黃土高原重力侵蝕對(duì)地貌因素的敏感性分析

1、14中國(guó)土壤學(xué)會(huì)土壤侵蝕與水土保持專業(yè)委員會(huì)2019年學(xué)術(shù)年會(huì)論文的中英文摘要撰寫內(nèi)容（請(qǐng)涵蓋“目的”、“方法”、“結(jié)果”、“結(jié)論”4要素，但不要刻意專門列出4個(gè)提示詞。在摘要的開(kāi)始要補(bǔ)充研究目的是什么？應(yīng)該概要給出研究方法，主要結(jié)果內(nèi)容，要有必要的數(shù)據(jù)支撐，最后給出研究的總結(jié)論）。黃土高原重力侵蝕對(duì)地貌因素的敏感性分析* *1， *1資助項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（*）第一作者：*（1993-），女，碩士研究生，主要從事水土保持研究。E-mail: *通信作者：*（1969-），男，教授、博士生導(dǎo)師，主要從事水土保持與可持續(xù)發(fā)展研究。E-mail: *， *2， *3,4（1. 大連理工大學(xué)

2、，水利工程學(xué)院，大連 116024；2. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，西安 710054；3. 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100038；4. 國(guó)際泥沙研究培訓(xùn)中心，北京 100048）摘要：地形屬性是影響降雨引發(fā)重力侵蝕的形成、演變、分布和危害最重要的因素。以延安市寶塔區(qū)為例，基于已有文獻(xiàn)和調(diào)查數(shù)據(jù)，采用GIS和RS技術(shù)以及改進(jìn)的增長(zhǎng)率敏感系數(shù)法對(duì)影響黃土高原重力侵蝕的地貌等因素進(jìn)行敏感性分析。結(jié)果表明：（1）坡度對(duì)重力侵蝕總量和滑坡侵蝕量、崩塌侵蝕量的影響最大，且都呈正相關(guān)；重力侵蝕總量、滑坡侵蝕量、崩塌侵蝕量對(duì)坡度的敏感系數(shù)分別達(dá)到60.5、1 616.6、89.3。（2）對(duì)重力侵

3、蝕總量和滑坡侵蝕量而言，距河流距離、高程是次重要影響因素；而對(duì)崩塌量而言，植被覆蓋率、坡面曲率是次重要影響因素。（3）研究區(qū)域中小型重力侵蝕發(fā)生次數(shù)較多，大型重力侵蝕發(fā)生頻數(shù)較少，但大型重力侵蝕對(duì)侵蝕總量的貢獻(xiàn)較大；其中，體積大于100 104 m3的大型崩滑侵蝕雖然發(fā)生頻數(shù)僅占總數(shù)的13%，但其侵蝕量卻占重力侵蝕總量的57%研究結(jié)果可為黃土高原地區(qū)水土流失綜合治理以及生態(tài)恢復(fù)提供參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：重力侵蝕； 影響因素； 敏感性； RS； GIS； 黃土高原中圖分類號(hào)：S157.1Sensitivity of the Gravity Erosion on the Topography Fact

4、ors on the Loess Plateau, China請(qǐng)按此論文首頁(yè)腳注各項(xiàng)信息，規(guī)范著錄。*1， *1， *2， *3,4（1. School of Hydraulic Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024; 2.Xian Center of China Geological Survey, Xian 710054; 3.China Institute of Water Resources and Hydropower Research, Beijing 100038; 4. International

5、 Research and Training Center on Erosion and Sedimentation, Beijing 100084）對(duì)英文摘要，請(qǐng)按英文表述習(xí)慣撰寫英文摘要（如英文中沒(méi)有頓號(hào)；主句與從句時(shí)態(tài)上的順從性、一致性等等）。另外，每個(gè)單詞之間、標(biāo)點(diǎn)與其后單詞之間均要留且僅留一個(gè)空格。Abstract: Topography attribute is the most important factor in controlling the initiation, evolution, distribution and damage of the gravity eros

6、ions triggered by rainfall. Based on the existing references and survey data, the revised increase-rate-analysis method, ArcGIS and remote sensing were used to evaluate the sensitivity of the gravity erosion on the topography factors in the Baota District, Yanan City. The results are shown as follow

7、s: (1) The slope gradient was the most important influential variable. The total amount of the gravity erosion, the amount of landslide and the amount of avalanche were all positively correlated with the gradient and their sensitivity parameters on the slopes were 60.5, 1 616.6 and 89.3, respectivel

8、y. (2) For the total amount of gravity erosion and the amount of landslide, the distance to streams and the altitude were the second important factors. For the amount of avalanche, the vegetation cover and slope curvature were the second important factors. (3) The small-scale and medium-scale gravit

9、y erosion had a high frequency and the large-scale gravity erosion had a low frequency, but the large-scale gravity erosion greatly contributed to the total amount of the gravity erosion. Among them, the events of large-scale gravity erosions with the amount greater than 100 104 m3 only contributed

