楊秀元， 付杰， 韓旭東， 張超， 潘書華，李剛， 郭穎平， 潘建永

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，保定 071051； 2.自然資源部三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害—重慶巫山野外科學(xué)觀測(cè)基地，巫山 404700； 3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(徐州)資源與地球科學(xué)學(xué)院，徐州 221116)

0 引言

三峽庫(kù)區(qū)萬(wàn)州至巫山段地處多個(gè)構(gòu)造單元交匯地帶，地質(zhì)環(huán)境條件較為復(fù)雜，強(qiáng)降雨和庫(kù)水波動(dòng)等誘發(fā)因素作用頻繁，是地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)、群發(fā)的重災(zāi)區(qū)[1]。近些年來(lái)，前人圍繞三峽庫(kù)區(qū)萬(wàn)州至巫山段地質(zhì)災(zāi)害開(kāi)展了大量工作，區(qū)內(nèi)發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害隱患5 000余處，2019年汛前地質(zhì)災(zāi)害排查核定萬(wàn)州區(qū)900處、云陽(yáng)縣899處、奉節(jié)縣1 607處、巫山縣950處、開(kāi)州區(qū)552處、巫溪縣443處，地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)密度為24個(gè)/100 km2。劉傳正等[2-5]在地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律和成因條件研究方面取得了系列進(jìn)展，地質(zhì)災(zāi)害主要密集分布于長(zhǎng)江及其支流沿岸人居密集區(qū)域，受河谷侵蝕切割、軟弱地層分布、斜坡結(jié)構(gòu)等控制，降雨是主要誘發(fā)因素，三峽水庫(kù)水位的波動(dòng)和人類工程活動(dòng)也是重要的影響因素之一。另外，庫(kù)岸邊坡也是三峽庫(kù)區(qū)一類特有的地質(zhì)災(zāi)害，是庫(kù)水位漲落影響下的庫(kù)岸再造過(guò)程[2]。殷坤龍等[6-7]在小比例尺縣域地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性、危險(xiǎn)性和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及大比例尺單體地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面進(jìn)行了探索和實(shí)踐。盡管如此，經(jīng)過(guò)諸如2014年“8·31”特大降雨事件后，核查發(fā)現(xiàn)仍有部分地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)不在前期圈定的調(diào)查范圍內(nèi)，調(diào)查發(fā)現(xiàn)隱患點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作仍顯不足。因此，一方面，需要進(jìn)一步結(jié)合新技術(shù)、新方法提高調(diào)查評(píng)價(jià)精度，準(zhǔn)確判斷隱患位置，盡可能識(shí)別出更多的地質(zhì)災(zāi)害隱患； 另一方面，需要圍繞城鎮(zhèn)區(qū)域開(kāi)展大比例尺地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)，進(jìn)一步摸清地質(zhì)災(zāi)害的成因機(jī)理和危害范圍，準(zhǔn)確判斷地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。本文以“查背景、識(shí)災(zāi)害、評(píng)風(fēng)險(xiǎn)、研預(yù)測(cè)”為主線，開(kāi)展了侏羅系易滑地層干濕循環(huán)實(shí)驗(yàn)，測(cè)試了主要物理力學(xué)指標(biāo)，評(píng)價(jià)了斜坡穩(wěn)定性，同時(shí)采用“空-天-地”一體化、在線化地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查技術(shù)，開(kāi)展了重點(diǎn)城鎮(zhèn)大比例尺地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，提升了地質(zhì)災(zāi)害隱患的早期識(shí)別能力[8]，用于支撐服務(wù)三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治。

