基于确定性系数的降雨型滑坡影响因子敏感性分析
冯杭建;周爱国;唐小明;游省易;徐兴华
【摘 要】本文选择东南沿海地区具有典型降雨型滑坡的淳安县作为研究区,在完成全县地质灾害详细调查的基础上,选取高程、坡度、坡向、曲率、工程地质岩组、距断层距离、距道路距离、土地利用和植被等9个滑坡影响因子,利用GIS技术与确定性系数分析方法,对这9个影响因子开展敏感性分析.研究结果表明:(1)寒武、震旦、石炭和白垩系是滑坡易发地层,侵入岩组、紫红色砂岩、碳酸盐岩夹碎屑岩、碳酸盐岩为主的岩组是滑坡高敏感性岩组;滑坡受断层影响总体上随着距离断层由近及远逐渐降低;(2)坡度范围10°～35°是滑坡的易发坡度,30°～35°滑坡数量达到峰值;SE和S等朝南坡向是滑坡最易发坡向;高程范围为100～ 200m是滑坡最易发区间;凹坡最易发生滑坡,而凸坡则滑坡敏感性最差;非林地、茶叶、竹林和经济林等是滑坡高敏感植被类型;(3)住宅用地、耕地、园地等与人类活动密切相关的用地类型是滑坡易发地类;距道路距离因子对滑坡敏感性低,相关性不明显.上述各滑坡影响因子最利于滑坡发生的数值区间确定,将为研究区进一步开展降雨型滑坡区域易发性评价及预测奠定基础.%Chun'an county is located in southeast China,where is a typical region with ex
tensive occurrence of rainfall-triggered landslides.Bad on the results of detailed field investigation of geohazard in Chun'an county,this study applies GIS and Certainty Factor(CF) method to analyze the susceptibility of 9 landslide controlling factors.They include elevation,slope gradient,aspect,curvature,lithology,distance to fault,distance to roads,land u and vegetation.The results from CF analysis show that (1) stratigraphy of Cambrian,Sinian,Carboniferous and Cretaceous,and lithology of the intrusive rock group,red sandstone rock group,carbonatite mixed clasolite rock group,and carbonatite rock group are more susceptible to landslide.The affection of fault to landslide susceptibility in this study area decreas with the increasing of the distance to fault.(2)the areas relatively more susceptible to landslide occurrence include the areas with slope gradient between 10°～ 35°,aspects of south-facing in south and southeast direction,elevation between 100 and 200m,concave slope and straight slope,vegetation with non-forest,economic forest,tea and bamboo forest.The quantity of occurred landslides reaches to its peak in areas with slope gradient in a range from 30° and 35°.(3)the land u types with extensive anthropogenic activities such as residential land,culti
vated land,transportation land and garden are prone to landslides.The controlling factor of distance to roads has less influence on landslide susceptibility and there is no significant correlation between them.This study will facilitate determination of categories with associated numerical intervals of each controlling factor,which is the fundamental in rainfall-triggered landslide susceptibility asssment and spatial prediction.