10、13% of the total frequency. Nevertheless, the amount of the large-scale gravity erosions was up to 57% of the total amount of the failure masses. The results would provide a scientific basis for soil conservation and ecology restoration on the Loess Plateau, China.Keywords: gravity erosion; impact f

11、actor; sensitivity analysis; RS; GIS; Loess Plateau 重力侵蝕是指巖體或土體在重力作用下失去平衡而發(fā)生位移的過(guò)程1，包括崩塌、滑坡、泥流等形式2。重力侵蝕影響因素可分為巖土性質(zhì)、地形地貌、植被等內(nèi)部決定性因素和降雨、地震、凍融、人類活動(dòng)等外部觸發(fā)因素兩類大類3，地形屬性是影響降雨引發(fā)重力侵蝕的形成、演變、分布和危害的重要因素。重力侵蝕控制因素眾多且各因素非線性疊加，不同類型的重力侵蝕觸發(fā)條件不同；并且，重力侵蝕的發(fā)生存在隨機(jī)性和非連續(xù)性的特點(diǎn)，導(dǎo)致重力侵蝕野外觀測(cè)數(shù)據(jù)缺乏，目前該方向的研究處于相對(duì)薄弱的狀態(tài)。分析影響黃土高原重力侵蝕的地貌影響因

12、素，無(wú)論是在侵蝕演變機(jī)理的理論上，還是在水土流失綜合治理的技術(shù)上都有重要的意義。重力侵蝕的敏感性分析是研究重力侵蝕的主控因素、發(fā)生規(guī)律和成因理論重要手段之一。重力侵蝕研究中常用的敏感性分析方法可分為知識(shí)驅(qū)動(dòng)法和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)法兩大類。知識(shí)驅(qū)動(dòng)法強(qiáng)烈依賴于專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，是依靠專家打分來(lái)確定各因素權(quán)重的定性、半定量的分析方法，包括層次分析法4、專家系統(tǒng)法和模糊數(shù)學(xué)等，該方法具有一定的主觀性和不確定性；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)法是基于數(shù)學(xué)模型的統(tǒng)計(jì)分析方法，如邏輯回歸5、信息量模型6、CF多元回歸模型7等，該方法減少了主觀因素干擾，具有較強(qiáng)的客觀性和科學(xué)性。敏感系數(shù)是指在其它條件不變的情況下，某些關(guān)鍵參量值發(fā)生變化給

13、目標(biāo)值帶來(lái)變動(dòng)的程度，是目標(biāo)值變動(dòng)百分比與參量值變動(dòng)百分比之間的倍數(shù)關(guān)系。文獻(xiàn)8提出了基于增長(zhǎng)率的敏感性系數(shù)法（Increase-rate-analysis method，IRA），即：根據(jù)自變量增長(zhǎng)變化和與之對(duì)應(yīng)的因變量變化大小的比值來(lái)探討自變量對(duì)因變量敏感性的定性與定量相結(jié)合的分析方法，并采用該方法評(píng)價(jià)了重力侵蝕隨降雨持續(xù)時(shí)間和坡度梯度等因素變化的變化規(guī)律8。在此基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)9又提出了根據(jù)影響因素重要性排序，適用于大量數(shù)據(jù)影響因素敏感性分析的改進(jìn)的增長(zhǎng)率分析方法（Revised increase-rate-analysis method，RIRA），該方法已在墨西哥西北部Culiacan流

14、域的淤地壩工況影響因素分析中得到了成功的運(yùn)用9。本文以黃土高原中部典型重力侵蝕區(qū)域的陜西省延安市寶塔區(qū)為研究對(duì)象，基于已有的陜西省在該區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)10，結(jié)合不同類型重力侵蝕量的大小，來(lái)評(píng)價(jià)分析高程、坡度、坡面曲率（坡形）、距離河流距離和植被覆蓋度5個(gè)因素變化對(duì)各類重力侵蝕量敏感程度，研究結(jié)果可為黃土高原地區(qū)重力侵蝕災(zāi)害預(yù)警、侵蝕演變規(guī)律和水土流失綜合治理提供重要的科學(xué)依據(jù)。1 研究區(qū)概況研究區(qū)域位于陜西省延安市寶塔區(qū)（圖1），地理坐標(biāo)為北緯361033370205、東經(jīng)10914101105043、海拔860.61 525.0 m，面積為3 556 km2。寶塔區(qū)為陜北黃土高原丘陵溝

15、壑區(qū)與高原溝壑區(qū)交接過(guò)渡地帶。研究區(qū)域?qū)儆诎霛駶?rùn)半干旱的大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫7 ，年均降雨量550 mm，且時(shí)空分布不均，69月降雨量的占全年的70%左右10。植被類型屬于從森林向森林-草原過(guò)渡，喬林植被多發(fā)育在海拔較高的山地和溝谷中。土壤以黃綿土為主，其次為褐土。轄區(qū)內(nèi)有兩條黃河一級(jí)河流延河和汾河，其中，延河流域是黃河泥沙主要來(lái)源區(qū)之一11。這里黃土結(jié)構(gòu)松散，土壤的抗剪強(qiáng)度降低，崩塌、滑坡等重力侵蝕發(fā)生頻繁。人類活動(dòng)因素也是區(qū)域內(nèi)重力侵蝕地質(zhì)災(zāi)害的直接誘因，如城鎮(zhèn)與農(nóng)村建設(shè)發(fā)展、鐵路公路修建、水利工程建設(shè)、礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)以及農(nóng)業(yè)活動(dòng)等分布于水土保持情況較差的河谷及其兩側(cè)，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)、

