岑天保，吳 麗，潘網(wǎng)生,2，傅良同,2

(1. 黔南民族師范學(xué)院 旅游與資源環(huán)境學(xué)院，貴州 都勻 558000；2. 黔南景區(qū)溶洞資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)工程研究中心，貴州 都勻 558000)

1 引言

旅游景區(qū)滑坡危險(xiǎn)評估可據(jù)以提出應(yīng)對措施減少滑坡的發(fā)生，從而保護(hù)旅游景區(qū)的游客和景區(qū)管理人員的人身和財(cái)產(chǎn)安全。據(jù)“中國知網(wǎng)指數(shù)分析”統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，最早滑坡研究在為數(shù)不多的文獻(xiàn)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(zhuǎn)變，國內(nèi)相關(guān)研究成果正逐年增加。在上述成果中，最常見的一類評價(jià)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(qū)進(jìn)行滑坡危險(xiǎn)性評價(jià)。為了避免前人研究中通過專家打分法確定評價(jià)指標(biāo)權(quán)重的主觀性，本文基于層次分析法中權(quán)重矩陣構(gòu)造法求解權(quán)重矩陣最大特征值與最大特征向量。此外，考慮指標(biāo)權(quán)重矩陣計(jì)算數(shù)值繁瑣，本文引入MATLAB軟件解決復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算難題。

2 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域以甕安縣朱家山國家森林公園旅游景區(qū)與江界河大橋旅游景區(qū)兩個(gè)景區(qū)為代表。貴州省甕安縣地處云貴高原腹地，縣域內(nèi)總轄58個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，縣域總面積1973.8 km2，截至2019年1月1日總?cè)丝?69642人。目前，甕安縣旅游業(yè)正處于開發(fā)階段，現(xiàn)已有朱家山國家森林公園、江界河大橋等多個(gè)旅游景區(qū)。縣域內(nèi)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(nèi)的平均海拔1028 m。地勢起伏大，溝谷縱橫；同時(shí)，甕安縣位于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，降水豐沛且集中，全年降雨量高達(dá)1148.2 mm。在旅游開發(fā)過程中，由于旅游景區(qū)內(nèi)部修建公路、建筑、旅游景區(qū)設(shè)施等人類工程，導(dǎo)致地表破碎，破壞地表原有的穩(wěn)定狀態(tài)。此外，地形、降雨、地質(zhì)等因素與人類工程的耦合，為滑坡等災(zāi)害的形成提供了動力。

3 數(shù)據(jù)來源與研究方法

本文研究數(shù)據(jù)主要來源于現(xiàn)場勘察、前人研究成果及有關(guān)數(shù)據(jù)庫。其中，DEM模型(地形地貌)、流域水文、人類活動等數(shù)據(jù)來源于Bigmap地圖下載器，地質(zhì)構(gòu)造與工程巖組數(shù)據(jù)來源于現(xiàn)場勘察及貴州省區(qū)域地質(zhì)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(jià)事物及其屬性的相關(guān)因素進(jìn)而進(jìn)行等級或類別評價(jià)[1]，分析其重要程度且分別賦予不同指標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)、構(gòu)建評判指標(biāo)集、評語集與權(quán)重集。

(1)評判指標(biāo)集，評價(jià)指標(biāo)是為滑坡的發(fā)生提供條件的因子，分別是坡度、地質(zhì)構(gòu)造、流域水文緩沖區(qū)、地質(zhì)工程巖組與人類工程活動。評判指標(biāo)集U=(u1,u2,u3,u4,u5)。

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

(3)單個(gè)因子判斷，對評價(jià)指標(biāo)U的判斷，在評價(jià)集V上存在與之一一對應(yīng)的關(guān)系,確立 f:U→f(v) 的關(guān)系。

(4)隸屬度，即標(biāo)示評價(jià)指標(biāo)Ui對應(yīng)評語集Vi的隸屬程度[2]。

(1)

(2)

(3)

上式中x為實(shí)測值，c1、c2、c3的隸屬閾值分別為對應(yīng)評價(jià)指標(biāo)的基本安全、潛在危險(xiǎn)和低危險(xiǎn)3個(gè)等級。不可量化的指標(biāo)則根據(jù)指標(biāo)隸屬危險(xiǎn)等級定性取值。

(5)構(gòu)建模糊矩陣，將評價(jià)體系標(biāo)準(zhǔn)值與景區(qū)調(diào)查實(shí)際值進(jìn)行對比，評價(jià)指標(biāo)實(shí)際值是否存在模糊評判體系值范圍內(nèi)，若是則根據(jù)隸屬函數(shù)確立隸屬值，若否則記為0，據(jù)此構(gòu)建出模糊矩陣R[3]。

(4)

