Geological Hazard Susceptibility Evaluation Based on AHP and GIS in Zhouqu County, Gansu
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摘要:
舟曲县是中国罕见的滑坡、泥石流地质灾害高发区，其防灾减灾工作具有一定的挑战性。依托舟曲县1∶50 000地质灾害风险调查工作，深入分析孕灾地质条件，选取地质灾害频率比、地质灾害面积模数比、地质灾害体积模数比、坡度、坡度变化率、坡形、切割深度、沟壑密度、岩土体类型、地质构造、植被指数11个评价因子，建立AHP评价模型，确定各因子权重，运用GIS平台综合评价舟曲县地质灾害易发性。结果显示：舟曲县地质灾害极高易发区和高易发区的面积分别为68.98 km2、390.9 km2，分别占县域总面积的2.29%和12.97%，主要分布在人员财产集中的白龙江流域、石门沟流域、拱坝河流域中下游和博峪河流域舟曲段中部区域；中易发区、低易发区对应的面积分别为1166.21 km2和1387.76 km2。研究成果为舟曲县城镇整体规划和地质灾害防治提供决策参考。
Abstract:Zhouqu County is a rare national area with a high incidence of landslides and debris flows, and its disaster prevention and mitigation work is challenging. Relying on the 1∶50 000 geological disaster risk survey work in Zhouqu County, we deeply analyze the geological conditions for disaster, select 11 evaluation factors of geological disaster frequency ratio, geological disaster area modulus ratio, geological disaster volume modulus ratio, slope, slope change rate, slope shape, cutting depth, gully density, rock and soil type, faults, vegetation index, establish an evaluation model using analytic hierarchy process (AHP), determine the weight assignment of each factor, and use The GIS platform was used to comprehensively evaluate the vulnerability of geological disasters in Zhouqu County.. The results show that the areas of extremely high-prone and high-prone areas are 68.98 km2 and 390.9 km2 respectively in Zhouqu County, Gongba River Basin, middle area of Zhouqu section of Boyu River Basin , where people and properties are concentrated. The corresponding areas of the middle-prone and low-prone areas are 1166.21 km2 and 1387.76 km2, respectively. The research results provide references for the overall planning of Zhouqu County and geological disaster prevention and control.
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图 1 舟曲县孕灾地质条件图
1. 第四系中上更新统黄土；2. 白垩系下统砂岩；3. 燕山期花岗岩；4. 二叠系下统砂岩、板岩；5. 石炭系中上统灰岩；6. 泥盆系中统板岩；7. 志留系中上统千枚岩、板岩；8. 志留系下统灰岩；9. 地质构造
Figure 1. Map of Disaster-prone geological conditions in Zhouqu County
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图 2 舟曲县地质灾害分布图
1. 崩塌；2. 滑坡；3. 泥石流；4. 地面塌陷；5. 水系；6. 县界
Figure 2. Map of geological hazard distribution in Zhouqu County
表 1 崩塌、滑坡对应坡形统计表
Table 1 Slope shape statistics corresponding to collapse and landslide
序号 坡面形态 灾体数量
（个）所占比例
（%）灾害类型 滑坡 崩塌 1 凸形 40 23.3 35 5 2 凹形 54 31.4 54 0 3 直线形 53 30.8 26 27 4 阶梯型 25 14.5 25 0 合计 172 100.0 140 32 
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表 2 不同坡度区间崩塌滑坡发生概率统计表
Table 2 Statistics of collapse and landslide occurrence in different slope gradient intervals
序号 坡度区
间（°）灾害总数 灾害类型 滑坡 崩塌 数量（个） 比率（%） 数量（个） 比率（%） 数量（个） 比率（%） 1 0～10 0 0.0 0 0.0 0 0.0 2 11～20 26 15.1 26 18.6 0 0.0 3 21～30 42 24.4 42 30.0 0 0.0 4 31～40 45 26.2 43 30.7 2 6.3 5 41～50 27 15.7 19 13.6 8 25.0 6 51～60 13 7.6 10 7.1 3 9.4 7 61～70 7 4.1 0 0.0 7 21.9 8 71～80 7 4.1 0 0.0 7 21.9 9 81～90 5 2.9 0 0.0 5 15.6 合 计 172 100 140 100 32 100
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表 3 不同坡高区间崩塌滑坡发生概率统计表
Table 3 Statistics of collapse and landslide occurrence in different slope height intervals
序号 坡高区间
（m）数量（个）