16、水土流失嚴(yán)重10。圖1 研究區(qū)域地理位置2 材料與方法本文使用的數(shù)據(jù)主要包括崩滑災(zāi)害、地形地貌、植被覆蓋度等多個(gè)數(shù)據(jù)集：（1）滑坡和崩塌災(zāi)害坐標(biāo)點(diǎn)、侵蝕量數(shù)據(jù)由張茂省教授團(tuán)隊(duì)結(jié)合2005年陜西地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查示范項(xiàng)目10，運(yùn)用遙感解譯和野外調(diào)查相結(jié)合的調(diào)查方法獲得。在上述文獻(xiàn)中10，災(zāi)害要素尺寸采用地質(zhì)羅盤、紅外測(cè)距儀以及目估等方法測(cè)繪獲得。本研究將災(zāi)害點(diǎn)定位于google地圖上，調(diào)查得到滑坡293個(gè)，崩塌52個(gè)，由于2個(gè)崩滑點(diǎn)超出研究區(qū)范圍，因此最終選取滑坡292個(gè)、崩塌51個(gè)作為研究對(duì)象。（2）研究區(qū)內(nèi)重力侵蝕發(fā)生形式主要為滑坡、崩塌兩種類型。崩塌是斜坡巖土的剪應(yīng)力大于抗剪強(qiáng)度時(shí)，巖土在陡

17、坡面上未發(fā)生明顯位移，即向臨空面突然傾倒、崩落巖土體碎裂、順坡翻滾而下的現(xiàn)象1，發(fā)育特征為坡體坡面形態(tài)呈凸形，垂直節(jié)理裂縫發(fā)育，無(wú)明顯的滑動(dòng)面，一般規(guī)模較小等10；滑坡是巖土體在重力作用下沿一定的破壞面整體或局部保持巖土體結(jié)構(gòu)而向下活動(dòng)的過(guò)程和現(xiàn)象12?；碌奶攸c(diǎn)之一是滑塊整體移動(dòng)，即具有“原巖性”13，主要發(fā)育特征有邊界輪廓清晰，具有明顯的圈椅狀形態(tài)，后緣滑壁保留或部分保留，滑坡形態(tài)較完整等10。根據(jù)重力侵蝕發(fā)生的規(guī)模的大小，參照滑坡和崩塌規(guī)模級(jí)別分類標(biāo)準(zhǔn)14，將重力侵蝕量劃分為010104、10104100104以及1001041 000 104 m3三個(gè)區(qū)間，分別對(duì)應(yīng)小型、中型和大型重力

18、侵蝕，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)區(qū)間內(nèi)重力侵蝕量及其百分比。（3）本研究以分辨率為30 m30 m的數(shù)字高程模型的GDEM柵格數(shù)據(jù)集（來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院地理空間數(shù)據(jù)云），運(yùn)用ArcGIS軟件分別生成高程、坡度、坡面曲率（坡形）和水系分布數(shù)據(jù)。其中，坡面曲率是指局部地表坡面的曲折狀態(tài)，用來(lái)表示坡形。按照坡面曲率的數(shù)值，可將坡形劃分為：曲率正值的凸形坡、曲率負(fù)值的凹形坡和曲率接近0的平直坡。（4）研究區(qū)遙感圖像為2005年11月2日和2005年10月17日30 m30 m分辨率的landsat 7 ETM+衛(wèi)星遙感圖像，同樣來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院地理空間數(shù)據(jù)云。本研究采用基于像元二分模型的植被覆蓋度遙感估算方法12，經(jīng)過(guò)

19、輻射定標(biāo)、大氣校正、圖像鑲嵌與裁剪等預(yù)處理，通過(guò)歸一化植被指數(shù)NDVI的計(jì)算，進(jìn)而估算出研究區(qū)植被覆蓋度信息。采用RIRA方法計(jì)算重力侵蝕對(duì)各影響因素敏感性。為了量化地形地貌和植被覆蓋度對(duì)重力侵蝕的影響，首先，采用式（1）計(jì)算重力侵蝕增長(zhǎng)率（%）： （1）式中：P為重力侵蝕量（m3）；i為排序后的調(diào)查數(shù)據(jù)順序。然后，計(jì)算各影響因子變化增長(zhǎng)率（%），以分析影響因素對(duì)重力侵蝕的影響： （2） 式中：和分別是順序相連的影響因素的值。于是第j個(gè)影響因素的敏感系數(shù)可以采用下式計(jì)算：（3）式中：j是影響因子的順序數(shù)；N為試驗(yàn)數(shù)據(jù)的組數(shù)；M為影響因子的個(gè)數(shù)，即高程、坡度、坡面曲率、距河流距離以及植被覆蓋度。

