基于GIS广东省滑坡地质灾害区划及影响因素分析

2016-03-13冯冬宁王云鹏中国科学院广州地球化学研究所广州50640惠州学院旅游系惠州56007中国科学院大学北京00049

河北遥感 2016年1期

冯冬宁王云鹏(. 中国科学院广州地球化学研究所，广州，50640; ) (2. 惠州学院旅游系，惠州，56007; ) (3.中国科学院大学，北京，00049; )

冯冬宁1,2,3王云鹏1
(1. 中国科学院广州地球化学研究所，广州，510640; ) (2. 惠州学院旅游系，惠州，516007; ) (3.中国科学院大学，北京，100049; )

广东省是我国东南沿海滑坡地质灾害多发省份之一，地质灾害分布情况复杂。本文在综合广东省地质环境分区的基础上，利用ArcGIS 10．2软件，将广东省的滑坡地质灾害划分成3个区域：Ⅰ区—南岭丘陵山地区；Ⅱ区—粤东、粤西丘陵区；Ⅲ区—海岸带丘陵、台地、平原区。从每个区划的气候因素、水系特征、地形地貌和地质构造条件等条件的差异性，进行了滑坡影响因素分析，为广东省滑坡灾害的治理提供了借鉴。

广东省滑坡地质灾害区划影响因素分析

1 引言

广东省是我国地质灾害多发省份之一，脆弱的地质环境条件及人类工程活动的影响，决定了其地质灾害的多发性、广泛分布性和严重危害性。2014年，广东省共发生地质灾害267起，造成6人死亡，直接经济损失人民币5403.1万元（广东省地质局，2014年广东省地质工作会议）。地质灾害类型以崩塌、滑坡为主，

占灾害总数的80%以上，对社会经济发展造成较为严重的影响。滑坡作为广东省常见的工程地质灾害之一，具有典型的区域性、突发性、群发性特征，本文在近年来学者研究广东滑坡地质灾害的基础上，通过综合分析，系统地研究了广东省滑坡地质灾害的分布，利用GIS技术进行了滑坡灾害区域，并对每个区的滑坡影响因素进行了分析，为广东省防灾减灾战略和经济建设规划提供参考。

2 广东省滑坡地质灾害概况

2.1 广东省滑坡灾害研究现状

广东省是中国滑坡多发区之一，很多学者根据广东省的实际孕灾环境，引进了国内外的先进理论和方法发展广东区域滑坡分区、滑坡监测技术、滑坡预警预报系统，进而使广东省防治滑坡技术后来居上，在国内领先于其他省份。夏法[1]等在1995年根据地理分带性、区域地壳运动、岩土特征、地质灾害组合类型及发育程度,将全省地质环境划分为3个区、7个亚区,并对灾害发展趋势进行预测；刘瑞华[2]等在总结广东近年来崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害基本类型和特点的基础上，分析了各种类型的成因机制和触发因素；闫满存[3-5]构建了模糊数学综合评价模型，将广东沿海陆地地质环境划分5级17个亚区；朱照宇[6]等综合分析并运用“灾害密度”和“灾害强度”2种指标，将广东沿海陆地划分出9个地质灾害一级区、32个二级分区等等。

2015年8月，为进一步提高广东省地质灾害防治科学水平，广东省率先开展了重大地质灾害隐患点的三维数据采集，省国土资源厅在全省选定了100个威胁人口达百人以上的重大地质灾害隐患点，采用航摄遥感技术获取地质灾害隐患点高精度三维空间数据，科学指导我省开展地质灾害监测预警和搬迁避让工作，并为深入研究地质灾害成灾规律提供参考。根据要求，本项工作成果将建立环隐患点1平方千米以内的三维空间模型，可以精确掌握崩塌、滑坡类隐患点的山体变形范围和直接威胁范围，泥石流类隐患点的采集物源区、流通区、堆积区和直接威胁范围。

