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泥石流是一种暴发于沟谷、坡地,含有大量泥沙、石块和巨砾等固体物质的特殊性洪流。我国地貌类型独特、地形条件复杂、气候特征多样、人类活动密集,造成山区地表呈现地势起伏大、河谷纵横、松散堆积物丰富等特征。泥石流逐渐成为威胁我国人民生命财产安全的主要自然地质灾害之一。近年来,山洪、滑坡、泥石流等自然灾害的防治工作受到各级政府的高度重视。 本文以北京山区为研究区,以小流域为基本单元,参考泥石流灾害历史记录数据,结合ALOS遥感影像,进行泥石流沟谷的解译及校正,最终获得705条泥石流沟谷的空间位置及相关属性信息。文章引入构造地貌参数,通过研究小流域的相对构造活动性与泥石流灾害危险性的关系,探究北京山区孕灾环境的稳定性;结合TRMM降水数据,分析不同地貌单元内降水的空间分布特征与泥石流沟谷的关系;选取植被覆盖度、岩石坚固系数、断裂带密度、流域切割密度、路网密度及土地利用综合程度指数,基于K-means聚类分析方法对北京山区小流域地表物质条件进行聚类,分析不同类型地表物质条件对泥石流灾害的补给状况;最终,将以上关于地形、降水及地表物质三方面的分析结果进行空间叠加,得出北京山区小流域泥石流灾害主导因素的空间分布。 本文的主要研究内容如下: (1)进行北京山区小流域灾害类型的判定。利用Bayes判别、Logistic回归及随机森林分类模型,将北京山区小流域划分为洪水型、输沙型和泥石流型。结果显示,北京山区小流域以输沙型和泥石流型为主,洪水型较少。 (2)分析北京山区小流域相对构造活动性与泥石流沟谷分布密度的关系。引入构造地貌参数进行小流域泥石流灾害危险性研究,其评价结果的精度可达85%以上;泥石流危险性的预测结果表明,在尚无泥石流沟谷分布的区域,泥石流危险性较高的小流域主要分布于北京山区南部的房山及门头沟地区。 (3)比较北京山区不同地貌分区内降水特征的空间分布差异性。燕山山地多年平均降水量较高,区内分布有一个北京降水量高值中心,且呈现从东向西逐渐递减的趋势;太行山地多年平均降水量稍低,其中降水低值区位于门头沟附近的中山区。 (4)划分北京山区小流域的地表物质条件类型。Ⅰ类型流域的特点为断裂带密度较高,所有流域内均有断裂带穿过;Ⅱ类型流域的特点为多分布于高大山体及高耸峭壁附近,岩性坚硬,但裂隙发育;Ⅲ类型流域的特点为多位于山间河谷地区及水库周围,地势相对平坦低缓,流域切割程度较高,且路网密度及土地利用综合程度较高,流域内断裂带密度高,易造成岩体破碎;Ⅳ类型流域的特点为受人类活动干扰强烈,主要分布于山地与平原过渡的山前地带。 (5)提取小流域泥石流灾害的主导因素。地形主导型流域分布于北山西北部和西山地区;降水主导型流域主要分布于北山的密云、平谷一带的降雨高值中心;地表物质主导型流域多分布于高大山体及断裂带附近。