20、敏感系數(shù)易于比較因子之間對(duì)重力侵蝕變化的響應(yīng)情況，能夠直觀反映出重力侵蝕對(duì)各影響因子的敏感程度。正數(shù)表示侵蝕量對(duì)各因素呈正相關(guān)性，負(fù)數(shù)則表示呈負(fù)相關(guān)性，某因素的敏感系數(shù)的絕對(duì)值越大，說(shuō)明因變量對(duì)該影響因素的敏感程度越高。RIRA的計(jì)算步驟如下：首先，將因變量（如重力侵蝕量、崩滑面類型）和自變量（如坡度、坡高、降雨量等影響因素）分列列出，并把各列數(shù)據(jù)根據(jù)因變量從小到大的順序?qū)Ω餍袛?shù)據(jù)排序，試算出各影響因素的敏感系數(shù)；然后，以敏感系數(shù)絕對(duì)值較大的自變量?jī)?yōu)先，對(duì)因變量相同的各行數(shù)據(jù)重新排序，計(jì)算敏感系數(shù)。如果計(jì)算得出的敏感系數(shù)絕對(duì)值大小的順序及正負(fù)號(hào)與本次的排序一致，則計(jì)算完成；否則，以最近一次計(jì)算

21、得出的敏感系數(shù)絕對(duì)值較大的自變量?jī)?yōu)先，對(duì)因變量相同的各行數(shù)據(jù)重新排序，繼續(xù)計(jì)算敏感系數(shù)。3 結(jié)果與分析3.1 重力侵蝕分布特征調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，研究區(qū)內(nèi)侵蝕總量達(dá)15 569.9104 m3，且侵蝕規(guī)模差異大，單個(gè)崩滑侵蝕量最大值為750104 m3，最小值為0.1104 m3。侵蝕量為1001041 000104 m3的大型重力侵蝕累計(jì)侵蝕總量最大，為8 913.6104 m3，占侵蝕總量的57%；其次為中型重力侵蝕的侵蝕量，為6 155.1104 m3，占侵蝕總量的40%；小型重力侵蝕的侵蝕量則最小，為501.2104 m3，占侵蝕總量的3%（圖2）。從重力侵蝕發(fā)生頻數(shù)來(lái)看，研究區(qū)內(nèi)重力侵

22、蝕發(fā)生頻數(shù)大，所調(diào)查的崩滑侵蝕數(shù)量總共343處，崩滑土體體積不足100104 m3的中小型者有297次，占侵蝕總頻數(shù)的87%，即在該區(qū)域中小型重力侵蝕發(fā)生次數(shù)多。其中，體積在010104 m3的小型崩滑有135個(gè)，占總數(shù)的39%，體積在10104100104 m3的中型崩滑有162個(gè)，占總數(shù)的47%。而大型崩滑侵蝕的侵蝕量雖占總量的57%，但發(fā)生頻數(shù)僅有46次，占總數(shù)的13%。不同類型重力侵蝕的侵蝕規(guī)模和發(fā)生頻率各不相同。研究區(qū)域的滑坡觸發(fā)的次數(shù)高于崩塌的次數(shù)，前者發(fā)生頻數(shù)是后者的5.7倍，侵蝕量更是崩塌侵蝕量的60.2倍，滑坡對(duì)研究區(qū)域重力侵蝕發(fā)生次數(shù)和侵蝕量影響顯著，可見(jiàn)，該區(qū)的滑坡是分布

23、較廣、數(shù)量較多的地質(zhì)問(wèn)題之一。崩塌的觸發(fā)機(jī)理與滑坡不同，當(dāng)溝水沖刷搬運(yùn)下部堆積物，上部陡壁在重力作用下產(chǎn)生的重力矩大于土體的抗拉力矩時(shí)，上部土層失去平衡才發(fā)生崩塌14-15。文獻(xiàn)16對(duì)渭北地區(qū)的研究結(jié)果認(rèn)為，黃土重力侵蝕發(fā)生的頻率崩塌大于滑坡。與本文結(jié)果不同，是因?yàn)槎哐芯繀^(qū)域不同，一個(gè)主要在高原溝壑區(qū)，另外一個(gè)主要在丘陵溝壑區(qū)，加之黃土垂直節(jié)理發(fā)育，陡壁分布廣泛，小型崩塌分布眾多，崩塌體多數(shù)墜落破碎，難以長(zhǎng)期保存，調(diào)查中沒(méi)有一一調(diào)查10。a)論文中量的單位宜用國(guó)際公認(rèn)的特定單位符號(hào)表示；另外，除表格內(nèi)、插圖的縱橫坐標(biāo)處外，其他正文中各處的復(fù)合單位勿用負(fù)冪形式。1、圖、表中各處不需英文翻譯。2

