四川省区域性场地分类的初步研究

2017-09-28亢川川李建亮史丙新

四川地震 2017年3期

关键词：山地坡度四川省

亢川川，马超，刘韶,李建亮,史丙新,孔军

(1.四川省地震局，四川成都 610041；2.中国地震局地球物理研究所，北京 10081)

四川省区域性场地分类的初步研究

亢川川1,2，马超1，刘韶1,李建亮1,史丙新1,孔军1

(1.四川省地震局，四川成都 610041；2.中国地震局地球物理研究所，北京 10081)

1 方法介绍

1.1 地形坡度法

图1 Wald等(2007)实测与地形坡度关系图(A)活动构造区(B)稳定大陆区

表1 坡度范围与值范围对应表[3]

表2 不同年代地层单元与场地类别对应关系表

1.2 地表地质法

2 数据情况

地形坡度法中，本文使用的DEM(数字地形高程模型)数据是SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)数据。它是美国太空总署(NASA)和国防部国家测绘局(NIMA)以及德国与意大利航天机构共同合作完成联合测量,由美国发射的“奋进”号航天飞机上搭载SRTM系统完成。SRTM-DEM有多个版本(V1/V2/V4)，多种格式(hgt/Tiff/Bil/ArcGrid)，多种精度(SRTM1/SRTM3/SRTM30)。其中V1为原始版本，V2为利用现有水体数据库在V1基础上进行修正的版本，V4版是在V2版缺失数据区域进行插值和修补的版本。SRTM1是以地球等角坐标系的1角秒作为采样间隔(约30 m)，SRTM3和SRTM30分别是以3角秒和30角秒为采样间隔(约90 m和约1 km)。目前可在美国地质调查局(简称USGS)网站上下载SRTM的3种精度(SRTM1/SRTM3/SRTM30)的Tiff格式的数据。其中SRTM1经度数据于2017年公布，且这3种经度测量数据均能覆盖中国。

3 结果与分析

3.1 场地分类结果

图2 四川省场地类别划分

3.2 特征地区场地类别分析

四川省总面积约48.6万km2，四川西部面积约33.7万km2、四川东部面积约14.9万km2。东西、南北向长度分别约为 1 075 km和921 km。四川位于青藏高原和长江中下游平原的过渡带，西高东低，西部为高原、山地，海拔多在 3 000 m以上，而东部为盆地、丘陵，海拔多在500～2 000 m之间。四川以山地为主，具有山地、丘陵、平原和高原4种地貌类型，分别占全省面积的74.2%、10.3%、8.2%、7.3%(百度百科)。四川东部可分为边缘山地和盆地底部两大部分，边缘山地多中山和低山。盆地底部多丘陵、低山和平原，地表组成物质新而单一，多砂泥岩与第四纪沉积物。

盆地底部可分为三部分：(1)在龙泉山和龙门山、邛崃山之间的盆西平原特征区域，系断裂下陷由岷江水系的河流冲积而成，面积约 9 000 km2，为中国西南最大的平原，因成都位于平原之中，故称成都平原。成都平原地势由西北向东南倾斜，地表平坦，它由岷江、沱江、涪江、青衣江等八条河流冲积联缀而成，地表物质较软。成都平原基底由白垩纪和下第三纪碎屑岩(红层)组成，平原主体物质由第四系松散堆积物组成，绝大的数场地大致对应我国场地类别划分的Ⅱ类。(2)在龙泉山和华蓥山之间的盆中丘陵特征区域，面积约8.4万km2。地势由北向南倾斜，岩层近于水平，在流水的长期侵蚀切割作用下，形成台阶状的方山丘陵，南部多浅丘，北部多深丘。丘陵地表软硬相间的紫红色砂、页岩极易风化为紫色土，场地大致对应我国场地类别划分的Ⅱ类、或Ⅱ-Ⅰ类。(3)华蓥山以东为盆东平行岭谷区特征区域，面积约5.3万km2，由多条近东北西南走向的条状背斜山地与向斜宽谷组成。背斜山地长者逾300 km，短者不足20～30 km。山地陡而窄，宽5～8 km，高600～1 000 m。山地顶部的石灰岩被雨水溶蚀后，常成凹槽。山岭间的谷地宽而缓，其间丘陵、平坝交错分布，是平行岭谷区工农业生产主要地区。山岭背斜顶部由硬岩构成，大致可归类到B类。而向斜相当于弱岩部分，大致对应我国场地类别的Ⅱ-Ⅰ类，硬度一般达不到B类对应描述中岩石的硬度。汇总上述3个特征区域的面积，在四川东部我们可以粗略估计D类和C类场地面积占总面积的比例或可达到60%～70%；B类场地的面积占比30%～40%。就B类场地而言，特征场地宏观场地分析的结果与地形坡度法和地质法的结果存在较大差异。结果表明，在四川东部直接引用其他地区的关系获得的场地分类不够准确，需要结合四川实测钻孔资料对相关关系进行修正。

