（交通运输工程专业论文）甘肃省公路地质灾害调查研究.pdf

摘要 甘肃省地质条件复杂，地貌类型多样，气候差异大，导致地质灾害种类多、分布广、 频次高、强度大，直接影响和危害着甘肃省公路建设及其构造物的安全性、经济性、稳 定性和耐久性，所以开展甘肃省公路自然区划的目的首先是认识和揭示省域内各类公路 地质灾害的时间分布及地域变化规律，为公路网规划、设计、施工等提供基础依据。其 次，为甘肃公路自然区划提供基础图件。第三，为甘肃公路防灾、减灾及环境保护提供 重要的科学依据，也为发展公路自然区划奠定理论基础。 在开展公路地质灾害区划研究中，首先根据区划的目标，建立统一的甘肃公路常见 地质灾害类型划分的原则、方法、指标体系，确定收集资料的范围与内容。其次是收集 有关资料，按地理信息系统的框架，根据公路灾害类型划分的指标体系的要求，建立公 路各个灾害信息数据库，绘制甘肃省l ：2 0 0 万公路滑坡、泥石流、黄土湿陷、盐渍化、 风沙、冻融、地震七种单灾种类型图顺序划分法。然后根据灾害区划的原则( 一般性原 则、基本原则、行业原则) 、区划的方法( 顺序划分法、部门区划叠置法、主导标志法、 类型制图法、古地理法) 结合甘肃省公路建设的实际情况和地质灾害的复杂程度，考虑 实际运用的简单、方便，确定采用二级单位系统。一级地质灾害区划分区称区，二级地 质灾害区划分区称亚区。而区划的指标体系对于一级分区，采用地质灾害形成条件和地 质灾害类型这两个定性指标进行划分。二级区划是在一级区划上的进一步划分，以综合 性的定量指标进行划分，具体采用公路地质灾害群聚程度指数和公路地质灾害发育强度 指数来计算灾害等级评价指标综合灾度指数，研究与描述各区划单元的灾害特点与 规律，编制甘肃省1 ：2 0 0 万公路地质灾害区划图。 在地质灾害区划命名时，为了反映分区的特点和差异性，采用三段命名法，一级分 区采用：地理位置+ 地貌单元名称+ 区，如陇东、陇西黄土高原地质灾害区。二级分区采 用：地理位置+ 次一级地貌单元( 灾害等级) + 亚区，如：陇东、陇西黄土高原地质灾 害区为陇东黄土高原灾害亚区、六盘山一关山灾害亚区等四个灾害亚区。 本论文中，作者在公路地质灾害区划工作中主要在三个方面作了重点论述和有益的 探讨： 1 ) 首次提出甘肃省公路地质灾害区划研究的技术路线、原则、方法和等级单位系 统以及具体的图件编制方案，编制了7 种地质灾害分布图和甘肃公路地质灾害区划图。 2 ) 首次在公路地质灾害区划中提出和建立分区定量指标，即地质灾害群聚程度指 数和地质灾害发育强度指数，使公路自然区划的研究从定性走向定量。 3 ) 对甘肃省进行了公路地质灾害分区，将全省分为四个地质灾害区、二十个地质灾 害亚区并对各分区进行了说明与公路工程评价。 关键词：公路地质灾害区划；地质灾害类型图；地质灾害群聚程度指数； 地质灾害发育强度指数；一级分区；二级分区；四个区；二十个亚区 a b s t r a c t g e o l o g i c a lc o n d i t i o ni ng a n s ui sc o m p l e x ，t h e 哆p eo fl 锄d f o m si sv a r i e d ，m ed i 脏r e n c e s o fc l m l a t ei sq u i e tl 鹕ew 陆c hl e a dt om a n yl ( i n d so fg e 0 1 0 西c a lc m 锄i d e s 、e x t e n s i v ea r e a 、 1 1 i g l lf r e q u e n c y 、p o 、e r 如li n t e 璐i 吼t l l e s ea l ld i r e c t l ya f | f e c t 觚dd a i l g e rt or o a dc 0 n s 缸u c t u r e 甜l di t ss t l l j c t u r e s ss m y 、e c o n o m y 、s t e a d y 、a n d e n d u r 锄c e ，s o ，f i l s t l y ，t l l ea i mo f d e v e l o p i n g r o a dn a t u r a ls u b s i d ei s 眦l d e r s t 锄d i n ga n dr e v e a m l gt l l ed i s t r i b u t i i l go ft i m e 孤l dm el a wo f r e g i o n a lc h a l l g eo fa l ll 【i n d so fg e o l o g i c a lc a l a m i t i e si ng 觚s ut o 舢咖s ht h ee v i d e n c ef o rr o a d d e s i g n 、p l 锄龇l dc o n s t r u c t u r e s e c o n d l y ，p r 0 v i d et l l eb a s i cp h o t o g r a p hf o rn a t u r a ls u b s i d e t k r d l