Оползень представляет собой сложную геологическую опасность, которая имеет разрушительные последствия для устойчивого социально-экономического развития в горных районах.
Северный Пакистан является одним из наиболее подверженных оползням регионов, что можно объяснить бурной топографией, активной сейсмичностью, муссонными дождями и антропогенной деятельностью на неустойчивых склонах. Провинция Гилгит-Балтистан на севере Пакистана часто и серьезно страдает от оползней в прошлом и подвержена большему количеству разрушений, вызванных оползнями в будущем.
В недавнем прошлом в результате обрушения в Аттабаде 4 января 2010 года в регионе погибли 19 человек, были эвакуированы 6000 человек, на пять месяцев заблокирована река Хунза, которая ведет к озеру, находящееся примерно в 14 км, и затопило 19 км района. Несмотря на угрожающие оползни в регионе, карты восприимчивости к оползням недоступны для большей части территории, что может быть использовано для оценки и уменьшения опасности оползней.
Спутниковые изображения и аэрофотоснимки с обширным пространственным и повторяющимся охватом эффективно используются в Геоинформационной системе (ГИС) для обнаружения оползней, мониторинга и оценки восприимчивости. Однако инвентаризация оползней часто производится по спутниковым снимкам; используемые изображения должны соответствовать критериям, предложенным Harp et al. (2011).
Спутниковые изображения, такие как Landsat, ASTER и Sentinel доступны бесплатно с глобальным охватом и, следовательно, могут быть эффективно использованы для разработки инвентаризации оползней в региональном масштабе. Прекрасные снимки с разрешением, такие как IKONOS, QuickBird, SPOT и WorldView эффективно используются для разработки запасов оползня в местном масштабе.
Однако, их высокая цена, узкая ширина полосы ограничивают их применение в региональном масштабе исследований. Визуальная и цифровая классификация изображений эффективно используются для демаркации оползней по спутниковым снимкам, которые должны быть впоследствии проверены в полевых условиях.
Пространственное распределение и интенсивность оползней в основном контролируются причинными факторами, включая литологию, тектонику, геоморфологию, топографию, осадки и антропогенные факторы. Эти причинные факторы часто эффективно рассчитываются по спутниковым снимкам и цифровой модели рельефа (ДЭМ).
Инвентаризация оползней обычно сравнивается с причинными факторами оползней, чтобы определить их влияние на пространственное распределение и интенсивность оползней, и в конечном итоге позволяет разработать карту восприимчивости к оползням.
Методы оценки восприимчивости к оползням можно разделить на количественные и качественные. Количественные методы в основном основаны на оценке вероятности скольжения путем анализа взаимосвязи между причинными факторами и оползневой инвентаризацией.
Количественные методы для оценки восприимчивости к оползням включают модель логистической регрессии, модель весовой доказательной базы, соотношение частот индекса модели энтропии, нечеткой логики и величины опорных векторов.
Качественные методы носят субъективный характер и традиционно используют инвентаризацию оползней для разграничения участков с аналогичными топографическими, геологическими и геоморфологическими характеристиками, которые подвержены скольжению.
Однако некоторые из качественных методов, таких как процесс аналитической иерархии (AHP), также учитывают концепцию ранжирования и взвешивания и могут называться полуколичественными по своей природе.
Поэтому целью исследования являлась разработка инвентаризации оползней, полученных с помощью дистанционного зондирования, анализ их пространственного распределения путем сравнения с причинными факторами и разработка карты восприимчивости к оползням с использованием метода отношения частот.
Район исследования расположен в Центральном национальном парке Каракорум (CKNP) и состоит из долины Харамош, долины Багроте и частей долины Нагар в Гилгит-Балтистане, Пакистан.
Центральный национальный парк Каракорум (CKNP) является одним из крупнейших (10000 км2) охраняемых районов в Гилгит-Балтистане со значительными природными ресурсами. Он состоит из крупных альпийских ледников и пресной воды, питаемой высокогорными ледниками.
