基于GIS方法的綦江县地质灾害时空分布特征分析
Abstract： This paper， taking Qijiang County as an example， uses the cumulative data of 1990～2010 geological disasters， DEM， topographic factors and strata in the preliminary analysis of the spatial and temporal variation of geological disasters in Qijiang county by using GIS method. The results show that the development has obvious seasonal time occurrence of geological disasters in Qijiang County， in the spatial distribution showed uneven， but concentrate relatively， has a high frequency in cutting strong， steep slope， relative elevation of the low mountain， the terrain is less， lithology is hard and low mountain areas occurred flat rate is low.
Key words： GIS；geological disaster；temporal and spatial distribution
中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）17-0198-03
0 引言
随着自然环境与人类活动变化，近20年来全国各地地质灾害频繁发生，问题日渐突出，已严重影响到当地人民群众的生命财产安全，制约着地方经济建设和社会的良性发展，地质灾害的预测和防治工作逐渐成关系民生和社会发展的重要保证。在GIS技术日新月异的今天，已被广泛应用于社会发展的各个方面，在地质灾害调查与防治、地质环境变化研究、地质灾害评价和地质灾害监测等方面同样发挥着极其重要的意义。借助GIS技术，能够在一定程度上解决传统地质灾害分析评价方法的一些不足，并能较明显地提高分析评价的效率和精度[1]。利用GIS技术的空间分析功能，能够更好地反映出地质灾害的空间分布情况，结合其他辅助数据，在一定条件下能总结出地质灾害发生发展规律，对于地质灾害应急抢险、地质灾害防治经费规划、地质灾害的分级定位有着重要的意义。
文章以綦江县地质灾害现状为例，主要运用GIS的空间分析方法，统计分析方法，分析了1990年～2010年年间綦江县所发生地质灾害的类型、时空分布、规模（包含危害分级）、成因等基本特征进行了全面的分析，初步建立起地质灾害发生发展在空间、时间及简单地质条件上的相对关系。初步划定了地质灾害影响区及危险区，以供管理部门参考。
1 研究区概况与数据
研究区位于重庆市西南部的綦江县境内，地处四川盆地与云贵高原的结合部，东经106°22′～106°56′，北纬28°27′～29°11′，县境东西宽48km，南北长82km，幅员面积为2182km2，地形从北向南逐渐攀升，地表破碎程度大，地形复杂，最低海拔210m，最高海拔1850m，相对高差1640m。綦江县属亚热带湿润季风气候，年平均降水量达1092mm，主要集中在5至9月，也是地质灾害多发时节。
綦江县境内地表出露岩层为侏罗系、三叠系、二叠系沉积岩，包括：蓬莱镇组（J3p）、遂宁组（J3sn）、沙溪庙组（J2s）等地层，綦江县大部地区覆盖厚度不等的第四系土层，北部和中部大部分地区出露侏罗系岩层，南部多出露三叠系岩层，少量地区出露二叠系岩层。
研究采用地质灾害数据为綦江县1990年～2010年地质灾害普查数据[2]，共计611处；高精度DEM数据，分辨率为5m；綦江县1：5万地层岩性图；綦江县1：20万地质构造图。
2 研究方法
2.1 地质灾害类型及危害等级划分
綦江县地质灾害包括滑坡、危岩、地裂缝和不稳定斜坡等四种类型，611处，灾害点密度达0.28处/km2。根据地质灾害危害分级标准（表1），对全县地质灾害进行分级统计，得到地质灾害基本类型及危害分级（表2）。綦江县地质灾害危害等级主要为小型，特大型地质灾害点仅2处，中型占35处。
2.2 地质灾害空间数据重建
