基于GIS的龙羊峡水电站库区滑坡易发性评价_李建.pdf

地球科学与环境工程河南科技Henan Science and Technology总798期第4期2023年2月基于GIS的龙羊峡水电站库区滑坡易发性评价李建王文彪（华北水利水电大学，河南郑州450000）摘要：【目的】龙羊峡水库地质环境条件复杂，地质灾害隐患较多、规模较大、影响严重，因此对龙羊峡水电站库区滑坡进行易发性评价，能够为库区滑坡预测提供一定的参考。【方法】在野外勘察及遥感解译的基础上，选取高程、坡度、坡向、地层岩性、降雨、植被覆盖度、水位涨幅等7个因子为评价因子，利用层次分析法确定了评价因子权重，构建了龙羊峡水电站库区滑坡地质灾害的易发性评价模型，得到了龙羊峡水电站库区滑坡灾害易发性分区图。【结果】高易发区占研究区总面积的 15.7%，中易发区占总面积的 31.8%，低易发区占总面积的 44.3%，极低易发区占总面积的 8.2%。【结论】高易发区主要集中于龙羊峡水库右岸近坝岸处，这是由于其岩性软弱，以及高陡边坡在库水位反复升降过程中导致边坡稳定性降低，易发性较高；中易发性主要集中龙羊峡水库右岸的中上游处；低易发区主要分布在龙羊峡水库上游左岸处；极低易发区主要分布在龙羊峡库尾距水系较远处。关键词：滑坡；龙羊峡水库；易发性评价；层次分析法中图分类号：P642.22文献标志码：A文章编号：1003-5168（2023）04-0105-06DOI：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.04.022GIS-Based Assessment of Landslide Hazard Susceptibility in Longyangxia Hydropower Station Reservoir AreaLI Jian WANG Wenbiao（North China University of Water Resources and Electric Power,Zhengzhou 450000,Chian）Abstract:Purposes The geological environment conditions of Longyangxia Reservoir are complicated,there are many geological hazards and large scale geological disasters have serious influence.Therefore,the landslide susceptibility evaluationof Longyangxia Hydropower Station can provide certain referencesignificance for landslide prediction.Methods On the basis of field investigation and remote sensing interpretation,7 factors including elevation,slope,slope direction,stratigraphic lithology,rainfall,vegetation coverage and water level rise were selected as evaluation factors.The weights of evaluation factorswere determined by AHP,and the susceptibility evaluation model of landslide geological disaster in thereservoir area of Longyangxia hydropower Station was established.The zoning map of landslide hazardsusceptibility in Longyangxia hydropower Station is obtained.Findings The high-prone area accountedfor 15.7%,the medium-prone area accounted for 31.8%,the low-prone area accounted for 44.3%,andthe very low-prone area accounted for 8.2%of the total area of the study area.Conclusions The highprone areas are mainly concentrated in the right bank of Longyangxia Reservoir near the dam bank,because the lithology is weak and the high and steep slope reduces the stability of the slope during the repeated rise and fall of the reservoir water level.The middle and upper reaches of the right bank of Long收稿日期：2022-11-09作者简介：李建（1994），男，硕士生，研究方向：地质灾害。