甕安縣喀斯特旅游景區滑坡危險評價與防治對策

岑天保，吳 麗，潘網生,2，傅良同,2

(1. 黔南民族師范學院 旅游與資源環境學院，貴州 都勻 558000；2. 黔南景區溶洞資源開發與生態環境保護工程研究中心，貴州 都勻 558000)

1 引言

旅游景區滑坡危險評估可據以提出應對措施減少滑坡的發生，從而保護旅游景區的游客和景區管理人員的人身和財產安全。據“中國知網指數分析”統計數據，最早滑坡研究在為數不多的文獻中有多篇趨向于定性描述，近年來研究方法開始由定性描述向定量分析轉變，國內相關研究成果正逐年增加。在上述成果中，最常見的一類評價模型是基于模糊理論的模糊綜合評判法，本文擬采用模糊綜合評判法來對甕安縣旅游景區進行滑坡危險性評價。為了避免前人研究中通過專家打分法確定評價指標權重的主觀性，本文基于層次分析法中權重矩陣構造法求解權重矩陣最大特征值與最大特征向量。此外，考慮指標權重矩陣計算數值繁瑣，本文引入MATLAB軟件解決復雜的數值計算難題。

2 研究區域概況

研究區域以甕安縣朱家山國家森林公園旅游景區與江界河大橋旅游景區兩個景區為代表。貴州省甕安縣地處云貴高原腹地，縣域內總轄58個鄉鎮，縣域總面積1973.8 km2，截至2019年1月1日總人口469642人。目前，甕安縣旅游業正處于開發階段，現已有朱家山國家森林公園、江界河大橋等多個旅游景區。縣域內地勢南高北低，最低處(烏江沿江渡)海拔479 m，最高處(花竹山)海拔1567 m，全縣范圍內的平均海拔1028 m。地勢起伏大，溝谷縱橫；同時，甕安縣位于亞熱帶濕潤季風氣候區，降水豐沛且集中，全年降雨量高達1148.2 mm。在旅游開發過程中，由于旅游景區內部修建公路、建筑、旅游景區設施等人類工程，導致地表破碎，破壞地表原有的穩定狀態。此外，地形、降雨、地質等因素與人類工程的耦合，為滑坡等災害的形成提供了動力。

3 數據來源與研究方法

本文研究數據主要來源于現場勘察、前人研究成果及有關數據庫。其中，DEM模型(地形地貌)、流域水文、人類活動等數據來源于Bigmap地圖下載器，地質構造與工程巖組數據來源于現場勘察及貴州省區域地質志及其附圖。

模糊綜合評判是基于模糊變換原理和最大隸屬度原則，綜合考慮被評價事物及其屬性的相關因素進而進行等級或類別評價[1]，分析其重要程度且分別賦予不同指標相應的權重系數、構建評判指標集、評語集與權重集。

(1)評判指標集，評價指標是為滑坡的發生提供條件的因子，分別是坡度、地質構造、流域水文緩沖區、地質工程巖組與人類工程活動。評判指標集U=(u1,u2,u3,u4,u5)。

(2)評語集，評語集分別是從多個評價因子中逐一分級，每個因子的等級分別是基本安全、潛在危險、低危險、危險。評語集V=(v1,v2,v3,v4)。

(3)單個因子判斷，對評價指標U的判斷，在評價集V上存在與之一一對應的關系,確立 f:U→f(v) 的關系。

(4)隸屬度，即標示評價指標Ui對應評語集Vi的隸屬程度[2]。

(1)

(2)

(3)

上式中x為實測值，c1、c2、c3的隸屬閾值分別為對應評價指標的基本安全、潛在危險和低危險3個等級。不可量化的指標則根據指標隸屬危險等級定性取值。

(5)構建模糊矩陣，將評價體系標準值與景區調查實際值進行對比，評價指標實際值是否存在模糊評判體系值范圍內，若是則根據隸屬函數確立隸屬值，若否則記為0，據此構建出模糊矩陣R[3]。