y p r 0 v i d ei m p o r t a ms c i e n t i f i c a le v i d e n c ef o rp r e v e n t i n g 觚dr c d u c i n gt l l er o a dd i s 觞t e r 、 p r o t e c t i i l g t l l ee n v i r o r 蚰e n t ，l a yat h e o r ) rf o u n d a t i o nf o rn a t u r a ls u b s i d eo fg m s ur o a d i i lt l l er e s e a r c ho fg e o l o g i c a ld i s a s t r o u ss u b s i d e ，f i r s t ，a c c o r d i n gt 0m ea i mo fs u b s i d e ， e s 切b l i s ht h e 疵f i e dp r i n c i p l e 、m e t l l o da i l dt h ei n d e xs y s t e m ，d e f m et i l es c o p ea n dc o n t e n to f c o l l e c t i n gi n f o 加a t i o n s e c o n d ，c o l l e c t i n gr e l e v a n td o c u m e n t s ，i l la c c o r d a n c e 谢t ht h e 仔a m e o fi 晌硼a t i o 砌s y s t e m ，b u i l dd i 脏r e n td a t ab 弱eo fd i s a s 仃0 u si n f 0 肌a t i o n 觚dd r a wu p1 ：2 m i l l i o nd i v i d i n gm e t h o do fm ek i n do fd i s a s t r o u sl a i l d s l i d e 、m u d - r o c kf l o w 、l o e s ss i n k 、 s a l i i l i z e ds o i l 、s a n db l o w l lb yt l l ew i n d 、 e a r t h q u a l 【e 觚ds oo n t h e na c c o r d i n gt 0t h e d i s 硒t r o u ss d b s i d ep r i n c i p l e ( g e n e r a lp r i n c i p l e 、b a s i cp r i n c i p l e 、p r o f e s s i o n a lp r i n c i p l e ) 、 s u b s i d em e m o d ( o r d e r m e m o d 、l e a d i n gm a r km e t h o d 、m 印- m a l ( i n gm e t h o d 、o l d g e o g r a p h i c a l m e t h o d ) d e f i n et oa d o p tt h es e c o n dg r a d eu m ts y s t e mi n t e 铲a t e d 埘t l lp r a c t i c a ls i t u a t i o no f r o a dc o n s t n i c t u r e 锄dt h ec o m p l e xd e g r e eo fg e o l o g i c a ld i s 嬲t e rc o n s i d e r i n gm es i m p l e 强d c o n v e i l i e n c eo fp r a c t i c a lu s i n g g r a d e1g e o l o g i c a ld i s a s 们u ss u b s i d ei sc a l l e da r e aa n dg r a d e 2i sc a l l e ds e c o n d - a r e a h o w e v e r ，i n d e xs y s t e mo fs u b s i d et 0g 芦a d e1a r e aa d o p tt h et w o q u a l i t a t i v ei n d e xt od i v i d et l l a ti st l l ef 0 册c o n d i t i o na n dm et y p eo fg e o l o g i c a lc a l 锄i 妙 g r a d e2s u b s i d ei st 0 如n h e rd i v i d eo nt i l eb a s eo fg r a d el ，d i v i d e db yt l l ec o m p r e h e n s i v e q u a n t i t a t i v ei