劉騰，任光明，王猛，余天彬

(1.成都理工大學地質災害防治與地質環(huán)境防護國家重點實驗室，成都 610059；2.四川省地質調查院，成都 610081)

0 引言

農(nóng)村居民點用地適宜性評價是指根據(jù)區(qū)域農(nóng)村居民點用地現(xiàn)狀與社會經(jīng)濟條件，按照新農(nóng)村建設規(guī)劃對農(nóng)村居民點結構和空間的要求，綜合評定區(qū)域土地利用類型與結構特征對于農(nóng)村居民點用地的匹配程度，并確認其適宜性高低[1]。國內關于農(nóng)村居民點用地適宜性研究[2]始于20世紀90年代，進入21世紀后，現(xiàn)有的適宜性定性評價方法已不能滿足新農(nóng)村建設規(guī)劃的需求，各種定量評價方法如層次分析法、模糊數(shù)學以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡等逐漸被應用到農(nóng)村居民點用地適宜性評價中，其研究思路大都是以地理信息系統(tǒng)為計算分析平臺，選取相關評價因子，從而進行適宜性評價及土地整治分區(qū)規(guī)劃等相關工作?？籽┧傻萚1]以魚岳鎮(zhèn)和官橋鎮(zhèn)為例，選取自然因子、社會經(jīng)濟因子及生態(tài)因子為評價指標，實現(xiàn)了村鎮(zhèn)農(nóng)村居民點用地適宜性分級與整治分區(qū)規(guī)劃等；匡垚瑤等[3]針對低山丘陵區(qū)城鄉(xiāng)結合部，從地形條件、生態(tài)環(huán)境、居民點規(guī)模和區(qū)位條件4個方面建立了評價指標，并對古路鎮(zhèn)農(nóng)村居民點布局適宜性進行評價。在2019年自然資源部《全面開展國土空間規(guī)劃工作的通知》中提出國土空間規(guī)劃應根據(jù)當?shù)貙嶋H功能區(qū)劃及地質環(huán)境條件，因地制宜地開展規(guī)劃工作。因此根據(jù)具體環(huán)境條件的差異，現(xiàn)有農(nóng)村居民點用地適宜性評價方法體系各有側重。許多學者針對丘陵、平原和山區(qū)等不同地理環(huán)境的空間形態(tài)差異，因地制宜地開展農(nóng)村居民點用地適宜性評價[4-8]。但目前針對受震災威脅、地質災害頻發(fā)的山地環(huán)境下的農(nóng)村居民點布局研究尚不多見。

彭州市龍門山鎮(zhèn)銀廠溝流域位于龍門山斷裂帶上，地質條件十分復雜。受2008年汶川地震影響，流域內地質災害頻發(fā)。此外，該區(qū)域還屬于國家級風景名勝區(qū)，對土地的需求不斷增大，如何做好各種用地規(guī)劃以確保有限的土地發(fā)揮最大的經(jīng)濟、社會及生態(tài)效益，關乎當?shù)亟?jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

地質災害的形成發(fā)育特征以流域為研究單元(相較于行政區(qū)劃單元)時更具有規(guī)律性，因此本文以銀廠溝流域為研究對象，在總結分析區(qū)內地質災害發(fā)育特征基礎上，選取地質災害危險性評價因子，進行地質災害危險性分區(qū)，然后將地質災害危險性區(qū)劃結果作為影響農(nóng)村居民點用地適宜性評價的首要因素，再結合地形條件、社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境等方面，對彭州市銀廠溝流域內居民點用地適宜性進行評價分級，為研究區(qū)土地規(guī)劃提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