24、、彩色圖請(qǐng)也改為黑白圖。圖2重力侵蝕災(zāi)害發(fā)生頻數(shù)與侵蝕量由此可見(jiàn)，研究區(qū)域的重力侵蝕發(fā)生頻數(shù)大，中小型重力侵蝕發(fā)生次數(shù)多。大型重力侵蝕發(fā)生頻數(shù)少，但對(duì)侵蝕總量有主要的貢獻(xiàn)。區(qū)域內(nèi)主要有崩塌和滑坡兩種侵蝕類型，滑坡是該地區(qū)主要的重力侵蝕類型，其對(duì)于該地區(qū)重力侵蝕的發(fā)生數(shù)量和侵蝕總量方面的都有重要的貢獻(xiàn)。3.2 重力侵蝕量的影響因素下墊面地貌是影響重力侵蝕的發(fā)生、發(fā)展的重要因素。本文選取了高程、坡度、坡面曲率（坡形）、距離河流距離和植被覆蓋度5個(gè)內(nèi)部因素為研究因子進(jìn)行探討分析，采用RIRA法評(píng)價(jià)重力侵蝕量對(duì)所選定的5個(gè)因子的敏感程度。大氣降雨被廣泛認(rèn)為是重力侵蝕的主要觸發(fā)和誘導(dǎo)因素19。大氣降雨不

25、僅降低了土壤粘聚力，而且改變了土壤含水量從而使得邊坡土體的重量發(fā)生變化，當(dāng)邊坡土體的重量引起的下滑力與土體抗剪強(qiáng)度的平衡被打破時(shí)，邊坡土體在重力的作用下開(kāi)始下移。研究區(qū)域20002003年3年間累計(jì)觸發(fā)重力侵蝕29次10，其中，69月共發(fā)生24次，占總發(fā)生次數(shù)的82.8%。這與研究區(qū)域降水集中在69月完全同期。下墊面的地形地貌因素是孕育重力侵蝕的重要因素。重力侵蝕災(zāi)害點(diǎn)分布與各因素的關(guān)系如圖3所示。坡度因素對(duì)重力侵蝕、滑坡侵蝕和崩塌侵蝕都有最重要的影響。坡度不但影響重力侵蝕發(fā)生的頻率，并且影響重力侵蝕發(fā)生的類型和規(guī)模20。陡峭的坡地使得各類重力侵蝕發(fā)生的坡面角度很容易達(dá)到內(nèi)摩擦角而發(fā)生物質(zhì)移動(dòng)

26、。距離河流距離對(duì)重力侵蝕和滑坡侵蝕觸發(fā)規(guī)模的影響次重要。相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，重力侵蝕多發(fā)生河谷地帶，在甘肅省的黃河谷地、湟水谷地，陜西省渭河北側(cè)谷地、涇河谷地，以及陜西省的無(wú)定河、延河等河流的較大支流谷地等地重力侵蝕較為發(fā)育21。研究區(qū)域重力侵蝕較為集中的分布于河流流域的兩側(cè)（圖（3b），在河谷的兩岸和沖溝的中、下游，由于溝谷水流的底切作用和地下水的下滲作用，土體粘聚力降低，使得土體失穩(wěn)發(fā)生滑坡現(xiàn)象。而崩塌在沖溝和河谷兩岸及沖溝溝頭存在較為普遍，溝水沖刷搬運(yùn)下部堆積物，使得上部土體失去平衡，崩塌土體脫離母體并快速落下。高程是重力侵蝕研究中常被考慮和分析的影響因素之一。高程對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育產(chǎn)生影響的原因

27、很多，如不同高程范圍具有不同的氣候特點(diǎn)，因坡度差異而存在局部及洼地，是否存在滑動(dòng)的臨空面以及不同高程范圍內(nèi)的人類活動(dòng)強(qiáng)度差異等13。研究區(qū)高程范圍為8151 521 m（圖（3c），重力侵蝕大多分布于8151 200m之間，而在12001 521m范圍內(nèi)分布較少。植物覆蓋對(duì)重力侵蝕的影響作用存在正反兩方面的作用。植被根系能通過(guò)增加土壤的抗剪強(qiáng)度而減輕土壤層的蠕動(dòng)，從而與崩滑侵蝕量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。另一方面，在延安羊圈溝流域，被觀察到隨著植被覆蓋度的增大，坡面徑流量增加，從而加大了流域的溝谷侵蝕22。植物的根劈作用也可能促進(jìn)重力侵蝕的發(fā)生23。（e）坡面曲率（d）植被覆蓋度（c）高程（b）距河流距

