科罗拉多州的格伦伍德斯普林斯(Glenwood Springs)位于罗阿林福克河(Roaring Fork River)和科罗拉多河(Colorado River)的交汇处,被科罗拉多落基山脉的陡峭山峰所环绕。该地区频繁发生由滑坡和坍塌引发的强烈片状侵蚀、泥石流和超浓洪水,这些地质灾害对当地居民的生命财产安全以及区域生态安全构成了严重威胁。自20世纪初以来,格伦伍德斯普林斯已经遭受了至少21次破坏性的泥石流和洪水袭击,其中1977年7月24日的一场暴雨引发的泥石流覆盖了超过80公顷的城市区域。科罗拉多州立大学研究人员介绍了一种利用地理信息系统(GIS)评估格伦伍德斯普林斯地区地质灾害、脆弱性和风险的方法。
研究重点关注泥石流和地面沉降,通过一系列算法处理地形、水文、降水、地貌过程、基岩和表层地质、结构地质、土壤、植被和土地利用等信息,使用ARC/INFO和GRASS GIS软件生成可供城市规划者使用的地图和表格。研究将该地区划分为14个规划程序类别,其中7个类别被定义为适合人类居住的区域,另外7个类别则被定义为不适合建设的区域,更适合用于公园和森林。研究结果显示,格伦伍德斯普林斯地区的泥石流灾害易发性呈现出明显的空间分布特征。通过GIS分析,研究团队生成了泥石流灾害易发性地图,该地图基于斜坡角度、朝向、表层和基岩地质、土壤技术特征、水流、降水、泥石流历史记录、土地利用、植被和地震特征等因素。地图将研究区域划分为不同的易性等级,从极低到极高。结果显示,该地区东部山坡的泥石流易性较高,这与该地区密集的城市开发形成了冲突。此外,该地区的地震活动和降水模式对泥石流的发生具有显著影响。通过对历史地震数据和降水记录的分析,研究团队能够预测未来泥石流发生的概率,并据此制定相应的灾害缓解措施。研究还对地面沉降灾害进行了评估,发现某些地区的地面沉降风险较高,特别是在那些土壤易受湿陷和地下水流影响的区域。研究结果表明,通过合理的规划和灾害缓解措施,格伦伍德斯普林斯地区的地质灾害风险可以得到有效管理,从而保护居民的生命财产安全和区域生态安全。泥石流灾害易发性地图直观地展示了不同区域的泥石流风险等级,为城市规划者提供了明确的指导。
本研究示范了如何利用GIS技术实现多源地质信息的集成与可视化,为复杂山地城镇的地质灾害风险识别与规划提供了科学依据。通过精确划定不同风险区域,研究成果有助于规划者在土地利用、基础设施选址和灾害防范中作出合理决策,兼顾安全与城市可持续发展。研究也为类似地区的灾害管理和政策制定提供了可参考的技术路径。相关研究成果发表于《Geomorphology and Natural Hazards》[1]。
[1] Oaks,Geological hazards, vulnerability, and risk assessment using
GIS: model for Glenwood Springs, Colorado