銀廠溝流域位于彭州市龍門山鎮(zhèn)北部山區(qū)(E103°49′～103°53′，N31°18′～31°22′)，行政區(qū)劃包括寶山村、國坪村、三溝村、團山村和銀廠溝5個行政村，流域形狀總體呈“桃葉狀”。流域內地貌以高山—中山峽谷為主，地勢上西北高、東南低，最高海拔為3 800 m，地質構造復雜，龍門山斷裂帶(映秀—北川斷裂)橫穿該區(qū)；氣候溫和，雨量充沛，年降雨量在1 100 mm以上，年平均氣溫約為14.5 ℃；居民點分布現(xiàn)狀特征為：平壩居民點分布較為集中，淺丘居民點較分散；沿道路兩側居民點較為集中且沿公路呈帶狀分布，交通條件較差的地區(qū)居民點較為分散，且規(guī)模較小。5·12汶川地震對銀廠溝生態(tài)環(huán)境、地質景觀和居民點住址等造成了嚴重破壞(圖1)，災后有關部門根據(jù)居民點住址受損情況，依據(jù)土地利用規(guī)劃和地質災害防治規(guī)劃，初步劃定了地質災害危險范圍，重建農(nóng)民居住集中區(qū)，如研究區(qū)中東林寺就是已規(guī)劃建成的移民安置點之一。

圖1 泥石流淤埋房屋實地照片F(xiàn)ig.1 The houses destroyed by debris flow

2 地質災害危險性區(qū)劃

地質災害危險性區(qū)劃是指通過對區(qū)域已有各種地質災害機理進行研究，選取影響地質災害形成發(fā)育的主要因素，構建地質災害危險性評價指標體系，進而完成地質災害危險性的預測分區(qū)。研究區(qū)內共發(fā)育82處地質災害，其中滑坡32處、泥石流34處、不穩(wěn)定斜坡4處、崩塌12處。

地質災害發(fā)育以中小型規(guī)模為主。流域內共發(fā)育小型地質災害51處，占全境地質災害總數(shù)的62.20%；發(fā)育中型地質災害17處，占全境地質災害總數(shù)的20.73%；僅泥石流就有13處大型規(guī)模的地質災害，占地質災害總數(shù)的15.85%，全境發(fā)育1條特大規(guī)模的泥石流，占地質災害總數(shù)的1.22%。

2.1 單體地質災害危害范圍預測

單體地質災害危害范圍即可能遭受到地質災害損害的區(qū)域，包括滑坡體滑動距離、泥石流攜帶的土方最大覆蓋范圍和崩塌危巖體滾落距離。此范圍內的土地極易受到地質災害危害，不宜作為居民點用地以及其他用地，因此確定研究區(qū)內地質災害危害范圍是十分重要的?；诘刭|災害危害范圍預測的相關研究，選取表1中計算公式，最終得到單體地質災害危害范圍，如圖2所示。

表1 單體地質災害危害范圍計算公式Tab.1 Formula of calculating the damage range of single geological disasters

(續(xù)表)

圖2 銀廠溝流域單體地質災害危害范圍Fig.2 Scope of single geological hazards in Yinchanggou watershed

2.2 地質災害危險性區(qū)劃

通過對銀廠溝流域地質災害發(fā)育特征及時空分布規(guī)律的分析發(fā)現(xiàn)，地形地貌是地質災害發(fā)育的首要條件，研究區(qū)地質災害的分布在坡度上具有明顯的不均勻性；巖土體作為斜坡物質的基本組成，是地質災害發(fā)育的基礎條件，流域兩岸分別為砂巖、泥巖為主的軟硬相間巖類和灰?guī)r、玄武巖等硬質巖類，其性質對邊坡穩(wěn)定性具有控制作用；處于龍門山斷裂帶上，斷層作用往往能使巖土體結構遭受嚴重破壞，引發(fā)大量的地震地質災害；公路交通建設和居民建房是研究區(qū)最具代表性的人類工程活動，對災害的影響十分顯著，其空間分布具有明顯的相關性。借鑒前人研究成果，結合上述分析綜合選擇高程、坡度、溝谷密度、斷裂距離、水系、道路、降雨及工程地質巖組8個指標來建立本次地質災害危險性評價的指標體系，并利用層次分析法計算得到各指標權重值(表2)，采用自然間隔法分級后，最終得到研究區(qū)地質災害危險性分區(qū)(圖3)。