1 自然地理地質(zhì)概況

研究區(qū)為三峽庫(kù)區(qū)萬(wàn)州至巫山區(qū)段，主要包括萬(wàn)州區(qū)、開(kāi)州區(qū)、云陽(yáng)縣、奉節(jié)縣、巫山縣、巫溪縣，北靠陜西，東南連接湖北，西北臨四川，地理坐標(biāo)為： 107°51′～110°13′E，30°26′～31°48′N。區(qū)內(nèi)交通便利，水路為東出“成渝雙城經(jīng)濟(jì)圈”的黃金水道，長(zhǎng)江自西向東穿行，自巫山縣城順江而下167 km至宜昌，由萬(wàn)州逆流而上321 km達(dá)重慶。研究區(qū)處于亞熱帶濕潤(rùn)氣候帶青藏高原與長(zhǎng)江中下游平原之間的過(guò)渡地帶，春季低溫陰雨潮濕，夏季高溫暴雨集中，秋季陰雨綿綿，冬季霜雪稀少，降水分布與地形、海拔高度相關(guān)，高海拔山區(qū)年平均降雨量為1 200～1 600 mm，低海拔丘陵區(qū)降雨量多在1 000 mm左右。多年平均降雨量為1 049.3 mm，年最大降雨量為1 356 mm，月最大降雨量為445.9 mm，日最大降雨量為141.4 mm。年內(nèi)降雨分布不均，主要集中在5—9月，約占全年降雨量的70%，是區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)時(shí)段。

研究區(qū)位于第二級(jí)階梯東緣，地質(zhì)構(gòu)造跨越新華夏系第三隆起帶中段(川鄂褶皺帶)和第三沉降帶東區(qū)(川東弧形褶皺帶)，北部受大巴山弧形褶皺帶制約，由西向東在形態(tài)上展現(xiàn)為一系列由近SN向弧形褶皺逐漸轉(zhuǎn)為NNE、NE、NEE向弧形褶皺，最后近WE向與近SN向秭歸短軸向斜相交接。地質(zhì)構(gòu)造主要以寬緩的向斜和緊閉的背斜為主，斷裂不發(fā)育。地貌形態(tài)在奉節(jié)以西主要為由中生界侏羅系碎屑巖組成的四川盆地東部盆緣低山丘陵寬谷地貌； 其在奉節(jié)以東主要為由古生界志留系、二疊系及中生界三疊系碳酸鹽巖組成的川鄂褶皺山地峽谷地貌。地層巖性在奉節(jié)以西主要為中生代侏羅系紅色碎屑巖，僅在背斜核部出露三疊系及二疊系碳酸鹽巖； 其在奉節(jié)以東以古生代和中生代碳酸鹽巖類地層為主，夾紅色碎屑巖及煤層。第四系松散堆積層零星分布于河(溝)谷斜坡，在低山丘陵區(qū)山體及溝谷斜坡普遍分布崩積、坡積、殘積地層。這些特點(diǎn)造就了研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分布態(tài)勢(shì)，并使得長(zhǎng)江及其支流沿岸地質(zhì)災(zāi)害分布密集(圖1)。

圖1 三峽庫(kù)區(qū)萬(wàn)州至巫山段地質(zhì)災(zāi)害分布

2 技術(shù)方法

除常規(guī)的光學(xué)遙感解譯、無(wú)人機(jī)航攝、地面調(diào)查(以“地質(zhì)災(zāi)害在線調(diào)查系統(tǒng)”電子填圖為主)、地質(zhì)剖面測(cè)量、工程地質(zhì)鉆探、坑槽探、巖土樣測(cè)試等工作手段外，本研究還利用面向?qū)ο蟮某袨?zāi)體自動(dòng)提取方法和巖樣干濕循環(huán)試驗(yàn)手段，來(lái)提升地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)背景、演化機(jī)制研究及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)能力。

2.1 面向?qū)ο蟮某袨?zāi)體自動(dòng)提取方法

利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化和智能化技術(shù)對(duì)高精度影像對(duì)象進(jìn)行識(shí)別和提取。面向?qū)ο蟮姆治鲞^(guò)程是通過(guò)將影像中的像元分割為影像對(duì)象來(lái)再現(xiàn)地表空間的地理對(duì)象，主要由圖像分割和對(duì)象分類2個(gè)過(guò)程構(gòu)成[9-10]。面向?qū)ο蟮某袨?zāi)體自動(dòng)提取方法(圖2)通過(guò)大范圍預(yù)分割、小范圍逐級(jí)分割以及尺度參數(shù)評(píng)價(jià)等步驟計(jì)算確定影像最優(yōu)分割尺度，選取典型承災(zāi)體建立分類訓(xùn)練樣本，根據(jù)光譜因子、形狀因子將影像分割對(duì)象進(jìn)行分類，歸約分為建筑物、道路、果林、水體4類承災(zāi)體[11]。