2.2 广东省滑坡地质灾害空间分布

广东省位于我国大陆的最南端，地处低纬，热量充足；区域上位于亚欧大陆东南部，面向热带海洋，受季风影响显著；加上地势北高南低，年内降水丰富，雨季长。热带、亚热带的季风气候条件和复杂的地形特征使广东省地质灾害频发。据统计[ 资料来源于《广东省2015年度地质灾害防治方案》—广东省国土资源厅]，“十一五”期间，全省共发生较大规模的突发性地质灾害1360起，死亡289人，直接经济损失12.38亿元。截至2014年底，全省共有地灾隐患点8854处，威胁总人口35.39万人。其中，威胁100人以上地质灾害隐患点569处，威胁1000人以上地质灾害隐患点62处。依据《广东省地质灾害与防治》《广东省志·自然灾害志（2010年版）》《广东省防灾减灾年鉴（1999—2009）》等统计资料以及广东省国土资源厅网站资料，选取了1980—2010年广东省具有一定规模的伤亡性滑坡灾害历史数据点5508处，经分析，灾害点的分布大致涵盖了广东省全境（图1）。

由图1显示，梅州、河源、茂名等大部分粤北、粤东北及粤西地区滑坡灾害频发，河源、梅州、清远、韶关、肇庆等市的灾害点均有100处计数以上的县区。相比之下，沿海的县区灾害点数较少。灾害点的分布密度既能表明某一区域灾害的发育历史，也能预示着该区域灾害未来的发展趋势。图1中灾害点分布密度以县级行政区域为统计单元，以每1000km2的崩塌、滑坡、泥石流灾害点数量计算。广州、深圳两市的灾害点密度高，尤其是广州越秀区（每1000km2灾害点数为295个）和深圳宝安区（每1000km2灾害点数为200个）。另外，肇庆、梅州、茂名、韶关等地灾害点密度也较高。相比之下，粤东粤西沿海地区的灾害点密度较低。

广东省滑坡活动的空间分布具有明显的局部分布的群体性和区域分布的差异性。从整体而言，广东省滑坡的空间分布呈现不均匀性，从局部小范围来看，有呈现出集中性的特点。滑坡局部分布的群体性体现在，多发生在地形坡度为10。—45。的地区，如：地形高差大的山地、丘陵，台地的边坡，河流水库、冲沟及海岸的岸坡等地，特别是在松散层较厚，软弱及软硬相间岩层发育和顺层、裂隙及顺坡构造面发育的斜坡地带，由于有利于地下水的活动，更成为滑坡的易发地段。从区域来看，粤北山区、粤西以及粤东的丘陵地区滑坡发生的几率较高，三角洲和台地区滑坡发生几率较小[7,8]。

3广东省滑坡地质灾害区划

在夏法[1]、陆显超等[9]学者制作的广东省地质环境区划图的基础上,利用ArcGIS重新会制了滑坡区划图。根据地理上按垂直高度分带和水平上按纬度分带的原则，将广东省划分为三个区，每个区在空间分布上各自连成一体，滑坡地质灾害的程度各有差异。

I 区——南岭丘陵山地区，位于北纬23°40，以北的大部分地区，基本上与粤北地区相吻合。在垂直方向上发育8级夷平面，最高一级的海拔标高＞ 1800m [1]。滑坡高发带主要分布在连山县大麦山～山连镇（A1）、乐昌市三溪～北乡镇(A2)，面积1188.51km2，占全省陆地面积的0.66%；潜在地质灾害隐患点129个，地质灾害隐患点密度0.11个/km2[9]。滑坡易发带主要分布在乐昌市黄圃～翁源县(B1)、怀集县（B2）一带[9]。

Ⅱ区——粤东、粤西丘陵区，位于北纬21°20，以北的大部分地区，垂直方向上发育有7级夷平面, 最高一级海拔标高1500一1600m 。滑坡地质灾害高易发区主要分布在信宜白石～罗定千官（A3）、封开都平～新兴水台（A4）、英德连江口～从化良口(A5)、和平～紫金～兴宁等(A6)地、高州岸～新城泗水（A7)，面积27842.69 km2，占全省陆地面积的15.49%。潜在地质灾害隐患点6602个，地质灾害隐患点密度0.24个/km2[9]。滑坡地质灾害易发区主要分布在怀集汶朗～德庆高良(B2)、郁南～信宜～阳春～廉江(B3)、恩平大田～台山海宴(包括海岛)(B3)、连平大湖～新丰县(B5)、蕉岭北标～丰顺北斗(B6）等地，面积47615.22 km2，占全省陆地面积的26.49%。潜在地质灾害隐患点2840个，地质灾害隐患点密度0.06个/km2[9]。