i l d e xa n du s em ei n d e xo fg e o l o g i c a ld i s a s t r d u sd e g r e ea n dg r 0 、t hi n d e x ， r e s e a r c h 锄dd e s c r i b em ed i s a s t r o u sf e a t l l r e 觚dl a wo fd i 行e r e n ts u b s i d eu n i tt oc o m p u t et l l e a p p r a i s i n gi n d e xo fd i s a s t i 0 u sg r a d e - c o m p r e h e n s i v ed i s a s t r o u si n d e x ，d r a wu pl ：2m i l l i o n m a p o fg e o l o g i c a lc a l 锄i t ) rs u b s i d ei ng a n s u t 0i n n e c tt 王1 ef e a t u r e sa n dd i 髋r e n c e so fs u b s i d ew h e nn 锄eo fg e o l o g i c a ld i s a s t r o u s s u b s i d e ， u s et h r e e - s e c t i o ni 瑚n em e t h o d ， 擎a d e 1a r e au s i n g ： g e o 铲印1 1 i c a lp o s i t i o n + s e c o n d 一铲a d e1l a n d f o 册u i l i t ( d i s a s t r o u sd e g r e e ) + s e c o n d - a r e a ，f o re x 锄p i e ：t l l er e g i o no f g e o l o g i c a lc a l a m i t yi np l a t e a ud i s a s 们u ss e c o n d - a r e a 、l i u p a n s h a n - g u a n s h a nd i s a s t r o u s s e c o n d a r e aa n dt h ef o u rd i s a s t e rs e c o n d a r e a ，n l er o a dg e o l o g i c a ld j s a s 仃0 u ss u b s i d ei sd i s c u s s e da 1 1 de x p l o r e d 舶mt l l en o w i n gt h r e e 嬲p e c t ： 1 ) ni st h ef i r s tt i m et l l a tp u tf 0 删恤t e c m c a lr o a d 1 i n e 、p r i i l c i p l e 、m e m o d 、g r a d e u i l i ts y s t e m 孤l dt h em e t h o do fd i a 、订n gu pm em a po fr e s e a r c ho fg e o l o g i c a ld i s a s t r o u s s u b s i d e ，、o r ko u t 辩v e nl 【i n d so fd i s t r i b u t i n gm 印a n ds u b s i d em 印o fg e o l o g i c a lc a l 锄i t ) ，o f g a n s ur 1 0 a d 2 ) i ti st h ef i r s tt i m et 0p u tf 0 删觚db u i l du pq u a n t i t a t i v ei 1 1 d e xmg e o l o g i c a lc a l 锄时 s u b s i d e ，t h a ti st l l e 弱s e m b l i n gd e g r e e 锄dg r 0 、砒i n d e xo fg e o l o g i c a lc 甜锄i t ) rw h i c hm a ：k e s t l l er e s e a r c ho fr o a dn a n l r a ls u b s i d e 仃a i l s f l 0 彻f r o mt h eq u a l i t a t i v et ot h eq u a i l t i t a t i v e 3 ) n l e g e o l o g i c a ld i s 弱t r o u ss u b s i d ei sd i v i d e da i l di ti sd i v i d e df o u rg e o l o g i c a ld i s a s t r o u s a r e 如2 0g e o l o g i c a ld i s a s t r o u ss e c o