以綦江县1：1万DEM（Digital Elevation Model，DEM）数据为基础，利用ArcGIS 9.3的Spatial Analyst功能模块，提取綦江县坡度数据，面状灾害点采用面域内所有栅格的高程数据的平均值，坡度同理取平均，赋值给每一个地质灾害隐患点，分类重建地质灾害数据库。利用綦江县地质构造矢量数据生成与DEM数据相同分辨率的栅格数据，用于空间数据分析。将地层岩性的矢量数据生成与DEM数据相同分辨率的栅格数据，用于空间数据分析。所有涉及地理坐标的数据，均统一到Gauss Kruger投影，西安80大地坐标系。 2.3 空间地理数据分析
建立地质灾害发生发展的时间序列，通过各时间点地质灾害的统计分析，得出灾害发生和发展的时间特征。通过GIS的叠加分析功能，利用地质灾害空间数据库中各属性数据层叠加，得到各地质灾害点的其它自然属性。
3 结果与分析
3.1 地质灾害生成环境
地质灾害形成的环境条件，有其形成的内部条件和外部条件。发生滑坡或失稳的内部条件是由于斜坡坡体本身具备的有利于滑坡发生的地质、地貌条件；外部条件则是各种作用在斜坡体上的，促使内部条件发挥作用，下滑与抗滑矛盾激化，从而导致斜坡坡体发生滑动的外界因素。危岩则是由其内部不利结构面或组合结构面和外部风化、暴雨等因素共同造成的。
3.2 时间分布特征
依据綦江县境内已发生或发现的611处地质灾害的时间统计，2000年以前共发生73处，占总数的11.9%；从2001年至2010年的十年间发生或发现538处，占总数的88.1%，其中2009年发生169处，占总数的27.7%，其余年份年均发生或发现41处，介于20～68处之间，占总数的60.4%。按月统计表明，地质灾害主要发生于降雨较多的5～8月份，共发生538处，占总数的88.1%，其中以6月份和8月份最盛，分别发生209处和184处，总数的34.2%和30.1%。（图1）。
可见，该研究区地质灾害在时间分布上季节性特征非常明显，在汛期当降雨时间较长并多次伴随连续大暴雨时，区内地表破碎岩体或土体饱水，其岩土体抗剪强度大大降低，原本处于极限平衡状态的斜坡变形体随之触发激活，从而产生大量的灾害。
3.3 空间分布特征
3.3.1 不均匀性
綦江县所辖的20个镇、街道中，按地质灾害分布个数以石角镇最多，达68处，其次是永新镇和横山镇，各有57处，中锋镇和安稳镇最少，各有9处，其余街镇街道则有14-51处不等。
3.3.2 条带性
区内的条形背斜翼部低山山麓带为古剑山北麓、赢山东西麓，这些地带是由夹关组、须家河组坚硬的长石石英砂岩和软弱的珍珠冲组、自流井组泥岩、粘土岩构成的单面山，由于差异风化作用使斜坡呈陡-缓-陡形式，具有地质灾害发生有利的空间条件。地质灾害受低山延伸方向控制，总体上呈北北东向条带状平行排列分布，发育于坡面切割强烈、地形中陡（坡度20～30°），植被相对稀疏的部位，以崩坡积土质滑坡为主，其次是危岩崩塌。
3.3.3 山地性
据现有资料分析，区内多数地质灾害发生于切割强烈、坡陡、相对高差大的中低山区，而处于向斜丘陵区的街镇由于地形高差起伏小，地质灾害分布少，仅在纵向溪流沟谷有零星分布，具有明显的山地性。
3.3.4 相对集中性
三角-三江-中峰-永新-打通-石壕沿线多年平均降雨量都在1100mm以上，高于全县多年平均降雨量，是綦江县的多雨区和暴雨区；横山镇、石角镇、永新镇、郭扶镇等街镇、街道地势起伏较大，地质构造较为强烈，以上区域地质灾害分布密度较高。
3.4 地质灾害地层岩性的关系
从表3中可以看出，蓬莱镇组（J3p）、沙溪庙组（J2s）地层发生地质灾害在180处以上，总数占到了全县地质灾害发生数的69%，其中主要以滑坡灾害为主，占全县滑坡灾害发生数的71%；遂宁组（J3sn）共计发生地质灾害104处，以滑坡灾害为主，其余出露地层中发生的地质灾害仅占全县地质灾害发生数的14%，可以初步判断，地质灾害在蓬莱镇组（J3p）、遂宁组（J3sn）、沙溪庙组（J2s）易发性较高，其它出露地层具有一定的随机性。
4 结论与建议
文章通过GIS的研究方法，结合1990年至2010年綦江县地质灾害普查资料、DEM数据和地层岩性数据分析了綦江县地质灾害时空分布特征，得出以下结论，并提出了必要的建议：
结论：①地质灾害的发生发展在时间上具有明显的季节性，在空间分布上显示出不均匀；②地质灾害的发生具有相对集中性，表现为在切割强烈、坡陡、相对高差大的中低山区发生频率较高，地形起伏较少，岩性较坚硬的低山地区发生平率较低；③地层岩性为蓬莱镇组（J3p）、遂宁组（J3sn）、沙溪庙组（J2s）的地区地质灾害易发性较高。
建议：①工程建设应避开地质灾害易发区，并对该区域已有工程设施重点设防，制定完善的地质灾害应急预案；②充分利用GIS等现代技术，进一步完善县域地质灾害基础资料，建立起更加完备的监管机制，切实做好地质灾害防治工作。