Ⅲ区——海岸带丘陵、台地、平原区，位于Ⅱ区以南的沿岸地带，丘陵区在垂直方向上发育有6 级夷平面，最高一级海拔标高1250—1300m。沿海平原粤东有韩江三角洲，粤中有珠江三角洲，粤西有雷州半岛滨海平原。该区的滑坡易发带主要分布在广州市东北部(B4)、深圳宝安～沙头角(B7)等地[9]。

4 广东省滑坡地质灾害的影响因素

广东省三个滑坡灾害区的成因各有不同，从自然因素和人为因素来分析，针对以上区划，对每个区的滑坡灾害影响因素进行分析如下：

4.1 Ⅰ区主要影响因素分析

该区属南岭丘陵山地区域，自然环境及其复杂，地质灾害发生频繁，其中滑坡地质灾害数量最多。滑坡类型、形成因素各有不同。主要影响因素如下：

（1）地质环境与滑坡

①岩土特性与滑坡

粤北山区地层以古生代和中生代的侏罗系、白垩系、石炭系和寒武系的花岗岩、粉砂岩和泥岩等为主，岩石节理和裂隙较为发育，断裂带比较集中，如清远的阳山县、连南县和连州市是全省断裂带高密度区。区内风化岩屑和土体有大面积分布，为崩塌、滑坡、泥石流的形成提供了丰富的物质来源。

该区常见的红色砂砾岩主要是红砾岩与红砂砾，含＞3mm以上的石粒和石砾在60%左右，土壤属重石质重壤土。其中石粒和石砾由铁质、钙质和粘粒胶结形成土石堆积层，十分松散。当植被被破坏后，由于土质渗漏大，地表径流强力切割，易于崩塌成崩岗，形成大量的碎屑物，为滑坡提供了物质基础。

同时，该区石灰岩广布，主要分布在粤北的阳山、英德、曲江、连县、清远、乐昌、翁源、连平等县(市)[10]。石灰岩属于可溶性岩石，加上亚热带季风气候的影响，岩石容易被侵蚀风化，岩石上部形成较厚的残坡积粘土盖层，为山地山体滑坡的提供了地质条件。师刚强等[11]对清远市阳山县贤令山滑坡成因进行了分析，采用剩余推力传递法计算滑坡稳定系数,计算结果表明自重条件下滑坡处于稳定态；自重和暴雨条件下滑坡处于欠稳定状态。

②地形坡度、地貌与滑坡

该区以中低山为主，山高谷深、山势陡峻，坡度陡，河流切割强烈[9]。魏平新等[12]利用ArcGIS8.3平台，在广东小流域底图基础上，综合全省历史滑坡及现代滑坡资料，生成了全省滑坡灾害易发程度分区图，并叠加了广东省地形坡度、地层岩性、地貌分布、降雨分布图分析，结果表明: 广东省滑坡灾害易发区主要发生在地形坡度在10。～45。之间，地貌分布多为中、小起伏山地以及丘陵地区，地层岩性多为极硬、次硬及软硬相间岩层，以及高降雨区。

（2）降水与滑坡

形成滑坡的机制除了有物质基础外,还需要有水作为润滑剂，推动滑坡的滑动。一般来说，地质灾害多发生在风化比较严重的斜坡岩土体上，只要下大暴雨，土表层会变得松散，同时地下水压增加，对岩土体产生浮托作用，容易产生滑坡和泥石流等地质灾害。该区的清远市，年均降雨量为2200mm，属广东三个多雨中心之一[12]。而韶关属中亚热带湿润型季风气候，雨量充沛，具有雨势、雨量大，雨期长的特点。通过对有关资料分析，至2006年底，韶关地质灾害点共有5330处，而与降雨诱发有关的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害达4904处。地质灾害给各地经济建设和人民生命财产造成了严重的损失: 据不完全统计，1990～2004年，韶关市发生较大规模地质灾害就有数百起，共导致205人死亡，44人受伤，累计直接经济损失达0.9亿元人民币，潜在经济损失216亿元人民币[13]。

