漢江流域中上游地區地質災害時空分布特征及評價

摘要：對漢江流域中上游地區地質災害的時空分布特征進行研究，并選取地質災害隱患點、坡度、高程、降水量及其人類活動指標，對其進行地質災害易發性分區評價。結果表明，漢江流域中上游地區地質災害發育類型以滑坡為主，占比為77.85%，地面沉降發育最少，僅占0.06%；2000—2021年，地質災害發生總數和各類型地質災害發生數年際變化不大，整體上處于波動下降趨勢；漢江流域中上游地區地質災害發育集中在陜西省南部山脈及河谷地區，區域內地質災害發生與地形地貌等自然條件關系較大；地質災害易發性分為4級，其中，不易發區占總面積比例最大，達42.36%，低易發區次之，占比為25.64%，中易發區占比為25.08%，高易發區占比最小，為6.92%。總體來說，漢江流域中上游地區地質災害大部分地區發育概率較小。

關鍵詞：地質災害；易發性；時空分布；漢江流域；中上游地區

中圖分類號：P694" " " " "文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2025）03-0060-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2025.03.010 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Temporal and spatial distribution characteristics and evaluation of geological disasters in the middle and upper reaches of Hanjiang River Basin

ZHOU Ning1，YAO Yuan2

（1.Xiangyang Earthquake Precursor Monitoring Station， Xiangyang" 441099， Hubei， China;

2.College of Resources， Environment and Tourism， Hubei University of Arts and Sciences， Xiangyang" 441053， Hubei， China）

Abstract： The temporal and spatial distribution characteristics of geological disasters in the middle and upper reaches of Hanjiang River Basin were studied， and the hidden trouble points of geological disasters， slope， elevation， precipitation and human activity indicators were selected to evaluate the susceptibility zoning. The results showed that the development type of geological disasters in the middle and upper reaches of Hanjiang River Basin was mainly landslide， accounting for 77.85%， and the development of land subsidence was the least， accounting for only 0.06%. From 2000 to 2021， the interannual changes of the total number of geological disasters and the number of various types of geological disasters were not large， and the overall trend was a fluctuating downward trend. The development of geological disasters in the middle and upper reaches of Hanjiang River Basin was mainly concentrated in the northern and southern mountains and river valleys in Shaanxi Province， and it was closely related to natural conditions such as the landform. The susceptibility of geological disasters was divided into four levels. The non-susceptible zone accounted for the largest proportion of the total area at 42.36%， followed by the low-susceptibility zone at 25.64%， the moderate-susceptibility zone at 25.08%， and the high-susceptibility zone at 6.92%. In general， the probability of geological disasters in the middle and upper reaches of Hanjiang River basin was low.

Key words： geological hazards; susceptibility; temporal and spatial distribution； Hanjiang River Basin; the middle and upper reaches

全國范圍內降雨、洪水等自然災害發生頻率日益趨高，自然因素成為地質災害發生的主要影響因素，人民生命和財產安全以及區域內生態環境已受到地質災害的嚴重威脅。通過對區域地質災害發生的時空分布特征進行綜合分析，探索區域地質災害觸發的主要影響因素及影響機制已成為地質災害研究的重要方面，可為地質災害的綜合防治與決策提供參考[1-5]。

中國地質災害的種類、強度和規模位居世界前列[6，7]。地質災害頻發，嚴重威脅國家經濟發展和人民安全，給受災地區基礎設施和生態造成巨大破壞[8，9]。為了削減地質災害所帶來的毀壞性，動態調查和監測地質災害的發展以及評估與研究地質災害對防災減災至關重要。本研究基于“3S”技術對漢江流域中上游地區內地質災害的時空分布特征進行綜合分析，結合該地區地質災害頻繁發生的情況，對研究區進行地質災害易發性分區，以期為地質災害防治提供參考。

1 研究區概況

漢江流域中上游面積約14.1萬km2，位于東經106°12′—114°14′、北緯30°05′—34°14′，行政區劃主要包括陜西省的漢中市、安康市和商洛市，湖北省的十堰市、襄陽市、神農架林區和荊門市，河南省的南陽市[9]。漢江的源頭在陜西省，干流及其支流主要流經陜西省、湖北省和河南省，是長江的最大支流，其徑流量大，水資源量豐富。漢江上、中、下游以丹江口、鐘祥碾盤為界進行劃分，漢江流域的上游為漢江發源地寧強縣至湖北省丹江口市，漢江流域的中游為丹江口至鐘祥，漢江流域的下游為鐘祥至漢口，即流經陜西省內的漢江為上游，流經湖北省內的漢江為中下游，本研究以流經陜西省、湖北省境內的漢江中上游流域為例（圖1）[10]。

