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三峡工程蓄水及各类工程建设,使得库区地质环境改造强烈,产生一系列环境效应,其中最为突出的是地质灾害,如滑坡灾害及防治问题以及蓄水所产生新一轮的库岸强烈改造问题等,其根本原因是对三峡地区的地质环境和地质灾害发育特征、规律等认识的局限。到目前为止已经开展了大量的库区地质灾害研究工作并取得很大的进展,但依然存在很多问题,其中遥感和GIS结合在地质灾害发育特征和规律研究中比较薄弱。
本研究系统地收集了研究区各种相关资料,包括地质图(1:5万和1:20万)、地形图(1:1万~1:5万)、地质灾害点信息、遥感数据(不同传感器、不同时相和分辨率的遥感影像,包括QuickBird影像、Spot影像、Landsat影像、中巴资源卫星和北京一号卫星影像等),丰富的资料和数据来源为本次研究奠定了坚实的基础。本文在研究秭归到巴东段地质构造,划分工程岩组和岸坡类型的基础上,分析灾害及与地质环境之间相互关系,利于遥感及GIS技术提取地质灾害相关因子,包括地层岩性、构造、植被、人类工程活动、库水位、坡度、坡向等,并在ArcGIS中叠加分析,实现灾害的预测。为库区的地质灾害防治提供理论依据,为三峡正常蓄水运营状态下库岸稳定性预测提供科学指导。本次研究内容及得到结论如下:
通过详细研究地层岩性,将本区地层划分为4个不同的地层岩组,分别是侵入岩及变质岩区、碳酸盐岩区、碎屑岩区(侏罗系地层)、泥灰岩和粉砂岩、页岩区(巴东组,T2b),并分析各地层岩组工程地质特征。阐述了本区地质构造特征,将研究区干、支流的岸坡结构类型划分为顺向坡、逆向坡、横向坡和斜向坡,为地质灾害发育特征分析提供地质环境背景依据。同时制作了本区的DEM,有利于地质灾害空间分析。
三峡库区秭归和巴东境内共发育地质灾害664处,包括滑坡、崩塌、不稳定斜坡、库岸、泥石流等,灾害发育密度大、致灾性强、具有突发性等特点,其中滑坡灾害最为突出。在研究中分析了不同地质灾害与各种因子之间的关系,包括各种地层岩性和工程岩组中的灾害发育情况、灾害与岸坡类型的关系,灾害与坡度关系等。得出岩性是本区地质灾害发育的最主要控制因素,其实是岸坡结构类型。对于不同的灾害,各种因子的影响程度又所不同。滑坡和不稳定斜坡受地层岩性的影响最大,灾害主要发育在三叠系中统巴东组泥灰岩、泥岩、粉砂岩、页岩地层和侏罗系粉砂岩、页岩(Ⅳ区)。其次是岸坡类型影响,顺向坡发育滑坡和不稳定斜坡明显高于其他岸坡类型,逆向坡和横向坡灾害发育相当,斜向坡灾害发育度相对较小;崩塌和高切坡主要受地层岩性、构造和坡度的影响。下伏地层为软岩上覆地层为硬岩,在构造节理发育条件下易发生崩塌;塌岸主要是受库水位影响,其次是岩性,土质岸坡在水位波动带表现最不稳定。遥感是研究地质灾害的一种有效手段,随着传感器的不断进步,地面分辨率达到米级及以上,滑坡灾害遥感调查优势凸现出来。论文从遥感各方面进行地质灾害研究,包括各种灾害的遥感解译、灾害相关因子的提取等。研究中利用高分辨率影像解译滑坡、崩塌、塌岸等地质灾害;总结不同的灾害其影像特征,如光谱特征、纹理特征等;利用不同时相影像可以实现地质灾害体地表相关监测,如滑坡体上人类活动、塌岸规模是否扩大及库水位变化监测等;利用中分辨率多光谱影像进行灾害相关的地质环境研究,提取地层岩性、构造、植被、人工活动、水位变化等。制作各种专题图件,有地层岩性专题图、构造专题图、植被专题图、人工活动强度专题图及库水位变化专题图等,为地质灾害分析与预测提供各种相关资料。
研究中还基于遥感(RS)和地理信息系统(GIS)进行库岸稳定性预测。选取预测因子包括库水、岩性、坡度及岸坡类型,并赋以不同的权重。在ArcGIS中进行空间分析得到库岸稳定性预测,预测结果显示库岸稳定性大致平行水面,随高程呈带状分布,越靠近水面,稳定性越差。将预测结果与塌岸解译对照表明预测比较吻合实际。最后从预测结果中划分出22段预测不稳定库岸,进行分析描述,对研究区塌岸防治具有参考意义。
三峡地区地质环境复杂,地质灾害突出,本文研究结果表明RS和GIS技术是研究地质灾害的有效手段。在收集各种地质信息和灾害信息的基础上,分析研究区灾害的发育特征,利用遥感提取与灾害相关信息,并结合GIS技术进行地质灾害分析和预测,研究方法和结果对三峡地区的地质灾害防治有一定的借鉴作用。