106第4期yangxia reservoir were mainly concentrated.The low-prone areas are mainly distributed in the upper leftbank of Longyangxia Reservoir.The very low prone areas are mainly distributed in the distance from thereservoir tail to the river system in Longyang Gorge.Keywords:landslide;Longyangxia Reservoir;vulnerability evaluation;analytic hierarchy process0引言地质灾害易发性是指灾害体在多种致灾因子作用下发生的可能性大小1，国外相关研究起步较早：Guptar等2在拉姆根加河流域内进行地质灾害易发性评价，Gomez等3采用人工神经网络技术开展委内瑞拉贾博诺萨河盆地内的滑坡易发性评价。国内相关研究起步稍晚：王小东等4选取高程、坡度、坡向、距断层距离、岩层倾向与坡向的关系和距水系距离等6个评价因子运用层次分析法对白龙江引水工程水源区地质灾害进行易发性评价。焦伟之等5选取坡高、坡向、坡度、工程岩组、构造、河流、道路等7个评价因子建立了研究区地质灾害易发性评价指标。温鑫等6选取了高程、坡度、岩性、斜坡结构、植被指数、距断层距离、距道路距离等7个因子采用信息量模型对川东南古蔺县进行地质灾害易发性评价。李萍等7从地质环境、地理环境、人类工程活动 3 个因素出发，选取了研究区灾害密切相关的14个因子构建了永德县地质灾害易发性评价模型，并采用层次分析法计算了各个因子的权重后对永德县地质灾害进行了易发性评价。本研究以龙羊峡水库为研究区，基于前人的研究成果、现场调查结果及遥感解译成果，综合分析了研究区的滑坡发育特征，运用 GIS 和层次分析法，选取地层岩性、高程、坡度、坡向、植被覆盖度、降雨、水位涨幅等7个评价因子对研究区滑坡地质灾害进行了易发性评价。为研究区滑坡的预测预报、防灾减灾等提供重要参考价值。1研究区概况龙羊峡水电站位于青海省共和县与贵南县交界处龙羊峡峡谷进口下游约1.5 km处，水库正常蓄水位2 600 m，库容约247亿m3，为黄河上游第一梯级电站，也是最大的高原水库8。研究区位于青海省共和盆地东部边缘，是我国青藏高原东北部一个新生代断陷盆地，盆地内部则为近水平产状的挽近沉积层，构造简单。研究区内出露地层主要为第四系河湖相松散堆积物，主要是由灰、黄、红色黏土、砂壤土、壤土、砂土组成，厚度达500600 m（未见底）。研究区属于半干旱性气候，以干寒风、冰冻期长、气温变幅大、降雨量少、蒸发量大为特点，年平均降雨量271 mm，年平均蒸发量2 030 mm。地下水主要依靠大气降雨和融雪渗入补给，向黄河及支沟排泄。据兰州地震大队资料，自1900年有地震记载以来，盆地及邻近地区未发生过强震9。2数据来源与研究方法2.1数据来源本研究中的基本数据（降雨、植被覆盖度）通过中国科学院资源环境科学与数据中心直接获取；地层岩性根据1 10万地质图提取；地形坡度、坡向指标通过研究区域内的DEM高程数据（空间分辨率为30 m），水位涨幅数据来源于黄河水利委员会实时监测的水位数据。2.2研究方法层次分析法在1971年由Saaty提出，是一种多层次权重的决策分析方法。该方法将实际问题按逻辑性分解为多层次，并比较不同层次中各因素之间的关联程度，最终求得最底层（指标层）相对于最高层（目标层）的权重。运用层次分析法分析建模时，一般分为以下几个步骤：建立层次结构模型；构造判断矩阵；计算因子权重并作一致性检验10。3评价指标体系的构建3.1评价因子的选取滑坡地质灾害的发生往往受多个因素的影响，可大致归为两大类，内部因素和诱发因素，选择评价因子要具有代表性、全面且利于表达。研究区呈串珠状分布的断陷盆地与环抱山地地形的组合，此段河床变窄，冲刷、下切强，沟谷纵横，切割密度大，由于新构造运动的差异性，导致区域内河谷呈极不对称的形态，北岸抬升高于南岸，这使北岸形成缓坡阶地，南岸形成高陡边坡；地层岩性主要以第三系和第四系的湖湘地层为主，这套地层具有似岩非岩，似土非土的半成岩特征，强度低11。根据现场调查研究区内的植被生长情况不同，北岸较南岸覆李建，等.基于GIS的龙羊峡水电站库区滑坡易发性评价第4期107盖程度高；且自龙羊峡水库投入运营后，库水位呈周期性涨幅。因此，基于研究区特殊地质环境条件，选取了高程、坡向、坡度、地层岩性、降雨、植被覆盖度、水位涨幅，共7个致灾因子构建滑坡灾害易发性评价指标体系。通过各评价因子之间进行两两对比，构造了判断矩阵算得因子权重并做了一致性检验，见表1；若CR0.1则一致性较好。并结合众多学者对评价因子的量化分级方法，对研究区7个评价因子进行量化分级，各因子的所占的权重与分级标准见表2。3.2评价指标的分析3.2.1高程。不同高程范围斜坡的临空条件不同、河流切割程度不同及人类活动强度的不同，这些因素导致滑坡灾害在某一高程内集中发育，如图1所示。从30 m分辨率的DEM数据中提取高程数据，高程范围为2 4563 594 m，龙羊峡水库近坝岸地质灾害主要分布在高程带为2 600 m2 800 m的区域内，因为该高程带受库水位周期性波动影响大，其他依次递减。3.2.2坡度。坡度是滑坡灾害的重要影响因素。坡度可以反映坡体否具备临空面，坡度越大，表1构造判断矩阵因子高程坡度坡向地层岩性降雨植被水位涨幅一致性检验高程12133/21/23CR=0.0270.1坡度1/211/2111/33/2坡向1213213地层岩性1/32/31/311/31/31降雨2/311/2211/23植被2313213水位涨幅1/32/31/311/31/31权重0.10.160.10.220.120.050.25表2因子的权重及分级评价指标高程/m坡度/（）坡向/（）地层岩性植被覆盖度降雨水位涨幅/m因子权重0.10.160.10.220.050.120.25指标分级1260020247.5262.5花岗岩高等覆盖度30030002030292.5337.5火山岩、火山碎屑岩中等覆盖度300320463280030003040337.5360 202.5247.5碎屑岩、泥质岩较低覆盖度320340684260028004067