2 研究方法

基于ArcGIS軟件平臺，對漢江流域中上游地區進行地質災害易發性分區。首先，收集研究區域內地質災害發育數據，利用Excel軟件對數據進行匯總、分類、處理、分析等，再利用ArcGIS軟件平臺對處理過的數據進行可視化，可初步了解其時空分布特征。其次，根據研究區地質災害發育特征及其研究區域情況選擇合適的評價因子，選擇坡度、高程、降水量、地質災害隱患點密度、人類活動5個因子。再次，搜集評價因子相關資料，經過篩選處理，導入到ArcGIS軟件中進行空間分析，對各項指標進行歸一化處理后，計算得到各項指標的權重，再對其進行疊加運算，得到地質災害易發性分級。最后，對不同區域進行劃分，得到地質災害易發性分區，對結果進行分析及評價。

2.1 易發性分區方法及評價因子選取

地質災害易發性評價常被稱為地質災害敏感性研究，其意義在于研究一定區域內多種地質災害影響因素綜合作用下發生地質災害的可能性。目前，地質災害易發性評價的重要性在地質災害相關研究環節中愈發突出，所獲得的研究成果為地質災害的防范工作提供了重要參考。GIS技術取得快速發展，其日益成熟的空間分析能力和可視化功能為地質災害研究提供了有效的幫助，但是不同地區各有其不同的成災因素。

運用ArcGIS軟件的加權疊加法對漢江流域中上游地質災害易發性進行分區[11-13]。根據漢江流域中上游地質災害點發育情況和環境狀況，再充分注意資料數據是否滿足精度要求、是否易獲取，最終選取地質災害隱患點、坡度、高程、降水量和人類活動共5個因子作為易發性評價指標。基于ArcGIS平臺建立評價因子空間數據庫，然后利用ArcGIS的空間分析功能對各評價因子進行分級、賦值后進行歸一化處理，運用 ArcGIS軟件的空間分析處理能力，根據各評價因子的權重（地質災害隱患點密度、坡度、高程、降水量和人類活動的權重分別為0.40、0.15、0.15、0.15和0.15）進行柵格疊加運算，得到地質災害易發程度分級計算結果，經綜合分析處理后得到地質災害易發性分區成果。

2.2 評價因子分級

2.2.1 地質災害隱患點密度 地質災害隱患點密度是指在單位面積內地質災害發育的數量，是區域內地質災害發育程度的體現[14]。首先統計研究區域內各類型的地質災害點數據，得到其詳細的經緯度坐標，導入至ArcGIS軟件并對其進行核密度處理分析，再利用ArcGIS軟件中模糊分類的線性函數工具對得出的結果進行處理，最終得到漢江流域中上游地區的地質災害點密度分級歸一化圖（圖2a）。

2.2.2 坡度 坡度是地質災害發育中重要的成災因素，作用坡體內部的應力分布對地下水特征及地表徑流起決定性作用。通常，坡面巖土體所受到的重力分量的拉扯力隨著坡度的增大而越強，當外界條件發生劇烈變化時就會容易引起滑坡或崩塌等地質災害[15]。坡度在一定條件下代表斜坡的穩定性，隨著坡度的增加，山坡剪切力增大，發生滑坡的概率也隨之增大；但并不是坡度越高，滑坡的概率就越大，實際上滑坡的發生在一定的坡度范圍內。首先，將收集到的30 m分辨率精度數字高程數據導入ArcGIS中，運用空間數據處理工具合并為新的柵格數據集，按照研究區范圍對其進行裁剪，得到研究區內的數字高程數據，再利用3D Analyst 模組中的坡度處理工具提取坡度，從而得到漢江流域中上游地區的坡度分布圖。由于該地區坡度在15°～35°時地質災害多發，在這個區間外則逐步減少，因而采用模糊分類中的高斯函數工具對其進行歸一化處理，坡度為25°時取值為1，0°和90°取值為0，得到漢江流域中上游坡度分級歸一化圖（圖2b）。

2.2.3 高程 地區內的地貌變化和地質災害的發生通常都與高程有密切的聯系。通過分析研究區內部地質災害發育的實際情況，發現海拔500～1 000 m是地質災害的多發區，據此利用ArcGIS軟件的柵格重分類功能將漢江流域中上游地區高程分為5個級別，分別為0～≤100 m、100～≤500 m、500～≤1 000 m、1 000～≤1 500 m、1 500～≤3 600 m，并根據不同類別內地質災害的發育情況特征分別賦值2、3、4、2、1，再利用線性函數進行處理，結果如圖2c所示。

