災后景區建設場址安全性分析

摘要： 為了指導災后區域環境的安全監測和生態修復工程，運用數字高程模型定量分析方法，構建了分析高坡度地帶和匯流流徑區域地質災害的三維虛擬模型.選取景觀研究尺度為5 000單元粒度，用該模型模擬分析不同時間段深溪溝地質災害區域的場址環境，研究結果表明：引發災害的關聯影響因子包括坡度因子和匯流累積量分布因子，坡度大于50°且變化較大的帶狀區域生態環境較脆弱，易發生泥石流等地質災害；將匯流累積出水口圖與泥石流災害圖疊置后分析表明，眾多地質災害點均位于匯流出水口區域或流徑上；應加強對災后陡坡敏感帶的安全監測管理和生態修復.最后，提出了地質災害區域的固土植被帶建設規劃和土地調整利用的景觀生態安全格局規劃.

關鍵詞： 河流景區；建設場址；安全性評價；景觀規劃策略

中圖分類號： TU984 文獻標志碼： APostDisaster Safety Analysis of Construction Site of Scenic RegionFU Fei1，DONG Liang1，2，ZHANG Jian1，WANG Gang2

“5·12”汶川地震后，受災地區生態環境安全問題日益突出.近年來，對泥石流等自然地質災害的研究主要采用影響因子分析和評估方法.例如，利用GIS提取數據，進行關聯因子研究、構建三維模型分析地質災害安全性、分析數據與濕度模型相結合探索誘災主因[110].我國在該領域的研究還處于初步階段，主要集中在對地質災害易發生程度的評價或預測模型的數字模擬實現方面[1112].文獻[13]利用數字高程模型（digital elevation model， DEM）模擬泥石流形成的地形特征，重點選擇匯水量因子和坡度因子進行關聯性分析.文獻[1415]利用匯水量模型計算、坡度統計以及含沙量計算等方法，實現了對泥石流的仿真模擬.但上述成果還不能滿足土地利用安全性分析和建設規劃指導的需求.

汶川地震后，都江堰虹口鄉山體塌方嚴重，泥石流活躍，沿河景區旅游基礎設施受損嚴重，重建開發迫在眉睫，場址的安全性分析研究尤為重要.本文選取虹口鄉廟壩村重建場址和毗鄰深溪溝泥石流發育區域作為研究范圍，研究災后重建場址的土地利用安全性.西南交通大學學報第48卷第2期付飛等：災后景區建設場址安全性分析

虹口鄉由于地形起伏較大，山地坡面物質下遷劇烈，再加上區域降雨量過大，造成震后該區域泥石流災害十分活躍.筆者通過采集地形數據及野外調查補充，并借鑒國內對泥石流模擬分析的成果，深入探索匯水量因子和坡度因子與自然地質災害的關聯性，進而尋求在受泥石流威脅區域內有效實現景區開發建設場址土地安全利用的規劃方法，并為災區建設的生態安全性評價和可持續發展研究提供科學依據.1數據來源（1） 數據類型.研究數據包括柵格圖像數據和矢量CAD圖像數據.柵格圖像數據包括2007年震前都江堰虹口鄉衛星航測圖和地震、泥石流二次災害后的航空影像圖[16]（圖1）.

文獻[14]借鑒空間分布式水文模型原理[15]，跟蹤從流域出口順流向到每個上游單元的匯流路徑，用匯流路徑除以流速計算整個匯流路徑的匯流時間之和，得到各個網格單元到達流域出口的總匯流時間.對各個匯流時間段內到達出口的所有單元的體積流和產沙量分別求和，得到出口的清水流量和泥沙流量，進而得到含沙量.匯流累積量分布因子是對泥石流危險評價的一個重要指標.

筆者借鑒GIS水文模型對泥石流的模擬途徑，產生派生匯流累積量分布及出水口圖，并與泥石流災害圖疊置進行分析（見圖7）.

圖7中a～g表示模型模擬匯流出水口.由于出水口以下為坡度較小的城鎮建設用地區域，故匯流呈直線穿越城鎮場址注入河流.圖7中a～g為2010年泥石流災害圖顯示的滑坡、泥石流沖擊溝等地質災害重點區域.顯而易見，絕大多數地質災害點均位于匯流出水口區域或流徑上.匯流在出水口及注入河流路徑過程中，流量極大，流速極快，表層土壤極易流失，因此，匯流作用是地質結構破壞、含沙匯流（泥石流）行徑形成的一個重要內因.