加上近几年极端天气、强降雨、暴雨使得该区滑坡灾害频发。2006年粤北“7. 15”特大洪灾期间，仅乐昌市就引发各类地质灾害2750处，造成29人死亡31人失踪，直接经济损失513亿元[14]。2012年3月7日，受冷空气影响，北江流域部分地区出现暴雨，强降雨造成广东韶关、清远市3个县（市、区）5个乡镇3200多人受灾，直接经济损失186万元人民币。广东省清远市清新县因暴雨发生山体滑坡地质灾害，致使7人死亡，1人受伤。

(3)人类工程活动与滑坡

随着广东省经济建设的快速发展，人类的各种工程活动规模日益扩大，特别是高速公路、铁路、大中型水库和切坡建房工程的实施，不仅引发了许多新滑坡，而且造成了较多的老滑坡复活。据广东省地质环境监测总站的滑坡调查统计资料，近15年来，广东省的滑坡活动有70%以上与人类工程活动有不同程度的直接关系，特别是山区农村切坡建房和沿海城市大量违章建筑都建在山体斜坡地带，常常造成突发性的滑坡活动。主要包括以下四个方面[15]：

①开挖边坡。修建铁路、公路、依山建房建厂等工程，开挖边坡使斜坡下部失去支撑部分，形成人工陡坡，易造成崩塌、滑坡等灾害的发生。例如，2004年3月10日位于粤北韶关曲江松山学院由于开挖边坡导致人员4死3伤，直接经济损失30万元。

②矿山开采。矿山开采中放炮的强烈振动，容易使斜坡岩土体受振动而松动，易诱发崩塌、滑坡等灾害的发生。地下开采的矿山，长期开采后常常形成地下采空区，容易引发地面塌陷等地质灾害。例如，2012年1月9日，清远佛冈县两钩机司机偷采矿土，遇山体滑被埋死亡。

③堆填荷载。在斜坡上大量兴建楼房、工厂、堆渣、弃渣、填土等，给斜坡增加了荷载，斜坡支撑不了过大的重量，失去平衡而诱发崩塌、滑坡等灾害的发生。

④公路、铁路沿线。主要有京珠高速公路、粤赣高速公路、国道106、323线，省道244、248、249、347线等两侧的岩土体不稳定地段，特别是新建的坡体削方量大、坡高、坡陡且未加支护的地段，如遇强降雨容易发生崩塌和滑坡。

京广铁路大瑶山一带的两侧岩土体不稳定地段，及大瑶山隧道出现的漏水和顶板松散等地段，容易发生地面塌陷、隧道冒顶崩塌等地质灾害；其次是正在施工建设的武广高速铁路客运专线，其大量的削坡在尚未完成支护阶段期间，松散土体容易发生崩塌和滑坡。

4.2 Ⅱ区主要影响因素分析

据广东省地质灾害防治“十二五”规划，粤东、粤西是滑坡地质灾害重点防治区，粤东防治总面积18748.56Km2，粤西防治总面积10015.36Km2。本区滑坡地质灾害因素包括：

（1）地质环境与滑坡

①岩土特性与滑坡

该区东北—西南走向山脉众多，区内低山丘陵广布，山势陡峻，坡度陡；河流发育，切割作用强烈；植被发育较差，局部水土流失严重。

岩性主要由碎屑岩组、红色碎屑岩组、火山侵入岩组组成，风化土层厚，侵蚀、剥蚀作用强烈，岩石风化程度大。斜坡较不稳定，区域地质构造发育[9]。

粤东区花岗岩和变质岩风化残积土层分布广，厚度大。粤西区岩石节理裂隙发育，风化作用强烈，覆盖层厚薄不一。风化的岩土为滑坡提供了物质基础。

②地形地貌与滑坡

致灾地质作用的形成与地形地貌关系密切，受地形地条件的制约。粤西地区滑坡集中发生在云浮的云城区和云安县。地层主要为中生代和新生代更新统、白垩系和侏罗系的花岗岩、灰岩和白云岩等。区内断裂带密度高，区域性深大断裂就有四会―吴川断裂带、连平―恩平断裂带。地貌类型为中低山和台地。人为采石活动强烈，已形成产业链，严重影响自然地表的坡体稳定性。

