我国典型丘陵区地质灾害发育...形成条件分析——以麻阳为例_杨凯钧.pdf

第 卷 第 期 年 月 北京测绘 引文格式：杨凯钧，唐伟，胡宝俊，等我国典型丘陵区地质灾害发育规律与形成条件分析 以麻阳为例北京测绘，（）：，（）：收稿日期 基金项目 湖南省自然资源厅科技计划项目（，）作者简介 杨凯钧（），男，硕士，高级工程师，从事卫星遥感数据处理及信息化应用。：通信作者 唐伟，：我国典型丘陵区地质灾害发育规律与形成条件分析 以麻阳为例杨凯钧，唐 伟 胡宝俊 魏继德，张哲，（湖南省第二测绘院，湖南 长沙；自然资源部南方丘陵区自然资源监测监管重点实验室，湖南 长沙；中国矿业大学（北京），地球科学与测绘工程学院，北京）摘 要 南方丘陵区是地质灾害较严重的区域，麻阳则是其典型代表，地质灾害遍布全县 个乡（镇），地质灾害类型主要有滑坡、崩塌、地面塌陷、不稳定斜坡等。本文利用光学遥感和合成孔径雷达（）影像开展麻阳县地质灾害隐患的遥感解译，再辅以人工地面调查、测绘和工程勘查手段，确定地质灾害点 处，其中不稳定斜坡 处，滑坡 处，崩塌 处，地面塌陷 处。基于区域地质、地形地貌等孕灾背景数据，分析了其基本特征、空间分布规律和形成条件。从地理位置看，地质灾害主要发育在海拔 的丘陵地区，超过 分布于坡度 之间的斜坡，坡向具有一定的规律性，以北西、南东分布为主。滑坡与岩土的工程地质特性的关系非常密切，以软质红色碎屑岩岩组与红层碎屑岩类风化残坡积粘土、粉质粘土发育最多。另外，麻阳地质灾害多沿构造带分布，规律较明显，在麻阳向斜、锦和压性断层及麻阳压扭性断层附近发育程度较高。区内水系对地质灾害的发育也发挥了很大影响，麻阳地质灾害主要发育在锦江等河流沿线。本文研究结果为麻阳地质灾害防治与预警提供了基础数据。关键词 麻阳；地质灾害；发育规律；形成条件中图分类号 文献标识码 文章编号（）引言随着麻阳县社会经济的快速发展，各类工程建设日益增多，人类工程经济活动对地质环境都产生了不同程度的影响，有的已成为直接或间接诱发因素。如交通建设、水利建设、城镇开发建设、农民住房扩建改建等存在不同程度的边坡开挖现象，也引发 了 不 少 滑 坡、崩 塌 等 地 质灾害。查明麻阳县境内地质灾害分布、地质环境条件和发育特征，并对其危害程度进行评价，圈定地质灾害易发区和危险区，建立健全群专结合的监测网络，建立地质灾害信息系统，提高广大民众的防灾抗灾能力，确保人民生命财产安全，为地质灾害防治工作和城镇合理布局、城市功能区划、土地利用规划及乡村振兴提供基础地质依据，为 国 土 整 治 和 重 大 工 程 建 设 提 供 防 灾资料。第 卷 第 期 杨凯钧，唐伟，胡宝俊，等我国典型丘陵区地质灾害发育规律与形成条件分析 以麻阳为例当前国内外部分相关学者对我国南方丘陵区的地质灾害进行了部分分析，但更多侧重于利用地质勘探资料进行分析，由于地质资料的精度问题，很难以全面、高精度、动态体现地质灾害发育规律情况。本文在麻阳县地质灾害调查与区划等已有成果基础上，采用光学和雷达遥感影像数据对麻阳县地质灾害进行遥感解译，对人类活动区范围内的不稳定斜坡、滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害开展详细调查。