粤北山区某县地质灾害分布规律与影响因素探析

刘鹏若 任 慧

（广东省国土资源测绘院，广东 广州 510500）

0 引言

为做好地质灾害隐患点防范工作，需深入开展地质灾害隐患点的调查摸底工作。广东省受亚热带特殊自然地理环境的影响，气候、地形、地貌、地质结构条件复杂多样，地质灾害频发，种类繁多，主要有地震、崩塌、滑坡、水土流失、岩溶地貌崩塌等［1-6］。山体滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝等地质灾害，严重威胁人民群众生命财产安全和社会经济可持续发展，随着城市建设和经济社会的快速发展，人类工程活动的日益增多，这些地质灾害呈急剧上升趋势［7-10］。因此，迫切需要获取系统翔实、大比例尺和调查精度高的地质灾害调查资料，进行地质灾害规律研究，以采取相应技术措施，规避地质灾害风险点。研究基于2017—2018 年开展的广东粤北山区某县1∶50 000 地质灾害详查资料，应用地理信息系统分析方法，探讨了地质灾害时空分布规律及影响因素，以期为科学防治地质灾害提供基础数据参考。

1 研究区概况

研究区位于广东省东北部山区，属低山丘陵地貌，地形总体上四周高、中间低，地表相对高差约1 327 m。研究区属亚热带季风气候。年平均气温20.68～22.03 ℃，多年平均日照时数1.750 h以上。区内断层构造相对发达，地质环境相对复杂，雨水相对充沛，地下水资源相对丰富，降雨时空分布不均，是我国目前地质环境较为复杂的区域之一。

2 数据来源和研究方法

2.1 数据来源

数据来源于广东省“2016 年省级国土资源保护与治理专项资金”课题，即广东省某县地质灾害详查项目。通过2017年野外调查，共获取研究区地质灾害点信息1 701条记录（其中滑坡127个、崩塌282个、不稳定斜坡1 292个），已核实的地质灾害点214个（其中滑坡90个、崩塌124个）。

2.2 研究方法

利用ArcGIS 的空间自相关（Moran I）检验工具和GeoDa 软件局部Moran’s I 工具可以测算空间自相关［11］，分为全局自相关（用Moran’s I 统计量表示）和局部自相关［通常采用莫兰（Moran）散点图和LISA 聚类图］两种。ArcGIS 软件还提供其他空间分析方法，如缓冲区分析、空间叠加分析、数字高程模型（digital elevation model，DEM）分析等［12-13］。

3 地质灾害分布规律

3.1 地质灾害时间分布特征

根据研究区气象资料，2006—2016 年，研究区的年均降雨量为1 631.9 mm，主要降水集中在4—9 月（该时期的年均总降雨量为1 235.4 mm，约占全年降雨量的75.7%）。研究区地质灾害主要发生在4—8 月（该时期发生地质灾害共计201处，约占全年地质灾害总数的93.9%）（图1）。其中，6月份发生的地质灾害数量最多，共119起。

图1 研究区每月降水量与地质灾害发生频数统计

图2 表明，地质灾害的发生频率与降水量呈现相同变化趋势。

图2 Geoda分析结果

3.2 地质灾害的空间分布特征

研究区的地质灾害主要分布在东北部、西南部和西部。根据野外调查信息，上述区域存在相似特征：人类工程活动程度（如削坡建房和修建公路）均较为剧烈；都处在暴雨诱发地质灾害较多的降水集中区域；大部分地质灾害点集中在大江大河及其支流附近，其中500 m范围内有184个河道灾点，500～1 000 m范围内有27个河道灾点。综上分析，地质灾害的发生具有明显地域性，其发生频率频率与人类工程活动（如削坡建房和修建公路）强度、水系分布和降水空间分布关系密切。

3.3 地质灾害空间自相关分析

应用Geoda 软件，通过空间分析菜单下的单变量局域Moran’s I 工具，计算分析全区1 701 个地质灾害点（其中滑坡127 处，崩塌282 处，不稳定斜坡1 292处，地面沉降1处），进而得到莫兰散点图。根据研究，可将莫兰散点图划分成四个象限，分别对应不同的空间格局，位于第Ⅰ象限的点定义为高值（HH）区，位于第Ⅱ象限的点定义为空心（LH）区，位于第Ⅲ象限的点定义为低值（LL）区，位于第Ⅳ象限的点定义为异常值（HL）区。根据图2（a），研究区Moran I 指数为0.949，说明研究区的地质灾害调查点呈正的空间自相关，相似的观测值趋于集中分布，说明地质灾害在空间上表现为集中分布特征，这与图3 的分析结果一致，即地质灾害的发生具有明显地域性。莫兰散点图显示，第一象限的高值区（HH 区）点共有752 个；第二象限（LH 区）的空白区域共出0 个点位；低值区（LL 区）点位共计751 点；异常值区（HL区）共有5个点。