粤东北山区和粤西台地，地层以震旦系、寒武系、侏罗系、泥盆系和白垩系为主，岩石种类主要有变质砂岩、板岩和页岩等，部分覆盖有第四系老黏土。区内软硬岩层互层，坚硬岩层形成陡壁或突出成悬崖，容易发生滑坡灾害。梅州的大埔县和五华县、河源的龙川县断裂带密度较高，有紫金―博罗断裂带、崇安―河源断裂带以及茂名和湛江的信宜―廉江断裂带等，也容易发生滑坡灾害。

（2）降水与滑坡

气候条件复杂，每年4～9月份为暴雨集中期。部分为海洋性气候区，每年4～9月份为暴雨台风集中期，暴雨是诱发该区地质灾害的主要原因[9]。

受到强降雨、暴雨、台风的影响，侵蚀、剥蚀、切割作用强烈，降雨后，雨水渗透进入土体空隙或岩石裂缝，使致灾体自重增加，并且土石抗剪强度降低；雨水渗透补给地下水，使地下水位或水压增加，对岩土体产生浮托作用，摩擦力减少，常导致滑坡地质灾害发生。惠州是省内次级暴雨中心，阳江境内有省级暴雨中心，近30年内6h最大暴雨量达150mm。区内地表风化物质充裕，在强降雨下，容易引发滑坡。

宫清华等[16]根据滑坡调查资料，大多数滑坡的发生都具有相似的地层结构特征：表土层为强风化透水层，基岩为弱风化或未风化弱透水层。在持续降雨作用下，地下水位上升，孔隙水压力增大，破坏了原有的岩土体强度和斜坡应力状态，进而发生滑坡。滑坡发生的主要原因为持续强降雨引发地下水位上升，土壤饱和，有效剪切强度降低。

（3）人为工程与滑坡

①切坡建房、交通路线的建设

很多山区村庄民宅依山而建，有的还坐落在陡峻的山坡上。近10多年来，很多高等级公路也循河道两岸延伸，裁弯取直，切坡填沟，克服各种崎岖的地形开通道路。由于对各种地貌的成因、物质组成及其岩体结构的认识不足，施工程序和开挖坡度不恰当形成各种临空面，且护坡安全措施不到位而引发滑坡。如国道321线粤西段（德庆－梧州）、国道324线粤西段（云城－罗定榃宾）、省道1963线（南江口－贵子），这些路段经常发生滑坡就由于地貌条件与道路边坡的关系处理不当所致[17]。

②乱砍滥伐

山区农民不适当的开垦农田，乱砍滥伐、破坏植被等，使山体斜坡缺少了缓冲作用，当斜坡受到雨水的冲击，易导致滑坡灾害，给社会经济带来重大损失。山区经济不发达，农民大部分的能源是取自生物能，砍伐树木；在斜坡上开荒，种植作物。加上农民的环保意识不足，砍伐植物后，没有植树造林，裸露的山体、斜坡成为滑坡的发源地。

4.3 Ⅲ区主要影响因素分析

该区滑坡主要出现在雷州半岛徐闻海安海岸边、湛江市岭北，阳江台山深井镇牛围山，粤中鹤山县东坑尾、宅梧等镇、东莞太平镇、宝安县城西南、深圳下围岭、海丰骺门和梅陇农场、潮州北凤凰山等地。滑坡的破坏性较大, 往往造成人员伤亡和财产损失、毁坏森林和耕地、阻断河流、抬高河床、毁坏工矿设施、水利工程设施、交通运输和通信线路等。

