辽宁省山洪地质灾害规律及对策研究

赵迎楠

(盘锦市水利服务中心，辽宁 盘锦 124000)

山洪地质灾害主要是指暴雨或强降雨所带来的泥石流、滑坡等，其造成的巨大经济损失和生态环境破坏问题越来越引起人们的重点关注[1-3]。调查显示，我国发生中小规模的泥石流、滑坡、崩塌接近40万处，较大规模的滑坡2000多个、崩塌3000多个。全国350多个县的3000多公里铁路、50多座大型矿山、100多座大型工程和上万个村庄都在不同程度上受到泥石流、滑坡、崩塌的危害。针对山洪地质灾害较发育的辽宁省地区，自1949年以来发生一定规模的滑坡有70多处，泥石流580多处，造成巨大经济损失[4,5]。因此，应用地理信息系统研究山洪地质灾害的成因、特点、规划和分布规律等内容，对于生态保护、水土资源高效利用、减少灾害损失以及合理防治规划等具有重要意义。

1 研究方法

河流流域属于山洪地质灾害的多发区，首先以小流域为基本单元划分山洪地质灾害防治分区，通过对地质灾害数据的收集和分类整理形成电子图表，然后以地形等高线确定小流域分水岭、以1∶25万数字地形图为底图，将研究区划分成多个小流域，各单元面积约200km2，按照该原则可将全省划分成小流域单元670个。

由于地质岩性、地形地貌等因素对山洪地质灾害影响较大，所以利用地理信息系统概化研究区岩性、地形地貌分区：以1∶25万数字地形图为底图编制研究区的地形坡度分区图和地貌分区图，以1∶50万第四纪地质图和数字地质图编制地层岩性分布图，在此基础上生成滑坡、泥石流分布图。通过图层叠加生成山洪灾害易发程度分布图，明确其主要控制因素和分布特点[6]。

2 技术标准

2.1 坐标与投影

采用Arc GIS 10.7和Arc View 3.2软件，表格数据、格栅数据和矢量数据格式为Excel、Grid、Coverage、Shape等。以度为单位建立经纬度坐标系统，大地基准和高程基准为1980西安坐标、1950国家高程基准，选用正轴等角割圆锥投影坐标系统。考虑到山洪地质灾害规划对面积计算精度有较高要求，故利用正轴等积割圆锥投影计算小流域面积等，以取到分的辽宁省中心经度确定中央经线，结合区域范围确定标准维线[7]。

2.2 图层划分与属性、代码

图层划分为灾害点分布图层、小流域图层、地貌分区、岩性分区、坡度分级和地形图层，并确定说明、几何特征及其层名[8]。

1)坡度分级。坡度分级图层(slopel)应用1∶25万数字高程模型生成，统一按Ⅳ级>45°、Ⅲ级25°-45°、Ⅱ级10°-25°、Ⅰ级<10°划分坡度区间，其属性与代码见表1。

表1 坡度分级属性与代码

2)岩性分布。根据不同单元划分地层岩性，以一个岩性单元作为各类土体，按照坚固程度将岩石划分成软质、硬质两大类，并进一步按强度指标划分成4个亚类，见表2。

表2 岩石坚固性分类

根据1∶50万数字地质图进行岩性分区，各地层岩性单位所属的分区单元按照数字地质图属性表中岩性特征的描述来确定，其属性与代码见表3。

表3 岩性分区属性与代码

3)地貌分区。通过归纳合并，利用1∶400万地貌图编码表将研究区划分成20个类别的地貌分区单元，其属性与代码见表4。

表4 地貌分区属性与代码

2.3 流程分析

步骤1：编制滑坡、泥石流电子表。灾害点分布图的编制以灾害点电子表为根本依据，通过填充灾害点电子表可以生成滑坡、泥石流等灾害点分布图，便于后期的统计分析计算。本次规划主要涉及由降雨引起的山洪滑坡和泥石流，并且历时最高洪水位均高于滑坡的前缘高程。

步骤2统一编号。外部数据库、属性表及GIS系统内连接空间位置的关键性字段是要有统一编号，编码结构见图1。

图1 编码结构图

步骤3：填充滑坡、泥石流电子表。填充内容包括发生时间、灾害类型、行政位置、河谷名称、损失情况、规模大小、地理坐标和编号等。

步骤4：编制灾害点分布图。根据x、y坐标或经度、维度将电子表中所列的灾害点转绘到等高线、水系、行政区滑面或省界等任一地形图层的数字地图上，并考虑灾害类型生成新的滑坡或泥石流灾害点分布图层文件，格式为shape。为了便于今后对灾害点的统计分析和查询，在此过程中可以将其属性特征值一并附加到图层中。

