一种基于机理分析的小流域地区滑坡灾害风险区划方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于机理分析的小流域地区滑坡灾害风险区划方法，包括以下步骤：步骤1、建立小流域地区滑坡灾害风险区划的斜坡单元；步骤2、计算每个斜坡单元的风险评价指标，并将所述风险评价指标进行归一化处理，建立斜坡单元的地理信息数据库；步骤3、计算每个斜坡单元的综合风险度Z的值，得到该小流域地区滑坡灾害综合风险区划结果。本发明一方面指标体系和空间单元都是从灾害的形成机理出发，区划结果更具客观科学性，另一方面为灾害预防提供了适宜的空间精度，使得风险区划结果更具指引性。
【专利说明】 一种基于机理分析的小流域地区滑坡灾害风险区划方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及滑坡灾害风险评估技术，尤其是一种基于斜坡单元的小流域地区滑坡灾害风险区划的方法。
【背景技术】
[0002]滑坡是边坡岩土体在降雨、人文活动等触发因素的作用下，受斜坡地形、地质等内部因素的影响，发生变形破坏失稳的过程。在已经发生的地质灾害事件中，滑坡灾害属于突发性地质灾害中最为严重的一类，这类地质灾害在全球发生的数量之多，危害之大，损失之重，已经引起了人们的极大关注。滑坡风险区划近几年逐渐成为灾害防治领域研究的热点。灾害风险是指若干年来可能达到的灾害程度及其发生的可能性。灾害风险分析主要是确定灾害风险的相对大小，风险区划指根据研究区地质灾害危险性特征，参考区域承灾能力及社会经济状况，把研究区划分为不同风险等级的区。自然灾害风险是致灾因子危险性、承载体易损性相互作用的结果。因此，在区域自然灾害风险形成过程中，危险性(W)、易损性(V)是必不可少的。本项采用联合国1991年提出的风险表达式进行风险度的计算:综合风险度(Z)=危险度(W) X易损度(V))。
[0003]小流域是一条坳沟或河沟沟道为主体所构成的，以分水岭和出口断面为界形成的一个相对独立的自然集水单元，是山地和丘陵区的基本地貌组合单元。其内部的物质迁移、能量流动、信息传递具有相对完整内在规定性和平衡性，一旦其内部平衡被打破，就容易诱发山洪、崩塌、滑坡、泥石流等灾害。小流域地区是一个地表过程变化复杂而脆弱的不稳定系统，存在一系列威胁居民生命财产安全的自然灾害，其中最重要的就是山洪和地质灾害。小流域大部分处于自然条件脆弱的山区，由于地理位置、地形因素阻碍等原因，小流域观测点稀少，资料和信息获取困难，常常缺乏足够的水文信息和数据，其该区域经济基础薄弱、筹集资金能力低下，防灾抗灾能力薄弱，使得小流域地区存在着灾害多发和研究基础薄弱的显著矛盾。
[0004]从灾害风险分析指标体系上，现有的指标体系常常忽略了人文因素在灾害形成过程中的作用。从空间尺度上，目前常用的风险区划尺度有两种方式，一种是以行政单元作为基本单元的区域尺度，滑坡灾害的规模往往只有几平方米到几公顷，现有的风险区划的空间精度无法满足防灾减灾需求；另一种是以地理栅格为基本单元的区划方法，这种区划传统的基于GIS的单元栅格运算方法对小流域尺度进行滑坡风险评价，由于反映评价指标的基础数据精度与评价方法之间的不匹配，无论单元网格划分得如何精细，评价结果仍难达到精度要求。总之，现时的风险分析结果对于基层的乡村一线防灾减灾管理人员来说，难以应用于实际应用。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明的目的提高滑坡灾害风险区划的空间精度。
[0006]本发明的另一目的是提供面向小流域地区的基于滑坡灾害形成机理的风险分析指标体系。
[0007]本发明的再一个目的是提供基于机理分析的面向小流域地区的滑坡灾害风险区划方法。
[0008]为实现以上目的，本发明采取的技术方案是:
[0009]一种基于机理分析的小流域地区滑坡灾害风险区划方法，包括以下步骤:
[0010]步骤1、建立小流域地区滑坡灾害风险区划的基本单元，所述基本单元为斜坡单元;
[0011]步骤2、计算每个斜坡单元的风险评价指标，并将所述风险评价指标进行归一化处理，建立斜坡单元的地理信息数据库，其中，所述风险评价指标包括:
[0012]平均地形起伏度A ;
[0013]平均坡度B;
[0014]平均坡向C ；
[0015]岩土结构面特征D，所述岩土结构面特征D获取的方法是:利用地质图及野外调研，获取岩层倾向数据Q和结构面倾角P，将所述岩层倾向数据Q与平均坡向C做比较，若
Q-CI =180°时，该斜坡单元为逆向坡，所述岩土结构面特征D为I ;当|Q-C|=0°时，该斜坡单元为顺向坡，在顺向坡中，当结构面倾角P小于平均坡度B时，所述岩土结构面特征D为5，当结构面倾角P大于平均坡度B时，所述岩土结构面特征D为3;当40° ( I Q-CI〈180°时，所述岩土结构面特征D为2;当0° < I Q-CI <40°，所述岩土结构面特征D为4;