(4)

(6)權重集。由于模糊綜合評判體系下的每個評價因子對滑坡潛在危險的作用的重要程度存在差異，因此需要對各個評價指標進行權重賦值，在這里采用層次分析法中構建矩陣原理，將評價因子進行兩兩對比(詳見表1甕安縣旅游景區滑坡危險評價指標權重體系表)，逐一構建出模糊綜合評判法的權重矩陣，利用MATLAB計算權重矩陣最大特征向量與最大特征值作為模糊綜合評判的權重系數，得權重集:

(5)

A×R=B,B=(b1,b2, …,bn)

(6)

(7)

評價結果由模糊評價矩陣Rij與權重矩陣最大特征值A組合構成，得出評價集B=(b1,b2,b3,b4) 。按照最大隸屬度原則，評價集B的評價必然指向最大隸屬，由此確定滑坡危險性等級[1]。

4 基于模糊綜合評判的滑坡危險性評價

本文結合研究區實際，并參考前人經驗選取滑坡危險性評價指標，分別是坡度、巖性巖組、地質構造、水系及人類活動(程度)。選用原則是優先考慮指標因子的對比性和可量化性。

4.1 評價指標描述

4.1.1 坡度

坡度信息由研究區DEM模型經ArcGIS平臺提取量化，量化標準基于本文作者對朱家山和江界河景區實際調研數據及前人經驗制定[4]。

4.1.2 巖性巖組

江界河巖組為下第三系(E)，下部為紫紅色礫巖，上部為紫紅色含泥巖，鈣質粉砂巖；朱家山巖組為上板溪群清水江組(Pt31dq)，主要有灰綠、黃綠色中厚層玻屑凝灰巖，層紋狀層凝灰巖，夾變余石英砂巖，絹云母板巖，淺灰、綠灰色變余含礫砂巖[5]。

結合實際調研與前人研究經驗，采集巖石樣本數據加以分析。地層巖組的評價指標危險等級對應的巖組分別為：基本安全：硬質巖組；潛在危險：硬質夾軟質巖組；低危險：軟質巖組；危險：松散質巖組[6]。

4.1.3 地質構造

地質構造指標量化是依據貴州地質圖斷層分布狀況、斷層長度、空間斷層分布密度等地理特征進行分析，重點是考慮活動斷層[7]。朱家山國家森林公園景區與江界河大橋風景區在10 km范圍內，地質構造特征主要為不明斷層的空間分布。

4.1.4 水文

水文信息提取具體方法參考文獻[8]，經由數字高程模型經流域填充、流向分析、流量分析、提取河網等步驟實現。本文以距溝渠、河流等水系網絡遠近，依據水文因子對滑坡影響程度(距離遠近)，將其劃分為基本安全(>350 m)，潛在危險(150～350 m)，低危險(50～150 m)，危險(<50 m)等4個等級。

4.1.5 人類活動

旅游景區內的人類活動對地表的影響表現為切坡修路、修建房屋、礦山采礦、攔壩蓄水、開墾耕作、破壞植被以及破壞巖體結構[9]等。以上人類活動為滑坡提供條件，尤其是山體切坡，不僅產生臨空面，而且破壞了坡體結構，極易導致坡體失穩。同時，地表植被遭到破壞，連續性的降水成為滑坡等地質災害的誘發因素。本文根據人類活動對滑坡的貢獻大小，將該指標的危險性程度劃分為4個等級，詳見表1。

表1 人類活動分級

4.2 模型構建與評價指標分級標準

根據模糊判斷矩陣R的元素(評價指標)rij相對于上一指標層某元素的重要性程度，本文構建互反型模糊判斷矩陣，各元素(評價指標)標度取值見表2。同時，結合前人研究的成果及研究區域實際情況，各元素(評價指標)分級標準如表3，景區滑坡隱患點的危險性評價指標實測值如表4。