Высота области колеблется в пределах 1400−7788 м над уровнем моря, а уклоны колеблются в пределах 50–70°. Район наиболее подвержен частым оползням, учитывая неровную топографию, активную сейсмичность, трещиноватость геологии, климатические факторы и антропогенную деятельность на неустойчивых склонах.
Максимальная температура летом превышает 40°C, несмотря на то, что среднемесячная температура зимой опускается ниже 0°C в основных долинах выше 2300 м над уровнем моря. В 2001 году огромная каменная лавина обрушилась на Барчи Харамош-Гилгит и похоронила небольшое поселение, известное как «Гун».
Район исследования расположен в одном из самых сейсмически активных регионов на земле, с активными гималайскими хребтами на севере, горными хребтами Гиндукуша на северо-западе и горными хребтами Сулеймана на юго-западе. Высокая сейсмическая опасность в Пакистане и прилегающих районах Индии и Афганистана обусловлена движением на север Индийской тектонической плиты со скоростью 31 мм/год, которая находится под Евразийским континентом.
Это столкновение Индийской и Евразийской плит привело к развитию самых высоких в мире горных хребтов - горных хребтов Каракорум, Гималаев и Гиндукуша. Совместное воздействие активной тектоники, высокой сейсмичности, грубой топографии, трещиноватости геологии, погодных и антропогенных воздействий на неустойчивые склоны приводит к частым и разрушительным оползням в районе исследований.
Пространственное распределение и интенсивность оползней в значительной степени контролируются окружающей топографией, геологией, тектоническими особенностями, погодными условиями, земным покровом и антропогенными факторами.
Следовательно, оценка влияния этих причинных факторов на пространственное распределение оползней имеет большое значение для понимания механизма их действия и последующей разработки карты восприимчивости к оползням.
Аспект местности - это направление склона, и из-за его значительного влияния на растительный покров, удержание влаги и прочность почвы; оно может влиять на начало оползня. Аспект местности исследуемой области был рассчитан по матрице АСТЕР с использованием движущегося окна 3×3 в ArcGIS 10.2.
В горной местности строительство сети связи, включая автомобильные и железные дороги, часто приводит к дестабилизации склона и, в конечном итоге, к оползням. Чтобы оценить влияние дорожной сети на оползни в исследуемом районе, дорожная сеть была извлечена из полученных изображений SPOT-5 и впоследствии проверена в полевых условиях. Впоследствии, расстояние от дороги было вычислено от дороги на интервале 100 м с использованием программного обеспечения ArcGIS.
Потоки могут играть неблагоприятную роль в устойчивости склона, подрезая из-за эрозии пальца и насыщая палец скольжения, из-за увеличения проникновения воды. Чтобы оценить влияние потоков на распределение оползней, сеть потоков для исследуемой области была рассчитана по DEM АСТЕР с использованием инструментов ArcHydro. Были изучены потоки с площадью накопления более 20 км2. Расстояние от потоков было разделено на шесть буферных зон с интервалом 20 м в программном обеспечении ArcGIS.
Для картирования восприимчивости к оползням важно предположить, что на пространственное распределение оползней влияют факторы, вызывающие оползни, и что будущие оползни будут происходить в тех же условиях, что и оползни в прошлом. В исследовании использовалось соотношение частот (FR) для картирования восприимчивости к оползням.
Сравнение инвентаризации оползней с причинами оползней показало, что дороги и уклон являются наиболее влиятельными факторами, управляющими пространственным распределением оползней в районе. Разломанная и сочлененная литология также существенно контролирует пространственное распределение оползней.
Интенсивность оползня также увеличивается по мере приближения к дорогам и ручьям. Полученная взаимосвязь между инвентаризацией оползней и причинными факторами используется в методе отношения частот для разработки карты восприимчивости к оползням.
Разработанная карта подверженности оползням может быть использована учреждениями концерна для разработки и реализации мер по смягчению оползней.