28、離（a）坡度圖3重力侵蝕災(zāi)害點(diǎn)分布與各因素的關(guān)系斜坡邊坡形態(tài)是通過(guò)影響邊坡受力情況從而來(lái)控制邊坡的穩(wěn)定性。斜坡邊坡形態(tài)（坡面曲率）是通過(guò)影響邊坡受力情況從而來(lái)控制邊坡的穩(wěn)定性。凹形斜坡易匯集雨水，雨水沿斜坡入滲，使巖體抗剪強(qiáng)度降低而發(fā)生失穩(wěn)變形。同時(shí)，凸形斜坡巖體的勢(shì)能比平直斜坡的高，更接近力學(xué)平衡的極限值，也容易受到更強(qiáng)的風(fēng)化作用，從而也可能導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生。3.3 影響因素的敏感性在分析大暴雨引發(fā)幾種因素與滑坡侵蝕的關(guān)系后，文獻(xiàn)24等的研究結(jié)果表明：滑坡的發(fā)生不能只用降雨分布規(guī)律等因素來(lái)解釋，事實(shí)上，滑坡觸發(fā)前的地形性質(zhì)也對(duì)其產(chǎn)生了一定的影響17。不同影響因素對(duì)重力侵蝕影響的敏感系數(shù)

29、差異較大（表1和圖4），坡度對(duì)重力侵蝕有重要的影響，其敏感系數(shù)為60.5；其次為距河流距離和高程的敏感系數(shù)為負(fù)數(shù)，分別為-15.5和-7.4，即隨著上述因素的增加重力侵蝕量逐漸減??；再次為植被覆蓋度和坡面曲率，敏感系數(shù)分別2.4和-1.0。表1重力侵蝕量對(duì)各影響因素的敏感系數(shù)影響因素敏感系數(shù)重力侵蝕總量滑坡侵蝕量崩塌侵蝕量坡度60.51616.6-434.4-446.0121.2-1.089.3距河流距離-15.51.0高程-7.415.5植被覆蓋度2.4-54.0坡面曲率-1.042.0從表1和圖4可見(jiàn)，坡度對(duì)滑坡侵蝕量有顯著的影響，其敏感系數(shù)為1 616.6。高程、距河流距離因素和植被覆蓋

30、度的敏感系數(shù)大小相當(dāng)，其敏感系數(shù)分別為-446.0，-434.4和121.2。坡面曲率的敏感系數(shù)為-1.0，與坡度、高程、植被覆蓋度和距河流距離因素相比，坡面曲率因素對(duì)滑坡侵蝕量的影響很小，可以忽略不計(jì)。坡度、坡面曲率、高程和距河流距離因素對(duì)崩塌侵蝕量的敏感系數(shù)都為正值，分別為89.3，42.0，15.5和1.0，而植被覆蓋度的敏感系數(shù)為負(fù)數(shù)，為-54.0。另一方面，崩塌和滑坡侵蝕規(guī)模對(duì)坡度因素都最為敏感，敏感系數(shù)分別為0.6和0.08，相比之下，前者敏感系數(shù)是后者的7.5倍，說(shuō)明坡度的變化更容易觸發(fā)大規(guī)模的崩塌運(yùn)動(dòng)。（a）重力侵蝕總量（b）滑坡侵蝕量（c）崩塌侵蝕量圖4 重力侵蝕量對(duì)各影響因

31、素的敏感系數(shù)對(duì)比圖綜上，坡度、植被覆蓋度、高程、距河流距離和坡面曲率因素對(duì)重力侵蝕的觸發(fā)規(guī)模有重要的影響。在高程較大、距離河流距離越遠(yuǎn)的區(qū)域，觸發(fā)重力侵蝕規(guī)模較?。徊煌闹亓η治g類型觸發(fā)條件不同，坡度、高程和距河流距離因素的變化對(duì)滑坡侵蝕規(guī)模有一定的影響，而坡面曲率和植被覆蓋度對(duì)其影響不大。對(duì)于滑坡侵蝕量，其與坡度呈正相關(guān)，與距河流距離和高程呈負(fù)相關(guān)，而坡面曲率和植被覆蓋度對(duì)其影響不大。對(duì)于崩塌侵蝕量，坡度、坡面曲率、高程、距河流距離以及植被覆蓋度對(duì)其都有顯著的影響。考慮到其它因素的綜合作用，植被覆蓋度增加對(duì)崩塌侵蝕量表現(xiàn)出一定的抑制作用，而其它影響因素的增加加大了該區(qū)域的崩塌侵蝕量。此外，相

32、對(duì)于滑坡，崩塌侵蝕量更容易受坡度變化的影響。4 討論4.1 重力侵蝕敏感性分析方法對(duì)比在黃土高原地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，不同學(xué)者對(duì)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，比較了各個(gè)影響因素的重要程度。文獻(xiàn)10采用指標(biāo)貢獻(xiàn)率法計(jì)算了寶塔區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃中各個(gè)影響因素的權(quán)重。其中，坡度指標(biāo)權(quán)重確定為0.1，植被指標(biāo)權(quán)重和坡形指標(biāo)權(quán)重，分別為0.05和0.04。在該地區(qū)，層次分析法也被運(yùn)用于危險(xiǎn)性指標(biāo)權(quán)重確定中25，結(jié)果得出坡度、植被和坡形的權(quán)重分配分別為0.06，0.03和0.02。上述文獻(xiàn)的結(jié)果表明坡度重要程度大于植被大于坡形因素，與本文的滑坡侵蝕敏感程度分析結(jié)果相符。但上述學(xué)者在權(quán)重確定中綜合了專家經(jīng)驗(yàn)和前人研