圖2 面向?qū)ο蟮某袨?zāi)體自動(dòng)提取方法

2.2 巖樣干濕循環(huán)試驗(yàn)

該試驗(yàn)是通過(guò)崩解試驗(yàn)、CT掃描、掃描電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)、X射線能譜分析實(shí)驗(yàn)、單軸抗壓和變形特征試驗(yàn)等手段對(duì)人為干燥和飽水巖樣進(jìn)行觀測(cè)，分析巖樣的宏觀和微觀改變及物理力學(xué)性質(zhì)變化等，從而研究在干濕循環(huán)下侏羅系砂巖、泥巖劣化致災(zāi)機(jī)理。初始設(shè)定為： 將樣品稱重后放入烘箱內(nèi)恒溫烘烤8 h，冷卻至室溫后稱重，確定天然含水率，后加入蒸餾水浸泡，進(jìn)入干濕循環(huán)過(guò)程。“濕”是將巖樣浸沒(méi)于水中2 h，“干”則是將樣品置于烘箱50 °C恒溫烘烤2 h，在每一個(gè)干濕循環(huán)過(guò)程中進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)測(cè)試。

3 主要進(jìn)展與成果

3.1 初步查清研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律和孕災(zāi)背景

2019年完成了萬(wàn)州區(qū)幅(H49E008002)、大埡口幅(H49E007002)和盤石鎮(zhèn)幅(H49E007003)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查(圖3)，共查明地質(zhì)災(zāi)害441處，以松散堆積層滑坡和巖質(zhì)崩塌為主，其中滑坡371處，占地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的84.13%，崩塌70處，占地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的15.87%，地質(zhì)災(zāi)害及潛在威脅范圍29.25 km2，占總評(píng)價(jià)面積的2.2%。地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)育于萬(wàn)州向斜核部長(zhǎng)江流域侵蝕切割的河流岸坡下部，多在500 m高程以下，滑坡主要集中在15°～30°坡度區(qū)間，崩塌則發(fā)育于陡坎陡崖等地形突變地段。地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)面積為89.47 km2，占總評(píng)價(jià)面積的7%，主要分布于萬(wàn)州向斜長(zhǎng)江沿岸，尤其是江北岸鐘鼓樓、大周、小周一線； 地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)面積為394.63 km2，占總評(píng)價(jià)面積的30%，主要分布于萬(wàn)州向斜核部地區(qū)，在鐵峰山背斜北翼零散分布； 地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)面積為682.14 km2，占總評(píng)價(jià)面積的51%，主要分布于鐵峰山背斜兩翼與齊岳山背斜北翼； 地質(zhì)災(zāi)害極低易發(fā)區(qū)面積為159.98 km2，占總評(píng)價(jià)面積的12%，主要分布于鐵峰山背斜核部地區(qū)。