n d a r e 如e x p l a i ne a c ho f t l l e m k e y w o r d ： r o a dg e o l o g i c a ld i s a s 旬r o u ss u b s i d e ，t h e t ) ，p em a p o fg e o l o g i c a lc a l 锄i 吼 觞s e m b l i n gd e g r e ei n d e xo fg e o l o g i c a lc a l 锄i 吼 g r o w t l li n d e xo f g e o l o g i c a lc a l 锄i 劬 g r a d ela r e a g r a d e2a r e a ， f o u ra r e 如 2 0s e c o n d a r e a i v 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：夕錾墨丢 。吵年6 月。日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 敝作者签名： 像易 a 口7 年石月。日 导师签 名圃南加 6 月d 日 长安大学硕士学位论文 1 1 研究的目的和意义 第一章概述 甘肃省位于中国西北部。在漫长的地质历史中，在内外地质应力的共同作用下，经 历了多次强烈的构造运动，奠定了若干大地构造单元，遗留了十分复杂的构造形迹，形 成种类齐全、类型多样、成因复杂的地层岩性，构成了甘肃省独具特色的物质背景。地 貌上属于我国三大阶梯中第三阶梯与第二阶梯的过渡地带。又是黄土高原、青藏高原和 内蒙古高原的交汇处，其主要特点是：平均海拔较高、地势起伏大、多山地和高原、没 有真正意义上的平原、地势普遍北倾、地貌外动力多样化、风沙作用、流水作用和现代 冰川冰缘作用分别在不同地区占优势，从而形成复杂多样的地貌类型i l l 。气候上甘肃深 居内陆、远离海洋、地理纬度偏北，多数地区干旱少雨、温度偏低，是我国唯一占有三 大自然区( 或气候区) 即：东部季风区、西北干旱区、青藏高寒区各一部的省份。复杂 的地质构造和地层岩性，多样的地貌形态，独特的气候类型，使得甘肃省境内地质灾害 广泛分布、频繁发生，成为国内地质灾害发生较严重的省份之一。 公路是展布于自然环境中的人工构造物，不同类型地质灾害无时无刻都会对公路建 设或各类构造物造成危害和影响。特别是甘肃省位于我国西部，生态环境十分脆弱，地 质灾害类型多，分布广，频次高，直接影响和危害着甘肃省公路建设及其构造物的安全 性、经济性、稳定性和耐久性，所以开展甘肃省公路自然区划的目的首先是认识和揭示 省域内各类公路地质灾害的时间分布及地域变化规律，为公路网规划、设计、施工等提 供基础依据。其次，为甘肃公路自然区划提供基础图件。第三，为甘肃公路防灾、减灾 及环境保护提供重要的科学依据。开展甘肃公路地质灾害区划研究，不仅对甘肃省公路 建设具有极为重要的实用意义，而且对发展公路自然区划也具有十分积极的理论意义。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状 自上世纪八十年代以来，自然灾害日益频繁，在世界范围内给人民生命财产造成了 第一章概述 巨大损失，联合国第4 2 届大会决定从1 9 9 0 年起至2 0 0 0 年开展国际减灾十年活动。各 国为了制定减灾规划、土地利用规划和科学确定保险费率，着手编制灾害风险区划图与 脆弱性区划图【2 】。 目前，世界上一些先进国家，灾害区划已用于防灾和保险业。如1 9 3 3 年美国在田 纳西河流域首次进行洪水风险分析【3 】，其次西欧各国及日本、印度等国相继开展，但主 要是侧重自然灾害本身的研究【4 】。6 0 年代以后开始重视其相关的社会、经济要素的研究， 并以立法的形式用于灾害保险。美国1 9 6 5 年制定了全国洪水保险法，1 9 7 7 年又通过 了洪水计划修正案，强制实行洪水保险，并且由美国地质矿产调查局等政府机构【5 】，编 制了洪水风险图和洪水保险费率图，按洪水风险程度标明不同的费率分区。 日本从1 9 6 4 年新泻地震后，于1 9 6 6 年6 月1 日开始建立地震保斛6 1 ，并进行了区 划研究，以过去5 0 0 年地震数据和入口密度比例为基础，将全国划分为4 个等级，由中 立的特殊法人“损环保险费评定会”分别确定了费率【7 1 。1 9 7 7 年，日本制定了“综合治水 对策”，在特别重要的河段上编制洪水风险图，逐步推向全国【8 l 。 国外关于公路地质灾害区划未见公开报道。 1 2 2 国内研究现状 早期，地质灾害研究主要局限于对灾害分布规律、形成机理、趋势预测等方面的分 析。最初的区划研究也只是限于灾害自然属性的区划研究【明。如顾庭敏等( 1 9 8 0 ) 提出 的“山东省旱涝气候区划”，用生长季( 3 1 1 月) 干燥度k - e p 作为一级区划的依据， 用春( 3 5 月) 、初夏( 6 月) 、盛夏( 7 8 月) 、秋( 9 1 0 月) 的旱涝指数d 、旷a e p ( 1 一o ) 作为二级区划的依据，把山东省分为3 个一级区1 4 个二级区。