舟曲县地质灾害和道路的空间分布特征分析

王锴

摘要： 黄土高原地区侵蚀严重，灾害频发。如何在黄土高原地区实现乡村更好更快发展的任务艰巨。基于高分辨率遥感影像、DEM、灾害点和路网数据耦合分析了地质灾害和道路因素的空间分布特征对人口分布的影响关系，为乡镇建设发展提供指导。研究结果：（1）研究区地形走势呈NW-SE 走向，研究区北部和中部坡度相对较小，南部地区坡度起伏较大。（2）舟曲县地质灾害总体上是沿着NW-SE 走向的两条沟谷呈条带状分布，且滑坡灾害主要分布在白龙江流域。（3）中东部和东北部乡镇已经实现道路辐射全覆盖，而东北部、中部以及南部的部分乡镇仍存在道路辐射不到的区域。

关键词： 舟曲县 地质灾害 空间分布特征 耦合分析 遥感

中图分类号： P642.13+1 文献标识码： A 文章编号： 1672-3791（2023）24-0185-07

长期以来，黄土高原因其独特的地质条件、丰富的自然资源和重要的地理区位，一直在我国经济社会版图中占据不可替代的地位［1-2］。然而，黄土高原生态环境却异常脆弱，水土流失严重，地质灾害频发，是我国乃至世界上水土流失最严重的地区之一，也是我国环境保护和生态修复的重点区域［3-4］。面对如此严峻的水土保持和可持续发展问题，生活在黄土高原的人们该如何应对新时期表现出的新问题和新挑战，同时兼顾人地和谐共处，人地协调发展［1］。本文通过探究地质灾害和道路因素的空间分布特征，为实现乡村更好、更快的发展提出有针对性的建议，为乡镇建设发展提供指导。

相关研究者从地质、灾害和道路等因素已经对黄土高原地区城市乡镇建设作了充足的评价和研究：坡度因素是度量黄土高原地形地貌的一个重要指标［5-6］。李琨等人［7］基于清水河县地形坡度与居民区的分布关系总结出了适宜人类生产生活的地区。吴良杰等人［8］基于遥感影像提取并分析了黄土塬、墚、峁的坡度与坡向与滑坡滑动方向和原始坡角的关系。逯金鑫等人［9］利用MODND1T/NDVI 植被遥感数据、同期气象数据及ESA CCI-LC 植被覆被分类数据分析了黄土高原NDVI分布格局、变化趋势及其驱动因素。舟曲县区内地质构造复杂，新构造运动强烈，滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害非常发育［10］。赵宽耀等人［11］、巨袁臻等人［12］也探索了村镇农耕灌溉下，滑坡灾害的分类、发育特征及滑动机理。城市乡村的发展往往与道路息息相关［13-14］。杨思齐［15］定量分析了1975—2015 年董志塬土地利用/覆被变化发现随着城市扩张，道路也在急剧延伸。徐学选等人［16］通过对燕沟流域的村庄、土地利用类型和路网的关系进行空间分析发现合理配置道路密度对促进农村经济、减少水土流失意义重大。

我国多地区、多省份近年来不同程度地出现水土流失、地震、崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害影响，给受灾地区民众的生命、财产安全帶来难以预测的威胁［17］。如何在推动经济现代化发展的同时，最大限度地降低地质灾害对民众带来的威胁［18］。本文基于高精度遥感影像、DEM、NDVI、灾害点和路网数据探究了舟曲县地质灾害和道路因素的空间分布特征，指出了舟曲县当下建设的不足，为明确今后发展方向做出贡献。

1 研究区域与研究方法

1.1 研究区域

舟曲县位于甘肃南部，隶属于甘肃省甘南藏族自治州（如图1 所示），地处103°51′30″—104°45′30″，北纬33°13′—34°1′，东西长99.4 km，南北宽88.8 km，东邻陇南市武都区，北接宕昌县，西南与迭部县、文县和四川省九寨沟县接壤。舟曲县地处西秦岭岷、迭山系与青藏高原边缘，岷山山系呈东南-西北走向贯穿全境。地势西北高，东南低，海拔高度在1 173～4 504 m之间。县境内山峦重叠，沟壑纵横，地形复杂，是典型的高山峡谷区。舟曲县属暖温带气候区，全年无霜期平均为223 天，年降雨量在400～800 mm，气候垂直差异明显，河川地带气候温暖湿润，素有“陇上桃花源”之称。舟曲县下辖15 个镇和4 个乡，根据第七次人口普查数据，舟曲县常住人口为132 108 人。