该区滑坡规模属于中小型，最大体积可达10×104m3。滑坡运动方式多为高速剧冲式，个别呈现多期滑动特点。该区滑坡地质灾害的影响因素如下：

（1）地质环境与滑坡

①岩土特性与滑坡

该区的风化壳残积土、湛江组粘土、北海砂土、砂岩和页岩等为滑坡提供了物质基础。

②地形地貌

该区的丘陵、台地，提供了滑坡发育的空间和运动条件，多数滑坡发育在海拔150～500m，高差50～250m的丘陵和丘台地边缘的河流沿岸、海岸、公路和铁路及其他人工切坡地段。天然斜坡或人工边坡坡度多在30°以上。

③地震、地壳运动

广东沿海不仅是我国经济较为发达的地区，同时也是我国地质环境较为脆弱及各类地质灾害较为发育的一个地带。南澳、汕头、揭阳、阳江等是历史强震和潜在地震活跃区，地震多发生在NEE、NNW和NW向活动断裂交汇部位附近。地壳运动较活跃，为滑坡提供了可能。

（2）降雨与滑坡

该区主要是亚热带季风气候，加上受到南海海洋性的影响，降雨量最大、最集中；另外台风为该区带来的暴雨、强降雨，都为滑坡提供了润滑的作用。

降雨的时空分布直接控制着丘陵和台地不稳定斜坡出现的机率[4]。

滑坡的激化与地表水和地下水的活动有关，魏敏[15]、刘艳辉[18]等发现滑坡几乎均出现在降水高峰期之后,当最大降雨强度超过70mm/h时，滑坡发生的概率猛增。而且，滑坡的激化在很大程度上取决于短期降水强度。一般年降水量高的地区，地表径流活动强，河流深切坡脚形成较多的临空面。同时降水增加土体孔隙水压力，降低了土体抗剪强度使斜坡极易失稳破坏。如2008年6月13日，特大暴雨引发深圳市固戍社区朱坳山滑坡活动，滑坡规模约4×104m3，滑坡损坏坡脚地带居民建筑物[7]。

(3）人为工程与滑坡

丘陵、台地及其边缘区的河流两岸、海岸、交通沿线、城镇人工切坡等构成了滑坡地质灾害多发区。

人类工程主要包括开挖风化壳斜坡，形成高人工边坡，破坏斜坡植被，加速滑坡出现的概率和规模。如2002年雨季，深圳市光汇油库二期工程边坡发生滑坡，滑坡规模约2.32×104m3，滑坡毁坏边坡的支护挡墙及护坡格构[7]。2015年12月20日11时40分，深圳市光明新区凤凰社区恒泰裕工业园发生了山体滑坡。此次灾害滑坡覆盖面积约38万平方米，造成33栋建筑物被掩埋或不同程度受损，国土资源部官方微博通报称，初步查明深圳光明新区垮塌体为人工堆土，原有山体没有滑动。人工堆土垮塌的地点属于淤泥渣土受纳场，主要堆放渣土和建筑垃圾，由于堆积量大、堆积坡度过陡，导致失稳垮塌，造成多栋楼房倒塌。由此造成的人员伤亡和经济损失尚在计算中。

5 结语

广东省滑坡分布广泛，遍及全省各地，规模以中、小型滑坡为主。笔者在前人的基础上通过分析，得出广东省滑坡区划可分为三个区划单位，其空间分布的影响因素则主要是受斜坡的地层岩性、地质构造、地形地貌、斜坡水文地质结构和降水作用的控制。从整体上看，广东省滑坡的空间分布特征呈现出区域性滑坡分布的不均匀性；从局部上看，又呈现出小范围滑坡分布的集中性。尽管广东省滑坡地质灾害的数量大，稳定性差，其发生又具有不确定性、广泛性等特点，但是随着近年来广东省在滑坡方面的研究已进入现代科技全新预报阶段的鼎盛时期，智能集成预报与“3S”监测预报技术手段，必然会在今后一段时期内对滑坡研究的发展做出创新性的贡献。

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