4災后景區重建場址的土地安全利用規劃策略（1） 災后陡坡敏感帶的安全監測和生態修復

① 災后陡坡敏感帶的安全監測

利用GIS水文模型模擬研判，對建設場址周邊山區區域進行生態安全性分析，加強對陡坡敏感帶安全監控系統建設，同時，在河岸生態景觀廊道帶注重防災減災功能的規劃，減小城市對生態敏感區的干擾，加強生態敏感區的安全管理.

② 水土流失區的生態修復治理措施

水土流失主要通過降水、侵蝕、沖蝕地表而造成生態退化.通過控制土壤侵蝕，保持生態系統地表基底穩定.地表基底是生態系統發育與存在的載體，基底不穩定，生態系統就不可能持續演替和發展.

根據地質條件進行修復區分類，重點控制山坡坡度大、自然生態環境質量差、高強度水土流失發生區.由于震后坡度類型更為復雜多樣，可通過背溝、地埂、邊涵和擋土墻等工程，基本遏制山坡地造成的水土流失.

恢復植被和土壤，確保一定的植被覆蓋率和土壤肥力.自然生態系統的恢復在很大程度上是以植被恢復為基礎，用人工手段使植被在短時期內得到恢復.植被自然恢復的過程通常伴隨著適應性物種進入，肥力積累緩慢，土壤結構改善緩慢.確定不同等級的生態敏感區，嚴格控制或禁止人工干擾（如開墾農田、伐樹等）和開發建設干擾（如山體爆破對敏感區的影響等）.針對不同的地理條件，分別采取封山造林、人工促進天然林更新、人工植苗造林等措施，逐步恢復山區生態環境.

（2） 災后建設場址土地安全利用規劃策略

生態安全指自然生態系統是否影響人居環境安全，以及自然生態系統遭人工環境干擾后，自身結構是否穩定安全.通過對災后建設場址區域的坡度和匯流累積量因子進行分析，認為建設場址的生態環境存在較大生態安全威脅，人工環境持續對自然環境的干擾，使生態危機更趨嚴重，無法保持建設場址區域環境的穩定安全.因此，對建設場址的土地規劃（圖8）應從以下方面實施有效調控策略以改善生態環境.

① 生態維育與控制策略

加強泥石流孕育區中區域1～4的監控及水土流失治理.在坡度陡變帶及鄰近過渡區禁止開墾農田，加強林草固土建設.對城鎮用地范圍內地質災害點a～g處的治理，采取增設30～50 m的固土林草帶措施，既可防止地質結構進一步惡化，也可阻隔人工環境的干擾.

在出水口a～g處以及沿匯流注河路徑增設固土植被帶，根據地形構建固土植被網絡帶，將城市建設用地、農田等鑲嵌其中，形成土地利用的景觀生態安全格局.這一措施也將有效分割和削弱了人工環境的干擾影響.

② 生態保護與協調策略

城鎮用地范圍內保留了較多的原自然植被帶，加強對這些植被群落的有效保護，對維護建設場址的物種穩定及穩定與改善棲息地生態環境起到積極的作用.

由于匯流出水口a～d較密集，水流作用和人工環境干擾已引起多處地質滑坡，地質災害點周邊用地生態適宜性極差，其發展環境是不可持續的.故調整該區域的農田用地，使固土植被區與原自然植被區連接，形成擁有較大生態環境面積的生態涵養區，并以此逐步改善A～D處的自然生態環境，確保重建場址的生態安全和可持續發展.

圖8建設場址土地安全性分析及調控策略圖

Fig.8Land safety analysis and control strategy map of the construction site

5結束語采用組件式GIS技術，構建了數字高程模型及水文分析模型，以都江堰虹口鄉廟壩村災后重建場址及毗鄰深溪溝沿山區域的泥石流等自然地質災害多發區為模擬區域，對地形坡度、匯流因子的關聯性進行了評價.結果表明高坡度帶和匯流流徑區域的生態環境較為脆弱，易發生地質災害，這與該地區實際發生泥石流等地質災害的情況基本吻合.

對河岸地質災害孕育區的維育控制措施、建設場址的生態保護、安全調控措施的制定、山地河流景觀的開發控制、旅游安全及防災減災管理等方面具有重要的參考價值.由于影響泥石流水文特征的因素復雜，受區域氣候和植被覆蓋等因素的影響較大.

本文提出的數字高程模型分析方法在適用范圍和功能上還有待進一步提高.將空間數據處理功能強大的GIS技術應用于地區泥石流等地質災害的計算機仿真研究和場址安全性分析，改進傳統的二維平面規劃設計方法，應用于基于三維地形、水文空間分析的土地安全利用規劃策略的研究.

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（中文編輯：秦萍玲英文編輯：蘭俊思）DEM： Digital Elevation Model（數字高程模型）SHP： Shape格式文件，文件名*.shp。TIN： Triangulated Irregular Network（不規則三角網絡結構）