2022年我国地质灾害的时空分布与影响因素分析.pdf
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1、文章编号:()年我国地质灾害的时空分布与影响因素分析陈德山,万正,贾永磊(兰州石化职业技术大学 资源环境工程学院,甘肃 兰州 )摘要:为了提升防灾减灾能力,有效减少地质灾害损失,利用核密度分析、函数等 方法,对我国 年地质灾害的时空分布特征进行辨识,确定了灾害高发的热点区域及不同类型地质灾害分布的特征;分析海拔、坡度、河流、降水量等与地质灾害发生点的关系,显示不同因子与地质灾害发生次数的关系差异显著,地质灾害发生次数随海拔高度增加而减少,坡度越大灾害越容易发生,极端降水对地质灾害的诱发作用非常明显。研究结果有助于指导地质灾害易发点的判断,地质灾害的监测预警和联防联控。关键词:地质灾害;时空分布
2、;影响因素;政策响应中图分类号:文献标识码:地质灾害是指由于自然或人为因素引起的,造成人类生命财产损失的灾害性地质事件 。由于我国幅员辽阔,山地丘陵区约占国土面积的 ,地质条件复杂,构造活动频繁,地貌地形多样,受季风影响的区域广,旱雨季分明,加之近年来气候变化,极端天气气候事件频发,同时人为自然资源不合理或超负荷开发利用,导致地质灾害多发 。地质灾害极易造成人员伤亡,中国 年的 年里共发生地质灾害 万起,伤亡 人,年均伤亡约 人,仅次于地震、洪水灾害,给我国人民群众生产生活带来极大影响,掣肘社会经济的可持续发展 。地质灾害防治关系国计民生,探究其时空分布特征、发生规律及其影响因素,可以有效减小
3、地质灾害损失,甚至防止地质灾害的发生,因此对防灾减灾有积极的意义。根据 年国务院颁发的 地质灾害防治条例 规定,我国的灾害防治主要聚焦于崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面塌陷、地面沉降,其中崩塌、滑坡、泥石流的发生次数最多,年间约占总地质灾害数的 ,影响规模最大,范围最广。长期以来,众多学者从不同的空间尺度上对地质灾收稿日期:作者简介:陈德山(),男,甘肃武威人,副教授害进行了时空分布规律的探究,王瑛 等建立了 中国主要地质灾害伤亡数据库,分析了 年地质灾害事件的空间格局及影响因素,发现地形起伏度和 增长率是中国地质灾害的两大影响因素。章诗芳 和薛凯喜 等梳理统计了十余年来全国地质灾害的时空分布
4、特征,指出我国地质灾害地区差异性非常明显,证明防灾减灾措施逐步取得了成效。李淼 、曾玲艳 、王玉超 等分别对山西、江西、我国的地质灾害进行了分析,何芳 、王佳慧 、金琪 还有学者针对特定地区,如矿区、水库、流域 ,等,分析地质灾害发生的时空规律,取得了一些进展,而地质灾害的时空分布规律与其影响因素密不可分。许多研究以黄土 、山区 为对象,分析地质灾害的成因与影响因素。此外,随着 技术的发展,其在该领域的研究也越来越多 。现有基于 技术的地质灾害时空分布规律研究多针对较小的研究区域,且鲜有结合空间分布和影响因素,本文利用 年全国地质灾害数据,综合核密度分析、函数等 方法,从全国尺度上分析地质灾害
5、的时空分布特征,利用统计分析方法探究地质灾害的影响因素,定性定量相结合地描述了全国地质灾害空间分布模式,划分了灾害第 卷 第 期兰州石化职业技术大学学报 年 月 ,高发的热点区域,从大尺度上进行分析,为全国范围、宏观尺度灾害防控政策的制定提供了一定的依据,有利于防灾资源的合理部署和开发选址的风险规避,助益于社会经济的可持续发展。数据与方法 数据本文采用的 年全国地质灾害数据(不包括港澳台)源于中国地质调查中心根据各地上报数据汇总。年我国共发生规模大小不等的地质灾害总计 起,其中泥石流 起,崩塌 起,滑坡 起,地裂缝 起,地面沉降 起,带来了诸多经济损失。其中,数据属性包括地质灾害发生时间、地点
6、、灾害类型、引发因素、受灾对象和受灾情况等。分析中利用了中国乡镇行政区划边界和主要河流矢量数据,以及全国 高程栅格数据。数据来自中国科学院资源环境科学数据中心的资源环境数据云平台,年中国年降水量数据通过国家气象信息中心提供的中国地面降水日值 格点数据集,逐日累加得到。方法 基于 的数据分析在分析地质灾害空间时空分布特征时,依靠 、和编程语言,对 年地质灾害、全国县级行政区等数据进行处理,将地质灾害的时空属性分别处理,使用了空间关联、分级显示等方法提取地质灾害的时空分布特征,流程如图 所示。图 数据处理流程 核密度分析核密度分析方法利用空间距离衰减函数,考察区域中各个点联系的紧密程度与邻近距离的