[0016]岩土体类型E，所述岩土体类型E获取的方法是:利用地质图及野外调研，将地质图经矢量化和坐标配准后，给矢量化后的图层赋于属性值，然后用区域统计，统计每个斜坡单元涵盖的软硬等级的众数值，该众数值为岩土体类型E，所述属性值的赋值标准按照岩层的软硬等级；
[0017]风化层厚度F，所述风化层厚度F获取的方法是:参照地质图的岩性特征，将所述小流域地区分成多个区，在每个区内按照水流方向布设野外采样点，野外利用手动螺旋钻和卷尺完成风化层厚度的测量，在出露剖面地区直接测量剖面风化层厚度，并记录测量每个测量点的坡度，经过室内整理数据并进行回归分析，获得所述小流域地区斜坡坡度和风化层厚度之间的关系，然后利用平均坡度B计算每个斜坡单元的风化层厚度F ；
[0018]开垦切坡强度K，所述开垦切坡强度K的计算公式
【权利要求】
1.一种基于机理分析的小流域地区滑坡灾害风险区划方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1、建立小流域地区滑坡灾害风险区划的基本单元，所述基本单元为斜坡单元；步骤2、计算每个斜坡单元的风险评价指标，并将所述风险评价指标进行归一化处理，建立斜坡单元的地理信息数据库，其中，所述风险评价指标包括: 平均地形起伏度A ； 平均坡度B ； 平均坡向C ; 岩土结构面特征D，所述岩土结构面特征D获取的方法是:利用地质图及野外调研，获取岩层倾向数据Q和结构面倾角P，将所述岩层倾向数据Q与平均坡向C做比较，若Q-CI =180°时，该斜坡单元为逆向坡，所述岩土结构面特征D为I ;当|Q-C|=0°时，该斜坡单元为顺向坡，在顺向坡中，当结构面倾角P小于平均坡度B时，所述岩土结构面特征D为.5，当结构面倾角P大于平均坡度B时，所述岩土结构面特征D为3 ;当40° ( I Q-CI〈180°时，所述岩土结构面特征D为2;当0° < I Q-CI <40°，所述岩土结构面特征D为4; 岩土体类型E，所述岩土体类型E获取的方法是:利用地质图及野外调研，将地质图经矢量化和坐标配准后，给矢量化后的图层赋于属性值，然后用区域统计，统计每个斜坡单元涵盖的软硬等级的众数值，该众数值为岩土体类型E，所述属性值的赋值标准按照岩层的软硬等级； 风化层厚度F，所述风化层厚度F获取的方法是:参照地质图的岩性特征，将所述小流域地区分成多个区，在每个区内按照水流方向布设野外采样点，野外利用手动螺旋钻和卷尺完成风化层厚度的测量，在出露剖面地区直接测量剖面风化层厚度，并记录测量每个测量点的坡度，经过室内整理数据并进行回归分析，获得所述小流域地区斜坡坡度和风化层厚度之间的关系，然后利用平均坡度B计算每个斜坡单元的风化层厚度F ；开垦切坡强度K，所述开垦切坡强度K的计算公式为:
2.根据权利要求1所述的基于机理分析的小流域地区滑坡灾害风险区划方法，其特征在于，所述步骤I中斜坡单元的建立方法是: 步骤11、利用1:10000地形图生成DEM数据； 步骤12、进行DEM水流方向矩阵的计算，查找和充填洼地，对DEM数据进行无洼地处理生成无洼地DEM数据； 步骤13、从无洼地DEM数据求得各像元的水流方向和汇流累积量； 步骤14、通过GIS栅格运算功能，提取各像元的汇流累积量为O的栅格，确定分水线，所述分水线即为山脊线； 步骤15、通过栅格计算功能，对原始DEM进行分地形的计算，获取反地形的水流方向和汇流累积量； 步骤16、提取反地形的汇流累积量为O的栅格，确定沟谷线； 步骤17、将沟谷线所在栅格和山脊线所在的栅格转化为矢量线文件，并将沟谷线和山脊线分别对应的矢量线文件合并转为面文件，所述面文件即为斜坡单元。
3.根据权利要求2所述的基于机理分析的小流域地区滑坡灾害风险区划方法，其特征在于，所述平均地形起伏度A的获取方法如下:根据DEM数据，在GIS空间分析功能下使用栅格邻域或者区域统计计算工具，分别统计区域的最大高程，和最小高程，然后在GIS空间分析功能下使用地图代数功能，计算最大高程-最小高程，最后按照最大值归一化方法计算得到平均地形起伏度A的标准化值。
4.根据权利要求2所述的基于机理分析的小流域地区滑坡灾害风险区划方法，其特征在于，所述平均坡度B的获取方法是:根据DEM数据，采用表面分析下的坡度分析功能，计算以栅格为单位的坡度值，然后用表面分析下的区域统计功能，选择统计类型为平均值，最后按照最大值归一化方法计算得到平均坡度B的标准化值。
5.根据权利要求2所述的基于机理分析的小流域地区滑坡灾害风险区划方法，其特征在于，所述平均坡向C的获取方法是:根据DEM数据，利用表面分析下的坡向分析功能，计算以栅格为单位的坡向值，然后用表面分析下的区域统计功能，选择统计类型为平均值，所述平均值即为每个斜坡单元的平均坡向值。
【文档编号】G06F19/00GK103455711SQ201310357139
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】宫清华, 黄光庆, 袁少雄, 陈波, 张冬良, 熊海仙 申请人:广州地理研究所