【期刊名称】《工程地质学报》
【年(卷),期】2017(025)002
【总页数】11页(P436-446)
【关键词】确定性系数;敏感性分析;影响因子;降雨型滑坡;GIS
【作 者】冯杭建;周爱国;唐小明;游省易;徐兴华
【作者单位】中国地质大学(武汉) 武汉430074;浙江省地质矿产研究所 杭州 310007;中国地质大学(武汉) 武汉430074;浙江省地质矿产研究所 杭州 310007;浙江省地质矿产研究所 杭州 310007;浙江省地质矿产研究所 杭州 310007
2010年高考英语
【正文语种】中 文
【中图分类】P694
地质环境影响因子(条件因子或控制因子)对于滑坡发生的作用不尽相同，但都可作为预测未来滑坡发生的影响因子(van Westen et al.，2008)。影响因子的选择是滑坡易发性评价中的一项重要工作，但是目前为止还没有选择的统一标准(Ayalew et al.，2005; 许冲等， 2013)。有许多研究者开展了滑坡易发性评价影响因子敏感性分析，进而确定用于评价的影响因子，如Kavzoglu et al.(2015)采用遗传算法对滑坡敏感性编图中影响因子进行优选，Wan(2009)采用基于信息熵的数据挖掘方法确定关键因子和阈值，王卫东等(2009)基于确定性系数CF(certainty factor)开展了贵州省滑坡危险性区划关键因子的选取，兰恒星等(2002a， 2002b， 2003)采用CF对云南小江流域滑坡影响因子敏感性进行了分析，进而确定主要致灾因子，许冲等(2010a， 2010b)基于CF开展了汶川地震滑坡灾害影响因子敏感性分析，基于分析结果进行了滑坡易发性评价，陈晓利等(2009)基于CF开展了龙陵地震诱发滑坡的影响因子敏感性分析，都取得了比较好的效果。
滑坡影响因子敏感性研究可分为单体滑坡影响因子敏感性研究与区域滑坡影响因子敏感性
对不起英语最新美剧研究两方面(许冲等， 2010b)。由于我国东南沿海地区降雨型滑坡具有点多、面广、规模小的特点，所以在区域尺度范围来研究其影响因子的敏感性更为适用，但目前这方面的研究还比较少。因此，本文将以浙西具有典型降雨型滑坡发育的淳安县作为研究区，开展降雨型滑坡影响因子敏感性研究，以找出符合东南沿海地区降雨型滑坡发育特点的滑坡影响因子易发性取值区间，从而为滑坡易发性评价奠定基础。
本文选取浙西有典型降雨型滑坡发育的淳安县作为研究区，淳安县位于杭州市西南 (图1)，地理坐标为：北纬29°11′～30°02′，东经118°20′～119°20′， 总面积4427km2。淳安县于2013年开展了1︰50000农村山区地质灾害详细调查工作，基于隐性滑坡遥感识别技术方法开展了滑坡遥感识别和野外调查(冯杭建等， 2014)，建立了滑坡编目库，共确定滑坡596处，发生时间主要为1990～2013年，本文滑坡影响因子敏感性分析将基于此编目库开展分析。
确定性系数(CF)方法是一种用来分析影响某一事件发生的各因素敏感性的方法，滑坡确定性系数分析方法为一个概率函数(兰恒星等， 2002a)，最早由Shortliffe(1975)提出，由Heckerman(1985)进行改进，其计算公式如下：
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式(1)应用于滑坡敏感性分析，其各参数意义如下：PPa为滑坡在影响因子分类a中发生的条件概率，通常表示为滑坡影响因子分类a中包含的滑坡面积与分类a面积的比值； PPs为滑坡事件在整个研究区中发生的先验概率，通常表示为整个研究区内总的滑坡面积与研究区总面积的比值，在研究区确定的情况下，PPs是一个定值。CF的值域为[-1， 1](兰恒星等， 2002a)，其中，正值代表滑坡发生的确定性高，表明该评价单元为滑坡易发单元； 负值代表确定性低，表示评价单元不易发生滑坡； 当CF值接近于0值时，表示条件概率与先验概率很接近，无法确定评价单元是否为滑坡易发区。CF分析方法是一种二元统计方法，其值意义与信息量法(殷坤龙等， 2001)或频数比(Yilmaz， 2009a)等二元统计方法类似。
速度与激情7歌曲滑坡确定性系数CF值计算的过程，主要包括：影响因子分类和专题图层制作、影响因子条件概率计算和确定性系数CF值计算。
3.1 影响因子分类和专题图层制作
本文在研究区降雨型滑坡形成机理研究的基础上，参考研究区及浙江省滑坡区域易发性(敏感性)评价的有关研究成果选择滑坡影响因子，这些研究包括：唐小明等(2008)基于地质、