研究認(rèn)為，區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害主控條件有以下3點(diǎn)。一是地層巖性。作為地質(zhì)體的材料，巖體建造、軟硬程度和結(jié)構(gòu)特征決定其被改造(侵蝕、風(fēng)化等)的難易程度。奉節(jié)以西主要出露以中生代陸相沉積為主的侏羅系紅色碎屑巖，質(zhì)地軟弱，節(jié)理裂隙發(fā)育，易于侵蝕切割和風(fēng)化剝蝕，利于第四系堆積，地層較厚，多崩滑，在背斜核部出露海相沉積的三疊系及二疊系碳酸鹽巖地層，質(zhì)地堅(jiān)硬，但受構(gòu)造應(yīng)力作用，卸荷裂隙發(fā)育，多易崩； 奉節(jié)以東主要出露以古生代和中生代海相沉積為主的碳酸鹽巖地層，質(zhì)地堅(jiān)硬，以層狀結(jié)構(gòu)為主，在褶皺核部構(gòu)造裂隙發(fā)育，多崩塌，局部地段夾紅色碎屑巖及煤層等，質(zhì)軟，易于風(fēng)化和侵蝕，第四系堆積多易滑。二是地形地貌。其控制著第四系的堆積分布和人類的活動(dòng)區(qū)域。奉節(jié)以西為低山丘陵寬谷地貌，在河谷兩岸緩坡多分布第四系，利于耕種和建設(shè)，第四系上強(qiáng)烈的人類活動(dòng)使得滑坡多發(fā)； 奉節(jié)以東為中山峽谷地貌，山高坡陡谷深，地形復(fù)雜多變，第四系不均勻分布，在人類工程活動(dòng)、庫(kù)水位波動(dòng)、降雨等作用下，緩坡、陡坡多滑坡，峽谷、山崖多崩塌。三是地質(zhì)構(gòu)造。其影響著地層展布、地貌形態(tài)和斜坡的結(jié)構(gòu)特征，從而影響地質(zhì)災(zāi)害的生成發(fā)育。近水平巖質(zhì)斜坡主要分布于奉節(jié)以西寬緩的向斜軸部，整體穩(wěn)定性較好，但碎屑巖軟硬相間的地層也往往多發(fā)崩塌。順向巖質(zhì)斜坡上覆松散堆積體極易發(fā)生滑動(dòng)，巖層本身的穩(wěn)定性受傾角大小、層間內(nèi)摩擦角和黏聚力、單層巖體的厚度和強(qiáng)度影響，坡腳是否受開(kāi)挖也是影響因素之一。斜向坡穩(wěn)定性與巖層傾角和坡角的交切關(guān)系及層間是否存在軟弱夾層有關(guān)，穩(wěn)定性差異大。逆向坡大部分分布于長(zhǎng)江沿岸和向斜山地，穩(wěn)定性好，軟巖的風(fēng)化剝蝕及其引發(fā)的硬巖崩塌是重要的破壞形式。

3.2 初步總結(jié)了地質(zhì)災(zāi)害的形成過(guò)程與演化機(jī)理

(1)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育過(guò)程宏觀分析。三峽庫(kù)區(qū)萬(wàn)州區(qū)段地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育背景條件由地質(zhì)體本身的物理力學(xué)特性和賦存條件組成[5]。侏羅紀(jì)末以來(lái)的燕山運(yùn)動(dòng)和喜山運(yùn)動(dòng)對(duì)區(qū)域地層沉積特征和地層形態(tài)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了較大影響，區(qū)域內(nèi)廣泛分布的陸相碎屑巖在構(gòu)造與河流侵蝕等共同作用下，孕育出多種地貌類型和斜坡結(jié)構(gòu)，如鐵峰山背斜、萬(wàn)縣向斜、方斗山背斜之間呈現(xiàn)的窄嶺寬谷地貌與長(zhǎng)江及支流侵蝕切割形成的平緩順向斜坡和陡崖微地貌(圖4)，影響著滑坡和崩塌的發(fā)育與分布[6]。

圖4 萬(wàn)州區(qū)典型地貌及演化示意圖

(2)堆積體滑坡和順層巖質(zhì)滑坡成因及演化分析。萬(wàn)州、云陽(yáng)區(qū)段長(zhǎng)江沿岸斜坡變形破壞以松散堆積體滑坡和碎屑巖崩滑最為顯著; 滑坡以庫(kù)岸松散堆積體蠕滑拉裂變形破壞為主，存在長(zhǎng)期持續(xù)緩慢的地表變形; 崩塌則以侏羅系砂巖、泥巖互層巖質(zhì)體滑移和墜落崩塌為主[7]?；?、崩塌的形成及演化是不同構(gòu)造部位層狀碎屑巖及其上覆第四系松散堆積體所呈現(xiàn)的不同斜坡形態(tài)，受降雨、水位波動(dòng)、水流侵蝕和人類工程活動(dòng)的影響，天然應(yīng)力場(chǎng)的平衡被打破而觸發(fā)的變形和重力失穩(wěn)破壞(圖5)。