再辅以人工地面调查、测绘和工程勘查手段，进一步提高调查精度，形成了麻阳县 地质灾害详细调查数据。以上述数据为基础，结合地形地貌、岩土体类型、地质构造和地表水系等资料研究地质灾害分布规律、发育特征及形成的地质环境条件。研究区概况麻阳县位于雪峰山脉与武陵山脉之间，沅麻盆地中南部。地形总体呈西、南、北三面较高，中部较低，朝东倾斜开口，呈筲箕状。地貌以山地丘陵为主（占全县总面积的.），平原分布较少（占全县总面积的.）。县境主要地层岩性有青白口系、南华系、震旦系、寒武系、侏罗系、白垩系、古近系及第四系等，尤以青白口系、寒武系和白垩系分布最广，侏罗系、古近系和第四系仅有零星分布。麻阳县位于新华夏系构造第三隆起带的沅陵麻阳芷江新华夏系拗褶带，沟壑纵横交织，主要山脉走向与构造线方向基本一致。区内构造体系以北东向构造体系为主，北东向构造呈北东西南向斜贯图区（图），是最显著的一项构造形迹。县境内的岩土体工程地质可划分为坚硬较坚硬碳酸岩岩组（主要分布于县境西南部）、较坚硬碳酸岩夹软质页岩岩组（主要分布于县境西南部）、较坚硬软质浅变质岩岩组（主要分布于县境西南部和北东部）、软质冰碛岩岩组（主要分布于县境西南部、西部）、软质红色碎屑岩岩组（县境范围内广泛分布）等五个综合工程地质岩组。这些岩土体地质特征引发的主要工程地质问题是岩溶塌陷、滑坡、崩塌等地质灾害。图 研究区位置麻阳县及地质构造图 数据与处理方法 数据来源本文选用中高分辨率的陆地卫星专题制图仪（，）和 斯 波 特 卫 星（）光学遥感卫星数据。同时，还收集了合成孔径雷达（，）数据，包括德国 波段合成孔径雷达传感器（）数据 期（年 月 年 月）、欧洲空间局哨兵一号卫星（）数据 期（年 月 年 月）、日本先进陆地观测卫 星（）数 据 期（年 月 年 月）。从 测 绘 和 地 质 部 门 获 得 数字地形图、数字地质图、数字地形图等原始资料，作为后续分析基础资料。数据处理与地质灾害点提取针对光学影像，根据影像上地质灾害隐患的形态、纹理、色调和阴影等特征，建立遥感解译标志，开展麻阳县地质灾害隐患的遥感解译。共解译面积.，其中 解译面积，解译面积 .。针对 影像，通过雷达差分干涉测量（，）、时间序列合成孔径雷达（，）等技术提取地表形变量和形变速率。根据光学影像和地形数据，剔除雷达阴影、雷达叠掩、水体、平坦地区和人类工程活动等与地质灾害形变无关的信息，形成地表形变信息产品。根据光学遥感解译和 形变信息，基于北京测绘第 卷 第 期区域地质、地形地貌等孕灾背景数据，再辅以人工地面调查、测绘和工程勘查手段，确定地质灾害隐患的位置、类型、活动性等，形成了麻阳县 地质灾害详细调查数据。包含地质灾害点 处，其中不稳定斜坡 处，滑坡 处，崩塌 处，地面塌陷 处。表 给出了麻阳县部分（处）中型滑坡地质灾害点分布位置和基本特征。表 麻阳县部分（处）滑坡灾害点分布位置及基本特征野外编号东经北纬名称位置级别类型（按物质组成）斜坡结构类型主要引发因素.桐木坪滑坡 谭家寨乡白竹林村 组 中型粉砂质泥岩碎屑岩斜坡、顺向斜坡暴雨、坡脚开挖.毕家人滑坡谭家寨乡跃坪村 组小型粉砂质泥岩碎屑岩斜坡、横向斜坡暴雨、坡脚开挖、削坡过陡.