图3 地质构造和地质灾害空间对照结果

由于莫兰散点图无法区分局部相关类型和地统计学显著性程度，利用LISA 指数［11-13］可以将全局莫兰指数分级到各样本。根据图2（b），全区地质灾害调查点空间自相关性不显著点193 个，高高聚类点752个，主要分布在研究区的南面，这些区域交通发达，河网密布，人类工程活动强度较为剧烈，相似区位条件的地质灾害点如图3 所示，其特征也较相同；低低聚类点751 个，以北部点位为主，这些区域交通相对不便，地形复杂，人类活动较为分散；高低聚类点5个，主要分布在区中央；三种类型分别占样本总体的44.21%、41.15%和0.29%，无低高聚类点。

4 地质灾害影响因素分析

4.1 地形地貌

4.1.1 海拔高程

表1 显示，该研究区地形整体呈中低周围高环状，地表相对高差约1 327 m。研究区地质灾害主要分布在海拔100～500 m 的丘陵地貌地带，共计165 处，占灾害总数的77.1%。从单个灾种来看，各灾种的分布也符合这一规律，在海拔100～500 m 的地区发生滑坡的占83.4%，崩塌的占72.6%。这一规律的产生，主要是由于5～25 m 厚的坡残积层地质灾害造成的灾害载体在丘陵地区普遍发育，同时这些地区人口相对集中，人类工程活动强烈，普遍存在人工切坡挖坡、坡脚开垦活动普遍，植被破坏明显的问题，因此，丘陵地貌为地质灾害的发展奠定了基础。

表1 崩塌滑坡数量与海拔高程关系

4.1.2 斜坡高度

由表2 可知，研究区地质灾害主要分布在海拔5～10 m、10～20 m 的斜坡上，分别有65 处和87 处，占灾害总数的30.4%和40.6%。从单个灾种来看，崩塌、滑坡分布略有差异，以10～20 m、＞20 m 的斜坡为主，共计80 处，占全部灾害的88.9%，而5～10 m、10～20 m 塌方量多达110 处，占全部灾害的88.8%。造成这一规律的原因，主要是由于人工边坡总量少，高度小于5 m，诱发的地质灾害也比较少，多是人为因素（削坡、挖脚等）造成的；为减少土方量，极易发生地质灾害，人工削坡高度以0～20 m为主，削坡坡度普遍较陡。

表2 崩塌滑坡数量与斜坡高度对照统计表

4.1.3 地形坡度

由表3 所示，研究区地质灾害主要分布在坡度为40°～80°的斜坡上，共计180 处，占灾害总数的84.1%。从单个灾害类型看，山体滑坡主要分布在40°～70°的斜坡上，共计81 处，占总灾害的90.0%；崩塌主要发生在60°～80°的斜坡上，累计发生89 起，占全部灾害的71.8%。综上分析，滑坡体以低坡体发育为主，塌坡体以高坡体发育为主。

表3 关于坡度与地质灾害关系

4.1.4 坡形

从表4 可以看出，山体滑坡和崩塌灾害总体上分布在各个坡形上，其中阶梯形坡体分布最多，占总数的40.2%，凸形坡体分布最少，占总数的16.3%。从个别灾种看，滑坡体以阶梯形、凸形坡体为主，分别有51、19 处，占总数的56.7%、21.1%，且分布于直线形坡体表面浮土滑落下、露出的直线形滑面上，一般为浅层滑坡体；崩塌体分布于各坡形上，直线坡体分布最多，阶梯形分布最多，分别为43 个和35 个，占总数的34.7%和28.2%，凸起坡体分布最少，为16 个，占总数的12.9%。

表4 崩塌滑坡数量与斜坡形态对照统计

4.2 地质构造

研究区内地质灾害的发展与断层、褶皱构造之间由于人类工程活动和暴雨因素的诱发有密切的联系，使得地质灾害靠近断层和褶皱构造的地方变得更加密集。本研究区域内的灾害点与地质断裂带距离的分布关系，通过地理信息系统软件缓冲区分析和数据统计功能进行统计：一是分别在0～500 m、500～1 000 m、1 000～2 000 m 及大于2 000 m 的4个缓冲区作距离缓冲处理；再利用地理信息系统的统计功能，统计每个缓冲区和缓冲区的灾点密度，并对灾点数量进行统计。由表5、图3 可知，研究区地质灾害点在断裂缓冲区500 m内灾害点密度值最大。