圖5 松散堆積體和順層巖質(zhì)滑坡成因及演化

(3)侏羅系砂巖、泥巖在干濕循環(huán)下的巖體劣化規(guī)律。三峽水庫(kù)運(yùn)行中庫(kù)水位的漲落對(duì)消落帶巖體影響明顯，在干濕循環(huán)下，基巖庫(kù)岸表層裂化明顯[12-15]。針對(duì)三峽庫(kù)區(qū)庫(kù)水位漲落對(duì)巖體產(chǎn)生干濕交替循環(huán)后形成的裂化、崩解及破壞問(wèn)題[16-23]，對(duì)萬(wàn)州區(qū)域侏羅系砂巖、泥巖樣品開(kāi)展了崩解實(shí)驗(yàn)、CT掃描、掃描電子顯微鏡(SEM)實(shí)驗(yàn)、射線能譜分析(EDS)實(shí)驗(yàn)及巖樣單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。結(jié)果(圖6、圖7)表明： 在干濕循環(huán)過(guò)程中，水分子沿著巖樣中的微裂紋、微裂隙和顆粒之間接觸面等結(jié)構(gòu)面向巖體內(nèi)部滲透，潤(rùn)滑、軟化作用降低了巖體的內(nèi)摩擦系數(shù)和黏聚力； 長(zhǎng)石、方解石和黏土礦物在水溶液中發(fā)生溶解、遷移、擴(kuò)散等化學(xué)反應(yīng)和離子交換，使得巖石的礦物成分和微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。同時(shí)，試樣中的蒙脫石、伊利石等黏土礦物，在飽水的過(guò)程中發(fā)生吸水膨脹，由于黏土礦物的滲水速率極低，巖石吸水的過(guò)程中內(nèi)部與表面不能同步膨脹，導(dǎo)致試樣表層出現(xiàn)拉應(yīng)力，進(jìn)而出現(xiàn)拉裂破壞，產(chǎn)生細(xì)微裂紋，而巖樣內(nèi)部的微裂紋、裂隙分布區(qū)，尤其是裂紋、裂隙末端的塑性區(qū)域，是水-巖物理、化學(xué)、滲透作用的活躍地帶。在水壓作用下，裂紋端點(diǎn)處產(chǎn)生的應(yīng)力集中容易誘發(fā)裂紋擴(kuò)張，更有利于水分子在巖樣中形成內(nèi)滲、外滲和滲透通道，進(jìn)而為水-巖物理、化學(xué)作用提供了更多的反應(yīng)接觸面，使水溶液與造巖礦物、黏土礦物和膠結(jié)物發(fā)生水-巖作用的機(jī)率增大，速度加快。隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，巖樣內(nèi)部的損傷不斷累積，微孔隙和微裂隙累積發(fā)展并逐漸貫通，細(xì)微觀裂紋、裂隙逐漸向宏觀裂紋、裂隙轉(zhuǎn)變，礦物顆粒之間的孔隙、裂紋逐漸發(fā)育，次生孔隙率逐漸增加，試樣的微觀結(jié)構(gòu)逐漸由致密變得松散。正是這些微觀結(jié)構(gòu)變化的累積發(fā)展導(dǎo)致了侏羅系紅層軟巖宏觀物理和力學(xué)特性的劣化。

