依据上述方法,利用高分辨率遥感影像与GIS技术,结合野外实地考察,沿318国道拉萨—日喀则段提取和判译出117处滑坡、79处崩塌与133条泥石流沟。各地质灾害的分布如图1所示。
3.1.1 沿线滑坡体与崩塌体的形态
滑坡及崩塌根据地形、岩性等不同,其形态特征变化较大。图3a-1(29.270°N,90.498°E),3a-2(29.219°N,90.338°E)反映了沿线2处滑坡发育的地貌和形态。2处滑坡发生在比较陡的谷壁上,其滑坡面积分别为40 908 m2和44 308 m2,滑坡高度均大于100 m。滑坡体地表地形呈波状起伏,其后缘形成明显的陡坎,在雨水的冲刷作用下,坡面表现出了坍塌迹象,且图3a-2显示的滑坡体坡面发育了一系列小的垂直冲沟。由于滑坡作用,该河段河床被部分堵塞,或者在滑坡地段形成了一系列的古堰塞湖,且河床在该段明显变窄。
318国道拉萨—日喀则段沿线的崩塌体普遍分布于雅鲁藏布江峡谷区两侧。受构造应力作用,峡谷区岩体节理裂隙发育,形成高陡的临空面,在风化、降雨及自身重力作用下,凌空突出的危岩与母岩分离,即形成崩塌。图3b显示了沿线雅鲁藏布江峡谷区发育的一系列崩塌体,单体崩塌面积最大约为0.09 km2,崩塌发育处峡谷陡立、险峻,最大高度达到1 000余米。崩塌作用下,谷壁上形成了多组条带状凹形陡坡,崩塌后缘形成较缓的陡坎,相邻的崩塌可以在下部相连而形成片状凹陷(图3b-1)。
3.1.2 沿线滑坡体、崩塌体、泥石流体规模
为防治滑坡、崩塌及泥石流等地质灾害,并采取相应的工程措施,必须考虑灾害体的规模这一因素。图4a显示,沿线的117处滑坡中,单个滑坡面积峰值为0.1~1 km2,该范围内发育了74处滑坡; 面积在0.01~0.1 km2的滑坡有30处; 面积大于10 km2的特大滑坡只有1处。沿线滑坡体的高度主要集中在100~300 m,该范围内发育了54处滑坡体; 高度小于100 m的滑坡只有3处; 高度大于300 m的滑坡数量随高度的增大逐渐较少,高度大于1 000 m的滑坡只有1处(图4b)。
研究滑坡体的面积和滑坡高度之间的关系,可以深入了解滑坡的成因机制,并为采取相关的工程防治措施提供科学的数据。由图4c可知,沿线滑坡体面积与高度呈明显的正相关性,关系式为:
S1=7.511 9×H11.819 9(1)
式中:S1是滑坡的面积; H1为滑坡高度。该特征表明,峡谷区大型滑坡体往往发生在谷壁的上部。
图3 区域2组滑坡(a)及崩塌体(b)解译
Fig.3 Visual interpretation of two groups of landslides(a)and rock falls(b)in the study area
发育的79处崩塌中,有47处面积为0.01~0.1 km2,占崩塌总数的59%,小于0.001 km2的崩塌只有2处(图5a),面积在0.001~0.01 km2及0.1~1.0 km2的崩塌数量相当,分别有13和17处; 沿线崩塌体高度具有比较明显的正态分布特征,峰值出现在100~200 m,高度在0~100 m和200~300 m的数量相当,高度大于300 m的崩塌体数量随高度的增大具有逐渐减少的趋势,大于700 m的崩塌体只有4处(图5b)。由图5c可知,沿线崩塌体的面积与高度成明显的正比关系,关系式为:
S2=20.81×H21.44(2)
式中:S2为崩塌体的面积; H2为崩塌体的高度。因此,在峡谷区较高的区域易发生大规模的崩塌。
沿线发育的133条泥石流沟中,单条泥石流沟的面积主要集中在1~100 km2,其中1~10 km2和10~100 km2的泥石流沟分别为70条和39条,面积小于1 km2的泥石流沟有17条,面积大于100 km2的泥石流沟只有7条(图5d)。
3.2 地质灾害发育规律
本文通过统计不同因子与崩塌和滑坡的数量和密度的关系,探索研究区内崩塌与滑坡地质灾害的发育规律。研究区大体上沿着雅鲁藏布江分布,这一区域基本上是沿活动构造分布,活动构造分布精度受区域构造研究程度的限制,且近断层区域都受到较强断层活动性的影响,加之整个研究区的调查对象是以大型地质灾害为主,因此,
图4 沿线滑坡面积(a)、高度(b)分布图及滑坡高度与面积的统计关系(c)