1.2 研究方法

本文首先基于2010 年4 月11 日至2021 年11 月21日的3.98 m 分辨率15 Level 舟曲县区域遥感影像和ALOS-30 m 分辨率DEM 获取舟曲县地形坡度和坡向，对研究区自然因素地形地貌进行空间特征分析。其次通过Landsat 8 OLI_TIRS 卫星数字产品获取2020 年2月的研究区影像，通过NDVI 指数计算舟曲县植被的空间分布特征：

式（1）中，NDVI 为归一化植被指数，B5 为近红外波段，B4为红光波段。

之后利用中国地质环境监测院统计的地质灾害数据，分析舟曲县地质灾害的空间分布特征及灾害密度：

式（2）中，R 为灾害密度，单位为例/km2，N 为灾害数量，单位为例，A 为面积，单位为km2。

再利用2020 年的交通路网数据，通过ArcGIS 10.3计算得出公路1 km、5 km 和10 km 的辐射范围，探究舟曲县道路因素的分布特征。

2 结果与分析

2.1 地质条件空间分布特征

2.1.1 坡度与坡向

坡度是一项重要的地理参数，用于衡量一个地面的倾斜程度［4］。坡度的测量能够帮助人们更好地了解地貌过程，分析地质结构，洞察地形和植被演变，从而改变和改善人们的生活。坡度信息也是度量黄土地形地貌的一个重要指标［5-6］。基于Arcgis 10.3 软件“空间分析工具—表面分析—坡度”工具和“坡向”工具，对研究区坡度和坡向的空间分布特征进行分析。结果显示：研究区地形走势呈NW-SE 走向；舟曲县整体坡度分布在0°～81.1°之间，研究区北部和中部的部分区域处于山间谷地，地势较为平坦，坡度相对较小；而研究区南部地区地势相对不平缓，以丘陵山区居多，坡度起伏较大，如图2（a）所示。研究区坡向分布整体较为平均，具有两组较为优势走向，以NW-SE 和近N-S 为主，如图2（b）所示。

2.1.2 植被

植被对土壤有加固作用，也能改良土壤的水文性质，具有良好的持蓄水能力，具有减小洪水流量、径流，削减洪峰延缓洪水过程及增加基流的调节作用［10］。基于Landsat 8 OLI_TIRS 卫星数字产品获取2020 年2月的研究区影像，通过NDVI 指数计算舟曲县植被的空间分布（如图3 所示）。研究发现：舟曲县北部的大片区域和东南角的小部分区域的植被发育良好，且呈条带状分布；中部和中南部山区的植被零星分布，土地裸露度越高。这也与舟曲县中部地势高，北部和东南部地势低有关联，海拔较高的地区气温低，植被不易生长。

2.2 舟曲县地质灾害现状

舟曲县地处高寒山区，地形和地质条件较为复杂，地质灾害主要涉及滑坡、泥石流和地震等灾害类型。这些地质灾害在该地区频繁发生，造成了严重的人员伤亡和财产损失。首先，滑坡是舟曲县面临的主要地质灾害之一。由于地质构造和人类活动的影响，该地区的坡面稳定性较差，雨季时容易发生大规模滑坡，造成严重的人员伤亡和财产损失。滑坡不仅威胁居民的生命安全，还影响了当地的交通和基础设施。其次，泥石流也是舟曲县常见的地质灾害之一。在强降雨或融雪的影响下，山区的土壤和岩石被淋湿并下滑，形成泥石流，造成严重的灾害。泥石流的冲击力强大，可以毁坏建筑物、农田和林地，对农民和居民的生计造成重大影响。此外，地震也是舟曲县面临的潜在地质灾害之一。甘肃省位于中国的地震活动带，地震频繁，可能出现土地滑动、崩塌和地面破裂等灾害，对当地社会和经济带来严重破坏。