邹进上等( 1 9 8 7 ) 提出的“中国暴雨区划”，利用全国实测和调查最大2 4 h 暴雨均值和极值分布为依据，使 用聚类分析方法，从下往上划分，将全国划分为1 0 个暴雨区4 个暴雨副区等。马寅生 等提出的黄河上游地区地质灾害综合区划以地质灾害类型以及地质灾害的发育程度与 危害程度为主要依据，以影响地质灾害的的地质条件、地貌条件、气候条件、水文条件、 植被条件和社会经济条件为次要依据，以自然地理区划和行政区划为参考依据将研究区 分为三个区，十三个亚区【1 0 1 。但自然灾害本身又有社会属性，因为自然变异只有给社会 造成人员伤亡和经济损失时才构成在灾害，因此，地质灾害区划指标从主要考虑地质灾 害自然属性到逐步考虑其社会属性发展，地质灾害区划研究与行业部门的联系越发紧 密，对行业的指导性和服务性越来越强。目前，灾害区划的研究已向灾害风险区划、减 2 长安大学硕士学位论文 灾区划、保险区划的方向探索。 自然灾害区划图的雏形，实际上是自然灾害分布图，以自然灾害分布的空间特点进 行区划；随着对自然灾害研究的深入，逐步将灾害的量级概念引入区划图，以某一地区 可能发生的灾害最大等级划分区划等级，如中国自然灾害区划( 1 9 9 5 ) ，以致灾因子、 承灾体等7 个量化指标的综合，以县级行政单位为基础进行聚类分析，将全国划成6 个 地区，这标志着区划研究从定性描述转入到定量评价阶段，从单灾种、单指标向多灾种、 多指标的综合自然区划发展；进一步的研究，又将概率概念引入区划图，以某一地区可 能发生的灾害最大等级的概率或超越某一概率的灾害最大等级为基础编制灾害区划，如 g b l 8 3 0 6 _ _ 2 0 0 l 中国地震动参数区划图即是典型的代表。 灾害区划开展较多的是区域区划，典型的如“湖南省农业自然灾害区划”( 江命友等 1 9 9 3 ) ，“中国自然灾害区划”( 1 9 9 5 ) ，而“中国地震烈度区划图”( 中国地震烈度区划图 编委会1 9 9 2 ) 和“中国干旱一洪涝地震灾害区划”( 王劲峰等1 9 9 6 ) 可以作为当前类 型区划的典型代表。表1 列出王平归纳的目前我国已完成的一些灾害区划方案，通过对 其目的、原则、方法和指标体系的总结，为我省公路地质灾害区划研究提供借鉴【l l 】。 目前，国内对公路地质灾害研究侧重于单灾种典型路段灾害调查及防治，未见省级 区划研究。 表1自然灾害区划研究方案比较表( 王平1 9 9 9 ) 区划方案名称区划目的区划原则区划指标 区划方法 中国地震烈度区按未来5 0 年1 0 概率情况 划图 为中小工程设抗震减地震重现原则，构地震危险性超越概率 下的烈度值将全国划分为 灾规划提供依据造类比原则烈度 ( 编委会1 9 9 0 )6 个烈度区 评价 优点：采用危险性超越概率算法；缺点：采用单一指标，未考虑各场点建筑等级，防抗震设施水 平，最终结果为类型分布图。 内蒙古致灾因子孕灾环境稳定度致灾将指标分布划分等级，分 区划 为综合减灾对策的制体现致灾因子时空 定提供依据群聚性群发性规律 因子多度、致灾因子析其空间组合关系，并划 ( 史培军1 9 9 2 )强度 分成4 个一级区 优点：采用稳定度、多度、强度等综合指标；缺点：采用行政界线，对空间组合的分析对比无定 评价 量化手段。 中国自然灾害综体现主要灾害的地根据上述原则得到4 5 个类 合区划认识自然灾害地域分域分异，地域组合型区，按主导灾害相似性 ( 张丕远等异规律及为害程度相似性和差异性进行区域合并， 1 9 9 2 )和差异性原则得到7 个区域 优点：自下而上，有类型区合并到区域，考虑灾害的地域组合，地域分异及灾情差异；缺点：无 评价 区划指标，在合并时缺乏定量化手段，主观性强。 湖南农业自然灾 揭示和反映整体灾害 农业自然灾害系统 孕灾环境稳定度、致 害区划 系统的区域分异规 各组成要素的差异 灾因子复杂度和综合 用i s o d 觚a 模糊聚类分 ( 江命友等 律。为区域减灾服务 性原则和农业灾情 强度、承灾体承灾能 析方法进行区域划分 1 9 9 3 )过程一致性原则 力和区域农业灾情程 度 优点：综合考虑自然灾害系统各要素，采用综合指标，模糊聚类分析方法；缺点：采用行政界线， 评价 聚类时未考虑空间邻域关系，不能直接的到区划方案。 3 第一章概述 表l自然灾害区划研究方案比较表( 王平1 9 9 9 ) 续 区划方案名称区划目的区划原则区划指标区划方法 中国自然致灾因认识中国自然致灾因 致灾因子多度、相对根据指标在空间的分布进 子区域分异子的区域分异规律， 表现自然灾害的空 致灾因子强度和被灾行分析，认识自然灾害分 ( 王静爱等为自然灾害区划提供 间分异规律 指数异规律，得出结论 1 9 9 4 )依据 评价优点：采用多种指标，分析多种指标的空间分布差异，为区划提供依据。本身不是区划 对灾害的地域分异性 自然区划界线因以以南北向的贺南山一龙门 中国自然灾害综 行进行认识和分区评 自然地理分区分带 自然地理界线、自然 山和东西向的秦岭一昆仑 合区划估，为制定减灾规划、 界线为准则，同时 区划界线 山将全国划分为4 个一级 ( 马宗晋等社会经济发展计划和 参考人口经济活动灾害区，进而划分出1 6 个 1 9 9 4 )土地利用计划提供依 的分布密度 二级区 据 评价 优点：着重参考自然地理界线、自然区划界线作为灾害区划标准；缺点：区划指标难以量化，难 以最终反映灾情，划区时缺乏量化手段，主观性强。 