基于加权证据权模型的青藏高原东部巴塘断裂带滑坡易发性评价

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2020.091

现代地质 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (01): 26-37.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2020.091

基于加权证据权模型的青藏高原东部巴塘断裂带滑坡易发性评价

闫怡秋¹^,²(), 杨志华²^,³(), 张绪教¹, 孟少伟⁴, 郭长宝²^,³, 吴瑞安²^,³, 张怡颖²

1. 中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院, 北京 100083
2. 中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081
3. 新构造运动与地质灾害重点实验室, 北京 100081
4. 中铁二院工程集团有限责任公司, 四川成都 610031

收稿日期:2020-05-27 修回日期:2020-07-15 出版日期:2021-02-12 发布日期:2021-03-12
通讯作者: 杨志华
作者简介:杨志华,男,博士,副研究员,1982年出生,地质工程专业,主要从事工程地质与地质灾害方面的研究。Email: yangzh99@163.com。
闫怡秋,女,硕士研究生,1996年出生,地质工程专业,主要从事地质灾害调查评价研究。Email: yanyiqiu1996@163.com。
基金资助:
中国地质调查局项目(DD20190319);中国地质调查局项目(DD20190505);国家自然科学基金项目(41877279);国家自然科学基金项目(41731287);国家自然科学基金项目(41941017)

Landslide Susceptibility Assessment Based on Weight-of-Evidence Modeling of the Batang Fault Zone, Eastern Tibetan Plateau

YAN Yiqiu¹^,²(), YANG Zhihua²^,³(), ZHANG Xujiao¹, MENG Shaowei⁴, GUO Changbao²^,³, WU Ruian²^,³, ZHANG Yiying²

1. School of Earth Sciences and Resources,China University of Geosciences, Beijing 100083, China
2. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China
3. Key Laboratory of Neotectonics and Geohazard, Beijing 100081, China
4. China Railway Eryuan Engineering Group. Ltd., Chengdu,Sichuan 610031, China

Received:2020-05-27 Revised:2020-07-15 Online:2021-02-12 Published:2021-03-12
Contact: YANG Zhihua

摘要/Abstract

摘要：

巴塘断裂带位于青藏高原东部,呈北东—南西向展布,全新世活动强烈,沿断裂带崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害极为发育。基于遥感解译和野外地质调查,在巴塘断裂带两侧10 km范围内识别出滑坡93处;在分析滑坡空间发育特征的基础上,选取地形地貌(地面高程、地形坡度和地形坡向)、地形湿度指数、地层岩性、活动断裂、降雨量、水系、人类工程活动和植被覆盖等10个因素作为滑坡易发程度的主控因素,采用加权证据权法建立滑坡易发性评价模型,开展巴塘断裂带滑坡易发性评价;成功率(ROC)曲线检验结果表明此次滑坡易发性评价的准确率为82.3%。采用基于自然断点法将滑坡易发程度划分为极高易发、高易发、中等易发和低易发4个级别,结果表明滑坡易发性受巴塘断裂带和河流控制显著,极高易发区和高易发区主要分布在巴塘断裂带、金沙江和巴曲河谷及一级支流两侧,中等易发区主要分布在巴曲各支流中上游,低易发区主要分布在人类工程活动弱的高山地带以及地形相对平缓的区域。滑坡易发性评价结果很好地反映了巴塘断裂带现今滑坡发育分布特征,对该区重大工程规划建设和防灾减灾具有科学指导意义。

关键词: 青藏高原, 巴塘断裂带, 滑坡, 加权证据权模型, 易发性评价

Abstract:

The NE-SW-trending Batang fault is located in the eastern Tibetan Plateau, and has strong Holocene activity. Geological disasters such as collapses, landslides, and debris flows along the Batang fault zone are common. Through remote sensing interpretation and field survey, we established a landslide inventory over 10 km from both sides of the Batang fault, and a total of 93 landslide hazard points were identified. Based on the landslide geological background analysis, we summarized ten landslide susceptibility evaluation factors, i.e., topography (elevation, slope, aspect), topographic wetness index, lithology, meteorology and hydrology, active faults, engineering activities, and vegetation coverage. Weight-of-Evidence Modeling is used to calculate the landslide susceptibility. Using the receiver operating characteristic (ROC) curve accuracy of 82.3%, and the natural breaks-based method, the landslide susceptibility along the Batang active fault zone is divided into four levels(extremely high, high, medium, and low). The landslide susceptibility is mainly controlled by the Batang fault and river valley. The extremely high and high susceptibility zones are mainly distributed along the Batang fault zone and along the Jinshajiang and the Baquhe river valleys. The medium susceptibility zones are mainly distributed on both sides of the Baquhe tributaries. Low susceptibility zones are mainly distributed in high mountain areas with low engineering activities, and in relatively flat topography. The landslide susceptibility analysis results can well reflect the landslide development features along the Batang fault zone, and can provide scientific support for the major project construction and disaster prevention and mitigation.

Key words: Qinghai-Tibet Plateau, Batang fault, landslide, WOE model, susceptibility assessment

中图分类号:

P642

闫怡秋, 杨志华, 张绪教, 孟少伟, 郭长宝, 吴瑞安, 张怡颖. 基于加权证据权模型的青藏高原东部巴塘断裂带滑坡易发性评价[J]. 现代地质, 2021, 35(01): 26-37.

YAN Yiqiu, YANG Zhihua, ZHANG Xujiao, MENG Shaowei, GUO Changbao, WU Ruian, ZHANG Yiying. Landslide Susceptibility Assessment Based on Weight-of-Evidence Modeling of the Batang Fault Zone, Eastern Tibetan Plateau[J]. Geoscience, 2021, 35(01): 26-37.

图/表 9

图1 巴塘断裂带地质灾害分布图

Fig.1 Geohazard distribution map in the Batang fault zone

图2 巴塘断裂带地层岩组图

Fig.2 Geologic map of the Batang fault zone

图3 巴塘断裂带典型滑坡

Fig.3 Field photos of typical landslides in the Batang fault zone

图4 巴塘断裂带滑坡易发性评价因子

Fig.4 Landslide factor maps of the Batang fault zone

表1 巴塘断裂带滑坡易发性评价证据权模型计算结果

Table 1 WOE calculation results of landslide susceptibility assessment along the Batang fault zone