表3 四川省场地类别面积汇总表

在四川西部分区，川西高原特征区域为青藏高原东南缘和横断山脉的一部分，分为川西北高原和川西山地两部分，属于四川省西部与青海、西藏交界的高海拔区，是青藏高原东南方的延伸区域。区域内分布雀儿山、大雪山、邛崃山等山脉，金沙江、雅砻江、大渡河等河流纵穿而过。川西高原总面积约23.6万km2，该区域高山分布着大量的森林土、草甸土，主要有高山草甸土，分布在高山林线以上，粗略估计高山草地占比接近一半，而此类高山草场的场地归类到B类场地略高估了其场地的硬度，归类到C类的第二、三个细分窗口较为合理。另外，川西山地区位于青藏高原东部横断山系中段，地貌类型为中山峡谷。全区绝大多数面积为山地，且多为南北走向，两山夹一谷。川西山地河谷遍布红壤及黄红壤，主要在安宁河谷(约 1 000 km2)、金沙江谷、雅砻江谷坡阶地以及湖盆台地。红壤的母质是花岗岩、变质岩、砂、泥岩和第四纪老沉积物，在长期干湿季分明的湿热条件下，风化而成，可见红壤的硬度远不及B类场地描述中岩石的硬度，对应到C类的第二、三个细分窗口较为合理。经上述分析，我们可粗略估计较为坚硬的B类场地、C类的第二、三个细分窗口场地面积之和占四川西部分区总面积的60%～70%；对应场地的面积占比上，坡度法和地质法分别为72%和91%。结果表明，在四川西部对于较坚硬和岩石类场地的估计上，坡度法的估计结果比地质法更接近实际。

四川西部坚硬场地广泛分布，但相对软弱的场地也有成片分布，比如若尔盖草原、石渠湿地和西昌市河谷平坝区。若尔盖草原是我国三大湿地之一，总面积167 km2，该片土地存在沼泽，土壤长期浸泡在水中，场地条件十分软弱，符合NEHRP规范中E类场地的一般描述。据四川省遥感中心2001年对石渠的调查表明：石渠有着大片的湿地，面积为303 km2。石渠湿地的场地条件与若尔盖湿地类似，十分软弱。西昌市河谷平坝区是四川省第二大河谷平原，面积约435 km2，覆盖层极厚，一些勘察资料表明该区域分布Ⅲ-Ⅳ类场地。坡度法估计了软弱场地面积，与特征区域调查结果存在一定差异，为反应四川西部真实的场地分布，应以四川的实测数据修正坡度法的关系后应用。地质法未对十分软弱的E类场地的进行估计，该方法应用于四川省需要在实测资料和更大比例尺地质图的地层单元对应关系上完善。需要强调的是，我们对四川省场地的估计成果对于特定场地并不适用。

4 讨论与建议

(1)在四川地区，实现了直接利用地形数据或地质图估计区域性的场地分类。(2)利用地形坡度法和地表地质法分别获得了四川省场地分类结果，其宏观分布大体一致、可以相互印证，说明两种方法应用在四川大体可行。(3)对四川省内特征地区场地条件的分析表明：直接引用已有的成果[1]估计四川省的场地分类，均存在一定误差，需要四川省的实测数据对其修正后应用。(4)需要指出的是四川省场地的估计结果对于特定场地并不适用。

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ApreliminarystudyofregionalsiteclassificationinSichuan

KANG Chuanchuan1,2,MA Chao1,LIU Shao1,LI Jianliang1,SHI Binxin1,KONG Jun1

(Sichuan Earthquake Agency, Sichuan Chengdu 610041, China)

This paper discusses the application of two representative regional site classification methods (topography, slope method and surface geology method) in Sichuan province. Topographic slope method estimate regional site classification directly using topographic data. We use Wald (2007) to present the correlation between the topographic slope and the vs30 (the average shear-velocity down to 30m), after using SRTM30 DEM digital elevation model to calculate the topographic slope, the vs30 distribution in Sichuan province is deduced. Finally, the site classification of Sichuan was obtained according to the site classification method of American NEHRP standard. Another method is surface geology, We refer to the correlation between geological units and vs30 proposed by Wills (2000), based on the geological unit of the 1:500,000 geological map in Sichuan Province, the vs 30 distribution of the whole province is estimated and the classification map of the site is obtained.We compared the results of the two methods in Sichuan Province, and made a comparative analysis with the investigation results of the site conditions of the characteristic area. The results show that (1) the macro distribution of Sichuan province site classification results was similar on the basis of the above two kinds of site classification, the two methods used in Sichuan generally feasible. (2) The direct reference to the results of other regional relations to estimate the site classification of Sichuan Province will lead to certain errors, the regional relations needs the actual data of Sichuan province to revise and apply later.