基于GIS的上杭县地质灾害发育特征与主控因素分析.pdf

第 卷第 期 河 南 城 建 学 院 学 报 年 月 收稿日期：基金项目：国家自然科学基金项目（）；河南城建学院大学生创新创业训练计划项目（，）作者简介：王勇（），男，辽宁沈阳人，博士，讲师，研究方向为环境地质与灾害地质。文章编号：（）：基于 的上杭县地质灾害发育特征与主控因素分析王勇，管年汇，刘佳妍，王婉璐，吉雅娟（河南城建学院 市政与环境工程学院，河南 平顶山 ；中建东设岩土工程有限公司，辽宁 沈阳 ）摘要：以福建省上杭县为研究对象，调查上杭县自然地质环境条件及地质灾害发育特征，探讨地质灾害的影响因素，基于 分析了地质灾害点与影响因素指标之间的相关性，确定了影响上杭县地质灾害的主控因素。研究表明：上杭县的地质灾害主要表现为崩塌、滑坡及不稳定斜坡；时间上主要发育在 月至 月的雨季，空间上主要发育在湖洋镇、下都镇、蓝溪镇、茶地镇、泮境乡、蛟洋镇及官庄乡等乡镇；上杭县地质灾害与影响因素相关性由强到弱依次为距道路距离、斜坡高程、距河流距离、斜坡坡度、植被覆盖率、距断层距离、地层岩性、年均降雨量，影响上杭县地质灾害发育的主控因素为距道路距离、斜坡高程、距河流距离、斜坡坡度。关键词：地质灾害；影响因素分析；上杭县中图分类号：开放科学（资源服务）标识码（）：文献标识码：，（，；，）：，：；近年来，福建省地质灾害频发，严重破坏了生态环境，也威胁着人类生命财产安全。据调查，年至 年，福建省共发生地质灾害近 起，造成人员伤亡 人，直接经济损失达 亿元 。因此，开展地质灾害调查、分析及防治研究对保障国民经济健康发展，维持自然生态平衡和保护人类生命财产安全具有重要意义。近年来，地质工作者在地质灾害调查、影响因素分析方面开展了诸多研究工作 。谭海英等 分析了贵州省余庆县地质灾害发育特征及影响因素，评价了各影响因素的易发性，预测了余庆县未来地质灾害易发性特征，划分了 个地质灾害易发区。韩培锋等 调查了尼泊尔地震后吉隆县境内的地质灾害，分析了地质灾害的类型及分布规律和影响因素，结果表明地质灾害空间分布主要受高程、坡度、地层岩性和地震烈度等因素控制，为赈灾及灾后重建工作提供参考。向小龙等 通过野外地质调查分析了盐津地区地质灾害的发育特征和影响因素，结果表明地质灾害控制因素包括地形地貌、地层岩性、地质构造等，诱发因素包括大气降水、地震作用及工程活动。周静静等 基于 建立了陕西省地质灾害空间分布与地形地貌、地层岩性等影响因素的数据库，分析了地质灾害与各影响因素的相关性，结果表明距离断裂带、河流水系和道路交通越远，相关性越弱。张英平等 通过对四川省广元市朝天区地质灾害进行实地调查，统计了汶川地震后地质灾害隐患点，分析了地震地质灾害的分布特征，深入研究了地质灾害的影响因素。于秀珍等 运用空间分析技术系统分析了某高速公路沿线地质灾害发育规律及形成条件，确定了地形、岩性、构造、降雨和地下水等因素对地质灾害的影响程度，为灾害预警及防治等提供依据。本文以福建省上杭县为研究对象，调查研究了上杭县自然地质环境条件及地质灾害发育特征，从地形地貌、地层岩性、地质构造、大气降雨、河流水系、植被发育、道路建设等角度探讨了地质灾害的影响因素，分析了地质灾害点与影响因素指标之间的相关性，确定了上杭县地质灾害的主控因素，为地质灾害风险性评估及地质灾害防治工作奠定基础。