基于GIS 的都柳江風景區滑坡災害易發性評價

宋華艷 梁興蓉 潘網生*

（黔南民族師范學院旅游與資源環境學院，貴州 都勻558000）

忽視地質災害防治或防治措施不到位均易造成山體邊坡的不穩定[1]。近年來，地質災害危害已經引起了社會各界的強烈關注，學術界關于地質災害的研究工作也在不斷深入[2]。伴隨著GIS 和各類數學模型的引入，基于技術量化的防災減災研究已成為國內外學者的重要研究方向[3]。

劉鑫利用層次分析法和模糊數學評價法相結合的方法對喜馬拉雅山西部地區的地質災害進行了易發性評價[4]；姚勇采用相同的方法對小城鎮地質災害開展易發性評價[5]；王峰基于層次分析法確定權重，再與模糊綜合評判模型相融合開展縣域地質災害易發性評價[6]。盡管前人在地質災害的易發性評價中已經取得了一定的成就，驗證了層次分析法和模糊綜合評價法相融合對滑坡易發性評價的適用性和實用性，但上述方法在山區旅游景區的應用較為少見。因此，本文擬運用GIS 的空間分析功能以及層次分析法構造判斷矩陣確定各評價指標的權重，再結合模糊數學評價法評定滑坡易發性等級，以期為都柳江風景區的地質災害防治提供參考依據。

1 研究區概況

三都水族自治縣位于貴州省南部，境內丘陵起伏，溪流交錯，屬于中、低山地貌類型。總體上地勢呈現自北向南傾斜。根據地質圖可知研究區內只有一條斷層。該區域雨季分布不均勻，降雨大都集中在盛夏至秋初，冬季和春季雨水稀少。降雨月際變化大，降雨強度的變化更為劇烈，每年都出現不同程度的旱澇災害[7]。本文研究區正好位于三都縣城東北部10 公里的都柳江段，區域內云霧裊繞、峰巒綿延、溪流瀑布，景色迷人。目前研究區內發現一處典型滑坡災害點及多處滑坡隱患，主要與景區開發活動（道路切坡）有關。

圖1 研究區衛星影像圖

2 研究方法與數據來源

2.1 研究方法

本文將層次分析法與模糊數學綜合評價法相結合的方法來對研究區域進行易發性評價。首先根據研究區特性，確定評價指標，其次利用層次分析法求出各評價指標的權重，再其次利用GIS 空間分析功能劃分出易發性等級，并運用模糊數學方法確定各評價指標隸屬度，最后進行模糊綜合評判，確定研究區域的易發性等級。具體操作方法詳見參考文獻[4-6]。

其中，以模糊線性變換原理作為模糊綜合評判的基本思想。綜合評判基于因子集、評價集和單因素評判三個要素。

（1）因子集：U=｛u1，u2，...，un｝，因子集是所有在地質災害發生中提供條件的因子的集合；

（2）評價集：V=｛v1，v2，...，vm｝，評價集是指地質災害發生所包含的類型的集合；

（3）單因素判斷，就是單個因子u 所對應的評價集v 的評判，從而確定模糊評判矩陣R。

由于各個因子貢獻度不同，因此需要對各影響因子進行加權處理，將因子權重A 與模糊評判矩陣R 相乘，即可得到模糊綜合評價集B，計算公式如下：

即

最后按照最大隸屬度原則，選取綜合評價集B 中的最大值作為評判的結果。

此外，指標隸屬度計算方法參考文獻[13]的做法。

連續型變量使用的是模糊分布下的梯形分布與降半梯形分布來確定影響因子隸屬度。公式如下：U1為不易發性，U2為低易發性，U3為中易發性，U4為高易發性（式中x 屬于實際測量值，V1-V6屬于評價等級臨界值）。

對于離散型變量，采用專家評定法來確定其隸屬度。

2.2 數據來源

本文DEM數據來源于Bigmap 地圖下載器，地質數據來源于貴州區域地質志（1987 版）。

3 滑坡易發性評價

3.1 評價指標構建與數據處理

滑坡易發性評價體系是一個復雜的系統，由多個因素共同決定。本文選取坡度、坡向、巖性、斷層距離、巖組結構和距河流距離等6 個因子作為評價指標。

（1）坡度。坡度對于斜坡的穩定性具有重要影響。除了對斜坡內的應力分布有一定影響外，其對斜坡表面的松散物質的堆積厚度等也起著至關重要的作用[8]。結合研究區的實際情況將坡度分為五個區間（圖2a）。

