重慶風(fēng)景名勝區(qū)旅游公路滑坡災(zāi)害及景觀治理方案選擇*

王寶亮，彭盛恩，王昱

(核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都610061)

重慶風(fēng)景名勝區(qū)60%以上位于危巖、滑坡等重大地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地段，這些風(fēng)景名勝區(qū)旅游資源的大力開發(fā)，必然涉及到景區(qū)旅游公路修建和養(yǎng)護(hù)。目前在風(fēng)景名勝區(qū)已實(shí)施的危巖、滑坡等重大地質(zhì)災(zāi)害防治工程，均是按照常規(guī)處理方法進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和施工，由于環(huán)保和景觀設(shè)計(jì)觀念不足，與環(huán)境協(xié)調(diào)性差，甚至對周圍優(yōu)美的自然、人文景觀造成嚴(yán)重破壞，重慶市浮圖關(guān)公園白骨塔危巖帶于2006年進(jìn)行了工程治理，景觀破壞比較嚴(yán)重［1］。陳洪凱等以太白巖風(fēng)景名勝區(qū)為主，對危巖災(zāi)害發(fā)育的宏觀鏈?zhǔn)揭?guī)律、微觀主控結(jié)構(gòu)面損傷、斷裂、流變的宏微觀發(fā)育機(jī)理，以及穩(wěn)定性計(jì)算理論等進(jìn)行了深入系統(tǒng)研究，取得了危巖帶發(fā)育時(shí)間、破壞規(guī)律、等效參數(shù)、穩(wěn)定性分析方法和判別標(biāo)準(zhǔn)等一系列成果，系統(tǒng)開發(fā)了支撐、錨固、灌漿、支撐-錨固聯(lián)合、攔石墻、攔石網(wǎng)、主被動聯(lián)合等20余種危巖防治技術(shù)，有效治理了該風(fēng)景名勝區(qū)危巖災(zāi)害，該公園已成為當(dāng)?shù)匕傩招蓍e游樂的理想去處［2-7］;但另一方面，盡管在治理過程中采取了各種措施保護(hù)風(fēng)景名勝區(qū)的環(huán)境和文物，但還是造成了一定程度的景觀破壞。劉成、徐剛等對北碚地區(qū)坡面泥石流形成機(jī)制進(jìn)行了定性分析，涉及縉云山風(fēng)景名勝區(qū)部分泥石流災(zāi)害［8-9］。陳洪凱等以萬州城區(qū)一處滑坡治理和城市建設(shè)開發(fā)相結(jié)合的實(shí)例，提出和闡述了城市建設(shè)和災(zāi)害治理一體化模式的思想，為風(fēng)景名勝區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的防治提供了新的思路［10］。此外，重慶市忠縣石寶寨、豐都鬼城名山、奉節(jié)白帝城等風(fēng)景名勝區(qū)進(jìn)行了系統(tǒng)的危巖、滑坡災(zāi)害治理，對景觀的破壞比較嚴(yán)重，制約了風(fēng)景名勝區(qū)旅游價(jià)值的提升。本文針對當(dāng)前旅游公路地質(zhì)災(zāi)害治理中存在的問題，綜合運(yùn)用地質(zhì)災(zāi)害學(xué)、景觀學(xué)、材料學(xué)的方法和研究成果，研究適合風(fēng)景名勝區(qū)的滑坡治理方案。

1 重慶風(fēng)景名勝區(qū)旅游公路滑坡災(zāi)害特殊性

旅游公路地質(zhì)災(zāi)害治理與其它公路相比，在治理方案選取、防治結(jié)構(gòu)材料選擇以及與環(huán)境相協(xié)調(diào)等諸多方面具有特殊的性質(zhì)和要求。

(1)地形條件的特殊性重慶有許多旅游景點(diǎn)在山區(qū)、湖區(qū)，山區(qū)的地形、地質(zhì)條件較為復(fù)雜，山高坡陡，溝深谷窄，由于受限條件過多，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)往往難以充分滿足安全行車要求;急彎陡坡、依山傍水的險(xiǎn)段給地質(zhì)災(zāi)害治理帶來了巨大困難［11-13］。

(2)景觀點(diǎn)的影響旅游公路周邊往往都分布有自然、人文景觀點(diǎn)，這些景觀點(diǎn)的存在，不僅會影響旅游公路滑坡災(zāi)害治理方案的選擇，還會吸引大量的人流和車流，對邊坡產(chǎn)生擾動，增加滑坡災(zāi)害隱患［14］。

(3)交通事故的特殊性旅游公路地質(zhì)災(zāi)害事故的后果相對較嚴(yán)重，社會負(fù)面影響較大［15-16］。旅游公路上運(yùn)行的大客車較多，坡陡路彎，一旦出現(xiàn)地災(zāi)事故，極易造成大量的人員傷亡。