研究区概况上杭县是福建省龙岩市下属县，位于福建省西南部，北接长汀县、连城县，南接永定区、广东省蕉岭县，东与新罗区相邻，西与武平县接壤，下辖湖洋镇、中都镇、下都镇、卢丰畲族乡、蓝溪镇、稔田镇、茶地镇、溪口镇、太拔镇、泮境乡、白砂镇、蛟洋镇、古田镇、步云乡、旧县镇、才溪镇、通贤镇、南阳镇、官庄畲族乡、珊瑚乡、临城镇共 个乡镇，总面积约 。上杭县地处武夷山脉南麓和博平岭山脉之间，属于“冬无严寒，夏无酷热”的亚热带海洋性季风气候。四季分明，雨量充沛。年平均气温为 ，年平均降雨量为 ，年日照时数为 ，年平均风速为 ，无霜期为 。上杭县境内水系分布密集，各溪流呈树枝状分布，流域面积在 以上的河流有 条，主要包括汀江、旧县河、黄潭河等。其中，汀江是福建省的四大河流之一，发源于宁化县境内木马山北坡，由北向南纵贯全县，县内河长约 。地质灾害发育特征及分布规律 地质灾害现状上杭县地质灾害类型主要表现为崩塌、滑坡以及不稳定斜坡。据调查，上杭县地质灾害点共 处，其中崩塌灾害点 处，占全县地质灾害点的 ；滑坡灾害点 处，占全县地质灾害点的第 卷第 期王勇，等：基于 的上杭县地质灾害发育特征与主控因素分析 ；不稳定斜坡灾害点 处，占全县地质灾害点的 。可见，全县地质灾害类型最多是滑坡，其次是不稳定斜坡，最少是崩塌。上杭县地质灾害主要分布在中东部地区，据统计，湖洋镇、下都镇、茶地镇、蛟洋镇、官庄畲族乡地质灾害数量均超过 处，共计 处，约占总数的 ，威胁人数也相对较多。临城镇没有地质灾害。地质灾害的发生往往伴随着人员的伤亡以及经济的损失。据调查，大型地质灾害及隐患点占比 ，仅有 处，均为滑坡；中型地质灾害及隐患点占比 ，共 处，其中崩塌占 处，滑坡占 处，不稳定斜坡占 处；小型地质灾害及隐患点占比 ，共 处，其中崩塌占处，滑坡占 处，不稳定斜坡占 处，如图 所示。地质灾害发育特征上杭县滑坡以土质滑坡为主且大多数都是浅层滑坡，中小型滑坡居多，有 处；崩塌以土质崩塌为主，均为中小型崩塌，共 处，且均属于人类工程活动与大气降雨复合成因的工程崩塌；上杭县的斜坡多为残坡积土，土体结构松散，透水性较好，当大气降雨入渗后，土体抗剪强度降低，进而容易引起滑坡。地质灾害时空分布规律从时间上看，上杭县地质灾害一般集中在 月，这些月份降水丰富且暴雨多发。从空间上看，境内地质灾害点分布在中西部略多，整体分布较为均匀。按行政区划分，涉及到湖洋镇、中都镇、下都镇、卢丰畲族乡、蓝溪镇、稔田镇、茶地镇、溪口镇、太拔镇、泮境乡、白砂镇、蛟洋镇、古田镇、步云乡、旧县镇、才溪镇、通贤镇、南阳镇、官庄畲族乡、珊瑚乡、临城镇共计 个乡镇，如图 所示。图 上杭县地质灾害统计图 上杭县地质灾害分布 地质灾害影响因素分析地质灾害是自然地质环境因素和人类工程活动因素共同作用的结果。其中，自然地质环境因素主要包括地形地貌、地层岩性、地质构造、大气降雨、河流水系、植被发育等，人类工程活动因素主要包括道路工程、采矿工程、建筑工程等。根据上杭县地质环境条件及地质灾害发育特征，对境内地质灾害的影响因素进行定性分析。地形地貌与地质灾害河南城建学院学报 年 月从宏观地形地貌上看，上杭县崩塌、滑坡等地质灾害一般发育在山地、丘陵地区，地貌切割越强烈，地质灾害越发育。从局部地形地貌上看，斜坡的高程、坡度等因素控制着斜坡稳定性及破坏模式。