圖6 巖樣耐崩解指數(shù)隨干濕循環(huán)次數(shù)變化規(guī)律

圖7 巖樣單軸抗壓強(qiáng)度(左)、彈性模量(右)隨干濕循環(huán)次數(shù)變化特征

3.3 利用無(wú)人機(jī)高分影像獲取技術(shù)和面向?qū)ο髨D像分類方法提高承災(zāi)體調(diào)查效率

以無(wú)人機(jī)低空航攝影像(0.1 m)和Geoeye高分遙感影像(0.5 m)等為數(shù)據(jù)源，利用eCognition數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，利用分類對(duì)象信息(色調(diào)、形狀、紋理、層次)與類間信息，采用面向?qū)ο髨D像分類技術(shù)進(jìn)行影像分類和信息提取，再將地物歸約分類為建筑物、道路、果林、水體4類。承災(zāi)體具體提取流程(圖8)為： 一是通過(guò)遙感影像預(yù)分割，分別設(shè)置尺度參數(shù)、顏色參數(shù)、形狀平滑度與緊致度參數(shù)，采用多尺度分割方法將遙感影像分解為基本對(duì)象，通過(guò)對(duì)比承災(zāi)體分割結(jié)果與實(shí)際吻合情況，逐步調(diào)整尺度參數(shù)并利用尺度參數(shù)評(píng)價(jià)工具分析分割結(jié)果，以確定最優(yōu)分割尺度； 二是創(chuàng)建影像分類特征指標(biāo)，選取基本對(duì)象的亮度、光譜、長(zhǎng)寬比、形狀指數(shù)等作為分類特征指標(biāo)； 三是選取分類訓(xùn)練樣本建立解譯分析規(guī)則庫(kù)，分別選取代表建筑物、道路、果林、水體的基本對(duì)象作為訓(xùn)練樣本，采用最鄰近方法對(duì)全區(qū)進(jìn)行分類； 四是進(jìn)行交互驗(yàn)證、歸約分類結(jié)果并生成矢量底圖，根據(jù)實(shí)地調(diào)查驗(yàn)證對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行交互驗(yàn)證并編輯修正，輸出承災(zāi)體分類結(jié)果矢量圖層，最后結(jié)合人口、房屋、社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查數(shù)據(jù)對(duì)承災(zāi)體進(jìn)行社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性賦值(圖9)?；诿嫦?qū)ο蟮母叻直媛视跋裥畔⑻崛》椒軌驅(qū)崿F(xiàn)地物信息快速提取，提升大范圍承災(zāi)體識(shí)別提取效率，是一種結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)和圖像識(shí)別的方法，能夠?yàn)榻窈蟮刭|(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)的自動(dòng)化與智能化的實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)方法支撐。

圖8 高分辨率遙感數(shù)據(jù)的承災(zāi)體提取流程

圖9 重慶市萬(wàn)州區(qū)大周鎮(zhèn)承災(zāi)體分布

3.4 構(gòu)建了大比例尺城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)框架，評(píng)價(jià)了重點(diǎn)城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)

地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理框架的重要內(nèi)容，其定量化評(píng)價(jià)是地質(zhì)災(zāi)害研究領(lǐng)域的重點(diǎn)及難點(diǎn)[24-25]。城鎮(zhèn)尺度災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是介于區(qū)域尺度和單體尺度之間的一種綜合尺度評(píng)價(jià)，既要考慮區(qū)域?yàn)?zāi)害發(fā)育分布特征與威脅對(duì)象，又要考慮單體災(zāi)害的危害強(qiáng)度和易損程度，是區(qū)域和單體災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的有機(jī)結(jié)合體。城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)由基于斜坡單元的區(qū)域危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)和基于危險(xiǎn)源分析的承災(zāi)體易損性評(píng)價(jià)2部分組成，主要包含斜坡單元?jiǎng)澐峙c剖面信息提取、分階段降雨極值分析、斜坡穩(wěn)定性建模、承災(zāi)體智能提取與評(píng)價(jià)4個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)[26-29](圖10)。基于斜坡單元的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)(圖11(a))和基于高分辨率影像承災(zāi)體自動(dòng)化提取后的地質(zhì)災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)(圖11(b))，利用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)矩陣方法將地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果(圖11(c))劃分為極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

圖10 基于斜坡單元的城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程

(a) 大周鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

(b) 大周鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)

4 存在的主要問(wèn)題和難點(diǎn)

