基于AHP- FCJ 的三都县产蛋崖旅游景区滑坡危险性评价

2020-12-10梁兴蓉宋华艳潘网生

科学技术创新 2020年35期

梁兴蓉宋华艳潘网生

(黔南民族师范学院旅游与资源环境学院，贵州都匀558000)

由于地质体和地质环境在演化过程中，自然、人为因素或者是两者共同作用，从而给人类和社会环境造成一定的危害或产生威胁，这一地质现象称为地质灾害[1]。近年来，地质灾害预警、监测、评估及防治理论得到空前发展，其中部分学者关于地质灾害危险性评价也取得丰硕成果[2]-[6]，逐步完善了地质灾害危险性评价体系。然而，专门针对旅游景区的地质灾害危险性评价工作开展得较少，关于贵州旅游景区的地质灾害危险性评价研究成果更少。贵州的旅游景区多位于高山深谷之中，极易受到地质灾害的威胁，影响当地人民生命财产安全。本文拟以贵州省三都县产蛋崖景区为研究对象，以地理信息系统（GIS）为基础依托，采用层次分析法（AHP）和模糊综合评判（FCJ）相融合的方法开展滑坡危险性评价研究，以期为旅游景区的规划及地质灾害防治提供理论指导。

1 研究区域概况及数据来源

1.1 区域概况

三都水族自治县位于贵州省黔南州。该县以低中山峡谷、低丘陵缓坡地貌为主，海拔在400-1000m 之间，山地面积占94%，是典型的山地县。其地理位置处于东经107°40′-108°14′，北纬25°30′-26°10′之间，位于雷公山和月亮山腹地，地势自西北向东南倾斜。该区域全年气候温暖多雨，且年平均气温为18.1℃。产蛋崖位于三都县姑鲁寨登赶山上，在它的山腰上裸露出一块崖壁，其长达20 多米，高为6 米。崖壁表面不平整，在高处，有几块巨大而又尖利的岩石横贯着；近百枚“石蛋”错落有致地镶嵌在崖壁上，“石蛋”的直径约30-60cm，最重的甚至达300 多kg[7]。

图1 产蛋崖景区卫星影像图

1.2 数据来源

本文关于产蛋崖景区灾害点数据来源于实地考察，数字地面模型数据来源于Bigmap 地图下载器；遥感影像图数据来源于地理空间数据云（http:www.gscloud.cn），地质数据来源于贵州区域地质志1987 版。

2 研究方法

本文基于GIS 技术平台，优选符合研究区特点的13 个评价指标，利用层次法计算指标权重，运用模糊数学方法确定评价指标的隶属度，充分发挥层次分析法与模糊数学综合评价法的综合优势，有针对性性开展小区域喀斯特山区的滑坡危险性评价研究，获得基于GIS 空间分析功能的滑坡危险性等级区划结果。具体操作方法详见参考文献[8]-[9]。

层次分析法的判断矩阵采用1-9 标度构建。一致性指标CI计算参考文献[10]。

模糊综合评判侧重于指标分级和指标重要性程度的评价，由此赋予不同指标相应的权重系数，则可构建评判指标集、评语集与权重集。根据产蛋崖的评价因素实际取值，基于模糊理论确定评价因素V 对评价集U 的隶属度，构建模糊评判矩阵R。其中，隶属度函数基于梯形分布模型设计[11]，公式如下：

式中：X 为各因子实际值；V 为评价集的上下界限。

3 滑坡危险性评价

3.1 评价指标选取与数据图层处理

地质灾害作为复杂存在的系统，常受控于地理、地质、水文、人类工程活动等多种要素。结合研究区实际及前人研究成果，本文选取坡度、坡向、岩性、倾角、距河流距离、距山间冲沟、景观台、距道路切坡、植被覆盖度、断层距离、岩组结构、距灾害点距离、灾害点治理情况等13 个因子建立评价指标体系。

3.1.1 坡度。坡度是影响滑坡地质灾害形成的主控因子，高陡的凸形坡易产生滑坡。本文将坡度分为0～5°，5～15°，15～30°，30～45°四个等级，依次对应无危险、低危险、中危险及高危险（图2a)。

3.1.2 坡向。坡向对山地地质灾害的发育也存在影响，主要表现为阳坡风化程度更高，坡面岩石更为破碎，且阳坡含水量和植被覆盖度均较低，影响土体承压力和地下水空隙压力，往往更容易失稳发生滑坡。本文将坡向分为0～90°，270～360°,180～270°，90～180°四个区段，依次对应无危险、低危险、中危险及高危险（图2b)。

3.1.3 岩性。地层岩性的不同也是导致滑坡这一地质灾害形成条件的重要因子。区内主要出露地层有晚寒武系下三都组的黄灰、青灰和灰色泥灰岩（图2c）。本文根据定性分类法，从坚硬程度方面对研究区域分为硬岩、较硬岩、较软岩及软岩，依次对应无危险、低危险、中危险及高危险。

3.1.4 倾角。由贵州区域地质志1987 版地质图矢量化断层图层及倾角图层可得知该区域倾角在30-65 之间。因此将其倾角分为0°,0～10°,10～20°,20～90°四个等级，依次对应无危险、低危险、中危险及高危险（图2d）。

