瓮安县喀斯特旅游景区滑坡危险评价与防治对策

岑天保，吴 丽，潘网生,2，傅良同,2

(1. 黔南民族师范学院 旅游与资源环境学院，贵州 都匀 558000；2. 黔南景区溶洞资源开发与生态环境保护工程研究中心，贵州 都匀 558000)

1 引言

旅游景区滑坡危险评估可据以提出应对措施减少滑坡的发生，从而保护旅游景区的游客和景区管理人员的人身和财产安全。据“中国知网指数分析”统计数据，最早滑坡研究在为数不多的文献中有多篇趋向于定性描述，近年来研究方法开始由定性描述向定量分析转变，国内相关研究成果正逐年增加。在上述成果中，最常见的一类评价模型是基于模糊理论的模糊综合评判法，本文拟采用模糊综合评判法来对瓮安县旅游景区进行滑坡危险性评价。为了避免前人研究中通过专家打分法确定评价指标权重的主观性，本文基于层次分析法中权重矩阵构造法求解权重矩阵最大特征值与最大特征向量。此外，考虑指标权重矩阵计算数值繁琐，本文引入MATLAB软件解决复杂的数值计算难题。

2 研究区域概况

研究区域以瓮安县朱家山国家森林公园旅游景区与江界河大桥旅游景区两个景区为代表。贵州省瓮安县地处云贵高原腹地，县域内总辖58个乡镇，县域总面积1973.8 km2，截至2019年1月1日总人口469642人。目前，瓮安县旅游业正处于开发阶段，现已有朱家山国家森林公园、江界河大桥等多个旅游景区。县域内地势南高北低，最低处(乌江沿江渡)海拔479 m，最高处(花竹山)海拔1567 m，全县范围内的平均海拔1028 m。地势起伏大，沟谷纵横；同时，瓮安县位于亚热带湿润季风气候区，降水丰沛且集中，全年降雨量高达1148.2 mm。在旅游开发过程中，由于旅游景区内部修建公路、建筑、旅游景区设施等人类工程，导致地表破碎，破坏地表原有的稳定状态。此外，地形、降雨、地质等因素与人类工程的耦合，为滑坡等灾害的形成提供了动力。

3 数据来源与研究方法

本文研究数据主要来源于现场勘察、前人研究成果及有关数据库。其中，DEM模型(地形地貌)、流域水文、人类活动等数据来源于Bigmap地图下载器，地质构造与工程岩组数据来源于现场勘察及贵州省区域地质志及其附图。

模糊综合评判是基于模糊变换原理和最大隶属度原则，综合考虑被评价事物及其属性的相关因素进而进行等级或类别评价[1]，分析其重要程度且分别赋予不同指标相应的权重系数、构建评判指标集、评语集与权重集。

(1)评判指标集，评价指标是为滑坡的发生提供条件的因子，分别是坡度、地质构造、流域水文缓冲区、地质工程岩组与人类工程活动。评判指标集U=(u1,u2,u3,u4,u5)。

(2)评语集，评语集分别是从多个评价因子中逐一分级，每个因子的等级分别是基本安全、潜在危险、低危险、危险。评语集V=(v1,v2,v3,v4)。

(3)单个因子判断，对评价指标U的判断，在评价集V上存在与之一一对应的关系,确立 f:U→f(v) 的关系。

(4)隶属度，即标示评价指标Ui对应评语集Vi的隶属程度[2]。

(1)

(2)

(3)

上式中x为实测值，c1、c2、c3的隶属阈值分别为对应评价指标的基本安全、潜在危险和低危险3个等级。不可量化的指标则根据指标隶属危险等级定性取值。

(5)构建模糊矩阵，将评价体系标准值与景区调查实际值进行对比，评价指标实际值是否存在模糊评判体系值范围内，若是则根据隶属函数确立隶属值，若否则记为0，据此构建出模糊矩阵R[3]。

(4)

(6)权重集。由于模糊综合评判体系下的每个评价因子对滑坡潜在危险的作用的重要程度存在差异，因此需要对各个评价指标进行权重赋值，在这里采用层次分析法中构建矩阵原理，将评价因子进行两两对比(详见表1瓮安县旅游景区滑坡危险评价指标权重体系表)，逐一构建出模糊综合评判法的权重矩阵，利用MATLAB计算权重矩阵最大特征向量与最大特征值作为模糊综合评判的权重系数，得权重集:

(5)

A×R=B,B=(b1,b2, …,bn)

(6)

(7)

评价结果由模糊评价矩阵Rij与权重矩阵最大特征值A组合构成，得出评价集B=(b1,b2,b3,b4) 。按照最大隶属度原则，评价集B的评价必然指向最大隶属，由此确定滑坡危险性等级[1]。

4 基于模糊综合评判的滑坡危险性评价

本文结合研究区实际，并参考前人经验选取滑坡危险性评价指标，分别是坡度、岩性岩组、地质构造、水系及人类活动(程度)。选用原则是优先考虑指标因子的对比性和可量化性。

4.1 评价指标描述

4.1.1 坡度

坡度信息由研究区DEM模型经ArcGIS平台提取量化，量化标准基于本文作者对朱家山和江界河景区实际调研数据及前人经验制定[4]。

4.1.2 岩性岩组

江界河岩组为下第三系(E)，下部为紫红色砾岩，上部为紫红色含泥岩，钙质粉砂岩；朱家山岩组为上板溪群清水江组(Pt31dq)，主要有灰绿、黄绿色中厚层玻屑凝灰岩，层纹状层凝灰岩，夹变余石英砂岩，绢云母板岩，浅灰、绿灰色变余含砾砂岩[5]。