小坡滑坡郭公坪乡小坡村 组小型板岩变质岩斜坡、斜向斜坡降雨、开挖坡脚.岩喇滑坡绿溪口乡大桥溪村 组 小型粉砂质泥岩碎屑岩斜坡、斜向斜坡暴雨、坡脚开挖.停祖坡滑坡和平溪乡上进村 组小型粉砂质泥岩碎屑岩斜坡、顺向斜坡暴雨、坡脚开挖.下王坡滑坡隆家堡乡三角坳村 组 中型砂质泥岩碎屑岩斜坡、顺向斜坡暴雨、坡脚开挖 结果与讨论 麻阳地质灾害空间分布规律麻阳县地质灾害主要呈带状集中分布如图 所示，底图为 分辨率地形数据，图 中的 个白色曲线为地质灾害集中发育分布带。图 麻阳县地质灾害分布图全县有 个区域地质灾害集中发育程度高（图）：一为郭公坪岩门铜麻公路沿线区域为滑坡地质灾害发育区，二为舒家村吕家坪锦江沿岸区域为滑坡地质灾害发育区，主要为侵蚀剥蚀紫红色碎屑岩丘陵区，地层岩性主要为白垩系粉砂质泥岩和泥质粉砂岩，是典型的易滑地层，且区内顺向坡较多，这也是麻阳县滑坡地质灾害比较发育的地质背景。从地理空间分布看，地质灾害分布具有如下特点：海拔 的丘陵地区地质灾害最为发育；海拔 低山地区次之；海拔超过 的中山区和平缓的河流冲积平原地质灾害不发育。麻阳县地质灾害形成条件分析 地质灾害与地形地貌地形地貌是崩塌、滑坡、不稳定斜坡等山地地区地质灾害类型和规模的主控因素。全县地貌形态依特征可划分 个地貌类型：分为平原（河谷平原、溶蚀平原），侵蚀剥蚀丘陵，侵蚀剥蚀小起伏、中起伏低山地貌，侵蚀剥蚀小起伏、中起伏中山地貌，岩溶侵蚀山地。由于中山地貌分布面积较小，低山主要分布在境内周边且连片，因此本文主要分平原、丘陵和山地三类地貌单元来分析其与地质灾害的关系（图）。从图 统计可知，丘陵地区滑坡最为发育，有 处，占滑坡总数的.；山地次之，有滑坡 处，占滑坡总数的.。不稳定斜坡在垂直高程分布上具明显分带性，以海拔 低山不稳定斜坡最为发育，有不稳第 卷 第 期 杨凯钧，唐伟，胡宝俊，等我国典型丘陵区地质灾害发育规律与形成条件分析 以麻阳为例定斜坡 处，占总数的.；海拔 丘陵地区次之，有 处，占总数的.。山地图例丘陵平原滑坡崩塌不稳定斜坡地面塌陷图 麻阳县地质灾害与地貌分区叠加图 地质灾害与坡度、坡向将地形坡度进行分级，统计各坡度区间的地质灾害数量和比例（表）。从地质灾害与地形坡度关系统计表来看，坡度在之间的斜坡产生的地质灾害有 处，占滑坡、不稳定斜坡和崩塌总数的.；大于 和小于 的地质灾害数量发生较少，分别 处和 处，占总数的.和.。滑坡集中分布在坡度 之间，以 分布最为广泛，这与区内滑坡主要形成于软质红层与残坡积堆积物体中有关。不稳定斜坡均发生于坡度大于 的陡坡上，其中陡坡上发育 处，占不稳定斜坡总数的.；坡度超过 的陡崖上发育 处，占不稳定斜坡总数的.。表 麻阳县地质灾害与地形坡度关系统计表地质灾害坡度 滑坡 处不稳定斜坡 处崩塌 处为分析地质灾害与坡向的关系，将区内斜坡坡 向 以 单 位 进 行 等 分，.、.为正北向斜坡，.为北东向斜坡，.为正东向斜坡，.为南东向斜坡，.为正南向斜坡，.为南西向斜坡，.为正西向斜坡，.为北西向斜坡。表 列出了不同类型的地质灾害与坡向的统计关系。从表 得出，滑坡发育的坡向以南东、正北与正东为主，分别为 处、处和 处，各占总数的.、.和.；崩塌发育的坡向以南西、北西为主，分别为 处和 处，各占总数的.