中国自然灾害区 划揭示自然灾害空间分体现孕灾环境、致 致灾因子、承灾体等 以县级行政单位为基础进 ( z h a n g 异规律，为防灾减灾灾因子、承灾体的 7 个指标的综合 行聚类分析，将全国划成6 l a n n s h e n ge t c 提供依据 区域分异原则个地区 1 9 9 5 ) 评价 优点：采用综合指标，反映综合灾情；缺点：聚类结果必须进行手工修改才能得到最终区划方案， 采用行政界线。 中国地震、洪水、了解灾害组合的空问 综合考虑各灾种， 对地震、洪涝和干旱 根据各区域的三种灾害组 干旱综合区划分布与结构，为设计 将分类指标定量为 灾害按s ，h 巾“i ，分级 合强度，划分强度组合类 ( 王劲峰等灾害监测的方式和密 强度和频度 型区，得到类型区划图 1 9 9 5 )度提供科学的依据 优点：考虑灾种及强度，考虑地震、洪水及干旱的空间组合；缺点：结果为类型分布图，非区域 评价 区划图。 根据孕灾大环境和自然灾 中国自然灾害区宏观分析中国自然灾 地貌条件、自然灾害害类型宏观区域组合进行 域组合规律害，为制定减灾、防灾害形成机制的原 类型、致灾因子强度、 一级区的划分，根据致灾 ( 李炳元等 灾措施和救灾基本对则 灾情程度因子强度及灾害程度进行 1 9 9 6 )策提供科学依据 一级划分 优点：采用多种指标，综合考虑灾害系统各要素问的关系；缺点：划区时缺乏量化手段。划定一 评价 级区时未考虑灾情的影响 中国自然灾害时 认识中国自然灾害分 自然灾害多度、灾次根据指标值在空间的分布 空分异 异规律，为自然灾害比、均灾次、成灾指 进行分析，认识自然灾害 ( 王静爱等 区划提供依据数、水旱灾次比 分异规律 1 9 9 6 ) 评价优点：采用多指标综合，分析各指标的时空分异。为区划提供依据，但本身不是区划图 湖南农业自然灾 揭示区域农业自然灾 孕灾环境、致灾因在自然灾害基本单元基础 害区划害空间分异规律，为 子以及承灾体的一农业总成灾强度 上，自下而上对基本单元 ( 潘耀忠等区域农业防灾减灾服 致性和差异性原则 进行合并，得到区划结果 1 9 9 7 )务 优点：以可致灾空间为研究对象，以基本单元为最小单位，采用总成灾强度为综合指标；缺点： 评价 在对基本单元进行合并时无定量化手段，有主观性。 4 长安大学硕士学位论文 2 1 地质灾害 第二章地质灾害分类与规定 我国自然灾害种类繁多，关于自然灾害的分类原则和方法目前还不统一。按照国家 科委、国家计委、国家经贸委自然灾害综合研究组的成果，将自然灾害分为七大类，分 别是气象灾害、海洋灾害、洪水灾害、地质灾害、农作物生物灾害及森林生物灾害和森 林火灾，地质灾害是自然灾害的一类【1 2 1 。 对地质灾害的定义，具有代表性的有： 1 ) 地质灾害是地质环境的一种变异现象。 2 ) 直接或间接恶化环境、降低环境质量，危害人类和生物圈发展的地质作用，都 属于地质灾害。如地震、地裂缝、崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降等。 3 ) 地质灾害就是那些对人类生命财产安全造成危害或潜在威胁的自然或人为地质 作用。 4 ) 所谓地质灾害，就是在自然或人为因素的作用或影响下形成的，对人类生命财 产、环境造成损失的地质作用( 现象) 。 尽管以上定义表述不一，但实质内容并无太大差别。其内涵包括两方面内容：第一， 强调致灾的动力条件，即因地质作用形成的灾害事件才是地质灾害。地质作用不仅有公 认的内动力地质作用、外动力地质作用，还有人类工程、经济活动对地球表面形态和物 质组成的影响，即人为地质作用，如大规模的公路建设等。第二，强调灾害事件的后果， 即对人类生命财产和生存环境产生毁损的地质事件称为地质灾害。说明地质灾害研究不 但要注重强度、频次等自然属性，而且要考虑人口、公路网密度、抗灾能力等社会属性 【1 3 】。 2 2 地质灾害分类 目前我国对地质灾害类型尚未有一个系统的、完整的分类体系。中国地质灾害类型 图( 1 ：5 0 0 万) 中按成因动力条件进行分类( 见图1 地质灾害成因类型体系图) 【1 4 1 。 按地质灾害形成的运动特性可划分为突发性和累进性两种灾害类型。突发性地质灾害大 都以个体形态出现，具有骤然发生、历时短、暴发力 5 第二章地质灾害分类与规定 强、成灾快、危害大的特点，如滑坡、泥石流、地震等；累进性地质灾害是以物理的、 化学的或生物的缓慢交换作用和变异的过程，其主要类型有土地沙漠化、土地盐碱化和 特殊岩土工程地质病害等【1 5 】。 2 3 公路地质灾害 公路地质灾害是指由自然因素或者人为活动引发的危害人民生命和公路工程安全 的地震、山体崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、特殊岩土等与地质作用有关的灾害。甘 肃省位于强烈隆起的青藏高原东北部及其地壳厚度变异带上，横跨中国大陆东部地台与 西部地槽区的交接带，境内地形和地质构造极其复杂，新构造活动强烈。中国几个大的 主要构造体系，如祁吕贺山字型构造、新华夏构造、河西构造等，均在甘肃省境内展布 或转弯、交汇。