结合实际调研与前人研究经验，采集岩石样本数据加以分析。地层岩组的评价指标危险等级对应的岩组分别为：基本安全：硬质岩组；潜在危险：硬质夹软质岩组；低危险：软质岩组；危险：松散质岩组[6]。

4.1.3 地质构造

地质构造指标量化是依据贵州地质图断层分布状况、断层长度、空间断层分布密度等地理特征进行分析，重点是考虑活动断层[7]。朱家山国家森林公园景区与江界河大桥风景区在10 km范围内，地质构造特征主要为不明断层的空间分布。

4.1.4 水文

水文信息提取具体方法参考文献[8]，经由数字高程模型经流域填充、流向分析、流量分析、提取河网等步骤实现。本文以距沟渠、河流等水系网络远近，依据水文因子对滑坡影响程度(距离远近)，将其划分为基本安全(>350 m)，潜在危险(150～350 m)，低危险(50～150 m)，危险(<50 m)等4个等级。

4.1.5 人类活动

旅游景区内的人类活动对地表的影响表现为切坡修路、修建房屋、矿山采矿、拦坝蓄水、开垦耕作、破坏植被以及破坏岩体结构[9]等。以上人类活动为滑坡提供条件，尤其是山体切坡，不仅产生临空面，而且破坏了坡体结构，极易导致坡体失稳。同时，地表植被遭到破坏，连续性的降水成为滑坡等地质灾害的诱发因素。本文根据人类活动对滑坡的贡献大小，将该指标的危险性程度划分为4个等级，详见表1。

表1 人类活动分级

4.2 模型构建与评价指标分级标准

根据模糊判断矩阵R的元素(评价指标)rij相对于上一指标层某元素的重要性程度，本文构建互反型模糊判断矩阵，各元素(评价指标)标度取值见表2。同时，结合前人研究的成果及研究区域实际情况，各元素(评价指标)分级标准如表3，景区滑坡隐患点的危险性评价指标实测值如表4。

表2 模糊判断矩阵元素的标度

表3 滑坡危险评价指标分级标准

表4 景区滑坡危险评价指标实测值

4.3 评价结果

根据旅游景区滑坡隐患点的个指标实际值与评价体系标准值的对照，参考表4得到模糊矩阵R如下:

进行一致性检验得权重矩阵：A=[0.52 0.26 0.13 0.06 0.03]，经MATLAB计算模糊矩阵R与权重矩阵A的合成。由此，求得隐患点J1～Z5的评价集B的评价结果(表5)。

表5 景区滑坡危险性概率 %

滑坡隐患点J1、滑坡隐患点J2、滑坡隐患点J3的评估结果一致。滑坡隐患点J1的模糊综合评判结果：基本安全的概率为64.18%，潜在危险的概率为35.47%，低危险的概率为0%，危险的概率为0%；滑坡隐患点J2的模糊综合评判结果：基本安全的概率为64.18%，潜在危险的概率为26.15%,低危险的概率为4.03%，危险的概率为0%；滑坡隐患点J3的模糊综合评判结果：基本安全的概率为64.18%，潜在危险的概率为26.15%，低危险的概率为8.59%，危险的概率为0%。根据最大隶属度原则，隐患点J1、J2、J3的滑坡危险性评价结果为基本安全。

滑坡隐患点Z1的模糊综合评判结果：基本安全的概率为51.28%，潜在危险的概率为3.33%，低危险的概率为31.73%，危险的概率为12.90%；滑坡隐患点Z2的的模糊综合评判结果：基本安全的概率为51.28%，潜在危险的概率为3.33%,低危险的概率为26.15%，危险的概率为19.24%。滑坡隐患点Z3的模糊综合评判结果：基本安全的概率为51.28%，潜在危险的概率为31.29%，低危险的概率为0%，危险的概率为6.34%。按照最大隶属度原则，隐患点Z1、Z2、Z3的滑坡危险性评价结果为基本安全。

滑坡隐患点Z5的模糊综合评判结果：基本安全的概率为0%，潜在危险的概率62.12%，低危险的概率为0%，危险的概率为6.34%。按照最大隶属度原则，隐患点Z5的滑坡危险性评价结果为潜在危险。

上述基于模糊综合评判的滑坡危险性评价结果与实地勘察结果基本相符，表明研究结果可信度高，具有应用推广价值。

5 结论

(1)瓮安县江界河和朱家山两处景区的滑坡隐患点J1、J2、J3、Z1、Z2、Z3基本安全，其概率51.28%～61.48%；Z5属于潜在危险，其概率为62.12%。

(2)基于模糊综合评判模型的喀斯特景区滑坡危险性评价结果与与景区实际情况基本相符，研究方法具有可操作性和灵活性，对于类似小区域喀斯特景区的安全管理具有实用价值和示范效应。

6 防治对策

瓮安江界河景区多处切坡修路导致路基边坡岩体破碎，产生滑坡危岩体。朱家山国家森林公园岩组为绢云母板岩、泥岩，岩性较软，遇到连续暴雨极易诱发小型滑坡。实地调查表明，上述2个景区开发程度低，基础设施不健全，防护措施不到位，仅有部分灾害隐患点设置安全警示牌，部分道路护栏损坏，落叶、碎石、泥土等杂物推积，卫生条件差。

建议相关部门及时排查滑坡隐患，对低危险的区域采取有效防护措施，加强旅游景区内部基础设施的建设，完善景区安全管理制度，改善卫生条件，完善安全管理制度。同时，针对破碎危岩体，建议对裂缝进行混凝土灌浆加固、加装防坠钢丝网。针对单体滑坡，除了对滑坡体做好排水措施外，在允许的情况下进行卸载和削坡处理，然后对滑坡体进行护坡施工，并在游览区与滑坡体之间修建混凝土防护墙，设置警示标牌。