(5)小氣候的影響旅游公路周邊小氣候?qū)方煌ò踩兄厥獾挠绊懀?8］。一般來說，周邊樹木茂密、海拔較高或沿江傍湖的旅游公路，其小氣候十分活躍，經(jīng)常出現(xiàn)的風(fēng)、霜、雨、雪、霧等自然現(xiàn)象，為滑坡災(zāi)害的發(fā)生創(chuàng)造了外部條件。

2 重慶旅游公路滑坡景觀治理方案

以國家級風(fēng)景名勝區(qū)重慶金佛山西坡旅游公路K9+900滑坡為例(圖1、圖2)，滑坡長62．42 m，開口寬50．47 m，體積21 854．54 m3，滑動面以上為硬塑性砂粘土，滑動面以下為炭質(zhì)頁巖。據(jù)當(dāng)?shù)氐卣鹗泛汀兜卣鹆叶葏^(qū)劃圖》資料，該區(qū)地震烈度為Ⅵ度地區(qū)［19］。

圖1 重慶金佛山西坡旅游公路K9+900滑坡平面圖

圖2 重慶金佛山西坡旅游公路K9+900滑坡典型剖面圖

針對金佛山西坡旅游公路K9+900滑坡，充分考慮風(fēng)景名勝區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理的特殊性，并根據(jù)滑坡所處的地理位置、土質(zhì)情況、水文、氣象條件等［20-32］，提出3種重點(diǎn)考慮景觀美化和生態(tài)環(huán)保的方案:

(1)方案一:景觀型抗滑樁+截、排水溝(圖3)

①景觀型抗滑樁的優(yōu)點(diǎn)是:施工簡便易行，工期較短，抗滑效果明顯，對于潛在滑坡抵抗角度較大，不破壞既有路基防護(hù)和綠化工程，可以產(chǎn)生新的景觀。本方案采用樁長20 m。②截、排水溝:為了有效控制大氣降水對穩(wěn)定性的影響，在后緣5～10 m處設(shè)置截水溝一條;在體上設(shè)置樹枝狀排水溝。③仰斜排水孔:由于雨量豐富，對穩(wěn)定性影響很大，抗滑樁之間設(shè)置仰斜排水孔［21-22］。

圖3 景觀型抗滑樁+截、排水溝方案

(2)方案二:景觀擋土墻+纖維束導(dǎo)滲排水孔+截、排水溝(圖4)

麥草垛雖浮浮沉沉，還算安穩(wěn)。天快亮的時(shí)候，遠(yuǎn)遠(yuǎn)看到了樓房。楊小水做夢都沒想到，她第一次到縣城竟然是坐著麥草垛。那些露著房頂?shù)臉欠?，還有房頂上被困的人，像戲臺上的布景一樣，在楊小水的眼前一晃而過。

①景觀擋土墻是一種阻擋滑坡體滑動的工程措施，適用于治理因河流沖刷或因人為切割支撐部分而產(chǎn)生的中、小型滑坡，但不適宜治理滑床比較松軟、滑面容易向下或向上發(fā)展的滑坡。擋墻背后應(yīng)設(shè)置順墻的滲溝，以排除墻后的地下水，同時(shí)在墻上還應(yīng)設(shè)置泄水孔，以防止墻后積水泡軟基礎(chǔ)。景觀擋土墻一方面通過自身實(shí)現(xiàn)邊坡坡腳的安全防護(hù)功能，另一方面則可以為坡面防護(hù)制造層花盆形綠化空間，具有良好的生態(tài)效果。②纖維束導(dǎo)滲排水孔，可以解決排水孔容易堵塞的問題，保證排水順暢，水流到花池中可以保證花草的生長，當(dāng)超出需求的閾值時(shí)，泄水孔發(fā)揮作用，將水匯入排水溝［23］。③截、排水溝:為了有效控制大氣降水對穩(wěn)定性的影響，在后緣5～10 m處設(shè)置截水溝一條;在體上設(shè)置樹枝狀排水溝。④仰斜排水孔:由于該區(qū)雨量豐富，對穩(wěn)定性影響很大，設(shè)置仰斜排水孔。

圖4 景觀擋土墻+纖維束導(dǎo)滲排水孔+截、排水溝方案

(3)方案三:格構(gòu)護(hù)坡+竹子活體取水+截、排水溝(圖5)對穩(wěn)定性影響很大，設(shè)置仰斜排水孔。

圖5 格構(gòu)護(hù)坡+竹子活體取水+截、排水溝方案

3 滑坡景觀方案模糊熵權(quán)綜合優(yōu)選

3.1 模糊優(yōu)選

(1)建立因素集

因素集［26-27］其層次關(guān)系圖如圖6所示。

圖6 滑坡治理方案優(yōu)選模型

(2)建立方案集

3個(gè)方案的工程造價(jià)、工期見表1。

表1 各方案定量因素表

(3)相對隸屬度

對于定量性的因素可以運(yùn)用公式rij=xij/ximax或rij=ximin/xij進(jìn)行計(jì)算。如c41工程造價(jià)，c5施工工期，都是定量因素，指標(biāo)越小越優(yōu)，對于c41利用公式rij=ximin/xij計(jì)算可得:

則:r41=(0．619，1，0．539)，類似地，可以確定其他定量因素的相對隸屬度。

對于定性因素或無實(shí)測數(shù)據(jù)的定量因素可采用二元論方法確定。如c42維護(hù)費(fèi)用，c2生態(tài)環(huán)保，對于c42，其定性排序矩陣為:

為了在二元定量對比中更易于按我國的語言習(xí)慣給出定量標(biāo)度ialj，建立語氣算子與定量標(biāo)度ialj之間的對應(yīng)關(guān)系［28-29］(表2)。

表2 語氣算子與定量標(biāo)度及相對隸屬度關(guān)系

針對因素c42，方案2較方案1“略為”優(yōu)越;方案2較方案3“顯著”優(yōu)越。則:42r=(0．667，1，0．333)，類似地，可以確定其他定性因素或無實(shí)測數(shù)據(jù)的定量因素的相對隸屬度。

因?yàn)榈诙觕4經(jīng)濟(jì)合理因素是由第一層c41工程造價(jià)、c42維護(hù)費(fèi)用共同決定的，可以取兩者的算術(shù)平均值(如果因素的重要程度不同可以考慮加權(quán)平均值)，得4r=(0．643，1，0．436)。同理可以確定其他因素的相對隸屬度:c1景觀美化，1r=(1，0．818，0．667)，c2生態(tài)環(huán)保，2r=(1，0．429，0．25)，c3安全可靠，3r=(1，0．333，0．667)，c4經(jīng)濟(jì)合理，4r=(0．643，1，0．436)，c5施工工期，5r=(0．667，1，0．8)，c6技術(shù)可行6r=(1，0．538，0．176)

每種方案考慮如下6種因素:c1景觀美化，c2生態(tài)環(huán)保，c3安全可靠，c4經(jīng)濟(jì)合理，c5施工工期，c6技術(shù)可行?？梢缘玫交轮卫矸桨傅脑u價(jià)(表3)。

表3 方案評價(jià)表

3.2 熵權(quán)決策

熵權(quán)決策法［30-32］是在沒有專家權(quán)重的情況下，根據(jù)被評價(jià)對象的指標(biāo)值構(gòu)成的判斷矩陣來確定指標(biāo)權(quán)重的一種方法。

根據(jù)方案評價(jià)表2，可知為6個(gè)評價(jià)指標(biāo)，3個(gè)評價(jià)對象的評估問題，其評價(jià)矩陣A′為

則標(biāo)準(zhǔn)化A′矩陣后的矩陣A為

式中:bij∈［0，1］。由此，在有m個(gè)評價(jià)指標(biāo)，n個(gè)評價(jià)對象定義熵

為使ln fij有意義，一般假定:當(dāng)fij=0時(shí)，fijln fij=0。定義熵權(quán)

根據(jù)熵權(quán)決策法得到各評價(jià)指標(biāo)熵值表(表4)，表5為各評價(jià)指標(biāo)熵權(quán)表，表6為各方案的優(yōu)選順序表。

表4 各評價(jià)指標(biāo)熵值表

表5 各評價(jià)指標(biāo)熵權(quán)表

表6 各方案的優(yōu)選順序表

根據(jù)模糊熵權(quán)綜合法，可選擇方案一為最優(yōu)方案。

4 結(jié)論

(1)分析了旅游公路滑坡治理中存在的問題，從地形地貌、巖土特征、江水侵蝕、地下水活動、降雨、人類活動6個(gè)方面，歸納了重慶風(fēng)景名勝區(qū)旅游公路滑坡災(zāi)害成因。

(2)充分考慮旅游公路滑坡治理的景觀要求，針對國家級風(fēng)景名勝區(qū)金佛山西坡旅游公路K9+900滑坡，提出了景觀型抗滑樁+截、排水溝，景觀擋土墻+纖維束導(dǎo)滲排水孔+截、排水溝，格構(gòu)護(hù)坡+竹子活體取水+截、排水溝3種滑坡景觀治理方案。

(3)針對3種滑坡景觀治理方案，建立方案優(yōu)選模型，通過模糊優(yōu)選理論和熵權(quán)決策法聯(lián)合應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)評估方法中主觀確定權(quán)重的缺陷，使優(yōu)選結(jié)果更加準(zhǔn)確，本聯(lián)合方法對其他評價(jià)工作也有一定的借鑒意義。

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