由西向东规模巨大的阿尔金活断层、昌马活断层、龙首山北缘活断层等， 几乎遍布整个甘肃省，也控制了甘肃省强震活动成带不均匀分布的特点。据统计，从公 元前1 9 3 年第一个有历史记载的陇西( 今临洮) 地震以来，两千多年中甘肃省内共发生 中强以上破坏性地震1 4 7 次，其中6 级及6 级以上地震3 7 次，7 级及7 级以上的大地震 1 5 次，8 级及8 级以上的特大地震4 次( 包括当时属于甘肃省管辖的1 9 2 0 年海原8 5 级特大地震) 。这些破坏性地震给人民生命财产和工程构造造成了极大的危害【i6 1 。 甘肃省滑坡分布范围约达1 8 5 8 万k m 2 ，占全省面积的4 1 ，是我国滑坡最发育的 省区之一。根据目前实际调查和航片、卫片解译结果，全省分布有滑坡1 8 3 9 2 个。滑坡 类型有2 种，土质滑坡和岩质滑坡。其中以土质( 黄土或黄土类土与堆积土) 滑坡为主， 岩质滑坡次之。土质滑坡主要分布在洮河上游、渭河上游及泾河上游区，岩质滑坡主要 分布在白龙江沿岸地带。滑坡的直接诱因以暴雨为主，其次为地震以及融雪及融冻等。 滑坡活动频繁，对人民生命财产和经济发展造成比较严重的影响，特别是发生在公路两 侧的滑坡会造成严重危害。如甘川公路仅宕昌一两河口4 0 多公里路段，自7 0 年代以来， 发生特大型滑坡7 处，移动土石方近l 亿m 3 ，阻断公路累计超过1 0 0 天，至今部分路段 仍不能正常运行。1 9 8 3 年3 月7 日在东乡县境内巴谢河北岸的洒勒山发生超大型黄土一 红层滑坡，o 3 l 亿m 3 的土体在几十秒内急剧下滑，使洒勒、新化和苦顺三个村庄被埋 于几十米黄土之下，死2 2 0 人，伤2 2 人，死牲畜4 3 3 头，毁房5 0 0 余间、农田3 0 0 0 余 亩、水库两座、公路l l ( 1 l l ，造成重大灾害和人员伤亡，经济损失达数十万元之多。 甘肃省是全国四大泥石流危害区之一，全省8 3 个县( 市) 中，5 3 个发生过泥石流 6 长安大学硕士学位论文 灾害。据统计，全省共有灾害性泥石流沟6 2 6 0 余条。泥石流按物质组成分为泥石流、 泥流、水石流3 种。泥流分布范围约6 4 万k m 2 ，主要分布在黄河谷地两岸及支流渭河、 泾河及祖历河等流域。泥石流主要分布于迭部以东的白龙江中下游和西汉水流域以及兰 州北山、陇南山区、河西走廊南部的祁连山北坡和北部的龙首山、合黎山南坡山麓地带， 其发生的频率与暴雨的关系甚为密切。水石流主要分布在硬质岩石区，范围较小。泥石 流灾害主要发生在每年的夏季或夏末秋初之际，发育在公路沿线的泥石流，常造成严重 的人员伤亡和构造物损失。如1 9 6 4 年7 月1 6 日，兰州市西固区暴雨后发生强烈泥石流， 掩埋平房2 0 栋，冲埋陈管营火车站和3 4 l ( i i l 铁路、公路，破坏农田4 0 亩，导致1 5 7 人 死亡，铁路中断3 6 小时，经济损失上千万元。 黄土湿陷是黄土特有的一种灾害，工程建设中常见的病害如构造物沉陷，路基沉陷， 路面开裂等都由黄土湿陷引起，严重影响着高等级公路的稳定和平整。甘肃省黄土分布 北东起甘、陕省界，西至乌鞘岭，覆盖庆阳、平凉、天水、定西、白银、兰州、临夏、 武威等八个地、市，分布面积约为1 2 万k m 2 ，构造上属鄂尔多斯台地和祁连褶皱系的 交界地段，地域上以六盘山为界，分为陇东黄土高原和陇西黄土高原。 甘肃省沙漠面积大，分布广，是风沙危害严重的省份之一。据统计，全省荒漠化区 域面积约2 4 9 万l ( r n 2 ，占全省总土地面积的5 4 7 。全省风沙线东西长达1 6 0 0 多公里， 主要风沙口8 4 6 处，沙漠化土地总趋势呈蔓延态势。 甘肃省的盐渍土主要分布于河西内陆河流域中下游细土平原区，黄河中游仅在沟谷 的个别地段零星分布，全省盐渍土主要为硫酸及亚硫酸盐渍土，仅在水分循环频繁的泉 水溢出带分布碱性盐渍土。 冻土是一种特殊的土类，其特殊性主要表现在它的性质与温度密切相关，对温度十 分敏感且性质不稳定。冻土地区冻融循环破坏是影响公路工程耐久性的主要因素，也是 最严重的破坏形式之一。甘肃省多年冻土和季节性冻土分布主要集中在祁连山地区，分 布面积9 5 1 0 3 k m z ，年平均气温小于一2 0 ，连续程度2 0 8 0 。 本项目研究中，主要考虑甘肃省内分布范围较广，危害程度大，具有一定代表性， 在公路建设养护中对路线方案或技术措施制约明显的灾害，包括地震、滑坡、泥石流、 湿陷性黄土、风沙、盐渍土、冻土等七种。 7 第二章地质灾害分类与规定 自 然 动 力 类 型 内动力亚类 外动力亚类 烂 图l 地质灾害成因类型图 8 、 ，i j 张 7 地震灾害 火山灾害 地下灾害 岩爆灾害 瓦斯爆炸灾害 地裂缝灾害 突水突泥灾害 煤田自燃灾害 矿山地面塌陷灾害 岩溶塌陷灾害 地面沉降灾害 崩塌灾害 滑坡灾害 泥石流灾害 水土流失灾害 土地盐碱化灾害 沼泽化灾害 土地沙漠化灾害 冻融灾害 雪崩灾害 土地胀缩地露交形灾害 沙土液化灾害 淤积灾害 河湖海岸变迁灾害 岸边坍塌灾害 岸塘渗漏灾害 水污染灾害 冷浸l u 灾害 水土地方病灾害 海水入侵灾害 诱发地震灾害 地震海啸灾害 海底滑坡灾害 海底泥流灾害 海底塌陷灾害 长安大学硕士学位论文 第三章研究方案及技术关键 3 1区划研究思路及框架 3 1 1 研究思路 1 ) 根据区划的目的和目标，建立统一的灾害区划和各种公路灾害类型划分的原则、 方法、指标体系，确定收集资料的范围与内容。 