Fig.4 Distribution of landslide area(a),height(b),and statistical relationship between landslide height and area(c)along the line
图5 沿线崩塌面积(a)、高度(b)分布图,崩塌体高度与面积的统计关系(c)及泥石流沟面积分布图(d)
Fig.5 Distribution of rock fall area(a),height(b),statistical relationship between height and area of the rock falls(c),and distribution of debris flow gully area(d)along the line
本文没有考虑活动构造对地质灾害的影响,仅选择高程、坡度、坡向、地层这4个地形与地质因子,统计其与地质灾害的关系。
研究区内高程范围是3.53~6.08 km,按照3.53~4.0,4.0~4.5,4.5~5.0,5.0~5.5,5.5~6.08 km将高程范围分为5类,覆盖面积分别为1 300,1 105,801,451,36 km2。统计每个因子内部的崩塌与滑坡的数量与密度。结果表明崩塌与滑坡多集中在4.0~4.5 km(图6a),该高程范围内崩塌与滑坡分别有32个与66个,其密度分别为2.9个/100 km2与5.97个/100 km2。
坡度是影响地质灾害发生的一个常见的因子,其他条件相当情况下,坡度越陡,地质灾害越容易发生。根据研究区的DEM数据,利用GIS软件的空间分析功能得到研究区的坡度分布图(图6d)。研究区坡度范围是0°~84.5°,以10°为间隔将研究区分为0°~10°,10°~20°,20°~30°,30°~40°,40°~50°,>50°共6类,这6类坡度分级所占面积分别为994,727,983,785,179,26 km2。图6b展示了不同坡度分级内的崩塌与滑坡的数量与密度,结果表明崩塌与滑坡发生最多的坡度范围是20°~30°,分别是35与48个。崩塌与滑坡的密度与坡度的关系表现出不同的趋势。大体上崩塌密度随着坡度的增加而增加,崩塌密度最大的坡度范围是40°~50°,为5.02个/100 km2。滑坡密度总体上呈现出相反的趋势,其最大的坡度范围是10°~20°,为5.64个/100 km2。这可能是由于研究区位于高海拔地区,气候变化导致岩土体出现冻融现象使得在较缓的斜坡上容易发生滑坡,而在陡峭的斜坡上发生的多为崩塌。
图6 高程(a)、坡度(b)、坡向(c)、地层(d)与崩塌、滑坡的统计关系
Fig.6 Statistical relationship between elevation(a),slope angle(b),slope aspect(c) and stratigraphic(d)and landslides and rock falls
坡向也是影响地质灾害发生的一个主要因素,一方面不同坡向的斜坡上受到的光照与降雨强度不同,从而导致岩土体强度不同,另一方面区域主应力的方向与斜坡坡向的关系也会影响着崩塌与滑坡的发生。将研究区按照平坦、N,NE,E,SE,S,SW,W,NW分为9类,覆盖面积分别为14,455,474,475,475,448,451,436,466 km2。图6c展示了研究区内不同坡向分级内的崩塌与滑坡的数量与密度。崩塌数量最多的坡向为S向; 滑坡数量最多的坡向为NW向,分别为21个与25个。崩塌与滑坡的密度在不同的坡向分级内有较明显的差异。崩塌密度最高的2个坡向为SE向与S向,分别为4.21,4.69个/100 km2; 滑坡密度最高的坡向为NW向,高达5.36个/100 km2。
地层是地质灾害发生的物质基础,决定着斜坡体的相关岩性及力学强度,进而影响着地质灾害的发生。研究区下伏地层与岩性从新到老有5类,分别为第四纪(Q)沉积物,古近纪(E)花岗岩与花岗闪长岩等,白垩纪(K)闪长岩与辉长岩等,侏罗纪-白垩纪(J-K)安山岩、砂岩、粉砂岩等,三叠纪(T)板岩与砂岩等。这5类地层所占的面积分别为872,755,988,450,629 km2。图6d展示了地层岩性与崩塌、滑坡数量与密度的统计关系。崩塌数量最多的地层为白垩纪(K),发育44处; 滑坡数量最多的是三叠纪(T),发育72处。崩塌密度与滑坡密度最大的地层也分别在白垩纪(K)与三叠纪(T)地层,分别为4.45个/100 km2与11.45个/100 km2。