表2 地質災害危險性評價指標權重Tab.2 Weights of geological disaster risk assessment indicators

圖3 研究區(qū)地質災害危險性分區(qū)Fig.3 Risk zoning of geological hazards in the study area

3 農(nóng)村居民點用地適宜性評價

3.1 指標選取及分級

農(nóng)村居民點用地適宜性受多種因素綜合影響。根據(jù)研究重點，結合研究區(qū)居民點用地規(guī)劃的限制因子和驅動力因素，遵循綜合性、可獲取性、代表性和可操作性的原則，從地質災害、地形條件、社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境4個方面建立居民點用地適宜性評價指標體系。地形條件是影響土地開發(fā)難易程度的重要因素之一，包括坡度、坡向和水系等，坡度過陡、地形起伏度較大的土地，其工程建設成本相對較高。社會經(jīng)濟因子主要包括交通可達性和增長極核2個二級指標。交通可達性的衡量可以通過在道路周圍建立不同半徑的緩沖區(qū)，以緩沖區(qū)距離劃分等級作為交通可達性評價標準；增長極核是指在一定范圍內形成相對的社會經(jīng)濟中心，這些中心都會在不同范圍和程度上影響著農(nóng)村居民點的布局，相較于遠離中心的區(qū)域，分布在其附近的區(qū)域可以享有已有的公共服務設施。生態(tài)環(huán)境主要指基本農(nóng)田保護區(qū)，耕地是嚴格保護的，是農(nóng)村居民點建設布局的禁地。借鑒相關研究成果，依據(jù)單項因子對適宜性的影響程度分別為每個指標分級賦值打分，分別對應高度適宜(4分)、中等適宜(3分)、低度適宜(2分)和不適宜(1分)4個適宜性等級。

由于上述評價方法容易出現(xiàn)評價單元上某一指標表明該單元不適宜作為居民點用地，而該單元的最終適宜性分值又處于適宜居民點用地范圍內的情況[9]，比如地質災害極度危險區(qū)、坡度≥25°區(qū)域成為適宜居民點用地。因此在上述因子中將地質災害、坡度以及基本農(nóng)田保護區(qū)作為“限制”因子，直接判定評價單元適宜與否，當評價單元一旦處于地質災害極度危險區(qū)、單體地質災害危害范圍和基本農(nóng)田保護區(qū)或坡度≥25°時，則判定該評價單元為不適宜。

3.2 指標權重確定

利用層次分析法確定指標權重，建立評價指標的判斷矩陣計算權重值，并進行一致性檢驗[10]，驗證公式為

(1)

式中：CR表示判斷矩陣的隨機一致性比率；CI表示判斷矩陣的一致性指標；RI表示判斷矩陣的平均隨機一致性指標。

經(jīng)過計算，CR=0.032<0.1，滿足一致性檢驗條件，得到各指標權重(表3)。

表3 農(nóng)村居民點用地適宜性評價指標分級Tab.3 Classification of suitability evaluation indicators in rural residential areas

3.3 適宜性模糊綜合評價

3.3.1 構建單因素模糊矩陣

對研究區(qū)農(nóng)村居民點適宜性分級采用“高度適宜”“中度適宜”“低度適宜”和“不適宜”4級劃分方案。設某單評價因素u對這4個適宜性級別的隸屬度分別為：ru1、ru2、ru3、ru4，則所有評價因素對4個適宜性級別的隸屬度構成了一個矩陣R(式2)，R即是所有單因素隸屬度構建的模糊矩陣，表達式為

。

(2)

3.3.2 模糊綜合評價

單因素模糊矩陣反映了單個影響因素對農(nóng)村居民點用地適宜性分級的影響，但農(nóng)村居民點用地適宜性的系統(tǒng)性、復雜性決定了適宜性分級受多個因素共同制約和影響，綜合評價的目的是考慮不同因素的共同作用對適宜性評價的影響。前面通過層次分析法構建了評價因素的權向量A(表3)，即因素u的權重為au，如坡度權重表示為a坡度。利用M(·，+)算子進行模糊合成，即