影响因子	分级		分区面积 /km²		总面积占比/%		滑坡面积/km²		滑坡面积占比/%			$W i +$ 值		$W i -$ 值		W_f值
高程/m	<2 500		50.841 3		0.51		2.786 3		4.06			2.120 4		-0.036 6		2.156 9
	2 500~3 000		444.390 0		4.47		24.585 6		35.82			2.130 4		-0.400 0		2.530 4
	3 000~3 500		861.614 4		8.67		27.727 5		40.40			1.564 4		-0.429 2		1.993 5
	3 500~4 000		1 816.745 0		18.29		12.549 4		18.28			-0.000 2		0		-0.000 2
	4 000~5 000		6 414.440 6		64.57		0.986 3		1.44			-3.812 0		1.035 5		-4.847 5
	>5 000		346.404 4		3.49		0.00		0.0
坡度/ (°)	0~10		1 943.985 0		19.57		10.315 0		15.03			-0.265 5		0.055 3		-0.678 1
	10~20		1 680.376 9		16.91		6.450 0		9.40			-0.590 8		0.087 2		1.436 7
	20~30		3 110.125 6		31.31		25.097 5		36.57			0.556 5		-0.880 2		0.584 3
	30~40		2 385.433 1		24.01		20.178 1		29.40			0.704 0		-0.574 0		0.175 4
	>40		814.514 4		8.20		6.594 4		9.61			0.159 8		-0.015 6		-0.320 8
坡向	平坦(无坡向)		1 847.269 4		18.59		10.401 3		15.15			-0.205 9		0.041 7		-0.247 5
	N		475.745 0		4.79		2.303 1		3.36			-0.357 7		0.015 0		-0.372 8
	NE		1 113.393 1		11.21		5.816 3		8.47			-0.281 2		0.030 5		-0.311 8
	E		1 143.394 4		11.51		5.551 3		8.09			-0.354 8		0.038 2		-0.393 0
	SE		993.125 0		10.00		4.421 9		6.44			-0.441 8		0.039 0		-0.480 8
	S		908.413 8		9.14		5.654 4		8.24			-0.105 0		0.010 0		-0.115 0
	SW		1 194.700 6		12.03		9.852 5		14.35			0.178 4		-0.027 0		0.205 4
	W		1 194.701 9		12.03		13.945 0		20.32			0.529 2		-0.099 6		0.628 9
	NW		1 063.692 5		10.71		10.689 4		15.57			0.377 9		-0.056 4		0.434 3
TWI	<10		8 303.741 9		83.59		58.089 4		84.84			0.014 8		-0.079 0		0.093 8
	10~20		271.928 8		2.74		2.102 5		3.07			0.115 6		-0.003 5		0.119 1
	>20		1 356.616 3		13.66		8.276 9		12.09			-0.122 9		0.018 1		-0.141 1
距断裂的距离/m	0~500		696.294 4		7.01		13.358 8		19.37			1.033 3		-0.143 8		1.177 1
	500~100 0		663.798 8		6.68		10.997 5		15.94			0.883 9		-0.105 5		0.989 4
	1 000~2 000		1 246.383 8		12.55		15.737 5		22.81			0.608 3		-0.126 4		0.734 6
	2 000~5 000		2 982.946 9		30.03		20.767 5		30.11			0.007 2		-0.003 1		0.010 3
	5 000~10 000		2 868.790 6		28.88		7.336 9		10.64			-0.998 7		0.228 2		-1.226 9
	>10 000		1 521.397 5		15.31		0.783 8		1.14			-2.603 0		0.155 1		-2.758 2
工程地质岩组	1		17.839 4		0.18		1.356 9		1.97			2.471 2		-0.018 2		2.489 5
	2		867.818 8		8.74		1.161 3		1.68			-1.646 8		0.074 5		-1.721 3
	3		649.206 3		6.53		0.00		0.0
	4		261.644 4		2.63		0.936 3		1.36			-0.660 9		0.013 0		-0.673 9
	5		1 160.734 4		11.68		2.856 3		4.14			-1.036 5		0.081 9		-1.118 4
	6		672.953 8		6.77		1.630 0		2.36			-1.052 3		0.046 2		-1.098 5
	7		1 452.033 1		14.62		25.143 8		36.48			0.929 7		-0.298 4		1.228 1
	8		26.211 9		0.26		0.00		0.0
	9		2 264.220 0		22.79		17.775 0		25.79			0.129 0		-0.041 2		0.170 3
	10		553.790 0		5.57		7.636 3		11.08			0.698 4		-0.060 7		0.759 1
	11		1 776.793 8		17.89		10.428 1		15.13			-0.163 8		0.032 2		-0.196 1
	12		276.243 8		2.78		0.00		0.0
年平均降雨量/mm	<500		4 589.000 0		46.19		43.576 3		63.31			0.322 3		-0.389 0		0.711 3
	500~550		3 364.750 0		33.87		23.926 9		34.76			0.030 7		-0.016 0		0.046 7
	550~600		1 764.750 0		17.76		1.326 3		1.93			-2.222 9		0.176 5		-2.399 4
	>600		260.750 0		2.62		0.00		0.0
	影响因子	分级		分区面积 /km²		总面积占比/%		滑坡面积/km²		滑坡面积数占比/%			$W i +$ 值		$W i -$ 值		W_f值
距河流的距离/m	0~100		89.357 5		0.90		3.264 4		4.73			1.695 1		-0.039 8		1.734 9
	100~300		178.609 4		1.80		6.383 8		9.25			1.672 4		-0.079 6		1.752 0
	300~800		444.866 3		4.48		15.143 8		21.95			1.621 9		-0.203 5		1.825 5
	800~1 500		615.719 4		6.20		14.021 9		20.33			1.208 3		-0.164 6		1.373 0
	1 500~2 500		869.543 1		8.75		16.843 8		24.42			1.043 1		-0.190 0		1.233 0
	>2 500		7 781.165 6		78.33		13.324 4		19.32			-1.400 7		1.317 0		-2.717 7
距道路的距离/m	0~500		156.173 1		1.57		7.701 3		11.17			2.008 9		-0.103 3		2.112 3
	500~1 000		151.2 900		1.52		4.636 9		6.72			1.513 9		-0.054 7		1.568 6
	1 000~2 000		294.876 9		2.97		6.207 5		9.00			1.128 4		-0.064 8		1.1932
	2 000~4 000		562.218 8		5.66		8.351 3		12.11			0.773 4		-0.071 6		0.845 0
	4 000~8 000		1 056.659 4		10.64		11.163 1		16.19			0.428 3		-0.065 1		0.493 5
	>8 000		7 758.213 8		78.09		30.890 6		44.80			-0.554 1		0.918 6		-1.472 7
NDVI	<0	1.002 5		0.01		0		0
	0~0.2	478.665 6		4.82		0		0
	0.2~0.4	1 196.983 8		12.05		1.415 0		2.07		-1.764 8	0.107 7		-1.872 5
	0.4~0.6	2 338.163 8		23.54		13.040 6		19.04		-0.209 0	0.056 2		-0.265 2
	0.6~0.8	4 141.938 8		41.69		40.657 5		59.35		0.360 6	-0.366 1		0.726 6
	>0.8	1 821.836 3		18.34		13.388 8		19.55		0.068 6	-0.016 0		0.084 6

