快速隆升金沙江上游典型河段滑坡敏感性与风险性区划研究

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滑坡是国内丘陵山地最常发生的自然地质灾害之一。近些年来,我国的经济水平稳定快速提升,在全球已经跃居为第二大经济体。伴随着经济的快速发展,许多以前人迹罕至的地区,也陆续的开展了相应的基础建设与各类工程活动,因此,对这些地区进行滑坡等自然灾害的相关评价已经十分必要。受到板块运动的影响,青藏高原东南缘在快速隆升的作用下,高程从4,000 m快速下降至1,500 m,区内水力资源丰富。金沙江上游河段就位于青藏高原快速隆升的区域内,区内地质构造活动强烈、地形起伏巨大、气候特征复杂,滑坡等灾害频发。因此,对金沙江上游地区进行滑坡灾害的相关评价,对保证当地人民财产安全与水力资源的安全开发具有十分重大的现实意义。本文对金沙江上游徐龙-奔子栏河段滑坡灾害的分布特征、敏感性与风险性进行研究,可对研究区内旭龙水电站与奔子栏水电站的安全建设,提供指导性意见。论文主要成果如下:(1)基于典型滑坡的基本形态特征,建立了基于地形地貌特征、可见光学遥感解译、InSAR技术解译与现场调查相结合的研究区滑坡空间调查方法,共在研究区内50 km河段内确定滑坡、不稳定堆积体等共61处,其中定曲河两岸的滑坡共有14处,右岸确定滑坡5处,左岸确定滑坡9处;金沙江主干河流两侧滑坡共47处,右岸确定滑坡24处,左岸确定滑坡23处,滑坡总面积约38.85 km~2,滑坡总体积约1.96×10~9 m~3,并制作了研究区滑坡编录图。结合研究区内的工程地质条件,分析滑坡的规模和成因机制,结果表明该区域内滑坡规模以中层-巨厚层的大型-巨型滑坡(堆积体)为主,研究区滑坡成因机制主要有五种,其中以弯曲-拉裂型(39处)与蠕滑-拉裂型(13处)占比最高。对影响滑坡成因机制的地层岩性、地质构造特征进行分析,发现研究区滑坡主要发生于金沙江构造结合带上,该构造带上的标志性产物金沙江蛇绿岩套,岩体破碎、产状近直立、为板片状岩层,滑坡极易发生。对比测年数据,确定研究区内滑坡基本都发生于晚更新世以来的青藏高原快速隆升时期,隆升速率可达5 mm/a。通过对比研究区滑坡发生年代与冰期划分结果,发现研究区滑坡的发生与冰期也具有一定的联系。(2)通过总结滑坡敏感性评价常用的制图单元,分别选取了基于水文分析法与曲率分水岭法划分的斜坡单元作为本文所用的制图单元,通过对两种制图单元定性与定量的比较发现,基于曲率分水岭法划分的斜坡单元可以识别水平地表与倾斜地表,且划分的斜坡单元面积大小更为集中,形状大多介于等腰三角形与正方形之间,很少出现长条形单元,单元内部坡度与坡向变化更小,内部更均一。(3)基于地质环境分析与相关研究,选取岩性、构造、地形、植被、河流、降雨与地震7个大类,共计14个子评价指标作为研究区滑坡敏感性区划的评价指标。对研究区特殊地质特征:立体气候特征与快速隆升特征进行考虑。采用山地降雨经验公式对研究区降雨垂直分布规律进行拟合,采用斯特拉勒积分值表征单元内部内外营力的对抗作用。采用确定性系数分析研究区滑坡分布特征与评价指标关联性。运用主成分分析法,分析14个评价指标相关性,进行主成分提取,将包含14个预选评价指标的评价指标系统,转变为包含7个主成分的新的评价指标系统。(4)选取Logistics Regression模型、随机森林模型以及人工神经网络模型,并基于五折交叉验证、统计参数、Kappa系数以及AUC值,对研究区滑坡敏感性区划模型进行优选,优选结果显示,不论是基于水文分析法还是基于曲率分水岭法划分的斜坡单元,对研究区滑坡敏感性评价表现最好的都为随机森林模型。(5)对比两种斜坡单元的评价结果发现,两种斜坡单元对研究区滑坡敏感性的预测精度相差不大,预测能力基本相同。但是针对两种斜坡单元的划分原理、划分过程、面积分布、单元形状、单元内部均一程度以及后续人工修改的工作量等多方面进行考虑,建议在相关的评价分析中可以优先考虑采用曲率分水岭法进行斜坡单元的划分。(6)针对研究区内滑坡进行敏感性区划,区域内滑坡敏感性可以划分为以下5个等级:极低、低、中、高、极高敏感性,评价结果表明两种斜坡单元的滑坡敏感性区划图敏感性等级在极高、高敏感性区域所占滑坡面积均超过滑坡总面积的85%,表明本文基于两种斜坡单元制作的研究区滑坡敏感性区划图都较为合理。(7)采用两种斜坡单元,选取人口密度、人均收入、建筑物密度、道路密度与耕地密度五个评价指标,结合层次分析法评价区域内滑坡易损性,评价结果发现,研究区内主要以极低-低易损性等级为主,占研究区总面积的90%±。中-极高易损性等级区域主要集中于金沙江与定曲河两岸的行政村中。(8)基于研究区滑坡敏感性与易损性区划结果,评价滑坡风险性,结果显示研究区内滑坡风险性等级为极低-低的区域占研究区总面积的90%以上。中-极高风险性等级的区域主要位于从金沙江上游依次向下游分布的徐龙乡、茂顶村、奔子栏等行政村中,因此,建议在这些地区加强滑坡灾害的监测与防治工作。
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