(3)

式中b1、b2、b3和b4分別為多因素模糊綜合評價對適宜性級別“高度適宜”“中度適宜”“低度適宜”和“不適宜”的隸屬度值。

3.3.3 隸屬判定

對任意一個評價單元而言都具有4個綜合隸屬度z高度適宜、z中度適宜、z低度適宜和z不適宜，這4個值分別指示了評價單元隸屬于4個不同農(nóng)村居民點用地適宜性級別的可能性。所謂“最大隸屬度”原則就是將其中最大隸屬度值對應的那個級別判定為該單元的農(nóng)村居民點用地適宜性級別，例如某個評價單元對4個級別的隸屬度值分別為z高度適宜=0.1、z中度適宜=0.2、z低度適宜=0.6和z不適宜=0.3，則該單元對應的農(nóng)村居民點用地適宜性級別為“低度適宜”。其中，由于地質災害、坡度以及基本農(nóng)田保護區(qū)作為“限制”因子，當評價單元一旦處于地質災害極度危險區(qū)、單體地質災害危害范圍和基本農(nóng)田保護區(qū)或坡度≥25°時，直接判定該評價單元為不適宜。

3.4 評價結果分析

最終得到的研究區(qū)農(nóng)村居民點用地適宜性評價結果如圖4、表4所示：高度適宜區(qū)面積為5.08 km2，占研究區(qū)面積的4.2%，分布面積極少，主要沿彭白路(省道)斷續(xù)分布以及流域下游左岸局部區(qū)域，這些地區(qū)地形平坦，坡度平緩，而且交通十分便利，可以發(fā)現(xiàn)研究區(qū)內非常適宜農(nóng)村居民點用地的土地資源很稀缺；中度適宜區(qū)面積為13.85 km2，占研究區(qū)面積的11.4%，主要分布在道路沿線以及流域下游局部區(qū)域，該區(qū)域的坡度較緩，地質災害危險性較低，交通條件較便利；低度適宜區(qū)面積為12.72 km2，占研究區(qū)面積的10.5%，主要分布在各支溝內以及東林寺對岸局部區(qū)域，由于流域內地形起伏很大，很多地區(qū)非陡即緩，因此導致低度適宜區(qū)所占面積較少；不適宜區(qū)面積為89.35 km2，占研究區(qū)面積的73.8%，大量分布在流域兩岸，銀廠溝流域內很多地區(qū)都不適宜作為農(nóng)村居民點用地，主要原因是這些地區(qū)坡度較大，地質災害危險性高，或位于基本農(nóng)田保護區(qū)內。

圖4 農(nóng)村居民點用地適宜性分級Fig.4 Classification of suitability evaluation in rural residential areas

表4 銀廠溝流域居民點用地適宜性評價綜合結果Tab.4 Comprehensive results of suitability evaluation in the residential areas of Yinchanggou watershed

4 結論

(1)從地質災害、地形條件、社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境4個方面共選取地質災害危險性區(qū)劃、單體地質災害危害范圍、坡度、坡向、水系、交通可達性、增長極核、基本農(nóng)田保護區(qū)8項二級指標，通過農(nóng)村居民點用地適宜性評價，可以將銀廠溝居民點用地劃分為高度適宜、中度適宜、低度適宜和不適宜4類，高度適宜區(qū)占研究區(qū)總面積4.2%，中度適宜區(qū)占11.4%，低度適宜區(qū)占10.5%，不適宜區(qū)占73.8%。

(2)從地質災害對居民點適宜性的影響角度出發(fā)，提出了針對地質災害易發(fā)山區(qū)居民點用地適宜性評價體系，為農(nóng)村居民點土地綜合整治和移民安置點選址提供參考依據(jù)。由于文中對地質災害形成機制等探討過少，不同的地質災害對居民點用地影響程度是不一樣的，這是以后需要繼續(xù)進一步研究的方向。