滑坡灾害坡度坡向敏感性分析研究——以云南大关县为例

凌 炳,余 敏

（1.南京大学地球科学与工程学院, 江苏南京 210046；2.江西省地质工程（集团）公司，江西南昌 330029）

0 引言

随着人口的增长、社会经济的发展，人类对资源、环境的利用越来越强，对地质环境的破坏亦越来越严重，地质灾害愈演愈烈，地质环境问题日益突出，严重制约着社会经济的可持续发展。地质灾害问题成为大关县经济发展长期难以摆脱的主要控制因素之一。

大关县是云南省地质灾害多发区，其中滑坡是主要的灾害类型。滑坡主要影响因素有地形地貌、植被覆盖、地层岩性、地质构造、水文地质条件和人为活动等因素。客观分析各影响因子和滑坡之间的关系在区域滑坡分析中显得尤为重要，也是准确进行地质灾害评价的基础。

本文选取云南昭通市大关县为研究区域，结合现有的滑坡数据资料[1]，以ArcGIS为平台，通过研究区域的数字高程模型数据（DEM）分析得到坡度及坡向数据，利用GIS空间分析功能，结合基于贡献率的敏感性数学分析方法，定量地分析坡度、坡向因子中各区段对滑坡的敏感程度。

1 研究区概况及地质灾害情况

大关县位于云南省东北部，昭通地区的腹心地带。县境气温平面差异不大，垂直差异突出，为山区立体气候，全年平均气温15.0℃，最高40.3℃，最低-6.4℃。县境内降水分布不平衡，年平均降水量992.9mm[2]。整个县域地貌以峡谷山岳地形地貌为主，山高坡陡，沟谷纵横，地势南北高，中间低，相对高差大。大关县境内除太古界、元古界和古生界、中生界的地层个别缺失外，其余地层均有出露。地层出露岩性主要为浅海相碳酸盐岩，滨海相及海陆交互相的砂岩、粉砂岩，岩浆岩主要为二叠系玄武岩。沟谷和斜坡地带广布第四系松散堆积层。大关处于扬子准地台边缘，川滇经向构造带北段。区内以褶皱和断裂构造为主，总体为北东向。境内构造形迹北部和南部主要以南北向或北西向构造为主，中部构造形迹主要为北东向。地层褶皱宽阔，多数以短轴背斜出现[3]。按展布方向可分为南北、北东、北西和东西向构造。县域内新构造运动强烈，近代地震活动强烈，河谷下切，河流深切和侧蚀作用加剧。

全县共发现各类地质灾害点共187处。地质灾害类型主要是滑坡和崩塌，其次为泥石流、不稳定斜坡等[4]。滑坡灾害是大关县各类地质灾害中数量最多、分布最广、危害性最大的灾种。在187个地质灾害点中，滑坡地质灾害点达93个，占地质灾害总数的50%。

2 分析方法

2.1 GIS空间分析

GIS是集成多学科交叉的产物，功能强大而完备，如：数据采集与编辑、属性数据编辑与分析、制图功能、空间数据库管理功能。GIS为空间分析提供了强大的工具，使复杂困难的高级空间分析变得简单易行。

DEM是地理信息系统地理数据库中最为重要的空间信息资料，是提取坡度和坡向的数据来源。本文研究区域内覆盖13幅1:50000的DEM，首先将13幅DEM进行镶嵌，运用Arcgis的3D分析工具对栅格数据做坡度坡向分析，然后设定相应的分类级别生成坡度坡向图[5]。再运用GIS的叠加分析，将2个图层重叠在一起，经过图形和属性运算，产生新的空间区域。将滑坡坐标投影到图上，进行提取分析，就可获取每个滑坡点的空间数据属性。

2.2 基于贡献率的敏感性分析

敏感性分析是经济统计分析中经常用到的一个名词，是指从定量分析的角度研究有关因素发生某中变化对某一个或一组关键指标影响程度的一种不确定分析技术。将其引入地质灾害分析就是将影响滑坡发生的各个因子对滑坡发生所起到的作用大小进行量化，研究的是坡度与坡向的区间变化对于滑坡的影响程度[6]。