表5 断层缓冲区测距分级与地质灾害点数量对比统计

4.3 地层岩性

调查区地质灾害点主要分布在层状较硬碎屑岩组（IV）和块状较硬侵入岩组（IV）两大类工程地质岩群中，其中层状较硬碎屑岩组（IV）104处，占总数的48.6%；块状较硬-硬侵入岩组（6 个）占总数的44.9%，占总数的96；紧随其后的是11 个层状较软变质岩组（II），占总数的5.1%，3 个层状较软变质岩组（III），占总数的1.4%。研究区内89.8%的地质灾害发生在土坡上，5.1%的地质灾害发生在土石复合坡面上，表明在疏松的土坡上发生地质灾害的可能性较大，而在块状坚硬岩组的坡面上则分布着96 处，这是该类型岩组风化土厚层的一种表现。

4.4 降水

地质灾害与时间的分布关系可以看出，研究区的地质灾害主要发生在暴雨和连绵阴雨天气。降水对滑坡体和不稳定坡体的影响在于降水达到一定程度后，降水会沿滑坡体裂缝和孔隙渗入转为地下水，在此过程中，使滑带（面）变软，增加滑体重量，提高滑降力，如果降水使地下水面上升到滑带（面）以上时，改变了坡体内部受力状态，应力局部集中，致使坡体局部出现各种变形，产生的应力作用，使滑坡体产生的造成山体滑坡，引起山体滑坡，使山体内部受力状态发生变化。降雨通过地表裂隙进入岩土体导致其孔隙水压力增大，使抗滑力（矩）减小。另一方面雨水导致岩土体力学指标下降，抗压强度，抗剪强度下降，裂隙在致滑力（矩）的作用下不断发展最终贯通导致失稳

4.5 人工活动

研究区域地质灾害的另一大诱发因素是人类工程活动。20 多年来，随着研究区社会经济的不断发展，各种人为的工程活动，如修（改）建公路、削坡建房、兴修水利水电工程等，地质环境条件发生了不同程度的变化，使人类工程建设中原有的自然平衡状态被打破，由此产生的地质灾害也就成为一种必然。由于削坡放坡不规范，造成山体滑坡、崩塌等明显的地质灾害，在局部形成陡坡，然后改变坡面原有状态。据本次调查资料统计，在研究区域内214个地质灾害点中，以人类工程活动为主的有157个，占总数的73.4%，另外还有一些自然因素占主导地位，但在一定程度上也与人类活动联系在一起。主要有四大类工程活动，包括：城乡建设180 个，主要是通过人工削坡建房；公路29处，主要为削坡和道路施工所致；教育系统2 个，主要是学校建设引起的塌方等。这说明形成地质灾害与人类工程活动的强度关系很大。

5 结束语

（1）地质灾害分布规律分析，在时间分布上，由于连续降雨和特大暴雨诱发的地质灾害发生的时间较多，在多雨月的中后期，研究区发生滑坡、崩塌等地质灾害的时间一般分布较长，时间分布规律与降雨时间分布规律基本吻合，建议加强地质灾害监测、注意避让和地表排水等措施。

（2）地质灾害分布就空间分布而言，以研究区域的东北、西南和西部地区为主，区域内的地质灾害在空间分布上具有明显的地域性。

（3）地理统计学分析看，研究区Moran I 指数为0.949，地质灾害调查点呈正的空间自相关，空间上趋于集中分布。莫兰散点图显示，全区地质灾害调查点空间自相关性不显著点193 个，高高聚类点752 个，低低聚类点751 个，高低聚类点5 个，分别占样本总体的44.21%、41.15% 和0.29%，无低高聚类点。

（4）地质灾害影响因素就地形地貌方面，属于以海拔高程100～500 m的丘陵地貌为主的地质灾害类型。研究区地质灾害主要分布在海拔5～10 m、10～20 m 的斜坡上。研究区地质灾害主要分布在40°～80°的斜坡上，主要是发育在低坡上的滑坡体和发育在高坡上的滑坡体。从总体上看，每个坡形都分布着山体滑坡、崩塌灾害，最多的是阶梯形的，最少的是凸形的。因此，这些区域地质灾害点建议采取削坡减载、加强地表排水、坡面防护和支挡等工程措施。

（5）从地质构造上看，研究区地质灾害的发育与断层、褶皱构造之间的联系十分密切，加之人类工程活动和暴雨因素的诱发，在断层、褶皱构造附近发生的地质灾害更为密集，在断层缓冲区500 m 范围内发生的灾害点密度值最大值，因此，尽量避开这些区域建设工程项目。在地层岩性方面，研究区地质灾害点主要分布在层状较硬的碎屑岩组（IV）和块状较硬的-硬侵入岩组（VI）两大类工程地质岩群中，其中占研究区地质灾害点89.8%的土坡和厚坡面风化土层的块状硬岩组，这些区域应加强地质灾害监测、注意坡面防护和工程支挡。从降水因素看，研究区内发生滑坡、崩塌等地质灾害的时间分布一般在多雨月的中后期，多由持续降雨和特大暴雨诱发，地质灾害发生的时间分布规律与降雨发生的时间分布规律大体吻合，是我国地质灾害发生的主要特点之一。