上杭县复杂的地形地貌为崩塌、滑坡及不稳定斜坡等提供了发育条件。斜坡高程能够影响坡体下滑的势能，进而影响地质灾害的破坏程度。基于 将上杭县的高程进行重分类，分为 个等级，并与地质灾害点相叠加，如图 。可见，随着高程不断增大，地质灾害点逐渐增多，地质灾害与斜坡高程呈正相关关系。斜坡坡度能够改变应力的分布状况。斜坡坡度越大，坡面附近张力带范围越大，坡脚应力集中程度越高，斜坡稳定性越差，进而形成地质灾害。基于 将上杭县的地形起伏坡度进行重分类，分为个等级，并与地质灾害点相叠加，如图。随着斜坡坡度不断增大，地质灾害点逐渐增多，地质灾害与斜坡坡度呈正相关关系。高程坡度图 地形与地质灾害关系 地层岩性与地质灾害一般情况下，性质坚硬、结构完整、抗剪强度大、抗风化能力强的岩石不易发生地质灾害；岩性松软、裂隙发育程度高的岩石容易引发地质灾害。基于 将上杭县 万地质图提取岩性，分为沉积岩、岩浆岩、变质岩 大类，并与地质灾害点相叠加，如图 所示。可见，地质灾害点在岩浆岩区域的数量达 处，占总量的 ，在沉积岩区域的数量达 处，占总量的 ，在变质岩区域的数量达处，占总量的 。上杭县境内岩浆岩分布范围较大，沉积岩和变质岩分布范围较小，地质灾害点分布符合统计学规律。地质构造与地质灾害在断裂构造发育的地段，断层错动使得坚硬岩石形成裂隙，甚至破碎，随着降雨入渗程度增高，岩体强度降低，导致斜坡稳定性变差，引发地质灾害。据调查，上杭县断层分布较多，采用自然间断法将距断层距离分为 个等级，并与地质灾害点相叠加，如图 所示。距离断层越近，地质灾害点越多，在距断层 范围存在地质灾害 处，占比最高，距断层距离越远，地质灾害数量越少，地质灾害与距断层距离呈负相关关系。第 卷第 期王勇，等：基于 的上杭县地质灾害发育特征与主控因素分析图 岩性与地质灾害关系图 断层距离与地质灾害关系 大气降雨与地质灾害大气降雨会在地表浅层形成滞水，增加岩土体的含水量，降低岩土体的抗剪强度，进而导致斜坡稳定性变差，引发地质灾害。选择 年至 年上杭县年均降雨量，采用自然间断法将降雨量分为 个等级，并与地质灾害点相叠加，如图 所示。可见，随着降雨量不断增加，地质灾害点逐渐增多，降雨量为 的范围存在地质灾害点 处，占比最高，地质灾害与年均降雨量呈正相关关系。河流水系与地质灾害河流水系与地质灾害关系密切。由于河流对河岸的侧蚀作用，导致原始坡体稳定性变差，引发地质灾害。根据野外调查，采用自然间断法将距河流距离划分为 个等级，并与地质灾害点相叠加，如图 所示。可见，距离河流越近，地质灾害点越多，距河流 的区域存在地质灾害 处，占比最高，地质灾害与距河流距离呈负相关关系。植被发育与地质灾害地表植被发育能够起到保护斜坡、减少水土流失、降低地表水流动速度以及入渗速度等作用，有利于提高斜坡稳定性。根据野外调查，采用自然间断法将植被覆盖率分为 个等级，并与地质灾害点相叠加，如图 所示。可见，上杭县植被覆盖率为 的区域是地质灾害主要发育区域，植被覆盖率为 的区域存在地质灾害 处，占比最高，植被覆盖率为 的区域主要是居民住宅、工程建设等地，仅存在地质灾害 处，占比最低。上杭县境内植被覆盖率为 的区域分布范围较大，植被覆盖率为 的区域分布范围较小，地质灾害点分布符合统计学规律。