以某区域内滑坡出现的频率以及单次滑坡发生的规模大小来评价某区域滑坡的灾害性的大小。以上2个评价参数分别记为频率因子和面积因子，以和表示。

式中：

Aij为第i个一级影响因子中第j个二级因子的区域面积；αij为该二级因子面积内分布的历史滑坡灾害的面积；Fij为所有滑坡次数之和；Cij为在二级因子面积内分布的历史滑坡次数。

则贡献率的大小计算规定如下：

进行归一化处理：

3 结果分析

根据上述思路将影响因子分为一级影响因子和二级影响因子。将坡度、坡向定为一级影响因子，二级影响因子是对一级影响因子的细化，是最后参与危险性区划的指标。

本文选取坡度、坡向做敏感性分析，各二级因子细化指标如表1所示。

表1 滑坡致灾因子及其子类

3.1 滑坡与坡度的关系

坡度在斜坡稳定性分析中，是一个非常重要的因素[7]。在平地就很难发生滑坡，斜坡失稳则更可能发生在坡度较大的地段，但若坡度大到一定程度，滑坡就不会轻易发生了，取而代之的是崩塌的发生[8]。从表2可以看到：坡度带15°～25°的 ij值为最大，且发生滑坡的频率最多、受灾面积最大，说明15°～25°坡度带是滑坡灾害最敏感的区域。

表2 坡度因子参数计算表

3.2 滑坡与坡向的关系

坡向是指斜坡临空面的朝向。如坡面对南称南坡，对北称北坡。有研究认为，坡向可能与滑斜坡稳定性有关，但要因地区而异[9]。坡向的不同，造成不同坡向气候条件的差异，并对植被、土壤、地貌、水文等产生影响[10]。通过表3 知：坡向270°～315°是滑坡灾害最敏感的区域，其次是225°～270°，这两个方向上发育的滑坡也较多，但是与其他方向上的差距不大，说明坡向的分区区间变动对滑坡发生的作用较均衡，不显著。

表3 坡向因子参数计算表

4 结论

（1）研究区域内坡度15°～25°、坡向270°～315°的区域是滑坡灾害最敏感的区域，但各个坡向带的贡献率差别不大。即地形因子中坡度对于滑坡的影响更加敏感，而坡向对滑坡发生的作用不显著。

（2）采用地理信息系统技术对DEM数据进行栅格处理，得出研究区的坡度坡向数据，应用基于贡献率的敏感性分析技术，定量分析研究坡度坡向与滑坡之间的关系，分析结果为区域滑坡危险度精确划分提供基础。此方法也可以应用于其他滑坡环境影响因子敏感性分析。

[1]云南省地质局第二区域地质测量大队．1:200000中华人民共和国区域地质调查报告(昭通幅)[R]．1978．

[2]刘泓伶，郭光辉，曾广文．云南省大关县滑坡灾害特征分析[J]．地质灾害与环境保护，2012，23(3):13～17．

[3]唐 春，罗吉祥，汪 梅．大关县滑坡灾害发育特征及成因分析[J]．中国水土保持，2009(7):35～36．

[4]唐 春．大关县地质灾害风险评价与防治对策研究[D]．云南昆明，昆明理工大学，2007.

[5]郑著彬，任静丽．DEM地形分析在山区地质灾害研究中的应用—以云南省漾濞县为例[J].云南地理环境研究，2010,22(2):19～22.

[6]陈燕平．基于GIS的贵州省滑坡地质灾害易发性多模型综合评价[D].中南大学，2010.

[7]曹洪洋，郝东恒，白聚波．区域滑坡灾害地形地貌因子敏感性分析研究[J].中国安全科学学报，2011(11):3～7.

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[10]王朝阳．坡向与斜坡稳定性的关系研究[D]．昆明：昆明理工大学，2008.