2.2.4 降水量 氣象條件是地質災害突然暴發的重要自然誘因，其中持續降水或短時強降水是導致潛在地質災害發生的關鍵因素[16，17]。搜集近22年漢江流域中上游地區19個氣象站點的年平均降水量數據，利用ArcGIS軟件的3D Analyst模組中的插值工具對流域內各站點降水量數據進行空間插值，得到漢江流域中上游地區的降水量分布，再按年平均降水量814～≤877 mm、877～≤939 mm、939～≤1 001 mm、1 001～≤1 064 mm對降水量數據重分類為4類，按照從低到高的順序分別賦值為1、2、3、4，再利用ArcGIS中的線性函數工具對其進行處理，結果如圖2d所示。

2.2.5 人類活動 隨著生產力的不斷發展，人類改造自然環境的能力愈發增強，大型工程的大規模實施破壞了原始巖土體結構，導致地質災害頻發[18]。本研究基于現有資料和對研究區內地質災害發育成因的分析，發現研究區域內許多公路、鐵道經過山區需要挖坡、削坡和填土，由此形成的高陡邊坡常引發地質災害或存在地質災害隱患，因而選擇道路網作為人類活動的研究指標。首先收集最新的道路網數據，然后主要選擇高速路、鐵路、國道、省道、縣道和鄉道，將上述數據導入ArcGIS軟件中，利用裁剪工具提取研究區內的道路網數據，運用空間分析模組中的線密度分析工具，再利用線性函數工具處理，得到人類活動強度分級的歸一化指數，如圖2e所示。

2.2.6 地質災害易發區處理 在對各評價因子進行量化及歸一化的基礎上，使用ArcGIS軟件對各評價因子的柵格分配權重進行疊加計算，最終得到研究區地質災害易發性評價的綜合加權信息量（圖2f）。

3 結果與分析

3.1 地質災害時空分布特征

3.1.1 地質災害類型 據漢江流域中上游地區地質災害調查數據，2000—2021年（統計時間截至2021年3月）湖北省、陜西省及河南省區域內地質災害共計發育14 059處，地質災害類型主要為滑坡；其次為崩塌、不穩定斜坡以及泥石流；地面塌陷、地裂縫相對發育較少；地面沉降發育很少（表1）。其中，發育滑坡災害點10 959處，占地質災害總數的77.95%；崩塌災害點1 394處，占地質災害總數的9.92%；發育數量處于第三位的為不穩定斜坡，共發育785處，占地質災害總數的5.58%；泥石流災害點689處，占地質災害總數的4.90%；地面塌陷災害點147處，占地質災害總數的1.04%；地裂縫災害點77處，占地質災害總數的0.55%；發育數量最少的地面沉降僅發育8處，占地質災害總數的0.06%。

3.1.2 地質災害時間分布特征 從表2可以看出，以時間為尺度，2000—2021年研究區內各種類型的地質災害共計發育14 059處，年際間變化不大。其中，2015年地質災害發育數量最多，共有772處，滑坡占比最大，共有620處，崩塌發育73處，不穩定斜坡發育39處，泥石流發育31處，地面塌陷發育6處，地裂縫發育3處，地面沉降無發育；2018年地質災害發育最少，共有518處，滑坡占比最大，共發育399處，崩塌發育46處，不穩定斜坡發育34處，泥石流發育30處，地面塌陷發育7處，地裂縫發育2處，地面沉降無發育。綜上可以看出，漢江流域中上游地區地質災害以滑坡發育為主，對居民生命財產、各類生產及社會公共設施產生了巨大的威脅，地面沉降發育最少，各類型地質災害年際發育差異不大。

3.1.3 地質災害空間分布特征 如表3所示，2000—2021年研究區域內3個省份中陜西省的地質災害發育較多，共計9 328處，占地質災害總數的66.35%，湖北省和河南省的地質災害發育相對較少，分別為2 292處和2 439處，分別占地質災害總數的16.30%和17.35%。其中，陜西省地質災害類型主要為滑坡，共計8 251處，占陜西省地質災害總數的88.45%；其次為崩塌和泥石流，分別有558處和469處，分別占陜西省地質災害總數的5.98%和5.03%；不穩定斜坡和地面塌陷發育較少，分別有18處和32處，分別占陜西省地質災害總數的0.19%和0.34%；地裂縫和地面沉降無發育。河南省地質災害中滑坡、崩塌和不穩定斜坡發育較其他發育類型多，分別有905、694、518處，分別占河南省地質災害總數的37.11%、28.45%和21.24%；其次為泥石流，共計195處，占河南省地質災害總數的8.00%；地面塌陷和地裂縫很少發育，分別有58處和69處，占河南省地質災害總數的2.38%和2.83%；地面沉降無發育。湖北省地質災害中滑坡發育數量最多，共發育1 803處，占湖北省地質災害總數的78.66%；其次是不穩定斜坡和崩塌，分別有249處和142處，占湖北省地質災害總數的10.86%和6.20%；地面塌陷、泥石流較少發育，分別有57處和25處，占湖北省地質災害總數的2.49%和1.09%；地裂縫和地面沉降都有8處發育，均占湖北省地質災害總數的0.35%。