表1 巴塘断裂带滑坡易发性评价证据权模型计算结果

Table 1 WOE calculation results of landslide susceptibility assessment along the Batang fault zone

影响因子	分级		分区面积 /km²		总面积占比/%		滑坡面积/km²		滑坡面积占比/%			$W i +$ 值		$W i -$ 值		W_f值
高程/m	<2 500		50.841 3		0.51		2.786 3		4.06			2.120 4		-0.036 6		2.156 9
	2 500~3 000		444.390 0		4.47		24.585 6		35.82			2.130 4		-0.400 0		2.530 4
	3 000~3 500		861.614 4		8.67		27.727 5		40.40			1.564 4		-0.429 2		1.993 5
	3 500~4 000		1 816.745 0		18.29		12.549 4		18.28			-0.000 2		0		-0.000 2
	4 000~5 000		6 414.440 6		64.57		0.986 3		1.44			-3.812 0		1.035 5		-4.847 5
	>5 000		346.404 4		3.49		0.00		0.0
坡度/ (°)	0~10		1 943.985 0		19.57		10.315 0		15.03			-0.265 5		0.055 3		-0.678 1
	10~20		1 680.376 9		16.91		6.450 0		9.40			-0.590 8		0.087 2		1.436 7
	20~30		3 110.125 6		31.31		25.097 5		36.57			0.556 5		-0.880 2		0.584 3
	30~40		2 385.433 1		24.01		20.178 1		29.40			0.704 0		-0.574 0		0.175 4
	>40		814.514 4		8.20		6.594 4		9.61			0.159 8		-0.015 6		-0.320 8
坡向	平坦(无坡向)		1 847.269 4		18.59		10.401 3		15.15			-0.205 9		0.041 7		-0.247 5
	N		475.745 0		4.79		2.303 1		3.36			-0.357 7		0.015 0		-0.372 8
	NE		1 113.393 1		11.21		5.816 3		8.47			-0.281 2		0.030 5		-0.311 8
	E		1 143.394 4		11.51		5.551 3		8.09			-0.354 8		0.038 2		-0.393 0
	SE		993.125 0		10.00		4.421 9		6.44			-0.441 8		0.039 0		-0.480 8
	S		908.413 8		9.14		5.654 4		8.24			-0.105 0		0.010 0		-0.115 0
	SW		1 194.700 6		12.03		9.852 5		14.35			0.178 4		-0.027 0		0.205 4
	W		1 194.701 9		12.03		13.945 0		20.32			0.529 2		-0.099 6		0.628 9
	NW		1 063.692 5		10.71		10.689 4		15.57			0.377 9		-0.056 4		0.434 3
TWI	<10		8 303.741 9		83.59		58.089 4		84.84			0.014 8		-0.079 0		0.093 8
	10~20		271.928 8		2.74		2.102 5		3.07			0.115 6		-0.003 5		0.119 1
	>20		1 356.616 3		13.66		8.276 9		12.09			-0.122 9		0.018 1		-0.141 1
距断裂的距离/m	0~500		696.294 4		7.01		13.358 8		19.37			1.033 3		-0.143 8		1.177 1
	500~100 0		663.798 8		6.68		10.997 5		15.94			0.883 9		-0.105 5		0.989 4
	1 000~2 000		1 246.383 8		12.55		15.737 5		22.81			0.608 3		-0.126 4		0.734 6
	2 000~5 000		2 982.946 9		30.03		20.767 5		30.11			0.007 2		-0.003 1		0.010 3
	5 000~10 000		2 868.790 6		28.88		7.336 9		10.64			-0.998 7		0.228 2		-1.226 9
	>10 000		1 521.397 5		15.31		0.783 8		1.14			-2.603 0		0.155 1		-2.758 2
