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        羅甸縣大小井景區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價及防治對策研究*

        2021-01-12 12:24:52伍芝麗潘網(wǎng)生傅良同
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2021年1期
        關(guān)鍵詞:區(qū)域評價研究

        陳 梟 ,伍芝麗 ,符 連 ,潘網(wǎng)生 ,*,傅良同 ,

        (1.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;2.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)

        1 概述

        地質(zhì)災(zāi)害是包括自然或者人為因素引發(fā)、危害人民生命和財產(chǎn)安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等與地質(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)害[1]。有關(guān)地質(zhì)災(zāi)害評價的理論與方法,張春生曾做系統(tǒng)性闡述[2],馬寅生也取得了重要成果[3]。此外,王樹豐關(guān)于地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險管理研究對當(dāng)前地質(zhì)災(zāi)害的評價研究與防治工作具有重要啟發(fā)[4]。

        在地質(zhì)災(zāi)害評價的眾多模型與方法中,層次分析法一直發(fā)揮著不可或缺的作用,且未來仍將具有重要應(yīng)用價值。王哲,等運用層次分析法研究了四川綿陽市的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃[5],葉欣梁運用層次分析法研究了九寨溝景區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃[6],周森運用層次分析了廣州市白云區(qū)巖溶塌陷風(fēng)險區(qū)劃[7]。盡管當(dāng)前地質(zhì)災(zāi)害評價研究理論與方法日趨成熟,但仍有一些科學(xué)問題亟待解決,特別是在貴州喀斯特地區(qū),如西南喀斯特地質(zhì)災(zāi)害鏈的觸發(fā)機(jī)理評價與防治對策等研究工作進(jìn)展相對緩慢,而專門針對旅游景區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害研究工作更是鮮見。盡管張殿發(fā)對貴州喀斯特地質(zhì)災(zāi)害的形成背景和環(huán)境有過全面總結(jié)[8],但具體到某一景區(qū),定性或定量化工作的開展依然存在諸多困難。

        當(dāng)前,貴州省羅甸縣的旅游業(yè)蓬勃發(fā)展,旅游景區(qū)多位于高山深谷之中,極易受到地質(zhì)災(zāi)害的威脅,影響游客與當(dāng)?shù)鼐用竦纳c財產(chǎn)安全。本文擬以大小井景區(qū)為例,在實地調(diào)查和查閱文獻(xiàn)基礎(chǔ)上,有針對性的開展地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價與防治對策研究,以期為羅甸縣旅游景區(qū)的規(guī)劃、建設(shè)及日常安全管理工作提供有益參考。

        2 研究區(qū)域概況及研究方法

        2.1 區(qū)域概況

        羅甸縣大小井風(fēng)景區(qū)位于羅甸縣城東北面21 公里處,地處 106°49'E 至 106°55'E,25°30'N 至 25°35'N,面積約17 平方公里。景區(qū)內(nèi)布依族人口占人口總數(shù)的85%。境內(nèi)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候,日照時長1350-1520 小時,全年平均溫度約為19.5℃,極端最高氣溫40.5℃,極端最低氣溫-3.5℃,年均降水量1335mm。小井地下河流量約1000L/S。地勢北高南低,地形起伏較大,喀斯特地貌發(fā)育,切割強(qiáng)烈,地質(zhì)環(huán)境脆弱(圖1)。

        圖1 大小井風(fēng)景區(qū)衛(wèi)星圖

        2.2 研究方法

        本文層次分析法(AHP)參考文獻(xiàn)[9],由于該方法具有系統(tǒng)、靈活、簡潔的優(yōu)點[9],且應(yīng)用較為成熟,故不在此贅述。需要說明的是,評價指標(biāo)相對重要性程度引用1-9標(biāo)度來進(jìn)行量化比較,判斷矩陣一致性檢驗采用指標(biāo)CI和RI,計算公式也參考文獻(xiàn)[9]。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性綜合評價公式如下:

        式中:Nj為評價指數(shù);aj為權(quán)重。

        3 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價

        3.1 影響因子分析

        地質(zhì)災(zāi)害作為復(fù)雜存在的系統(tǒng),影響其發(fā)生的因素有很多;結(jié)合本區(qū)域的實際情況與前人的研究成果,特選取以下7 種因子作為影響本區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要因素并加以分析。在進(jìn)行影響因子分級中,級別(分?jǐn)?shù))越高,表示越不穩(wěn)定,越容易誘發(fā)災(zāi)害。

        3.1.1 地層巖性

        研究區(qū)域內(nèi),分布有二疊系-三疊系巖層,P2、T1dy、T2b、T2xm 四個巖組(圖 2),其中 P2為中厚層灰?guī)r,底部含鋁土質(zhì)泥巖;T1dy 為中厚層灰?guī)r,底部含泥質(zhì)灰?guī)r;T2b 以石英粉砂巖和泥灰?guī)r為主;T2xm 為中厚層白云巖,夾泥質(zhì)白云巖和紫色泥巖??傮w而言,研究區(qū)巖層厚度大,巖性變化復(fù)雜,層理發(fā)育,為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育提供了優(yōu)越條件。研究區(qū)滑坡與崩塌隱患多出現(xiàn)在三疊系巖層,巖溶塌陷隱患多出現(xiàn)在二疊系巖層。

        3.1.2 坡度

        陡峻的山形為景區(qū)提供了極佳的景觀,同時也為地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育提供了良好的條件?;屡c崩塌等地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生在坡度大于15°的地形斜坡之上。貴州重大地質(zhì)災(zāi)害中,地形坡度控制了滑坡、崩塌的發(fā)生?;略?5°-30°坡度上的斜坡形成的頻率最高,占總數(shù)的73.5%,崩塌在>80°坡度上的斜坡形成的頻率最高,占總數(shù)的83.0%[10]。本人文結(jié)合研究區(qū)實際,滑坡災(zāi)害的坡度因子以 10°-45°為 3 級,>45°為 2 級,<10°為 1 級;崩塌因子以>45°為 3 級,30°-45°為 2 級,<30°為 1 級。本文坡度因子數(shù)據(jù)來源于TIN(圖3)。

        3.1.3 構(gòu)造斷層

        圖2 景區(qū)地層巖組圖

        圖3 景區(qū)TIN 數(shù)據(jù)

        一般情況,活動斷層更容易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。但是不論斷層是否活動,其分布的區(qū)域,都會造成地質(zhì)環(huán)境的破壞,使地質(zhì)環(huán)境變得脆弱;甚至,被破壞的破碎巖石可能成為地質(zhì)災(zāi)害的物質(zhì)來源。在景區(qū)內(nèi),有斷層穿過(圖4)。進(jìn)行影響因子分級時,以斷層的200m 半徑為標(biāo)準(zhǔn);200m 以內(nèi)為 3 級,200-400m 為 2 級,大于 400m 為 1 級。

        3.1.4 植被覆蓋度

        據(jù)已有認(rèn)知,植被覆蓋度越高,植被的根系越能固定住地表的物質(zhì),滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生幾率越低;同時,植被的發(fā)育下根系的根劈作用會破壞巖石的整體結(jié)構(gòu),容易引發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害。本文以衛(wèi)星照片(圖1)中植被的疏密度與現(xiàn)場查勘的情況進(jìn)行劃分三個等級。

        3.1.5 水系與巖溶發(fā)育

        在景區(qū)內(nèi),河流發(fā)育,源頭在小井地下河出口處,豐-枯季節(jié)變化大(圖4)。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育,與河流有著重要關(guān)聯(lián)。通常,距離河流越近,地質(zhì)災(zāi)害越發(fā)育。本文地表河流(水系)作為滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害的重要影響因子,指標(biāo)分級時以河流的200m 緩沖半徑為基準(zhǔn):200m 以內(nèi)為3級,200-400m 為 2 級,大于 400m 為 1 級。