33、究成果，具有一定的人為主觀性，本文的敏感分析基于統(tǒng)計(jì)分析更加客觀。在黃土高原陜甘寧地區(qū)，層次分析法也被運(yùn)用于易發(fā)性分區(qū)評(píng)價(jià)中的評(píng)價(jià)因子權(quán)重值確定26，研究得出距河流距離權(quán)重值（0.2）大于坡度權(quán)重值（0.08）、植被覆蓋度權(quán)重值（0.07）、坡形權(quán)重值（0.04）和高程權(quán)重值（0.02）。然而，本文得到坡度重要程度大于距河流距離，高程重要程度大于植被和坡形。造成結(jié)果不同的原因可能是該文獻(xiàn)權(quán)重計(jì)算參考專家打分的方式有一定的主觀性。此外，本文采用的DEM柵格分辨率為30 m30 m，柵格內(nèi)的所有值為網(wǎng)格中心點(diǎn)的值或該網(wǎng)格單元的平均值，這對(duì)數(shù)據(jù)精度結(jié)果有一定的影響。已有研究采用多種方法對(duì)其它國(guó)家的滑

34、坡災(zāi)害影響因素進(jìn)行了敏感性分析。文獻(xiàn)27先后運(yùn)用增強(qiáng)回歸樹(shù)（BRT）、分類回歸樹(shù)（CART）等方法對(duì)沙特阿拉伯Wadi Tayyah盆地的滑坡進(jìn)行敏感性分析，并驗(yàn)證上述方法在滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)中都具有較好的精度，研究得到增強(qiáng)回歸樹(shù)（BRT）計(jì)算出的因子權(quán)重為坡度（34.2）大于高程（9.8），距河流距離（6.2）和曲率（5.8），分類回歸樹(shù)（CART）計(jì)算獲得因子的重要性排序?yàn)槠露龋?9%）大于高程（17%），距河流距離（2%）和曲率（1%），上述計(jì)算結(jié)果均與本文的滑坡影響因子的貢獻(xiàn)排序相同。在馬來(lái)西亞檳榔嶼地區(qū)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法被運(yùn)用在敏感性分析中，文獻(xiàn)28運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在訓(xùn)練過(guò)程中獲得的各層之

35、間的最終權(quán)重以及滑坡災(zāi)害的9個(gè)因素的貢獻(xiàn)重要性。其中坡度的權(quán)重值最大（0.9），明顯大于植被覆蓋率（0.2），坡面曲率權(quán)重值（0.2）和距離水系距離權(quán)重值（0.07）。與本文計(jì)算得到的滑坡影響因素重要性排序相比，僅有距離河流距離因素排序有所不同，本文得到距河流因素的貢獻(xiàn)度大于植被覆蓋度大于坡面曲率因素。造成上述問(wèn)題的原因可能是本文研究區(qū)域的人類活動(dòng)中心以及城市人口中心都位于河谷地區(qū)10，大量的人類活動(dòng)對(duì)邊坡失穩(wěn)運(yùn)動(dòng)存在促進(jìn)的作用，人類活動(dòng)強(qiáng)度與距水系距離的大小相一致，使得距水系距離因素排序較為靠前。此外，由于氣候、土壤性質(zhì)的不同，滑坡等重力侵蝕的觸發(fā)具有區(qū)域的特征，也可能是造成結(jié)果不同的原因之

36、一。4.2 重力侵蝕產(chǎn)生機(jī)制分析本文分析得到坡度因素的變化對(duì)各類重力侵蝕觸發(fā)最為重要，尤其是對(duì)崩塌侵蝕的影響。在西峽縣的野外調(diào)查也表明坡度大于45時(shí)，斜坡坡度越高，滑坡發(fā)生減少，更易形成崩塌29；距離河流距離對(duì)重力侵蝕和滑坡侵蝕觸發(fā)規(guī)模的影響次重要。流域兩側(cè)的地下水通過(guò)軟化、潛蝕巖土，降低了巖土體的強(qiáng)度，同時(shí)產(chǎn)生動(dòng)、靜水壓力和孔隙水壓力，并對(duì)巖土產(chǎn)生浮托力及增大巖土自重等作用加劇邊坡失穩(wěn)；高程因素對(duì)滑坡侵蝕和重力侵蝕的影響排序分別位于二、三位13。隨著高程因素由低到高的變化使得重力侵蝕的總侵蝕量和滑坡侵蝕量減少，卻使得崩塌侵蝕量增加。高程對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的作用一般沒(méi)有直接的影響，而是通過(guò)影響氣候