工程地质岩组	1		17.839 4		0.18		1.356 9		1.97			2.471 2		-0.018 2		2.489 5
	2		867.818 8		8.74		1.161 3		1.68			-1.646 8		0.074 5		-1.721 3
	3		649.206 3		6.53		0.00		0.0
	4		261.644 4		2.63		0.936 3		1.36			-0.660 9		0.013 0		-0.673 9
	5		1 160.734 4		11.68		2.856 3		4.14			-1.036 5		0.081 9		-1.118 4
	6		672.953 8		6.77		1.630 0		2.36			-1.052 3		0.046 2		-1.098 5
	7		1 452.033 1		14.62		25.143 8		36.48			0.929 7		-0.298 4		1.228 1
	8		26.211 9		0.26		0.00		0.0
	9		2 264.220 0		22.79		17.775 0		25.79			0.129 0		-0.041 2		0.170 3
	10		553.790 0		5.57		7.636 3		11.08			0.698 4		-0.060 7		0.759 1
	11		1 776.793 8		17.89		10.428 1		15.13			-0.163 8		0.032 2		-0.196 1
	12		276.243 8		2.78		0.00		0.0
年平均降雨量/mm	<500		4 589.000 0		46.19		43.576 3		63.31			0.322 3		-0.389 0		0.711 3
	500~550		3 364.750 0		33.87		23.926 9		34.76			0.030 7		-0.016 0		0.046 7
	550~600		1 764.750 0		17.76		1.326 3		1.93			-2.222 9		0.176 5		-2.399 4
	>600		260.750 0		2.62		0.00		0.0
	影响因子	分级		分区面积 /km²		总面积占比/%		滑坡面积/km²		滑坡面积数占比/%			$W i +$ 值		$W i -$ 值		W_f值
距河流的距离/m	0~100		89.357 5		0.90		3.264 4		4.73			1.695 1		-0.039 8		1.734 9
	100~300		178.609 4		1.80		6.383 8		9.25			1.672 4		-0.079 6		1.752 0
	300~800		444.866 3		4.48		15.143 8		21.95			1.621 9		-0.203 5		1.825 5
	800~1 500		615.719 4		6.20		14.021 9		20.33			1.208 3		-0.164 6		1.373 0
	1 500~2 500		869.543 1		8.75		16.843 8		24.42			1.043 1		-0.190 0		1.233 0
	>2 500		7 781.165 6		78.33		13.324 4		19.32			-1.400 7		1.317 0		-2.717 7
距道路的距离/m	0~500		156.173 1		1.57		7.701 3		11.17			2.008 9		-0.103 3		2.112 3
	500~1 000		151.2 900		1.52		4.636 9		6.72			1.513 9		-0.054 7		1.568 6
	1 000~2 000		294.876 9		2.97		6.207 5		9.00			1.128 4		-0.064 8		1.1932
	2 000~4 000		562.218 8		5.66		8.351 3		12.11			0.773 4		-0.071 6		0.845 0
	4 000~8 000		1 056.659 4		10.64		11.163 1		16.19			0.428 3		-0.065 1		0.493 5
	>8 000		7 758.213 8		78.09		30.890 6		44.80			-0.554 1		0.918 6		-1.472 7
NDVI	<0	1.002 5		0.01		0		0
	0~0.2	478.665 6		4.82		0		0
	0.2~0.4	1 196.983 8		12.05		1.415 0		2.07		-1.764 8	0.107 7		-1.872 5
	0.4~0.6	2 338.163 8		23.54		13.040 6		19.04		-0.209 0	0.056 2		-0.265 2
	0.6~0.8	4 141.938 8		41.69		40.657 5		59.35		0.360 6	-0.366 1		0.726 6
	>0.8	1 821.836 3		18.34		13.388 8		19.55		0.068 6	-0.016 0		0.084 6