对外汉语资格证地形、地貌、气候植被、人类活动和现状地质灾害等方面选择影响因子，提出了浙江省大比例尺地质灾害易发区图编制方法Li et al. (2010)选择地层、构造、坡度、坡向、高程、土壤类型和土地利用等影响因子编制浙江省滑坡易发性图，并以此为基础开展了滑坡区域预报； 作者曾选择高程、坡度、坡向、曲率、工程地质岩组、距断层距离、距道路距离、建设用地和植被等9个滑坡影响因子，开展了信息量、人工神经网络、逻辑回归等3种滑坡易发性评价方法的对比研究，均取得了较好的效果(冯杭建等， 2016)。因此，本文的滑坡影响因子选择，主要从地形地貌、基础地质、人类活动、植被等几个方面，选择高程、坡度、坡向、曲率、工程地质岩组、距断层距离、距道路距离、土地利用和植被等9个滑坡影响因子开展敏感性评价，各影响因子分类数量和分类标准(表1)。
影响因子专题图层数据处理方面，基于ArcGIS10.2平台，首先将所有滑坡影响因子转换为栅格格式专题图层，然后根据影响因子分类标准，采用栅格重分类方法，将所有影响因子图层进行分类。对于影响因子的分类标准，目前国内外滑坡敏感性研究领域还未形成统一的认识。相对来说，工程地质岩组、土地利用和植被等定性的描述型因子，其分类相对明确； 而连续数值型的因子，除坡向等个别因子的分类相对固定外，大多因子分类则较随意。本文根据研究区滑坡规模小、群发的发育特点，在分析因子数值分布的基础上，采用
以下标准开展连续数值型影响因子的分类： ①坡度因子以每5°一个间隔进行分类； ②曲率因子图层以每2个单位数值为一个间隔进行分类； ③断层由于是区域性的小断层，因此以50m间隔为缓冲区进行分类； ④道路图层针对高速公路、国道、省道和县道线状图斑按照每60m缓冲区进行分类，而针对工程建设活动影响较轻的康庄公路、乡村道路则按照每30m缓冲区进行分类。
为提高数据分析精度，本文采用1︰10000比例尺等高线和高程点生成研究区10m×10m分辨率数字高程模型(DEM)，制作并重分类生成相关专题图层，用于分析滑坡与高程、坡度、坡向和曲率等地形影响因子的关系。
3.2 条件概率计算
研究区滑坡灾害具有点多、面广和规模小等降雨型滑坡的典型特点，研究区99.0%为规模小于10万立方米的小型滑坡，在小型滑坡中，又主要以体积小于1万立方米的滑坡为主，约占总数的88%，其中体积小于500立方米的滑坡占38.5%。因此，在计算条件概率时，应能反映出降雨型滑坡的特点，特别是点多和规模小的特点。然而，采用滑坡面积与因子分类面积的比值并不能合理的反应条件概率的大小。假设某因子分类1和分类2面积相等，分
类1只有1个规模1.0万立方米的滑坡，分类2有10个0.1万立方米的滑坡，分类2显然比分类1更易于发生滑坡，应该具有更高的滑坡敏感度，然而两者按照滑坡面积与分类面积比值计算的条件概率相等，这显然不合理。为此，本文采用分类中滑坡点密度来代表滑坡条件概率，具体见式(2)：blind night
针对上述问题，按照式(2)计算的条件概率，分类2是分类1的10倍，从而能较好地反映出影响因子分类的敏感性大小。同样，先验概率用滑坡全局密度来表达(式3)，它是一个定值： 0.135个·km-2。
在职硕士英语3.3 计算CF结果值英文双引号
将滑坡点图层与各滑坡影响因子栅格图层进行空间叠加分析，以获取每个影响因子图层中各分类所含滑坡数量，并求取条件概率。然后根据式(1)、式(2)、式(3)计算该数据类中滑坡发生的CF值，从而确定研究区每个影响因子各分类滑坡敏感性大小，具体如表1和图2 所示。本文还计算了各分类中的滑坡点密度LPD(landslide point density)，可以看出，LPD与CF值的变化趋势基本一致。
4.1 高程
研究区高程范围约为108～1527m，将高程专题图按照100m高差分为11级 (表1)。由确定性系数可知，在100～200m高程范围其CF值最大，最利于滑坡发生。一般认为，滑坡灾害的形成与高程没有十分密切的联系。兰恒星等(2002a， 2003)指出高程对滑坡的影响主要是由于地形对集水区面积和植被类型、植被覆盖度的影响，从而造成滑坡与地形高程有着一定的联系。本文认为，研究区滑坡敏感性最高的范围为100～200m(图2)，其主要原因是新安江水库蓄水后(最高设计水位108m)，原先库区范围内的居民向高海拔迁移，人类活动比较集中的分布在100～200m高程范围的沟谷平地区域(夷平面)，切坡建房、修路、种植等各类人类活动在这一高程区域特别强烈，破坏了原有的地质环境条件，导致滑坡多发。
4.2 坡度
文件箱坡度因子是影响滑坡稳定性的重要因素，它主要在几何特征上决定了斜坡的应力分布和滑坡的分布(兰恒星等， 2002a)。将研究区以5°坡度为间隔分为12级制作专题图，统计各坡度分级区间面积 (表1)，研究区斜坡以中陡坡为主， 20°～50°的斜坡占了研究区面积的71.9%，尤以30°～45°斜坡最多，超过50°斜坡则很少，仅占研究区总面积的3.7%。确定性系数分析结果表明，研究区最利于滑坡发育的坡度范围为10°～35°，在10°～20°范围，
虽然CF值较大，但其分布滑坡数量并不多，其分布滑坡仅占16.4%，CF较大的原因是该坡度范围面积较小，因此提高了CF值； 而在20°～35°坡度范围，不仅具有较高的CF值，而且滑坡数量也较多，占46.1%。
