì)泥石流所起的作用大小、性質(zhì)是不同的[20]。所以在詳細(xì)計(jì)算信息量值時(shí)，通常會(huì)采用更為簡(jiǎn)單的方法。即：

IXi，H=lnNi/NSi/S（2）

式中：Ni為分布在某特定評(píng)價(jià)因子類別Xi內(nèi)的泥石流災(zāi)害單元面積;N為整個(gè)研究區(qū)內(nèi)泥石流災(zāi)害分布的單元總面積;Si為研究區(qū)內(nèi)含有某評(píng)價(jià)因子類別Xi的單元面積;S為整個(gè)研究區(qū)域單元總面積。

（2） 計(jì)算單個(gè)評(píng)價(jià)單元內(nèi)的總信息。

I=ni=1Ii（Xi，H）=ni=1lnNi/NSi/S（3）

式中：I為某評(píng)價(jià)單元內(nèi)總的信息量值;n為參評(píng)因子數(shù)。

3.2 計(jì)算結(jié)果

采用信息量法整個(gè)分析計(jì)算過程如下。

（1） 計(jì)算出每個(gè)因子類型的信息量值。

（2） 在ArcGIS中，對(duì)各個(gè)因子進(jìn)行信息量的賦值，計(jì)算得到各因子的專題圖層。

（3） 泥石流的發(fā)生是多個(gè)因子共同作用的結(jié)果，用ArcGIS加權(quán)總和功能對(duì)每個(gè)專題圖層進(jìn)行疊加從而得到各因子綜合信息量圖層。

（4） 將綜合信息量圖層按照自然斷點(diǎn)法重分類為極輕度危險(xiǎn)區(qū)（-1.74～-0.99）、輕度危險(xiǎn)區(qū)（-0.99～-0.25）、中度危險(xiǎn)區(qū)（-0.25～0.33）、高度危險(xiǎn)區(qū)（0.33～1.23）、極高度危險(xiǎn)區(qū)（1.23～1.6）5個(gè)對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)區(qū)從而得到泥石流的危險(xiǎn)性分區(qū)圖。

（5） 疊加上研究區(qū)段的泥石流溝進(jìn)行分析。

信息量值結(jié)果如表2所示，危險(xiǎn)性分區(qū)如圖3所示，可以得出以下結(jié)論：

（1） 區(qū)內(nèi)泥石流在高程2 400～3 000 m、坡度15°～35°內(nèi)，巖性為軟弱中厚層巖組和軟弱-堅(jiān)硬中厚層-厚層板巖、碎屑巖巖組，NDVI值小于0.2，1 h最大降雨量為36～38 mm，地震峰值加速度為0.2g，距離河流3 km，距離道路1～7 km以及距離斷層1 km以內(nèi)信息量值最大，發(fā)生泥石流的概率最大。

（2） 1 h最大降雨量在36～38 mm之間的信息量值最大，而后降雨量越大信息量值越來(lái)越少，說(shuō)明研究區(qū)段泥石流啟動(dòng)的1 h最大降雨量臨界值大致在36～38 mm之間。

3.3 危險(xiǎn)性分析

各危險(xiǎn)性分區(qū)內(nèi)泥石流溝分布的面積占比分別如圖3所示和表3所列。從結(jié)果可知：研究區(qū)內(nèi)大部分區(qū)域處于中度危險(xiǎn)區(qū)以上，中度以上危險(xiǎn)區(qū)占了總面積的80.19%;而極輕度危險(xiǎn)區(qū)占比非常少，只有4.37%。高度危險(xiǎn)區(qū)與極高度危險(xiǎn)區(qū)的泥石流溝面積占各自危險(xiǎn)等級(jí)的面積的53.08%和73.37%。在泥石流溝中，高度、極高度危險(xiǎn)范圍內(nèi)的泥石流面積分別占泥石流總面積的32.94%和31.49%。按空間位置分布來(lái)看，高度與極高度危險(xiǎn)區(qū)主要分布在白龍江的北岸，特別是北峪河流域泥石流分布密集;較輕度危險(xiǎn)的區(qū)域大部分都分布在白龍江南岸。結(jié)合實(shí)地勘察，結(jié)果與研究區(qū)實(shí)際的泥石流發(fā)育規(guī)律基本一致。

3.4 評(píng)價(jià)結(jié)果驗(yàn)證

對(duì)于信息量模型的計(jì)算結(jié)果，采用ROC曲線來(lái)驗(yàn)證其精度。ROC曲線即受試者工作特征曲線，橫坐標(biāo)

為假陽(yáng)性率（1-特異度），縱坐標(biāo)為真陽(yáng)性率（即敏感度）。ROC曲線可直觀準(zhǔn)確地反應(yīng)特異性跟敏感性的關(guān)系。地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：① 敏感度表示為現(xiàn)實(shí)為地質(zhì)災(zāi)害，通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算也判斷為地質(zhì)災(zāi)害的概率;② 特異度表示實(shí)際上并未發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算亦判斷不是地質(zhì)災(zāi)害的概率;③ 誤判率表示把實(shí)際為假值，通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算卻判斷為真值的概率[22]。ROC曲線下的面積（AUC值）在0～1之間，其值越接近于1，說(shuō)明判別效果越好，結(jié)果有較高的準(zhǔn)確度和可靠度。