（2）坡向。坡向不同的斜坡受到的陽光輻射強度也不相同，導致坡面的蒸發量和侵蝕程度也受到了一定的影響，從而影響了斜坡的巖土體的物理力學特征，致使斜坡的穩定性降低[9]。本文根據實地勘察以及相關資料分析將坡向分為四個區間（圖2b）。

（3）巖性。根據貴州區域地質志可知研究區地層巖性屬于元古宇下板溪群清水江組，本文先通過GIS 的裁剪功能將研究區的地質圖層裁剪出來，再將研究區地質圖層矢量化（圖2c）。研究區巖性包含了清水江組第一段ptbnbq1 和清水江組第三段ptbnbq3[10-11]。

（4）斷層距離。斷層縱橫切割會對巖土體的結構和穩定性產生破壞[12]。

圖2 指標圖層數據處理

本文通過矢量地質圖獲取了研究區的斷層，由地質圖可知研究區內只包含了一條斷層，再利用GIS 的多環緩沖區功能，分別做500m，1000m，1500m 緩沖帶（圖2d）。

（5）巖組結構。根據現場實地勘察結論，研究區巖組結構整體性較好。本文先通過GIS 的裁剪功能將研究區的地質圖層裁剪出來，再將研究區地質圖層矢量化（圖2e）。

（6）距河流距離。研究區處于都柳江流域，每年汛期河水都會上漲沖刷河岸，對河岸有一定的侵蝕作用。本文先利用GIS 的水文分析工具提取河流，再分別以100m，200m，1000m 為界限做多環緩沖區分析（圖2f）。

3.2 研究區滑坡災害易發性評價

采用標度法構造判斷矩陣，如表1。基于yaahp 軟件對判斷矩陣進行計算及一致性檢驗。計算結果表明，一致性比例系數k=0.0430，矩陣最大特征根λmax=6.2710，證實該判斷矩陣合理。

表1 都柳江風景區研究區域滑坡易發性評價因子判斷矩陣

構建因子集U=｛u1，u2，u3，u4，u5，u6｝，其中，u1：坡度，u2；坡向，u3：巖性，u4：斷層距離，u5：巖組結構，u6：距河流距離。

構建評價集V=｛v1，v2，v3，v4｝，其中v1：不易發性，v2：低易發性，v3：中易發性，V4：高易發性（表2）。

表2 評價指標體系及評價指標分級

本文基于GIS 技術對評價因子圖層進行空間加權疊加分析計算，經歸一化處理和重分類，得到研究區易發性分級圖（圖3）。

此外，本文對區域內一處典型滑坡災害點開展滑坡易發性評價，評價指標選取同前，連續型變量由公式3-6 處理，離散型變量采用專家打分（表3）。

圖3 滑坡易發性區劃圖

表3 災害點離散型變量隸屬度

其評判矩陣R 如下：

經層次分析法計算求取各因子的權重A，

A=（0.0650，0.0819，0.3094，0.1949，0.2456，0.1031）

評價集B=A×R=（0，0.2456，0.601955，0.023751）

根據最大隸屬度原則，該災害點的滑坡易發性屬中易發等級。

4 結果分析與討論

根據滑坡易發性等級區劃結果，以各等級區劃占研究區面積之比統計，滑坡不易發、低易發、中易發及高易發的面積占比分別為13.39%、13.47%、38.38%和34.76%，其中高易發區面積占比僅次于中易發區。此外，研究區內一處典型滑坡災害點的中易發概率為60.19%。上述結果與實地勘測情況基本相符，表明評價方法可行，結果可信，對都柳江風景區的地質災害防治具有參考價值。

5 結論及建議

5.1 結論

（1）研究區滑坡易發性總體處于中、高易發等級，典型滑坡災害點的滑坡易發性屬中易發等級。未來景區若深度開發，滑坡危險性不容忽視，需謹慎評估。

（2）巖性、巖組結構和斷層距離等因子對滑坡易發性評價結果具有重要影響。

（3）基于GIS 的層次分析法與模糊綜合評判法的融合具有明顯技術優勢。評價結果與實地勘察情況基本相符，評價方法有效，結論可靠。

5.2 建議

根據實地勘察，研究區存在多處滑坡隱患，對來往的車輛和行人安全構成一定程度的威脅。建議景區管理部門對滑坡隱患采取工程措施，加強滑坡監測和預警，切實保護游客的生命與財產安全。