2 ) 收集有关资料，首先按地理信息系统的框架，根据公路灾害类型划分的指标体 系的要求，建立公路各个灾害信息数据库，绘制甘肃省1 ：2 0 0 万公路滑坡、泥石流、 黄土湿陷、盐渍化、风沙、冻融、地震等七种单灾种类型图。 3 ) 根据区划灾害区划的原则、指标体系与要求及资料可能达到的详细程度，确定 公路灾害区划图单元的大小。 4 ) 采用国内公认的区划原则：即发生统一性原则( 古地理法) 、相对一致性原则( 类 型制图法) 、区域共轭原则( 顺序划分法，仅适用于一级区划) 、综合性原则( 叠置法、 地理相关分析法) 、主导因素原则( 主导标志法) 等，编制甘肃省1 ：2 0 0 万公路地质灾 害区划图。 5 ) 研究与描述各区划单元的灾害特点与规律，计算灾害等级评价指标一综合灾度 指数，提出公路防灾、减灾对策。 3 1 2 研究方案框架 甘肃省公路地质灾害区划研究方案框架分四级构建，见图2 。 1 ) 一级基础数据为国家测绘局甘肃省1 ：2 5 万数字高程模型、1 ：2 5 万地理信息数 据库、公路技术标准、规范的相关数据指标，采用的编图软件为地理信息系统数字平台 ( a r c v i e w 3 3 ) ： 2 ) 二级基础参数图件与基础资料图件，主要有：甘肃省地矿局编制的甘肃省东部 滑坡分布图( 1 ：1 0 0 万) 【1 7 】；甘肃省国土资源地图集编委会编制的甘肃省国土资源 地图集中的“滑坡、泥石流分布图”( 1 ：4 5 0 万) ；甘肃省国土资源厅发布的甘肃省 9 第三章研究方案及技术关键 地质灾害防治工程勘察设计技术要求【1 8 】；甘肃省科学院地质自然灾害研究协调中心及 铁道部科学研究院西北研究所编辑的兰州滑坡会议论文集；甘肃省地矿局编制甘 肃省东部泥石流分布图( 1 ：1 0 0 万) ；甘肃省地矿局编制的甘肃省工程地质图( 1 ：1 0 0 万) ；中国湿陷性黄土工程地质分区略图；交通部“九五”联合攻关项目甘肃省黄 土地区高等级公路路面典型结构研究之“甘肃黄土地区三级公路自然区划图”；中科院 地理所1 ：5 0 万假彩色合成卫星相片；甘肃省地矿局编制甘肃省工程地质灾害图 ( 1 ：1 0 0 万) ；甘肃省国土资源地图集编委会编制的甘肃省国土资源地图集中之“工 程地质图”( 1 ：3 0 0 万) ；“土地劣化图”( 1 ：3 0 0 万) ；特殊地区公路风沙地区( 李斌 主编人民交通出版社出版) ；地图出版社编制的中国土壤图集之“中国土壤盐渍分 区图”( 1 ：2 0 0 0 万) ；l ：1 0 0 万甘肃地形素图；国家地图集编纂委员会编制的中华 人命共和国国家自然地图集掣1 9 l 。 3 ) 三级基础图件由原课题组编绘的甘肃公路滑坡、泥石流、黄土湿陷、盐渍化、风 沙、冻融、地震等七种单灾种图件构成。 4 ) 四级最终图件为本项目最终成果“甘肃省1 ：2 0 0 万公路地质灾害区划图”。 3 2 技术关键及难点 3 2 1 技术关键 1 ) 基础资料收集工作范围大小与内容的详实程度、准确程度是直接决定单种公路 灾害类型划分和公路地质灾害综合区划普遍性和可靠性的技术关键。 2 ) 公路地质灾害类型划分和分类指标体系的建立是编制公路地质灾害区划图的控制 性因素，也是影响本次公路地质灾害区划图编制水平重要因素之一。 公路地质灾害类型划分的原则、指标体系是在充分考虑地表区域分异情况发生上 的共同性和发展条件的共同性以及由此所构成的结构和形态构造的相似性基础上建立 的，如何在一般自然灾害分类系统中提炼出反映公路建设特色的分类原则、指标体系是 其技术关键之一。 以反映公路建设特色的分类原则、指标体系为标准，以地理信息系统数字平台 ( 觚e w 3 3 ) 、甘肃省l ：2 5 万数字高程模型、1 ：2 5 万地理信息数据库等为手段，根 据公路现行标准、规范相关指标编制，科学的界定各公路地质灾害类型的边界是本项目 的技术关键之二。 l o 长安大学硕士学位论文 3 ) 公路地质灾害区划原则、方法、分级及指标体系的建立是编制公路地质灾害区划 图的关键。 公路地质灾害区划原则与方法，应当将一般自然区划的原则与根据公路建设的特 点拟定的具体部门区划原则有机结合起来。但由于公路地质灾害区划尚无先例可循，所 以如何根据公路的特点确定公路地质灾害区划的原则和方法，或者说是将一般的自然区 划原则与方法与公路地质灾害区划接轨，是公路地质灾害区划的技术关键之三。 如何结合公路现行标准、规范和实践经验应用一般自然区划分级及指标体系建立 方法，创建一套适宜公路地质灾害区划的分级及指标体系，进而完成公路地质灾害区划， 是本项目的技术关键之四。 将各公路地质灾害类型转化为综合公路地质灾害区划，确定这一过程的概念、定 义、逻辑、层次、流程是本项目的技术关键之五。 3 2 2 难点 1 ) 公路地质灾害区划是反映灾害总体水平、制定各项预灾、减灾对策最重要的图 件，但各类灾害的危害程度难以直接类比，把不同种类、不同等级、不