(6)權(quán)重集。由于模糊綜合評判體系下的每個(gè)評價(jià)因子對滑坡潛在危險(xiǎn)的作用的重要程度存在差異，因此需要對各個(gè)評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重賦值，在這里采用層次分析法中構(gòu)建矩陣原理，將評價(jià)因子進(jìn)行兩兩對比(詳見表1甕安縣旅游景區(qū)滑坡危險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)權(quán)重體系表)，逐一構(gòu)建出模糊綜合評判法的權(quán)重矩陣，利用MATLAB計(jì)算權(quán)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(quán)重系數(shù)，得權(quán)重集:

(5)

A×R=B,B=(b1,b2, …,bn)

(6)

(7)

評價(jià)結(jié)果由模糊評價(jià)矩陣Rij與權(quán)重矩陣最大特征值A(chǔ)組合構(gòu)成，得出評價(jià)集B=(b1,b2,b3,b4) 。按照最大隸屬度原則，評價(jià)集B的評價(jià)必然指向最大隸屬，由此確定滑坡危險(xiǎn)性等級[1]。

4 基于模糊綜合評判的滑坡危險(xiǎn)性評價(jià)

本文結(jié)合研究區(qū)實(shí)際，并參考前人經(jīng)驗(yàn)選取滑坡危險(xiǎn)性評價(jià)指標(biāo)，分別是坡度、巖性巖組、地質(zhì)構(gòu)造、水系及人類活動(程度)。選用原則是優(yōu)先考慮指標(biāo)因子的對比性和可量化性。

4.1 評價(jià)指標(biāo)描述

4.1.1 坡度

坡度信息由研究區(qū)DEM模型經(jīng)ArcGIS平臺提取量化，量化標(biāo)準(zhǔn)基于本文作者對朱家山和江界河景區(qū)實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)及前人經(jīng)驗(yàn)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(zhì)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?guī)r，層紋狀層凝灰?guī)r，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(jié)合實(shí)際調(diào)研與前人研究經(jīng)驗(yàn)，采集巖石樣本數(shù)據(jù)加以分析。地層巖組的評價(jià)指標(biāo)危險(xiǎn)等級對應(yīng)的巖組分別為：基本安全：硬質(zhì)巖組；潛在危險(xiǎn)：硬質(zhì)夾軟質(zhì)巖組；低危險(xiǎn)：軟質(zhì)巖組；危險(xiǎn)：松散質(zhì)巖組[6]。

4.1.3 地質(zhì)構(gòu)造

地質(zhì)構(gòu)造指標(biāo)量化是依據(jù)貴州地質(zhì)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(jìn)行分析，重點(diǎn)是考慮活動斷層[7]。朱家山國家森林公園景區(qū)與江界河大橋風(fēng)景區(qū)在10 km范圍內(nèi)，地質(zhì)構(gòu)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(xiàn)[8]，經(jīng)由數(shù)字高程模型經(jīng)流域填充、流向分析、流量分析、提取河網(wǎng)等步驟實(shí)現(xiàn)。本文以距溝渠、河流等水系網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)近，依據(jù)水文因子對滑坡影響程度(距離遠(yuǎn)近)，將其劃分為基本安全(>350 m)，潛在危險(xiǎn)(150～350 m)，低危險(xiǎn)(50～150 m)，危險(xiǎn)(<50 m)等4個(gè)等級。

4.1.5 人類活動

旅游景區(qū)內(nèi)的人類活動對地表的影響表現(xiàn)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(jié)構(gòu)[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(chǎn)生臨空面，而且破壞了坡體結(jié)構(gòu)，極易導(dǎo)致坡體失穩(wěn)。同時(shí)，地表植被遭到破壞，連續(xù)性的降水成為滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)因素。本文根據(jù)人類活動對滑坡的貢獻(xiàn)大小，將該指標(biāo)的危險(xiǎn)性程度劃分為4個(gè)等級，詳見表1。

表1 人類活動分級

4.2 模型構(gòu)建與評價(jià)指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)模糊判斷矩陣R的元素(評價(jià)指標(biāo))rij相對于上一指標(biāo)層某元素的重要性程度，本文構(gòu)建互反型模糊判斷矩陣，各元素(評價(jià)指標(biāo))標(biāo)度取值見表2。同時(shí)，結(jié)合前人研究的成果及研究區(qū)域?qū)嶋H情況，各元素(評價(jià)指標(biāo))分級標(biāo)準(zhǔn)如表3，景區(qū)滑坡隱患點(diǎn)的危險(xiǎn)性評價(jià)指標(biāo)實(shí)測值如表4。

表2 模糊判斷矩陣元素的標(biāo)度

表3 滑坡危險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)

表4 景區(qū)滑坡危險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)實(shí)測值

4.3 評價(jià)結(jié)果

根據(jù)旅游景區(qū)滑坡隱患點(diǎn)的個(gè)指標(biāo)實(shí)際值與評價(jià)體系標(biāo)準(zhǔn)值的對照，參考表4得到模糊矩陣R如下:

