广西崩塌地质灾害的空间分布特征及驱动因子研究.pdf
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1、第 卷第 期红水河 年 月 岩土工程与勘测广西崩塌地质灾害的空间分布特征及驱动因子研究周 金,范秋雁,朱 真(广西大学 资源环境与材料学院,广西 南宁 ;广西壮族自治区地质环境监测站,广西 南宁)摘 要:笔者基于 年广西地质灾害信息管理系统中的崩塌地质灾害点数据,运用空间聚类分析方法揭示了广西崩塌地质灾害的空间分布特征;在此基础上,选取高程、坡度、坡向、地形起伏度、降水、岩性、断裂构造和人类工程活动 个因子作为广西崩塌地质灾害的驱动因子,采用地理探测器模型对广西崩塌地质灾害空间分异性进行定量归因。研究结果表明:)广西崩塌地质灾害存在多个聚集区,主要集中在桂东南、桂西、桂西北以及桂东北地区;)岩
2、性对广西崩塌地质灾害空间分异性的影响力最强,高程、地形起伏度、降水、坡度、断裂构造和人类工程活动等也具有一定的影响力;)双因子交互对崩塌地质灾害空间分异性的影响效果均表现为非线性增强,其中岩性降水的影响力最大()。该研究结果可为广西崩塌地质灾害的防治提供参考。关键词:崩塌地质灾害;驱动因子;空间分异性;空间聚类分析;地理探测器;广西中图分类号:文献标志码:文章编号:():开放科学(资源服务)标识码():引言崩塌是指陡峭斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动,最后堆积在坡脚或沟谷的地质现象。广西是崩塌地质灾害多发省份之一,据不完全统计,全区已发生崩塌地质灾害数量超过 起,占全区地质灾害
3、数量的一半以上。崩塌地质灾害事件对广西的经济建设与生产活动产生不 收稿日期:;修回日期:第一作者简介:周 金(),男,广西北流人,硕士研究生,研究方向为地质灾害防治与岩土工程。:。第 期周 金,范秋雁,朱 真:广西崩塌地质灾害的空间分布特征及驱动因子研究同程度的影响,随着广西经济建设的加快,崩塌地质灾害已经成为制约广西经济与社会发展的重要因素之一。当前,针对广西崩塌地质灾害的研究较多:张立杰等结合相关资料对广西地质灾害的时空分布规律及其成因进行了分析;王冬杰等在总结广西地质灾害分布特征的基础上,提出了具体的防治措施;吴秋菊等分析了北流市典型小流域山洪灾害,发现该区域对崩塌影响较大的因子为岩土体
4、岩性、人类活动、水文条件与下垫面等;廖丽萍等基于信息量模型与逻辑回归模型构建了广西东南部容县崩塌滑坡易发性分区图;温智熊等分析了降水量与崩塌的关系,提出依据降水量值实现对崩塌危险性大小的预警预报;刘顺凤基于 技术对广西地质灾害进行了易发性分区;张峰等基于 技术对玉林铁山港公路沿线的崩塌、滑坡灾害进行了危险性区划;叶凤珍等运用易发程度指数法对广西田林县地质灾害进行了易发程度分区及评价;于怀昌等分析了广西地质灾害特征,并探讨了极端天气条件对广西地质灾害的影响,结果表明低温雨雪冰冻天气过程与地质灾害的时空分布总体上保持一致。从研究内容来看,目前针对广西崩塌地质灾害研究主要聚焦于单一因子对广西崩塌地质
5、灾害的影响以及广西局部典型地区崩塌地质灾害的易发性、区划与风险性评估,对全区尺度的崩塌地质灾害的空间分布格局以及影响因子定量分析方面的研究还比较缺乏。本文以广西为研究区,基于 年广西地质灾害信息管理系统中的崩塌地质灾害数据,利用空间聚类分析的方法对广西崩塌地质灾害的空间分布特征进行分析,在此基础上,进一步运用地理探测器模型对广西崩塌地质灾害空间分异性进行定量归因,以期为广西崩塌地质灾害防治提供参考依据。研究区概况广西位于中国南部,地理坐标为东经、北纬,东与广东省相连,西与云南省毗邻,西北靠贵州省,南临北部湾,西南与越南社会主义共和国接壤,地理位置优越。广西行政区域总面积为 万,下辖 个地级市,
