甘肃通渭黄土区地震滑坡空间分布格局研究

《Applied Sciences》：Spatial Distribution Patterns of Earthquake-Induced Landslides in the Loess Region of Tongwei County, Gansu Province Xiaoxia Xu, Wujian Yan, Ruixin Xiao, Xiaofeng Liu and Jie Hao

　　

本研究聚焦1718年通渭M7.5级地震，选取通渭、甘谷、武山、秦安四县为研究区。研究人员结合地震灾害野外调查与历史滑坡数据，采用统计分析模型筛选地形、地质及地震活动三类共10项影响因子，利用核密度分析工具统计各因子不同区间内滑坡点数量、面积及密度，识别黄土滑坡最易发区间并可视化其空间分布。进一步通过主成分分析探究黄土滑坡空间分布的主导控制因子，针对高程、坡度、距河流距离等强相关因子深入解析其耦合作用机制。结果表明：黄土滑坡集中分布于海拔1300–1900 m、坡度10–20°、地形起伏度0–30 m、距河流1200–1600 m、距活动断层2–8 km范围内，以草地与耕地为主，且多发于南坡。

论文解读：《甘肃通渭黄土区地震滑坡空间分布格局研究》

研究背景与意义

中国西北黄土高原区强震频发，常触发大规模群发性黄土滑坡，具有突发性强、破坏规模大、震后长期潜在风险高等特点。例如1718年通渭M7.5级地震触发超过1300处大型滑坡，造成4万至7万人死亡，彻底改变区域地貌格局。早期研究多集中于滑坡形成机制的理论推导，缺乏技术支撑；随着3S技术发展，研究逐步转向多因子综合分析，但针对特定历史强震事件下滑坡空间分布规律的精细化研究仍显不足。本研究以1718年通渭地震触发的黄土滑坡为对象，旨在揭示其空间分布特征与控制机制，为黄土高原区地震地质灾害风险防控与国土空间规划提供科学依据。该研究成果发表于《Applied Sciences》。

关键技术方法

研究人员以通渭、甘谷、武山、秦安四县为研究区（总面积约8093.23 km2），基于历史地震滑坡数据库与Google Earth多时相卫星影像解译，经野外验证最终确定1072处1718年通渭地震触发的黄土滑坡样本。选取高程、坡度、坡向、土地利用类型、归一化植被指数（NDVI）、地形起伏度、距断层距离、烈度、地层岩性、距河流距离共10项因子，分为地形、地质、地震活动三类。采用核密度分析（Kernel Density Analysis）计算滑坡点密度（Landslide Point Density, LND）与滑坡面密度（Landslide Area Density, LAD）；通过主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）降维处理，量化各因子相对贡献率并解析多因子耦合机制。

研究结果

4.1 不同影响因子与滑坡分布的关系

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  地形因子：滑坡主要集中于海拔1300–1900 m（占总数80.4%），其中1300–1600 m区间LND最高（13.97%）；坡度10–20°区间滑坡数量占比50.9%、面积占比52.1%，20–30°区间LAD峰值最高；南坡与西南坡滑坡密度显著高于其他坡向，南坡滑坡面积达82.52 km2（LAD=13.7%）；地形起伏度0–30 m区域滑坡总数最多（749处），30–60 m区间LND与LAD均最高（9.7%）。
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  地质因子：距河流1200–1600 m区间滑坡面积最大（85.75 km2，LAD=19.1%）；NDVI介于0.06–0.15的中等植被覆盖区滑坡最密集（占总数的77.2%）；草地与耕地滑坡占比98.7%，LND分别为0.209与0.139；中硬土体（第四纪黄土）与较软岩土体（第三纪弱岩层）滑坡占比62.09%，为滑坡主要物质来源。
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  地震因子：距断层6–8 km区间滑坡数量最多（160处，占14.9%），2–8 km区间滑坡面积与LAD达峰值；烈度X度区滑坡数量（590处）、LND（0.301）及LAD均为最高，随烈度降低呈显著递减趋势。

4.2 影响因子的相对贡献

PCA结果显示前4个主成分累计方差贡献率达58.467%。第一主成分（20.126%）主要荷载地形起伏度与坡度，反映地形控制作用；第二主成分（15.607%）荷载烈度、距断层距离与高程，体现地震活动影响；第三主成分（11.934%）荷载距断层距离与高程，指示地质与地震耦合效应；第四主成分（10.799%）荷载坡向，表征局部微地形调节作用。综合表明地形起伏度、坡度、坡向、烈度、距断层距离与高程为核心控制因子。

5. 多因子耦合对滑坡分布的影响

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  高程-坡度-距河流耦合：46.26%滑坡集中于海拔1600–1900 m、坡度10–20°区间；距河流400–1200 m内滑坡占河流缓冲带总数的57.48%。
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  岩性-距断层耦合：58.31%滑坡位于距断层4–12 km的第四纪黄土覆盖区，其中单一第四纪黄土区滑坡达317处（占29.57%）；近断层坚硬岩体区因抗剪强度高，滑坡极少。
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  综合易发区：精准划定滑坡高发区为距河流<1.2 km、海拔1600–1900 m、坡度10–20°的近河区域，以及距断层4–12 km的厚层第四纪黄土覆盖区。

讨论与结论

研究证实黄土地震滑坡是地形、地质、地震多因子非线性耦合的结果，单一因子分析难以全面揭示其分布规律。核心结论如下：（1）地形控制下滑坡集中分布于南坡、海拔1300–1900 m、坡度10–20°、起伏度0–30 m；地质控制下集中于距河800–1600 m的耕地草地、NDVI 0.09–0.12区间及中硬–较软岩土区；地震控制下集中于烈度X度区及距断层2–8 km范围。（2）主控因子依次为地形起伏度、坡度、坡向、烈度、距断层距离、高程，其次为土地利用、岩性、距河距离、植被覆盖。（3）建议对低海拔、陡坡、中等起伏区实施工程防护与居民避让，重点加固近河近路农田草地斜坡，限制厚层黄土区近断层土地开发。该研究通过历史强震案例实现了滑坡易发区的精准圈定，为区域防震减灾提供了可操作的科学依据。