舟曲县地质灾害成因是一个复杂的系统工程，涉及地形、地质条件、气候和人类活动等多个方面。首先，舟曲县地处高寒山区，地形复杂。这个地区的山势陡峭，地势起伏较大，坡度陡峭，容易形成不稳定的坡面。特别是在雨季或融雪季节，大量的雨水或融雪会渗入土壤，导致土壤湿润饱和，降低了坡面的稳定性，从而增加了滑坡和泥石流的发生概率。其次，舟曲县地质条件复杂。该地区的地质构造活动频繁，地质岩层多样，存在着不同类型的岩石和土壤。这些不同的地质条件在受到外力作用时表现出不同的稳定性和抗压能力，容易形成滑坡和崩塌等地质灾害。再次，舟曲县气候条件也是地质灾害发生的重要因素。在这个地区，冬季严寒，夏季雨水较多。在降雨量大的季节，山体受到雨水侵蚀，土壤容易流失，从而形成泥石流。而长期的冻融作用也会导致岩石的开裂和破碎，增加了滑坡的风险。最后，人类活动也是导致地质灾害的重要因素之一。过度的土地开发、不合理的土地利用以及大规模的采矿活动等，都会改变地区的地质结构，削弱土壤的稳定性，增加了地质灾害发生的概率。此外，非法采矿和乱倒垃圾等行为也会导致山体破坏，加剧地质灾害的发生。

为了减少地质灾害带来的损失，需要加强地质灾害监测和预警系统的建设，加大防灾减災力度，合理规划土地利用，控制不合理的开发行为，提高公众对地质灾害的认识和应对能力，促进生态环境的保护和恢复，以降低地质灾害对人类社会造成的影响。政府和社会各界需要继续加大防灾减灾工作的力度，提高公众的灾害防范意识，建设更加安全可持续的生活环境。

2.3 地质灾害因素空间分布特征

舟曲县是国家级三大地质灾害多发县，全国自然灾害频发县，滑坡、崩塌、泥石流等灾害频发，是5·12汶川特大地震和8·8 泥石流灾害重灾县［10］。经中国地质环境监测院统计，舟曲县已查明的地质灾害类型共有4 种，分别是滑坡、崩塌、泥石流和不稳定斜坡，以滑坡和泥石流发育最为严重。其中，已查明灾害有滑坡67 例、崩塌6 例、泥石流101 例和不稳定斜坡18 例，共计192 例（如表1 所示）。经遥感解译分析，发现舟曲县地质灾害总体上是沿着NW-SE 走向的两条沟谷呈条带状分布（如图4 所示）。舟曲县北部的地质灾害要明显多于南部的地质灾害，且滑坡灾害主要分布在白龙江流域。经计算，舟曲县平均每平方公里发生0.110 次地质灾害，属于自然灾害密集频发区。

2.4 舟曲县道路辐射范围分析

道路是城市的命脉，道路建设是城市连接乡镇、工业对接农业的重要纽带，是城市规划的规范性、合理性、可持续发展性的重要体现方式之一［12-13］。根据2020 年的路网数据，舟曲县交通路网较为发达，如图5（a）所示，主要道路总长度约达1 077.5 km。基于Arcgis 10.3 软件“空间分析工具—距离分析—欧氏距离”工具，对研究区公路的辐射范围进行分析。结果显示：公路1 km 辐射范围可覆盖舟曲县45.0% 的面积如图5（b）所示，只能便利公路沿线附近的农户进行通行和运输；公路5 km 辐射范围可覆盖舟曲县92.9%的面积，如图5（c）所示，除了部分山区以外，公路的辐射范围已经基本上实现了全覆盖；公路10 km 辐射范围可覆盖舟曲县99.5% 的面积，如图5（d）所示。

3 结论

本文首先基于高精度遥感影像和DEM 分析舟曲县坡度和坡向的空间分布特征，通过NDVI 指数计算得出舟曲县植被的空间分布；接下来基于灾害点数据分析自然灾害的空间分布特征，再利用路网数据计算得出公路辐射范围；最后探究舟曲县当下建设的不足和今后发展方向。

（1）研究区地形走势呈NW-SE 走向。整体坡度分布在0°～81.1°之间，研究区北部和中部的部分区域处于山间谷地，坡度相对较小；南部地区地势相对不平缓，坡度起伏较大。研究区坡向分布整体较为平均，以NW-SE 和近N-S 为主。

（2）舟曲县地质灾害总体上是沿着NW-SE 走向的两条沟谷呈条带状分布，且滑坡灾害主要分布在白龙江流域。舟曲县平均每平方公里发生0.110 次地质灾害，属于自然灾害密集频发区。

（3）舟曲县交通路网较为发达，主要道路总长度约达1 077.5 km。公路1 km 辐射范围可覆盖舟曲县45.0% 的面积，只能便利公路沿线附近的农户进行通行和运输；公路5 km 辐射范围可覆盖舟曲县92.9% 的面积，除了部分山区以外，公路的辐射范围已经基本上实现了全覆盖。

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