表2 模糊判斷矩陣元素的標度

表3 滑坡危險評價指標分級標準

表4 景區滑坡危險評價指標實測值

4.3 評價結果

根據旅游景區滑坡隱患點的個指標實際值與評價體系標準值的對照，參考表4得到模糊矩陣R如下:

進行一致性檢驗得權重矩陣：A=[0.52 0.26 0.13 0.06 0.03]，經MATLAB計算模糊矩陣R與權重矩陣A的合成。由此，求得隱患點J1～Z5的評價集B的評價結果(表5)。

表5 景區滑坡危險性概率 %

滑坡隱患點J1、滑坡隱患點J2、滑坡隱患點J3的評估結果一致。滑坡隱患點J1的模糊綜合評判結果：基本安全的概率為64.18%，潛在危險的概率為35.47%，低危險的概率為0%，危險的概率為0%；滑坡隱患點J2的模糊綜合評判結果：基本安全的概率為64.18%，潛在危險的概率為26.15%,低危險的概率為4.03%，危險的概率為0%；滑坡隱患點J3的模糊綜合評判結果：基本安全的概率為64.18%，潛在危險的概率為26.15%，低危險的概率為8.59%，危險的概率為0%。根據最大隸屬度原則，隱患點J1、J2、J3的滑坡危險性評價結果為基本安全。

滑坡隱患點Z1的模糊綜合評判結果：基本安全的概率為51.28%，潛在危險的概率為3.33%，低危險的概率為31.73%，危險的概率為12.90%；滑坡隱患點Z2的的模糊綜合評判結果：基本安全的概率為51.28%，潛在危險的概率為3.33%,低危險的概率為26.15%，危險的概率為19.24%。滑坡隱患點Z3的模糊綜合評判結果：基本安全的概率為51.28%，潛在危險的概率為31.29%，低危險的概率為0%，危險的概率為6.34%。按照最大隸屬度原則，隱患點Z1、Z2、Z3的滑坡危險性評價結果為基本安全。

滑坡隱患點Z5的模糊綜合評判結果：基本安全的概率為0%，潛在危險的概率62.12%，低危險的概率為0%，危險的概率為6.34%。按照最大隸屬度原則，隱患點Z5的滑坡危險性評價結果為潛在危險。

上述基于模糊綜合評判的滑坡危險性評價結果與實地勘察結果基本相符，表明研究結果可信度高，具有應用推廣價值。

5 結論

(1)甕安縣江界河和朱家山兩處景區的滑坡隱患點J1、J2、J3、Z1、Z2、Z3基本安全，其概率51.28%～61.48%；Z5屬于潛在危險，其概率為62.12%。

(2)基于模糊綜合評判模型的喀斯特景區滑坡危險性評價結果與與景區實際情況基本相符，研究方法具有可操作性和靈活性，對于類似小區域喀斯特景區的安全管理具有實用價值和示范效應。

6 防治對策

甕安江界河景區多處切坡修路導致路基邊坡巖體破碎，產生滑坡危巖體。朱家山國家森林公園巖組為絹云母板巖、泥巖，巖性較軟，遇到連續暴雨極易誘發小型滑坡。實地調查表明，上述2個景區開發程度低，基礎設施不健全，防護措施不到位，僅有部分災害隱患點設置安全警示牌，部分道路護欄損壞，落葉、碎石、泥土等雜物推積，衛生條件差。

建議相關部門及時排查滑坡隱患，對低危險的區域采取有效防護措施，加強旅游景區內部基礎設施的建設，完善景區安全管理制度，改善衛生條件，完善安全管理制度。同時，針對破碎危巖體，建議對裂縫進行混凝土灌漿加固、加裝防墜鋼絲網。針對單體滑坡，除了對滑坡體做好排水措施外，在允許的情況下進行卸載和削坡處理，然后對滑坡體進行護坡施工，并在游覽區與滑坡體之間修建混凝土防護墻，設置警示標牌。