        景區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育強(qiáng)烈,抵塘-巨木-小井地下河系統(tǒng)中排泄基準(zhǔn)面小井一帶的山體上保留完整的四層溶洞[11]。由于未能徹底掌握景區(qū)內(nèi)的隱伏溶洞的信息;因此,在進(jìn)行巖溶塌陷分析時,關(guān)于巖溶發(fā)育程度,以小井地下河為主要依據(jù)。指標(biāo)分級時,以地下暗河的200m 緩沖半徑為標(biāo)準(zhǔn):200m 以內(nèi)為 3 級,200-400m 為 2 級,大于 400m 為1 級。

        圖4 景區(qū)斷層、水系分布

        3.2 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價

        3.2.1 準(zhǔn)則層影響指數(shù)分級

        根據(jù)評價因子對評價目標(biāo)的影響,可以劃分3 等級,并賦予相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。如表1、表2、表3。

        表1 滑坡基礎(chǔ)準(zhǔn)則分級影響指數(shù)表

        3.2.2 構(gòu)造出層次中的所有判斷矩陣

        在大小井景區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價中,滑坡層次模型基礎(chǔ)準(zhǔn)則層指標(biāo)構(gòu)成分別為:a1-坡度、a2-植被覆蓋度、a3-距離水系、a4-距離構(gòu)造斷層、a5-地層巖性;崩塌層次模型基礎(chǔ)準(zhǔn)則層指標(biāo)構(gòu)成分別為:b1-植被覆蓋度、b2-距離水系、b3-坡度、b4-距離構(gòu)造斷層、b5-地層巖性;巖溶塌陷層次模型基礎(chǔ)準(zhǔn)則層指標(biāo)構(gòu)成分別為:c1-距離地下河、c2-地層巖性、c3-距離構(gòu)造斷層。由此分別構(gòu)造 A-a,B-b,C-c 判斷矩陣。

        表2 崩塌基礎(chǔ)準(zhǔn)則分級影響指數(shù)表

        表3 巖溶塌陷基礎(chǔ)準(zhǔn)則分級影響指數(shù)表

        3.2.3 權(quán)重向量計算及其一致性檢驗

        利用特征向量法求出權(quán)重向量W 如下:

        W滑坡=(0.05、0.1、0.16、0.27、0.42)

        W崩塌=(0.05、0.1、0.16、0.28、0.41)

        W巖溶塌陷=(0.27、0.12、0.61)

        進(jìn)行一致性檢驗如下:

        CR滑坡=0.006<0.10,滿足一致性檢驗;

        CR崩塌=0.009<0.10,滿足一致性檢驗;

        CR巖溶塌陷=0.005<0.10,滿足一致性檢驗。

        3.2.4 評價結(jié)果及分析

        將層次分析法得出的權(quán)重、指數(shù)與ArcGIS 軟件結(jié)合,主要利用地圖代數(shù)功能進(jìn)行綜合疊加分析。經(jīng)過運算,將運算結(jié)果(數(shù)值),即滑坡、崩塌、巖溶塌陷易發(fā)性劃分為3 個等級。

        滑坡:高易發(fā)區(qū)約占研究區(qū)總面積的18.3%,主要分布于景區(qū)地下暗河及斷層分布區(qū)域,該區(qū)域靠近地下水相對豐富,坡度10°-45°,距離人類生活、生產(chǎn)場所相對較遠(yuǎn)。中易發(fā)區(qū)約占研究區(qū)總面積的45.6%,主要分布于高易發(fā)區(qū)外圍且與小部分高易發(fā)區(qū)交錯分布,這部分區(qū)域可能在生態(tài)遭受嚴(yán)重破壞后時坡上物質(zhì)被雨水沖刷下形成大量的滑坡物質(zhì)來源,增加滑坡發(fā)生的可能性。低易發(fā)區(qū)約占研究區(qū)總面積的36.1%,主要分布于景區(qū)西北角、東北角及南部,這部分區(qū)域植被豐富、坡度和緩、土壤層薄、物源單一,滑坡不易發(fā)生(圖5)。