如圖3所示，各類型地質災害點在上游地區廣泛分布且密集，遍布于大巴山、米倉山、秦嶺山區及其中間的河谷地區，類型主要以滑坡為主，而在中游地區發育分布較為分散稀疏。漢江流域上游地區地質災害多發主要是由于其區域內地勢落差大，境內山地地貌發育多，中間夾雜著盆地和寬闊的溝谷，導致漢江流域中上游擁有廣闊的峽谷地形地貌，高聳的地勢是地質災害發育的重要原因，再加上區域內巖體脆弱且斜坡活動性強，在外部其他自然因素和人為因素的影響下導致該區域地質災害發生概率較大。陜西省包含漢江流域上游的大部分地區，因而陜西省成為研究區域內3個省中地質災害發育最多的省份。

3.2 地質災害易發性評價

利用ArcGIS軟件自然間斷點分級法劃分合適的分區界線值，可將地質災害易發性劃分為高易發區、中易發區、低易發區及不易發區4級（圖4），并統計各易發性等級數據（表4）。不易發區面積最大，為59 704.35 km2，占總面積的42.36%；低易發區的面積次之，為36 141.89 km2，占比為25.64%；中易發區面積共有35 357.39 km2，占比為25.08%；高易發區面積最少，為9 757.71 km2，占比為6.92%。地質災害不易發生區（不易發區和低易發區）面積占研究區面積的比例達68.00%，說明此方法評價的研究區大部分區域地質災害發生概率較小。以易發性分區結果為基礎，結合漢江流域中上游的市級行政區域和地形圖來看，漢江流域中上游西南部大巴山脈由西北向東南延伸，北部的秦嶺由西向東延伸至河南省境內，兩山脈向東南敞開一個谷口，獨特的地貌條件容易截留大量的雨水氣團，形成大量降水，境內河流發育較多，兩山脈之間夾漢水谷地，地勢落差大，加上其獨特的地質構造條件，導致地質災害頻發，地質災害中、高易發區集中于研究區西南部、中北部和中南部，這些地區主要包括安康市、十堰市和漢中市境內，商洛市東部和南陽市西部相鄰的地區也有分布（圖4）。

4 小結

本研究以漢江流域中上游地區為例，根據區域地質條件、已有研究成果以及所能搜集到的資料，綜合分析研究區內各地質災害類型的時空分布特征，同時對區域內地質災害進行易發性評價，主要結論如下。

1）2000—2021年，從時間尺度上地質災害發生的總數和各類型地質災害年際變化不大，整體上處于波動下降趨勢；從空間分布上來看，漢江流域中上游地區地質災害發育集中于陜西省境內的南部山脈及河谷地區，區域內地質災害發生與地形地貌等自然條件關系較大，流域內湖北省和河南省相對來說發育強度較低。

2）漢江流域中上游地區地質災害發育類型以滑坡為主，占比為77.95%，地面沉降發育最少。選取坡度、高程、降水量、地質災害隱患點密度和人類活動5個影響因素作為評價因子，構建地質災害易發性評價指標體系，對地質災害的易發性進行分區，共分為不易發區、低易發區、中易發區和高易發區。其中，不易發區面積最大，為59 704.35 km2，占比達42.36%；低易發區的面積次之，為36 141.89 km2，占比為25.64%；中易發區面積共有35 357.39 km2，占比為25.08%；高易發區面積最少，為9 757.71 km2，占比為6.92%。從處理結果可以得到，地質災害不易發生區（不易發區和低易發區）面積占比達68.00%，說明研究區大部分區域地質災害發生概率較小。

地質災害是多種因素綜合作用形成的，雖然自然因素占主要原因，但是人為地開展關于地質災害方面的研究防治工作能有效減少地質災害對當地人民群眾的威脅。本研究在對漢江流域中上游地區地質災害點易發性分布與實際的地質災害點發育相符，在一定程度上有利于漢江流域中上游地區的地質災害防治工作。通過對漢江流域中上游地區地質災害易發性進行分區，為土地資源規劃和預防地質災害相關工作提供了研究依據和理論支持。

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