7、关系 ,计算点要素在其周围邻域中的密度,可以平滑地表达点要素在连续空间中的分散与聚集情况 ,可定义如下,假定,独立同分布,且服从分布密度函数 ,记 在 处的值为 (),则有()()()其中,()为核函数,为带宽,为当前灾害点 与样本 点之间的距离。在地质灾害的分析中,核密度分析方法可以反映灾害点的集聚规律,在二维平面空间上确定地质灾害高发的热点区域。函数分析 函数可以评价不同距离尺度下,点要素的空间分布模式是否呈现聚集或离散 。对于本文的研究对象地质灾害点,函数可定义为:()()()式中 为搜索半径或距离尺度;为总体灾害点分布密度,即单位面积上的灾害点个数;为以任意灾害点 作半径为 的圆内存在
8、的近邻灾害点个数;()则表示近邻灾害点个数的数学期望。对于一组灾害点 ,函数表示为()()()()()()()槡()式中 为研究区域面积;为地质灾害点个数;为灾害点与的直线距离。()为 ()的开方线性变化 ,当研究对象随机分布时,()的数学期望值为 。若 (),表示灾害点互不相关,呈现独立分布;若 (),表示灾害点相互排斥,呈现均匀分布;若 (),表示灾害点相互吸引,呈现聚集分布。是一种空间分析软件,用于分析犯罪事件地点的空间统计方案。本文在具体操作上,采用了 犯罪事件分析软件的 模块,对 年地质灾害空间聚集模式进行定量分析。地质灾害时空分布特征 时空格局分析以十天为单位,统计各时间段内地质灾
9、害发生兰 州 石 化 职 业 技 术 大 学 学 报 年的数目,得出全国地质灾害的时间分布图(图 )。的质灾害集中在 、月发生,月、月、月发生频次较高,分别为 、,其余月份发生次数较低。总体呈现夏季高发、春秋冬低发的季节性特征。其中,又以滑坡占总地质灾害的比例最大。滑坡和泥石流的分布与总体特征相似,具有较强的季节性,滑坡尤其集中在 月和 月,泥石流高发的时间区间更广,从 月底到 月中旬发生次数都相对较多。崩塌发生的季节性不明显,月至 月均有较多发生,且反常地在 月有一个较为明显的波峰。根据地质灾害的发生原因,大部分地质灾害的诱发原因都是强降雨,我国降水分布具有明显的季节性。因此,受降雨影响,地
10、质灾害的发生也呈现出季节性。崩塌在 月的反常高值,全部集中在四川宜宾的兴文县,诱发因素为地震。地面塌陷、地面沉降、地裂缝由于数量较少,未列入分析。图 地质灾害时间分布利用 将灾害点展布于中国地图,并以我国县级行政区为统计单位,计算区域内地质灾害发生次数,以次数绘制专题地图(图 所示),得出 年我国地质灾害空间分布特征:()年我国地质灾害集中分布于西南、西北、华南地区,在华东地区南部略有发生,东北、华北地区鲜有发生,其中宁夏省南部的武山县、略阳县、宁强县、武都县,湖北中部的安化县,四川省的兴文县、峨眉山市发生频次较高;()滑坡的分布与总体地质灾害的分布特征相似,密集集中于宁夏 云南 江西三个省份
11、围成的三角形区域中,在华北、东北和沿海地区发生较少;()崩塌的分布存在着空间分布的不连续,主要集中于宁夏南部 川渝和华东南部 华南两个区域,且在这两个集中区域之间存在着一条东北 西南向的隔断,在华北、东北也有零星崩塌分布;()泥石流灾害集中于青藏高原外沿,呈带状分布,在江南、华南丘陵有零星的分布。地质灾害 滑坡 崩塌 泥石流图 年全国地质灾害数量等级示意图 核密度分析为了进一步探究各类型地质灾害空间集聚模式,运用核密度分析研究空间分异情况,确定各地质陈德山,万正,贾永磊 年我国地质灾害的时空分布与影响因素分析灾害类型的热点集聚区(图 )。地质灾害 滑坡 崩塌 泥石流图 年全国地质灾害空间热点分
12、布地质灾害在空间上存在着明显的热点聚集区,其中崩塌聚集于川渝、两广和赣皖交界区域,其间存在一条平行于胡焕庸线的分界线。东南地区的崩塌多发于丘陵地带,垂直比降相对较大,部分由于开挖坡脚等人为因素引起的崩塌也同样位于类似的地带。西部地区的崩塌同样广泛分布于山地,多为降水诱发,部分为坡体由重力或风化作用引起。北部小范围的崩塌热点区域多受岩性、节理和当地降水的影响。滑坡在甘肃南部、湖南中部存在着显著的热点,呈“人”字形分布。西南地区的滑坡热点沿着西藏青藏高原西侧分布,东部地区的滑坡热点集中于丘陵地带,均在山区分布,山区起伏的地形在降雨的作用下,容易诱发滑坡;西北地区的滑坡热点则分布于黄土高原,当地气候
13、干旱,土质疏松,地面裸露,植被覆盖少,在雨水的冲刷下容易形成滑坡。泥石流在青藏高原东侧存在着连续显著的热点区域,在云南南部、湖南南部、湖南 江西南部交接处等地存在着离散的、较弱的聚集。西部山区年降水少而集中,容易诱发泥石流。多尺度点格局分析利用 软件的 模块,对 年地质灾害空间聚集模式进行分析,并通过蒙特卡洛模拟法获得 置信水平下的置信区间,最终分析结果如图 。年我国地质灾害的分布随着空间尺度的变化呈现不同的聚集模式和聚集强度。全体地质灾害、崩塌、滑坡、泥石流的 ()值均大于 ,且 函数的曲线均位于置信区间上方,通过了 的显著性检验,由此说明这些灾害在空间上均存在着显著的聚集分布。从地质灾害的
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