        圖5 滑坡易發(fā)性分區(qū)圖

        崩塌:高易發(fā)區(qū)約占研究區(qū)總面積的10.2%,主要分布于景區(qū)斷層分布帶附近,且坡度較陡(>45°)。中易發(fā)區(qū)約占研究區(qū)總面積的53.0%,環(huán)高易發(fā)區(qū)外圍分布,坡度相對陡峻(30°-45°)。低易發(fā)區(qū)約占研究區(qū)總面積的36.8%,主要分布于景區(qū)西北部分區(qū)域、東北角及南部,該區(qū)域巖性較穩(wěn)定,坡度相對和緩,崩塌不易發(fā)生(圖6)。

        巖溶塌陷:高易發(fā)區(qū)約占研究區(qū)總面積的13.4%,主要沿斷層帶分布,該區(qū)域內(nèi)地下河對巖石溶蝕嚴(yán)重,巖洞發(fā)育。中易發(fā)區(qū)約占研究區(qū)總面積的29.7%,分布于高易發(fā)區(qū)外圍及地下暗河分布區(qū),該區(qū)域巖性易溶蝕,可能存在大型隱伏巖洞。低易發(fā)區(qū)約占研究區(qū)總面積的56.9%,主要分布于景區(qū)西北部位、東北角、南部和西南部,該區(qū)域遠(yuǎn)離小井地下暗河,巖性相對不易被溶蝕,巖體較厚且穩(wěn)定(圖 7)。

        4 防治對策

        依據(jù)《貴州省地質(zhì)災(zāi)害防治管理暫行辦法》等標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價基礎(chǔ)上,結(jié)合大小井景區(qū)實際進(jìn)行預(yù)防預(yù)報和重點治理。

        4.1 滑坡防治

        防治區(qū)域主要分布于景區(qū)河流兩岸的中間地帶。安排專人進(jìn)行不穩(wěn)定邊坡的巡邏檢查,尤其是大雨或連續(xù)雨天后要加強(qiáng)重點防治區(qū)域巡邏,及時監(jiān)測預(yù)警。重點防治區(qū)域內(nèi)有居民區(qū),應(yīng)在斜坡下修筑地下水導(dǎo)引溝渠,疏導(dǎo)地下水,居民區(qū)附近不穩(wěn)定邊坡應(yīng)修筑擋土墻。

        圖6 崩塌易發(fā)性分區(qū)圖

        圖7 巖溶塌陷易發(fā)性分區(qū)圖

        4.2 崩塌防治

        防治區(qū)域主要位于高易發(fā)區(qū)域、中易發(fā)區(qū)域與游人活動區(qū)域重疊區(qū)域,建議安排專人對景區(qū)危巖進(jìn)行排查,掌握景區(qū)危巖基本情況,建立數(shù)據(jù)資料庫,找專業(yè)人士對危巖體崩塌機(jī)理開展研究。建議以技防與人防相結(jié)合為手段,以預(yù)防、避讓與工程治理相結(jié)合為原則,及時對不穩(wěn)定危巖體進(jìn)行清理,對不能清理的危巖體要做加固處理,并設(shè)置警示標(biāo)牌。

        4.3 巖溶塌陷防治

        防治區(qū)域為地下暗河系統(tǒng)與游人活動重疊區(qū)域。建議避免在景區(qū)及其周邊規(guī)劃和建設(shè)大型工程,防止區(qū)域內(nèi)巖層因所受荷載的改變發(fā)生斷裂。重點開展塌陷區(qū)技術(shù)探查,建立健全監(jiān)測、預(yù)警和預(yù)報機(jī)制。

        5 結(jié)論

        (1)滑坡、崩塌、巖溶塌陷高易發(fā)區(qū)面積占比分別為18.3%、10.2%、13.4%,其空間分布及易發(fā)性程度經(jīng)現(xiàn)場查勘與實地相符,表明評價模型可靠、方法可行。(2)構(gòu)造斷層與巖性是景區(qū)滑坡、崩塌及巖溶塌陷等地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性程度的控制性因素,地下暗河發(fā)育程度及分布狀況是巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性程度的重要評價指標(biāo)。(3)羅甸大小井景區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性防治措施應(yīng)注重監(jiān)測、預(yù)防預(yù)報制度建設(shè),加強(qiáng)人防與技防的綜合應(yīng)用。

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