6、首府为南宁市。广西地处中国地势第二阶梯向第三阶梯过渡带,总的地势是西北高、东南低,呈西北向东南倾斜状。广西地层发育齐全,第四系广泛分布。由于广西构造运动频繁,区域性褶皱断裂发育,岩体较为破碎,整体稳定性较差,因此,区内崩塌危岩等地质灾害隐患点众多。广西地处低纬度,北回归线横贯中部,属亚热带季风气候区。广西气候温暖湿润,各地年降水量均在 以上,大部分地区在 之间。广西的降水主要集中在 月,降水量大且集中,受到降水影响,地质灾害多发生于夏季。广西崩塌地质灾害点分布见图。图 广西崩塌地质灾害点分布图 数据来源与研究方法 数据来源该研究所用到的基础数据包括高程数据、断裂构造数据、地层岩性数据、广西多年
7、平均降水数据、人类工程活动数据以及广西历史崩塌地质灾害点数据。数据资料来源如下:广西历史崩塌地质灾害点数据来自广西地质灾害信息管理系统,该数据包含崩塌地质灾害点名称、编号、地理位置和经纬度坐标等信息;广西 高程数据来自地理空间数据云(:),分辨率为 ,利用镶嵌、裁剪等方式可以获得广西原始高程数据信息;坡度、坡向和地形起伏度 个因子数据通过 软件平台对广西高程数据分别执行坡度、坡向和焦点统计工具获得;其他数据(包括广西多年平均降水、地层岩性分类、断裂构造以及人类工程活动等资料)来自广西壮族自治区地质环境监测站(:)。由于数据的来源与空间尺度的不同,研究中将各因子图层数据统一投影到 坐标系下,对不
8、同分辨率的各因子数据通过重采样的方式统一尺度,采样大小为 。研究方法 空间聚类分析空间聚类分析是空间数据挖掘的手段之一,它能够在一定程度上揭示空间数据的分布规律。因红水河第 卷此,通过对广西崩塌地质灾害数据进行空间聚类分析可以在一定程度上揭示广西崩塌地质灾害分布特征。空间自相关分析是空间聚类的常用算法,运用空间自相关分析中优化的热点分析工具可以探测广西崩塌地质灾害热点区域与冷点区域,其结果也能反映广西崩塌地质灾害的危险度。优化的热点分析可以从输入数据特征中派生的参数来执行热点分析()。热点分析公式为:,(,)()()()()式中:为要素的属性值;,为要素 和 之间的空间权重;为要素总数;为标准
9、差;为统计量,对 执行标准化后 得分的结果即表征广西崩塌地质灾害的危险度。地理探测器王劲峰等研发的地理探测器是探测事件空间分异性以及揭示其背后驱动力的工具。地理探测器包括 个探测器:因子探测器、风险探测器、交互探测器与生态探测器。其中,因子探测器主要通过量化自变量的方式来衡量不同自变量对因变量的影响程度;交互探测器用来测量 个自变量之间交互作用对因变量的影响力;风险探测器用于判断自变量的子区域之间是否存在显著的差别;生态探测器用于比较 个自变量对因变量的影响是否有显著的差异。本文主要采用的是因子探测器与交互探测器 个探测器。)因子探测器。因子探测器用于探测广西崩塌地质灾害的空间分异性,以及探测
10、某个因子对广西崩塌地质灾害空间分异性的影响力大小,表达式为 ()式中:为某因子对广西崩塌地质灾害空间分异性的影响力;为崩塌影响因子的分层,;和 分别为层 和全区的单元数;和 分别为层 和全区的崩塌地质灾害的方差。和 分别为层内方差之和与全区总方差。的值域为,值越大,表明该因子对广西崩塌地质灾害空间分异性的影响力越强,反之则越弱。极端情况下,当 时,则表明该因子与广西崩塌地质灾害空间分异性无关。)交互探测器。交互探测器用于探测不同的影响因子之间相互作用时对广西崩塌地质灾害空间分异性的影响是增强、减弱还是相互独立。个因子对崩塌地质灾害交互作用的类型可分为以下 种(见表)。表 个因子对崩塌地质灾害交
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