比率（%）灾害类型 滑坡 崩塌 数量（个） 比率（%） 数量（个） 比率（%） 1 0～50 29 16.9 18 12.9 11 34.4 2 51～100 31 18.0 23 16.4 8 25.0 3 101～200 41 23.8 35 25.0 6 18.8 4 201～300 19 11.0 16 11.4 3 9.4 5 301～400 23 13.4 21 15.0 2 6.3 6 401～500 9 5.2 9 6.4 0 0.0 7 501～600 8 4.7 8 5.7 0 0.0 8 601～700 6 3.5 5 3.6 1 3.1 9 ＞700 6 3.5 5 3.6 1 3.1 合 计 172 100.0 140 100.0 32 100.0
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表 4 泥石流主沟纵坡统计表
Table 4 Statistics of longitudinal slope of main gully of debris flow
序号 主沟纵坡（‰） 泥石流数量（条） 比例 泥石流类型 易发程度 （%） 泥石流 水石流 高易发 中易发 低易发 1 ＜100 13 10.5 13 0 0 10 3 2 100～200 37 29.8 37 0 0 37 0 3 200～300 29 23.4 29 0 0 27 2 4 300～400 16 12.9 16 0 1 13 2 5 400～500 12 9.7 2 0 1 10 1 6 500～600 11 8.9 10 1 0 9 2 7 600～700 4 3.2 3 1 0 1 3 8 700～800 1 0.8 1 0 0 0 1 9 ＞800 1 0.8 1 0 0 0 1 合计 124 100.0 112 2 2 107 15
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表 5 泥石流山坡坡度统计表
Table 5 Statistics of debris flow in different slope ranges
序号 坡度区间（°） 泥石流数量（条） 所占比例 泥石流类型 易发程度 （%） 泥石流 水石流 高易发 中易发 低易发 1 ＜25 2 1.6 2 0 0 2 0 2 26～35 46 37.1 45 1 1 44 1 3 36～45 54 43.5 54 0 1 46 7 4 46～55 15 12.1 14 1 11 4 5 ＞55 7 5.6 7 0 0 4 3 总计 124 100 122 2 2 107 15
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表 6 泥石流流域面积统计表
Table 6 Statistics of debris flow in different watershed areas
序号 流域面积
（km2）泥石流数量
（条）比例
（%）泥石流类型 易发程度 泥石流 水石流 高易发 中易发 低易发 1 ＜1 40 32.3 38 2 1 31 8 2 1～5 37 29.8 37 0 0 34 3 3 5～10 13 10.5 13 0 1 11 1 4 10～20 9 7.3 9 0 0 8 1 5 20～50 16 12.9 16 0 0 14 2 6 50～100 8 6.5 8 0 0 8 0 7 ＞100 1 0.8 1 0 0 1 0 合计 124 100 122 2 2 107 15
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表 7 泥石流相对高差统计表
Table 7 Statistics of debris flow in different relative elevation ranges
序号 相对高差
（m）泥石流数量
（条）比例
（%）泥石流类型 易发程度 泥石流 水石流 高易发 中易发 低易发 1 ＜200 4 3.2 4 0 0 4 0 2 200～500 17 13.7 16 1 0 15 2 3 500～1000 42 33.9 41 1 1 33 8 4 1000～1500 31 25.0 31 0 1 27 3 5 1500～2 000 21 16.9 21 0 0 20 1 6 ＞2000 9 7.3 9 0 0 8 1 合计 124 100 122 2 2 107 15
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表 8 数据来源一览表
Table 8 List of data sources
基础数据 数据来源 数据格式 说明 地质数据 1∶50 000孕灾地质条件图 SHP 提取地质构造、岩土体类型等 DEM数据 地理空间数据云 TIFF 30 m×30 m分辨率，用于提取地形地貌相关数据 遥感数据 ETM+ TIFF 2019年4月数据，用于计算NDVI 隐患点数据 舟曲县1∶50 000地质灾害风险调查评价成果 SHP 用于构建发育因子指标
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表 9 孕灾地质条件因子量化一览表
Table 9 Quantitative list of disaster-pregnant geological conditions
序号 分类 孕灾因子 数据源 指标量化过程（意义） 1 地形地貌数据 坡度 DEM
（30 m×
30 m）DEM数据提取。研究区内崩滑灾害所在斜坡坡度区间为10°～70°，本次评价将坡度上限的易发程度定义为1，坡度下限的易发程度定义为0，进行归一化处理 2 坡度变化率 DEM数据提取。反映坡度变化情况，与斜坡拉张应力区的分布呈正相关，其变化越大，说明斜坡内部应力也随之变大，稳定性差 3 坡形 DEM数据提取。可用地表曲率表征，以零为界，大于或等于零表明是直线/凸型斜坡，小于零表明是凹型/阶梯型坡斜坡 4 切割深度 DEM数据提取。可用高程差表示，即平均值与最小值之差，表明区域地形地貌的起伏度以及沟谷的发育程度 5 沟壑密度 DEM数据提取。衡量地表破碎程度，可用流域内水文网的长度表征 6 岩土类型数据 岩土体类型 1∶50000孕灾地质条件图 岩土体类型的矢量数据。根据岩土体的工程地质特性，易发性由高到低分别赋予4～1，最后栅格化并归一 7 构造数据 地质构造 利用断层矢量数据。以区内第四纪以来发育的活动断裂为基准线，利用线密度分析工具，以3 km为搜索半径进行分析 8 环境变量数据 植被覆盖率 ETM+ 利用2019年4月ETM+遥感数据，计算求取植被指数NDVI
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表 10 地质灾害易发性统计表
Table 10 Statistics of geohazards susceptibility
易发等级 指数区间 面积（km2） 总面积占比（%） 区内灾害点数量（个） 频率比 低易发区 0.0599～0.2915 1387.76 46.05 17 0.123 中易发区 0.2915～0.4199 1166.21 38.70 62 0.535 高易发区 0.4199～0.6993 390.9 12.97 149 3.842 极高易发区 0.6993～0.7019 68.97 2.29 71 10.369
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