道路建设与地质灾害在人类工程活动中，道路建设极易引发地质灾害，主要表现为道路建设破坏岩体结构，改变岩体应力状态，导致斜坡稳定性变差，引发崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害 。根据野外调查，采用自然间断法将距道路距离分为 个等级，并与地质灾害点相叠加，如图 所示。可见，距离道路越近，地质灾害点越多，距道路 的区域存在地质灾害 处，占比最高，距离道路越远，地质灾害点越少，距道路 的区域仅存在地质灾害 处，占比最低，地质灾害与距道路距离呈负相关关系。河南城建学院学报 年 月图 降雨量与地质灾害关系图 河流距离与地质灾害关系图 植被覆盖率与地质灾害关系图 道路距离与地质灾害关系 地质灾害与影响因素相关性分析运用 统计软件中皮尔逊相关性分析工具，对地质灾害影响因素分级指标与其范围内地质灾害第 卷第 期王勇，等：基于 的上杭县地质灾害发育特征与主控因素分析点数量进行相关性分析，通过分析 相关 双变量的步骤求出皮尔逊相关系数 值，如表 所示。取值范围为 ，当 时，表明二者呈正相关；，表明二者呈负相关；的绝对值越大，二者相关性越强；，表明二者呈非线性相关关系。结果表明，地质灾害与斜坡高程、斜坡坡度、地层岩性、年均降雨量、植被覆盖率呈正相关，与距断层距离、距河流距离、距道路距离呈负相关，与定性分析结果基本一致；与地质灾害相关性由强到弱的影响因素依次为距道路距离、斜坡高程、距河流距离、斜坡坡度、植被覆盖率、距断层距离、地层岩性、年均降雨量，影响上杭县地质灾害发育的主控因素为距道路距离、斜坡高程、距河流距离、斜坡坡度，说明地形地貌是地质灾害发生的根本因素，工程活动和水文气象是地质灾害的主要诱发因素。表 影响因素与地质灾害相关性统计影响因素斜坡高程斜坡坡度地层岩性距断层距离 年均降雨量 距河流距离 植被覆盖率 距道路距离相关系数 结论（）上杭县的地质灾害主要表现为崩塌和滑坡及不稳定斜坡。地质灾害在时间上主要发育在 月至 月的雨季，空间上主要发育在湖洋镇、下都镇、蓝溪镇、茶地镇、泮境乡、蛟洋镇、官庄乡等乡镇。（）上杭县地质灾害与斜坡高程、斜坡坡度、年均降雨量呈正相关关系，与距断层距离、距河流距离、距道路距离呈负相关关系。地质灾害的发育、发生、发展是多种因素综合作用的结果。（）地质灾害与影响因素相关性由强到弱依次为距道路距离、斜坡高程、距河流距离、斜坡坡度、植被覆盖率、距断层距离、地层岩性、年均降雨量，上杭县地质灾害发育的主控因素为距道路距离、斜坡高程、距河流距离、斜坡坡度。参考文献 中华人民共和国国家统计局 地质灾害分省统计数据 ：，：，（），（）：，：，（）：谭海英，谢配红 贵州余庆县地质灾害隐患影响因素分析及易发性分区评价 煤炭技术，（）：韩培锋，王镁河，姜兆华，等 西藏吉隆县地质灾害及其影响因素分析 中国地质灾害与防治学报，（）：向小龙，孙炜锋，李国伟，等 云南盐津地区地质灾害发育特征及影响因素分析 地质力学学报，（）：周静静，赵法锁，李辉，等 陕西省地质灾害与影响因素相关性研究 灾害学，（）：张英平，石建省，甘建军，等 广元市次生地质灾害分布特征及影响因素分析 以朝天区为例 灾害学，（）：于秀珍，牟瑞芳 雅康高速公路沿线地质灾害分布特征及影响因素分析 安全与环境学报，（）：廖小平，徐风光，蔡旭东，等 香丽高速公路边坡地质灾害发育特征与易发性区划 中国地质灾害与防治学报，（）：河南城建学院学报 年 月