和；不稳定斜坡发育的规律不明显。进一步分析地质灾害坡向与坡度等密度，显示麻阳县地质灾害发育的坡向具有一定的规律性，以北西、南东为主。表 麻阳县地质灾害与坡向关系统计表坡向正北北东正东南东正南南西正西北西滑坡 崩塌 不稳定斜坡合计 地质灾害与岩土体类型全县岩土体工程地质性质复杂多样，可分为岩体和土体两大类和五个工程地质岩组（见研究区概况一节）。各类岩土体中地质灾害分布情况如表 所示。滑坡与岩土的工程地质特性的关系非常密切，从滑坡发育数量来看（表），以软质红色碎屑岩岩组（）与“红层”碎屑岩类风化残坡积黏土、粉质黏土（）发育最多，各 处和 北京测绘第 卷 第 期处，分别占.和.。不稳定斜坡与滑坡工程地质特性类似，从发育数量来看，以软质红色碎屑岩岩组（）与“红层”碎屑岩类风化残坡积黏土、粉质黏土（）发育最多，各 处和 处，分别占.和.。表 麻阳县地质灾害与岩土体类型关系统计表灾种（分布数）岩土体类型滑坡不稳定斜坡崩塌地面塌陷合计坚硬较坚硬碳酸岩岩组较坚硬碳酸岩夹软质页岩岩组较坚硬软质浅变质岩岩组软质冰碛岩岩组软质红色碎屑岩岩组“红层”碎屑岩类风化残坡积黏土、粉质黏土浅变质岩类残坡积碎石土黏土、沙砾石层双层土体 地质灾害与地质构造地质构造既控制地形地貌，又可控制岩层的岩体结构及其组合特征，对地质灾害的发育起综合控制影响作用，地质灾害作为一种地貌过程，是地貌对构造响应的表现，地质灾害发育的强度直接反映了构造作用的强度与方式。在地质时期多期构造运动的改造下，岩体的物理力学性质将会改变，如岩层倾角的变化，节理裂隙变得发育，改变岩层抗风化的能力等，使得岩体支离破碎。构造运动控制了岩体结构面的发育情况，岩体结构面为崩塌及岩质滑坡发生的重要控制结构面。构造抬升也会加速地形的切割，形成起伏的地势，造成河谷或冲沟两岸陡峭的地形，为滑坡崩塌等地质灾害发生提供了势能条件及物质基础。通过分析麻阳主要断裂带和褶皱附近范围内地质灾害发育情况，得出一些规律。从图 可以看出，麻阳向斜、锦和压性断层（）及麻阳压扭性断层（）附近地质灾害发育程度较高，对地质灾害的发育有一定的控制作用，地质灾害多沿该构造带分布，规律较明显，共发育地质灾害 处，占 灾 害 总 数 的.，灾 害 密 度 达.处，其中滑坡 处，崩塌 处，不稳定斜坡 处。地质灾害与地表水系的关系县域内地表水系较发育，全境属沅水干流“五溪”之一的锦江水系，流域面积大于 的图 例褶皱压扭性断层不整合界线滑坡崩塌不稳定斜坡地面塌陷图 麻阳县地质灾害与构造关系图溪河有 条。水系不仅是一个地区地表径流大小的体现，而且也反映了该地区的沟谷密度和斜坡的相对高度。利用 的空间分析功能，对境内水系流域地质灾害的分布情况进行统计，分析水系对地质灾害的影响范围（图）。以水系两岸水域为边界线，分别统计向两侧延伸各 范围内的不稳定斜坡、滑坡、崩塌等地质灾害的发育与水系的关系（表）。由表 可以看出，地质灾害与水系关系比较密切，约 的地质灾害发育在主要水系两侧延伸 范围内。在区域分布上的另一个显著特征就是沿河流水系呈“线状”“带状”分布（图）。区内地质灾害主要发育在锦江等河流沿线。水系除了提供有利于崩塌、滑坡发育的前缘临空地貌条件外，往往临近河谷区受河水的冲刷、侧蚀、软化等作用会大大降低地质灾害或是斜坡的稳定性。