表2 研究区工程地质岩组

Table 2 Engineering geologic rock formation in the study area

序号	工程地质岩组名称	主要地层代号
1	坚硬的厚层状砾岩砂岩岩组	T₃l
2	较坚硬-坚硬的中-厚层状砂岩夹砾岩、泥岩、板岩岩组	T₃z,P₁j
3	软硬相间的中-厚层状砂岩、泥岩夹灰岩、泥质灰岩及其互层岩组	SDr,T₃w,P₂,J,C₁
4	弱-较坚硬薄-中厚层状砂、泥岩及砾、泥岩互层岩组	T_2-3j
5	坚硬的中-厚层状灰岩及白云岩岩组	T₃g,Sg,P₁m
6	较坚硬的薄-中厚层状灰岩、泥质灰岩岩组	Dg-t
7	软硬相间的中-厚层状灰岩、白云岩夹砂、泥岩、千枚岩、板岩岩组	T_1-2m
8	较坚硬-坚硬薄-中厚层状板岩、千枚岩与变质砂岩互层岩组	D_1-2h
9	较弱-较坚硬的薄-中厚层状千枚岩、片岩夹灰岩、砂岩、火山岩岩组	T_1-2Y,P₁e
10	坚硬的块状玄武岩为主的岩组	P₂g,T₃gl
11	坚硬块状花岗岩、安山岩、闪长岩岩组	Pt_2-3N,Pt₂D,T₃MC,Tγδ,Jγδ,Jγ,Tγ,Eγ
12	软质散体结构岩组	Qp,Qh

表3 层次分析法判断矩阵与因子权重值

Table 3 AHP judgment matrix and weighted value of landslide factors

评价因子	高程	坡度	坡向	TWI	距断裂的距离	岩性	降雨	距河流的距离	距道路的距离	NDVI	权重值(a_i)
高程	1	1/3	1/2	2	1/4	1/3	1	1/2	1/2	2	0.15
坡度	3	1	3	2	1	1/2	1/2	2	2	2	0.21
坡向	2	1/3	1	1/4	1/4	1/3	1/4	1/2	1/2	1/2	0.06
TWI	1/2	1/2	4	1	1	1/2	1/2	1/4	1	4	0.11
距断裂的距离	4	1	4	1	1	2	1	2	2	1	0.11
岩性	3	2	3	2	1/2	1	2	2	3	2	0.05
降雨	1	2	4	2	1	1/2	1	2	2	4	0.06
距河流的距离	2	1/2	2	4	1/2	1/2	1/2	1	2	1/2	0.09
距道路的距离	2	1/2	2	1	1/2	2/7	1/2	1/2	1	1	0.11
NDVI	1/2	1/2	2	1/4	1	1/2	1/4	2	1	1	0.05

图5 巴塘断裂带滑坡易发性成功率曲线

Fig.5 ROC curve for landslide susceptibility value of the Batang fault zone

图6 巴塘断裂带滑坡易发性评价结果图

Fig.6 Landslide susceptibility map of the Batang fault zone

参考文献 25

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基于加权证据权模型的青藏高原东部巴塘断裂带滑坡易发性评价

Landslide Susceptibility Assessment Based on Weight-of-Evidence Modeling of the Batang Fault Zone, Eastern Tibetan Plateau

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