岷江上游未来气候变化下泥石流危险性评价

来源 :成都理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:whitesharke
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我国是一个多山地的国家。山区的地质构造活跃,地形条件复杂,地质灾害频繁,社会经济条件相对落后,生态环境脆弱,故其承受灾害风险的能力较弱。由于泥石流灾害是山区常见的一种突发性自然灾害,其破坏性强,影响范围广,经济损失严重,因此对泥石流防灾减灾的研究一直是我国地质灾害防治工作的重点。岷江上游地处我国西南,属青藏高原向四川盆地的过渡地带。由于受龙门山断裂带的直接影响,该区域的地质构造活动异常活跃。2008年汶川特大地震使该区域聚集了大量的松散固体物源,加之其高山峡谷地形特征和暴雨条件,使得泥石流成为岷江上游震后最为严重的次生灾害类型。在汶川地震前后,我国学者对岷江上游的泥石流灾害预报、灾害危险性评价等开展了大量研究。但现有研究多是集中于单沟泥石流灾害的成灾机理、局部区域泥石流灾害的成因分析等,对全流域的灾害成因识别及其精度验证研究尚待进一步加强,也鲜有考虑未来气候变化条件下的泥石流危险性评价研究,这对该区域未来泥石流灾害的防灾减灾工作是极为不利的。本文主要致力于解决以下三个方面的问题:岷江上游泥石流灾害的关键致灾因子识别问题;泥石流灾害危险性评价模型中权重的分配问题;未来气候条件下的岷江上游泥石流灾害风险性预估问题。为此,论文首先以划分出的岷江上游1285个小流域为基本单元,从地质物源因素、地形地貌因素、植被土壤因素和气象气候条件4方面,共筛选出18个潜在致灾因子,并在进行多重共线性检验的基础上,参考已暴发泥石流灾害的230个小流域信息,运用二元Logistic回归模型识别出岷江上游泥石流的关键致灾因子;其次,为克服主观赋权法和客观赋权法各自在权重分配上的缺陷,借助粗糙集理论的基本思想确立了各关键致灾因子的权重,据此构建了泥石流灾害危险性评价模型,并对模型进行了精度检验;最后,在对未来气候变化数据进行偏差订正、空间插值等预处理的基础上,评价了岷江上游2030-2060年的泥石流灾害危险性等级。主要结论如下:(1)对小流域尺度的二元Logistic回归分析结果进行ROC曲线检验,ROC曲线面积为0.814,表明本文构建的18个潜在致灾因子体系能够较好解释岷江上游的泥石流灾害分布特征。二元Logistic回归模型识别出了7个关键致灾因子,按其影响大小排序为:≥25mm大雨日数>多年平均降雨量>前期泥石流密度>小流域相对高差>土壤深度>坡度>距断层的距离。对上述关键致灾因子回归结果进行ROC曲线检验,ROC曲线面积为0.806,表明识别出的7个关键致灾因子具有较好的代表性。(2)借助粗糙集理论对7个关键致灾因子的权重分配结果与主观赋权法的分配结果(同二元Logistic模型)差生了一定的差异。一方面表现为关键致灾因子重要性顺序转变为前期泥石流密度(0.392)>相对高差(0.1335)>≥25mm大雨日数(0.1202)>多年平均降雨量(0.1142)>距断层距离(0.0964)>土壤深度(0.0905)>坡度(0.0549);另一方面在数值上表现为≥25mm大雨日数、距断层距离、坡度、多年平均降雨量权重分别提高0.0263、0.0764、0.0345、0.1045,土壤深度、相对高差、前期泥石流密度权重分别降低0.0238、0.0465、0.1715。(3)分别运用主观赋权法和粗糙集理论的权重分配结果构建泥石流评价模型,并借助岷江上游实际发生泥石流灾害的230个小流域进行模型精度验证。结果表明,在保证相同评价准确度的基础上(即评价结果的高度危险区、中度以上危险区包含的实际灾害发生小流域比例分别为65%、95%),粗糙集理论识别出的全流域高度危险性小流域比主观赋权法少236个,低度危险性小流域比主观赋权法多出180个,且粗糙集理论识别出的低度危险区在过去均没有发生过泥石流灾害。这说明依据粗糙集理论构建的泥石流危险性评价模型评价精度更高,评价结果更有利于该区域防灾减灾工作的开展。(4)岷江上游未来气候数据分析结果表明,2030-2060年该区域的主要降水中心位于汶川县东南部和与之接壤的都江堰市小部分区域,次要降水中心位于黑水县境内;干旱中心仍将集中分布于茂县境内。2030-2060年岷江上游的大雨集中区将主要位于黑水县大部分区域、松潘县西部和理县西北部;茂县大部分区域和松潘北部的可能大雨天数最少。(5)运用粗糙集理论确定的泥石流危险性评价模型对岷江上游未来泥石流危险性评价结果显示,2030-2060年全区域将有65个小流域由现状的中低危险区转变为高危险区。这些小流域主要集中分布于汶川中部河谷区、理县杂谷脑河河谷区、黑水县西南山区。未来泥石流灾害的防灾减灾工作需要对上述区域予以重点关注。
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