使用SPSS 22.0軟件，將信息量模型的評(píng)估結(jié)果以及研究區(qū)內(nèi)泥石流的發(fā)生與否情況采樣100個(gè)點(diǎn)輸入，已經(jīng)發(fā)生泥石流的賦值為1，未發(fā)生的賦值在0。分析結(jié)果如圖4所示。由分析結(jié)果可知：AUC值為0.737，標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.036，漸進(jìn)95%置信區(qū)間下限為0.631，上限為1.843，結(jié)果比較準(zhǔn)確，說(shuō)明能夠較好地進(jìn)行本研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)。

4 結(jié) 論

（1） 白龍江流域武都區(qū)段泥石流主要分布在1 800～3 000 m和NDVI值為0.2～0.4的范圍內(nèi)，其優(yōu)勢(shì)坡度分布區(qū)間為15°～35°。該地形地貌環(huán)境給泥石流提供勢(shì)能的同時(shí)，還使松散物質(zhì)能大量堆積。

（2） 從物質(zhì)條件來(lái)看，泥石流大量分布在地震動(dòng)峰值加速度為0.2g的范圍內(nèi)，且在以千枚巖、板巖為主的軟弱-堅(jiān)硬中厚層-厚層板巖、碎屑巖組區(qū)內(nèi)，與距斷層距離呈負(fù)相關(guān)分布，距斷層2 km以內(nèi)泥石流占比64.3%。地震動(dòng)和斷層的內(nèi)部活動(dòng)，給泥石流提供了源源不斷的物質(zhì)來(lái)源。

（3） 在外部激發(fā)因素方面，主要分布在1 h最大降雨量為36～40 mm區(qū)域內(nèi)，與距河流、道路距離呈負(fù)相關(guān)分布，83%的泥石流溝分布在河流的2 km以內(nèi);在距離道路7 km之內(nèi)泥石流占比67.55%。近年來(lái)，極端天氣頻繁出現(xiàn)、人的生產(chǎn)活動(dòng)范圍越來(lái)越大，都大大促進(jìn)了泥石流發(fā)育。

（4） 運(yùn)用信息量法對(duì)研究區(qū)進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，得到泥石流危險(xiǎn)性分區(qū)圖。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在中度、高度、極高度危險(xiǎn)范圍內(nèi)，泥石流面積分別占總泥石流面積的21.77%，32.94%，31.49%，且較高等級(jí)危險(xiǎn)區(qū)主要分布在白龍江的北岸，特別是北峪河流域，泥石流密集分布且危險(xiǎn)性也高，這也與實(shí)際勘察結(jié)果相吻合。經(jīng)ROC曲線驗(yàn)證，AUC值為0.737，結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性。相關(guān)結(jié)果可為研究該區(qū)域泥石流發(fā)育規(guī)律提供參考，進(jìn)一步為該區(qū)域的泥石流防治提供科學(xué)依據(jù)。

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（編輯：劉 媛）

Debris flow distribution law and risk analysis in Wudu section of Bailong River

LUO Liang1，SONG Guohu2，3，TANG Liangqin1，XIANG Lingzhi1，LI Xiaolong1，LIANG Menghui1

（1.Key Laboratory of Chongqing University for Geological Disaster Mitigation of Mountain Highway Water Transportation，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China; 2.Chengdu Hydrogeological Engineering Geological Team ，Sichuan Bureau of Geology and Mineral Resources，Chengdu 610072，China;3.Geological Engineering Survey Institute of Sichuan Province，Chengdu 610072，China）

Abstract：

Based on remote sensing interpretation and field investigation，there are 329 debris flows developed in the Wudu section of Bailong River Basin.According to the three major disaster-pregnancy conditions of topography，material conditions and external excitation factors，9 disaster-pregnancy factors such as elevation，slope，and lithology were selected.Based on ArcGIS platform，the distribution law of debris flow in the research area was analyzed and the debris flow risk was assessed by using information model.The analysis result showed that：① Debris flows in the study area were mainly distributed in the elevation range of 1800～3000m and NDVI value of 0.2～0.4 in terms of topography，and their dominant slope distribution range were 15°～35°.② In terms of material conditions，a large number of debris flows we re developed in the range of the peak acceleration of ground motion of 0.2g，and mainly distributed in the soft-hard and medium-thick layer -thick layer slate and clastic rock formations mainly composed of phyllite and slate，while the areas of debris flow were negatively correlated with the distance from the the faults.③ External excitation factors were mainly distributed in the area with the maximum rainfall of 36～40 mm per hour.And it was negatively correlated with the distance from the rivers and roads.④ The risk assessment on debris flow was done by information method and the risk zoning map was obtained.Results showed that the debris flow area in the medium，high and extremely high risk range accounted for 21.77%，32.94% and 31.49% of the total debris flow area，and the high-level danger zone was mainly distributed on the north bank of Bailong River.The ROC curve was used to verify the evaluation result，and AUC was 0.737，which means the evaluation result is accurate and reliable.

Key words：

debris flow;distribution law;information method;risk assessment;Bailong River Basin