進(jìn)行一致性檢驗(yàn)得權(quán)重矩陣：A=[0.52 0.26 0.13 0.06 0.03]，經(jīng)MATLAB計(jì)算模糊矩陣R與權(quán)重矩陣A的合成。由此，求得隱患點(diǎn)J1～Z5的評價(jià)集B的評價(jià)結(jié)果(表5)。

表5 景區(qū)滑坡危險(xiǎn)性概率 %

滑坡隱患點(diǎn)J1、滑坡隱患點(diǎn)J2、滑坡隱患點(diǎn)J3的評估結(jié)果一致。滑坡隱患點(diǎn)J1的模糊綜合評判結(jié)果：基本安全的概率為64.18%，潛在危險(xiǎn)的概率為35.47%，低危險(xiǎn)的概率為0%，危險(xiǎn)的概率為0%；滑坡隱患點(diǎn)J2的模糊綜合評判結(jié)果：基本安全的概率為64.18%，潛在危險(xiǎn)的概率為26.15%,低危險(xiǎn)的概率為4.03%，危險(xiǎn)的概率為0%；滑坡隱患點(diǎn)J3的模糊綜合評判結(jié)果：基本安全的概率為64.18%，潛在危險(xiǎn)的概率為26.15%，低危險(xiǎn)的概率為8.59%，危險(xiǎn)的概率為0%。根據(jù)最大隸屬度原則，隱患點(diǎn)J1、J2、J3的滑坡危險(xiǎn)性評價(jià)結(jié)果為基本安全。

滑坡隱患點(diǎn)Z1的模糊綜合評判結(jié)果：基本安全的概率為51.28%，潛在危險(xiǎn)的概率為3.33%，低危險(xiǎn)的概率為31.73%，危險(xiǎn)的概率為12.90%；滑坡隱患點(diǎn)Z2的的模糊綜合評判結(jié)果：基本安全的概率為51.28%，潛在危險(xiǎn)的概率為3.33%,低危險(xiǎn)的概率為26.15%，危險(xiǎn)的概率為19.24%?；码[患點(diǎn)Z3的模糊綜合評判結(jié)果：基本安全的概率為51.28%，潛在危險(xiǎn)的概率為31.29%，低危險(xiǎn)的概率為0%，危險(xiǎn)的概率為6.34%。按照最大隸屬度原則，隱患點(diǎn)Z1、Z2、Z3的滑坡危險(xiǎn)性評價(jià)結(jié)果為基本安全。

滑坡隱患點(diǎn)Z5的模糊綜合評判結(jié)果：基本安全的概率為0%，潛在危險(xiǎn)的概率62.12%，低危險(xiǎn)的概率為0%，危險(xiǎn)的概率為6.34%。按照最大隸屬度原則，隱患點(diǎn)Z5的滑坡危險(xiǎn)性評價(jià)結(jié)果為潛在危險(xiǎn)。

上述基于模糊綜合評判的滑坡危險(xiǎn)性評價(jià)結(jié)果與實(shí)地勘察結(jié)果基本相符，表明研究結(jié)果可信度高，具有應(yīng)用推廣價(jià)值。

5 結(jié)論

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

(2)基于模糊綜合評判模型的喀斯特景區(qū)滑坡危險(xiǎn)性評價(jià)結(jié)果與與景區(qū)實(shí)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(qū)域喀斯特景區(qū)的安全管理具有實(shí)用價(jià)值和示范效應(yīng)。

6 防治對策

甕安江界河景區(qū)多處切坡修路導(dǎo)致路基邊坡巖體破碎，產(chǎn)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(xù)暴雨極易誘發(fā)小型滑坡。實(shí)地調(diào)查表明，上述2個(gè)景區(qū)開發(fā)程度低，基礎(chǔ)設(shè)施不健全，防護(hù)措施不到位，僅有部分災(zāi)害隱患點(diǎn)設(shè)置安全警示牌，部分道路護(hù)欄損壞，落葉、碎石、泥土等雜物推積，衛(wèi)生條件差。

建議相關(guān)部門及時(shí)排查滑坡隱患，對低危險(xiǎn)的區(qū)域采取有效防護(hù)措施，加強(qiáng)旅游景區(qū)內(nèi)部基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，完善景區(qū)安全管理制度，改善衛(wèi)生條件，完善安全管理制度。同時(shí)，針對破碎危巖體，建議對裂縫進(jìn)行混凝土灌漿加固、加裝防墜鋼絲網(wǎng)。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(jìn)行卸載和削坡處理，然后對滑坡體進(jìn)行護(hù)坡施工，并在游覽區(qū)與滑坡體之間修建混凝土防護(hù)墻，設(shè)置警示標(biāo)牌。