步骤5：统计各类灾害点的分布。先重分类Shape文件图层和Grid图层，以小流域图层为基准叠加上灾害点的分布图层，然后统计每个小流域发生泥石流灾害的次数、滑坡的个数、流域平面面积、滑坡总平面面积和泥石流堆积扇的总体积等。根据小流域面积将统计分析的各类灾害转换成单位面积上的数值，即每1km2灾害发生次数、滑坡体个数、泥石流堆积扇固体物体积、泥石流沟的条数、体积及面积等，在属性表字段中存储以上统计数据，由此以来即可确定各类灾害易发程度下相应灾害类型的低、中、高度易发分区图[9]。

3 研究成果

3.1 山洪地质灾害区划

结合研究区山洪地质灾害特点确定低、中、高易发程度标准见表5，然后按照划分标准和实际调查资料可以确定研究区滑坡、泥石流易发程度分区图。

表5 灾害易发程度划分表

3.2 山洪地质灾害分布规律

研究表明，山洪地质灾害与区域地质条件、降雨条件等因素密切相关。从地貌类型上，辽宁省中部主要为低海拔平原，东西部主要为中小起伏山地，西部的北漂、阜新地区，南部的东港和庄河，北部的开原和昌图等局部为丘陵；从地形变化上，凌源、盖州和本溪等地区坡度为25°～45°，中部地区比较平坦坡度为0°～15°，东西部坡度为10°～25°；从岩性分布上，沈阳的康平、瓦房店、本溪、凌海以及朝阳大部分地区以沉积岩为主，岩体结构软弱相间；在中部低海拔平原地区的沈阳、盘锦、营口等以第四系沉积物为主，土地类型不同；其它地区以变质岩、岩浆岩为主，岩石多为硬质。结合实地调查资料，从1949-2019年辽宁省发生一定规模的滑坡、泥石流近700处，其中东部山区的滑坡、泥石流发生频次要高于西部山区，发生过泥石流的县共有26个，有22个分布于东部山丘区，有4个位于西部山丘区。从流域分布上，滑坡、泥石流发生频率最高的位于东部山区的鸭绿江流域，其次为太子河流域。从时间分布上，随时间变化研究区滑坡、泥石流发生频次表现出上升趋势。此外，同一区域内的洪水发生频次高于滑坡、泥石流发生频次，如辽东半岛的洪水发生频次为3a一次，而滑坡泥石流为5～6a一次[10-14]。

3.3 山洪地质灾害特点与成因

结合历年统计资料，辽宁省滑坡发生频率低于泥石流，并且泥石流多为暴雨补给型，其引起的危害也更大。根据地貌形态可将泥石流划分成沟谷型、坡面型两种类型，其中沟谷型多出现于沟谷地，研究区一次泥石流冲出的松散碎屑超过10万m3、1.0～10万m3、0.5～1.0m3的泥石流沟分别有72条、215条、288条，所占比例依次为12.5%、37.4%、50.1%；坡面泥石流多出现在坡度超过20°坡面上，堆积区与形成区相连由快速滑塌或崩塌转化而来。

依据相关调查资料，研究区由山洪所引起的滑坡主要位于陡峭的山坡处，大部分的滑坡规模较小，东西部山区虽然由滑坡引起的危害较小，但滑坡形成时产生的固体堆积物易引起泥石流的爆发。

诱发山洪地质灾害的因素有暴雨、岩性条件、地形地貌等，为准确识别关键控制因素，分区概化了研究区的岩性分布、地形坡度和地貌类型，通过叠加易发程度分区图与影响因素概化图建立滑坡、泥石流影响因素与易发程度关系，如表6所示。其中，数值大小代表研究区各影响因素所占比例。

表6 山洪地质灾害影响因素统计表

续表6 山洪地质灾害影响因素统计表

研究表明，坡度较大的山地硬质岩石地区属于辽宁省泥石流主要发生地，硬质岩石不易风化、地形陡易形成崩塌或滑坡体，这也是泥石流的主要物质来源。然而，灾害的成因往往较为复杂，不仅有以上因素有关，还与暴雨、岩土体结构等因素相关，所以文章仅从宏观上初步探讨了山洪地质灾害的成因特点。

3.4 山洪地质灾害防治规划

1)根据前文分析结果，滑坡、泥石流是辽宁省山洪地质灾害的主要类型，但滑坡的发生频率、规模及其造成的损失远小于泥石流，应以防治泥石流作为灾害治理的重点。

2)将泥石流高易发区按照易发程度分布图确定为60个小流域，主要包括凌源、朝阳建平、本溪桓仁、丹东宽甸及凤城、鞍山岫岩、大连普兰店等重点防治区。

3)为有效防治山洪地质灾害，应加强环境保护、水土保持等工作，因地制宜地实施小流域治理项目，对重点区域还要加强监测。

4 结 论

文章利用地理信息系统概化了研究区地形、地貌和岩性，通过图层叠加研究了山洪地质灾害的成因、特点、规划和分布规律等内容，主要成果有：建立了辽宁省山洪地质灾害易发程度划分标准和影响因素统计表，分析了山洪地质灾害特点、成因及其分布规律，初步探讨了泥石流灾害分布点、地形地貌和地层岩性概化分布情况，并结合分析结果提出有效防治山洪地质灾害的建议。