通過(guò)2019年項(xiàng)目的實(shí)施，在區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律、孕災(zāi)背景條件和成因機(jī)理研究上獲得了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，在地質(zhì)災(zāi)害隱患早期識(shí)別、城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)上取得了一定的進(jìn)展，但受技術(shù)限制和方法制約，在孕災(zāi)、評(píng)災(zāi)和控災(zāi)等方面仍存在諸多問(wèn)題和難點(diǎn)。

(1)自然界中地質(zhì)災(zāi)害的形成與演化往往經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史演化過(guò)程，本構(gòu)條件和諸多外因共同耦合的地質(zhì)事件，通過(guò)概化模型闡述其形成機(jī)理，其精準(zhǔn)度需要不斷的技術(shù)進(jìn)步和認(rèn)知積累來(lái)提升。

(2)利用高分辨率遙感影像進(jìn)行承災(zāi)體自動(dòng)識(shí)別提取雖然取得一定的進(jìn)展，但由于地質(zhì)環(huán)境條件的復(fù)雜性、數(shù)據(jù)精度不一致、識(shí)別算法局限性等不確定性因素疊加，影響著識(shí)別的精準(zhǔn)度，精確的承災(zāi)體自動(dòng)識(shí)別尚需技術(shù)和方法的不斷改進(jìn)。

(3)巖體干濕循環(huán)試驗(yàn)揭示了侏羅系砂巖、泥巖干濕循環(huán)下的劣化規(guī)律，但限于樣品的數(shù)量和試驗(yàn)環(huán)境的單一性，定量的評(píng)價(jià)還需要進(jìn)一步加強(qiáng)試驗(yàn)的投入。

(4)三峽庫(kù)區(qū)城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)在動(dòng)態(tài)定量評(píng)價(jià)上有很大的提升空間，在評(píng)價(jià)因子上充分考慮監(jiān)測(cè)預(yù)警模型和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用降雨、庫(kù)水位波動(dòng)和不同類型的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)共同驅(qū)動(dòng)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)仍需技術(shù)和方法的提升。

5 結(jié)論

本文在充分利用前人研究成果的基礎(chǔ)上，通過(guò)2019年項(xiàng)目實(shí)施，在區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)背景、演化機(jī)制和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)上取得了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)及成果。

(1)三峽庫(kù)區(qū)滑坡災(zāi)害主要發(fā)育于軟弱的碎屑巖地層及碳酸鹽巖上堆積的第四系松散覆蓋層，受地形地貌控制，以褶皺為主的地質(zhì)構(gòu)造和河流展布從區(qū)域上控制著地形地貌形態(tài)，從而影響地質(zhì)災(zāi)害的分布。降雨和人類活動(dòng)是主要誘因，三峽水庫(kù)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的庫(kù)水位調(diào)控也是影響因素之一。

(2)從地質(zhì)沉積歷史、地貌演化及微地貌改造等方面系統(tǒng)總結(jié)了地質(zhì)災(zāi)害的形成演化機(jī)理，闡述了主導(dǎo)地質(zhì)災(zāi)害形成的因素，分析了松散堆積體滑坡和順層巖質(zhì)體滑坡的成因及演化過(guò)程，從微觀上揭示了砂巖、泥巖在干濕循環(huán)下的劣化規(guī)律，提升了有關(guān)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害演化機(jī)制的認(rèn)識(shí)。

(3)探索了承災(zāi)體自動(dòng)提取方法，構(gòu)建了城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)框架，承災(zāi)體自動(dòng)提取技術(shù)可有效提升大比例尺地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)效率，為三峽庫(kù)區(qū)以城鎮(zhèn)為主體的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作的全面開(kāi)展提供參考。

(4)在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，取得了技術(shù)方法和認(rèn)識(shí)水平的提升，除因技術(shù)條件限制的不足外，在巖體物理力學(xué)系統(tǒng)演變、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方面仍需進(jìn)一步提升。通過(guò)系統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害演化研究，提升了對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的識(shí)別能力，同時(shí)充分利用三峽庫(kù)區(qū)各類地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，開(kāi)展了地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，提升了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)能力，為地質(zhì)災(zāi)害防控提供了支撐。