第 卷 第 期 杨凯钧，唐伟，胡宝俊，等我国典型丘陵区地质灾害发育规律与形成条件分析 以麻阳为例表 地质灾害与主要水系关系灾种不稳定斜坡 滑坡崩塌合计主要水系 范围内占总数百分比.图 例滑坡崩塌不稳定斜坡地面塌陷图 麻阳县主要水系 内地质灾害点与水系叠加图 结束语本文采用光学解译法和 形变信息，基于区域地质、地形地貌等孕灾背景数据，辅以人工地面调查、测绘和工程勘查手段，形成了麻阳县 地质灾害详细调查数据。结合地形地貌、坡度和坡向、岩土体类型、地质构造和地表水系分布的等资料，研究了麻阳县地质灾害的分布规律，重点阐明了滑坡地质灾害发育特征，以及进一步研究了上述地质灾害产生的地质环境背景条件。主要结论如下：（）麻阳地质灾害地理空间分布规律主要呈 个带状集中分布：一为郭公坪岩门铜麻公路沿线区域为滑坡地质灾害发育区，二为舒家村吕家坪锦江沿岸区域为滑坡地质灾害发育区。从高程分布来看，地质灾害在海拔 的丘陵地区最为发育。（）全县地质灾害形成的地质环境条件：丘陵地区滑坡最为发育，不稳定斜坡在垂直高程分布上具明显分带性，以海拔 低山不稳定斜坡最为发育；坡度在 之间的斜坡产生的地质灾害占.，坡向具有一定的规律性，以北西、南东为主；其中，滑坡集中分布在坡度之间；地质灾害与岩土的工程地质特性的关系非常密切，以软质红色碎屑岩岩组（）与“红层”碎屑岩类风化残坡积黏土、粉质黏土（）发育最多；地质灾害与水系关系比较密切，约 的地质灾害发育在主要水系两侧延伸 范围内。当然本文采用观测手段仅限于 技术，南方丘陵区地形地貌复杂，且植被较茂密，部分植被高覆盖区域形成的干涉沉降效果并不理想。下一步可在重点靶区进行航空激光点云多期测量或地基 测量，进一步提升分析的可靠性。参考文献 薛云，刘凤姣，马文瀚，等 麻阳县地质灾害特征及形成因素分 析 （），：马文瀚 湖南省地质灾害孕灾机理及综合防治研究中南大学，余姝辰湖南省地质灾害遥感应急体系建设研究国土资源情报，（）：林莉 湖南麻阳红层区滑坡信息提取方法北京：中国地质大学（北京），毛慧娟，陈诚，刘培亮基于生态视角的山地丘陵地区建设用地适宜性评价 以麻阳苗族自治县为例长沙大学学报，（）：，王国卫，李明波，蒋明光，等基于加权信息量模型的湖南省麻阳县地质灾害危险性评价与区划地质与资源，（）：胡瑞林，陈平，庄茂国，等“坡长制斜坡地质灾害防治体系”的建立与技术要点工程地质学报，（）：罗冠枝，陈全明，王国卫湖南省沅麻盆地红层区地质灾害发育特征及成灾规律分析地质灾害与环境保护，（）：刘文，王猛，朱赛楠，等基于光学遥感技术的高山极高山区高位地质灾害链式特征分析 以金沙江上游典型堵江滑坡为例中国地质灾害与防治学报，（）：，（）：李德仁，廖明生，王艳永久散射体雷达干涉测量技术武汉大学学报（信息科学版），（）：，（）：，（）：北京测绘第 卷 第 期 许强，陆会燕，李为乐，等滑坡隐患类型与对应识别方法 武汉大学学报（信息科学版）：许强对滑坡监测预警相关问题的认识与思考工程地质学报，（）：徐潇宇，杨建英，许强，等新常态下城区滑坡开发与防灾统筹协调发展机制 以三峡库区为例国土资源科技管理，（）：，（，；，；（），）：，（），：；