37、特點(diǎn)、植被類型和植被覆蓋度、集水區(qū)面積及不同高程范圍內(nèi)的人類活動(dòng)強(qiáng)度差異等方面來(lái)綜合體現(xiàn)的；植被覆蓋度因素對(duì)崩塌侵蝕影響較大，為次重要影響因素，而對(duì)滑坡侵蝕和重力侵蝕影響較小30。本文分析得到植物覆蓋率的增加與崩塌侵蝕量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即表現(xiàn)出抑制作用，而與重力侵蝕總量和滑坡侵蝕量呈正相關(guān)關(guān)系，即表現(xiàn)為促進(jìn)作用。重力侵蝕的發(fā)生不是單一因子作用的結(jié)果，而是多種因子相互影響、相互作用所導(dǎo)致的結(jié)果?？傮w來(lái)說(shuō)，植被對(duì)斜坡穩(wěn)定的積極或者消極作用取決于坡度，即在陡峭的斜坡上植被可能會(huì)導(dǎo)致斜坡失穩(wěn)31；斜坡曲率對(duì)滑坡侵蝕和崩塌侵蝕與其他因素相比影響不大。負(fù)向凹形斜坡受沿斜坡走向方向應(yīng)力支撐較為穩(wěn)定，而正向類型

38、斜坡應(yīng)力集中程度減緩，使得穩(wěn)定程度降低。并且，在坡面形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)折或土體相對(duì)突出的部分，土體風(fēng)化和蠕動(dòng)過(guò)程也會(huì)降低土體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。因此，正向凸形坡更易導(dǎo)致重力侵蝕的發(fā)生。以上是本文針對(duì)研究區(qū)域重力侵蝕敏感性分析結(jié)果的合理性討論。本研究運(yùn)用了改進(jìn)的基于變量增長(zhǎng)率的敏感性分析方法來(lái)研究各個(gè)影響因素對(duì)重力侵蝕觸發(fā)的貢獻(xiàn)。該方法能定量、準(zhǔn)確地描述出重力侵蝕對(duì)影響因素的敏感性，以及眾多因素對(duì)黃土地區(qū)重力侵蝕發(fā)生的貢獻(xiàn)程度排序，有助于更好地了解黃土高原地區(qū)重力侵蝕的孕育機(jī)理。因此，本文的研究結(jié)果可為深入了解黃土高原重力侵蝕發(fā)生機(jī)制和重力侵蝕治理提供參考依據(jù)。研究性論文的結(jié)論避免過(guò)多的純文字描述，即要有必要的

39、數(shù)據(jù)支撐，撰寫時(shí)力求條理清晰，層次分明，重點(diǎn)突出。5 結(jié)論（1）坡度對(duì)重力侵蝕總量和滑坡侵蝕量、崩塌侵蝕量的影響最大，且都為正相關(guān)；重力侵蝕總量、滑坡侵蝕量、崩塌侵蝕量對(duì)坡度的敏感系數(shù)分別達(dá)到60.5、1 616.6、89.3。（2）對(duì)重力侵蝕總量和滑坡侵蝕量而言，距河流距離和高程是次重要影響因素；對(duì)崩塌量而言，植被覆蓋率和坡面曲率是次重要影響因素。重力侵蝕總量對(duì)距河流距離和高程的敏感系數(shù)分別為-15.5、-7.4；滑坡侵蝕量對(duì)距河流距離和高程的敏感系數(shù)分別為-434.4、-446.0；崩塌量對(duì)植被覆蓋率和坡面曲率的敏感系數(shù)分別為-54.0、42.0。（3）研究區(qū)域中小型重力侵蝕發(fā)生次數(shù)較多，

40、大型重力侵蝕發(fā)生頻數(shù)較少，但大型重力侵蝕對(duì)侵蝕總量有主要的貢獻(xiàn)。重力侵蝕中，崩滑土體體積不足100104 m3的中小型崩滑占侵蝕總頻數(shù)的87%，而體積大于100 104 m3的大型崩滑侵蝕雖然發(fā)生頻數(shù)僅占總數(shù)的13%，但后者侵蝕量卻占重力侵蝕總量的57%。本文選擇了坡度、高程、坡形（坡面曲率）、距離河流距離和植被覆蓋度5個(gè)內(nèi)部地形因子作為研究對(duì)象，分析了多種因子共同作用下的不同類型重力侵蝕的觸發(fā)機(jī)理、演變過(guò)程和發(fā)生規(guī)模。但受資料的限制，文中尚缺乏對(duì)外部促發(fā)因子（如降雨強(qiáng)度、降雨時(shí)間、氣候變化、治溝造地、興修農(nóng)田等）與重力侵蝕關(guān)系的敏感性分析，有待在將來(lái)的研究中補(bǔ)充和改進(jìn)。按“水土保持學(xué)報(bào)”要求

41、規(guī)范參考文獻(xiàn)每處信息的著錄格式，刪去或替換老化（如距今已超出10年以前的）文獻(xiàn)，盡可能引用近幾年來(lái)與該論文相關(guān)性強(qiáng)，重要的權(quán)威新穎文獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)：1 唐克麗. 中國(guó)水土保持M. 北京: 科學(xué)出版社, 2004.2 Xu X Z, Liu Z Y, Wang W L, et al. Which is more hazardous: avalanche, landslide, or mudslide?J. Natural Hazards, 2015a, 76(3):1939-1945.3 Wu W, Sidle R C. A Distributed slope stability model fo

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