3.1.5 距河流距离。本文依距离河流远近建立0～100 m.100～200 m.200～1000 m 及>1000 m 四级缓冲，但是由于研究区域较小，故只有前三环缓冲区，依次对应高危险、中危险及低危险（图2e）。

3.1.6 距山间冲沟。存在一定坡度的斜坡，或者是切割较深的沟谷都为滑坡的发育提供了有利的地形条件及临空面。因此依距山间冲沟距离分别做0～50 m、50～100 m、100～200 m 及>200 m 四级缓冲，依次对应高危险、中危险、低危险及无危险。

3.1.7 植被覆盖度。植被的根系可以稳固土层，故植被覆盖度的高低也与滑坡发生的危险性密切相关。本文依据植被覆盖度做重分类处理，设置低、较低、较高、高四个级别，依次对应高危险、中危险、低危险及无危险（图2g）。

3.1.8 断层距离。本文考虑断层对地质灾害的发育的重要影响，按距离断层远近做半径为500 m 的两级缓冲（图2h）。

3.1.9 岩组结构。研究区属于寒武系三都组，本文将岩组结构划分为整体性好、整体性稍好、部分破碎及松散破碎四个类别，依次对应无危险、低危险、中危险及高危险。（图2i）。

3.1.10 景观台。结合研究区域实际情况，环景观台分别构建0～30 m、30～60 m、60～100 m 及>100 m 四级缓冲，依次对应高危险、中危险、低危险及无危险（图2j）。

3.1.11 距道路切坡。受地形的限制，山区旅游道路工程建设常常需要对山体做切坡处理。此时切坡在卸荷、风化、降雨诱发以及车辆振动的作用下极易诱发滑坡或是其他类型的地质灾害，本文按50 m 的影响半径做四级缓冲处理（图2k）。

图2 评价指标图层数据及处理

3.1.12 距灾害点距离。参考相关文献，结合实际情况，将距灾害点距离以0-30 m、30-60 m、60-100 m 及>100 m 距离做缓冲区，依次对应高危险、中危险、低危险及无危险（图2l）。

3.1.13 灾害点治理情况。在道路工程建设活动中，形成了一定数量的人工边坡，而且这些边坡基本没有进行工程防护措施，甚至有些边坡上掉落的危石都未进行清除（图2m-1,2m-2）。

3.2 构造判断矩阵

首先，分析准则层B（基础因子（B1）和诱发因子（B2））对目标层A 的相对重要性判断矩阵G（见表1）。

然后，分析方案层C 中的C1-C9（坡度、坡向、岩性、倾角、距河流距离、距山间冲沟、植被覆盖度、断层距离、岩组结构）对准则层B1（基础因子）的重要性并构造判断矩阵G1（见表2）。

最后，分析方案层C 中的C10-C13（景观台、距道路切坡、灾害点治理情况、距灾害点距离）对准则层B2（诱发因子）的重要性并构造判断矩阵G2（见表3）。

经计算，G 矩阵、G1 矩阵和G2 矩阵的最大特征值分别为2、10.0832 和4.2128，其一致化率CR均小于0.1，一致性检验合格。各因子权重值见表4。

3.3 计算因子的综合权重值

在满足一致性条件的基础上，计算各个评价指标所占的综合权重值（见表5）。

3.4 模糊综合评判

滑坡危险性程度可以采用4 等级制，即：无危险、低危险、中危险、高危险，建立滑坡的危险度评价集，即U=(U1,U2,U3,U4)=(无危险，低危险，中危险，高危险)。由此，建立滑坡危险指标等级及其赋值表（表6）。

根据产蛋崖的评价因子实际取值，求得评价因子V 对评价集U 的隶属度，从而建立模糊矩阵R。

表1 因子重要性标度

表2 产蛋崖滑坡危险性评价因子的判断矩阵G1 及相关重要性标度

表3 产蛋崖滑坡危险性评价因子的判断矩阵G2 及相关重要性标度

表4 相对权重结果表

表5 综合权重值结果表

表6 滑坡危险指标等级及其赋值表

基于GIS 技术的产蛋崖景区滑坡危险性等级区划图如图3。

根据O=W×R (O 表示模糊综合评判集）对产蛋崖景区内一处典型滑坡灾害点的危险性做模糊综合评判，取得如下结果：

OG中最高值为0.777，即该灾害点仍属高危险等级。

3.5 结果分析与讨论

景区内高危险区面积占比11%，主要分布在景区西部及南部；中危险区面积占比44%，在景区内占比最大；低危险区面积占比为32%，主要环绕在中危险区的周围；无危险区面积占比12%，主要分布在该旅游景区的西北及东南部。景区内一处典型滑坡灾害点仍属于高危险等级状态。上述评价结果与实地情况基本相符。

图3 产蛋崖景区滑坡危险性等级区划图

3.6 防治对策

在滑坡危险性评价的基础上，结合景区实际，进行分区预防与重点治理。具体防治措施如下：（1）在条件允许的情况下，在隐患点或者是灾害点处设置自动化监测设备，确保对滑坡体任何情况下实时状况的监测预警；(2）在滑坡体后缘设置截排水沟，防止滑坡体后缘的雨水进入滑坡区，减少雨水对山体的入渗和冲刷；(3）将人工边坡落石清理掉，再使用防护栏将隐患隔离，并设置警示标牌，以提醒游客及时避险。