基于GIS的都勻斗篷山滑坡危險性評價

唐仁萍，趙所毅，楊 梅，潘網生,3，潘鳳勝

(1.黔南民族師范學院 旅游與資源環境學院，貴州 都勻 558000；2.內蒙古自治區地圖院，內蒙古 呼和浩特 010051；3.黔南景區溶洞資源開發與生態環境保護工程研究中心，貴州 都勻 558000)

1 引言

貴州省作為我國地質災害最多的省份之一，其地貌主要以喀斯特為主，地質構造復雜，分布面積廣，占全省面積的62%以上[1]，隨著地殼運動以及人類工程活動的影響，地質災害變得更加頻發和多發，直接或間接的威脅著人們的生命及財產。對于地質災害的危險性評價與防治對策研究，前人已取得很多研究成果[2，3]。但現在對于景區地質災害隱患問題的研究仍然較少，尤其貴州省的景區多在深山幽谷之中，災害隱患問題不可忽視，所以對其開展安全評價變得刻不容緩。

目前，國內對地質災害的研究主要以探究原因和防治結合為主，大多選取評價模型和地質災害危險性影響因子兩方面進行研究[4，5]，方法一般分為定量和定性方法兩大類。評價方法以信息量模型[6]、層次分析法[7]、模糊評價法[8]、概率比率模型[9]、邏輯回歸模型[10]等為主，其中，層次分析法較簡單，定量數據較少，定性成分多，主觀性較大；模糊評價法在對評價指標隸屬度的確定與權重賦值上也存在一定主觀性。本文將兩種方法結合，綜合兩者優缺點，利用層次分析法得到各影響因子的權重，劃分研究區的危險性，再結合模糊數學綜合評價法驗證特征點。希望通過本文研究可以為貴州旅游景區地質災害防治工作提供借鑒和參考。

2 研究區概況

都勻市位于貴州省黔南州，地理位置在東經107°07′19″～107°46′26″，北緯25°51′26″～26°25′39″之間。斗篷山風景區在其西北面，其名以為主峰形如巨大斗篷而得，主峰海拔高約1961 m，最低為855 m，山高路陡，溪流明鏡碧綠，位于我國亞熱帶東部常綠闊葉林區，屬于亞熱帶濕潤季風氣候，作為劍江風景區最綺麗的構成部分[11]，斗篷山風景區極具觀賞價值(圖1)。

圖1 都勻市斗篷山衛星影像

3 數據來源及研究方法

3.1 數據來源

文中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[12](1987版)和地理空間數據云。

3.2 研究方法

本文以都勻市斗篷山風景區為研究對象，采用模糊層次分析法對該景區進行滑坡危險性等級區劃。做法如下：首先結合實際情況與前人研究，選取6個適合斗篷山景區的滑坡危險性評價因子，采用層次分析法計算各因子所占權重，判斷矩陣使用1-9標度；其次應用ArcGIS中的地圖代數計算區域滑坡危險性等級，對其進行歸一化處理后得到危險性分區圖，最后選取一個典型的災害點作為特征點，利用模糊數學評價法得出該點的危險性等級，從而對評價模型進行驗證，具體方法參考文獻[13]。

4 滑坡危險性評價

4.1 評價指標選取與數據處理

滑坡地質災害的發生往往受眾多因素的影響，本文結合景區實地考察結果和前人研究經驗，選取六個主要因子作為評價指標：分別是巖性、巖組結構、距山間沖溝、距河流距離、坡向、坡度。

(1)巖性：巖性作為地質災害發生的物質基礎，是滑坡的重要影響因子。研究區屬于泥盆系，地層代號以D2b為主，為軟硬相間巖類[14]，其余少數部分是D3，為中等硬質巖類(圖2)。

圖2 巖性

(2)巖組結構：斗篷山景區大部分屬于泥盆紀邦寨組，參考相關文獻與實地考察，本文將巖組結構劃分為四個等級，景區巖組結構主體屬部分破碎(圖3)。

圖3 巖組結構

(3)距山間沖溝：由于間斷流水在山區和丘陵長時間沖刷，久而久之形成了溝槽，它為滑坡的發育提供了條件。基于斗篷山DEM數據提取所需要的山間沖溝數據，進行緩沖區分析后，用地圖代數工具提取出沖溝發育范圍后再次進行緩沖區分析處理，由于所選取的研究區面積并不大，所以緩沖區半徑值以50 m為標準(圖4)。

圖4 距山間沖溝

(4)距河流距離：河流對河岸兩側山體的沖刷和侵蝕，會增加滑坡的發生幾率。本文利用ArcGIS軟件對研究區DEM數據進行水文分析，依次進行填洼，流向分析，流量分析，提取河網，柵格河網矢量化分析。得到研究區河流流域范圍，然后做緩沖區處理(圖5)。

圖5 距河流距離

(5)坡向：不同的坡向光照強度和日照時長都不一致，陽坡蒸發量及巖土風化程度更高，使得坡體穩定性下降，更易發生滑坡災害，本文結合景區實際將其劃分為四個區間(圖6)。

圖6 坡向

(6)坡度：坡度對地質災害的發生起著至關重要的作用，坡度越大，水土流失越嚴重，在重力作用下，引起不穩定巖體的加速下滑。本文根據研究區實際情況將坡度劃分為五個區間，并根據其對滑坡危險性的貢獻做適當組合(圖7)。

圖7 坡度

4.2 研究區滑坡危險性評價

構造判斷矩陣，利用yaahp軟件計算各評價指標相對權重及進行一致性檢驗。結果如表1所示。

表1 都勻市斗篷山風景區滑坡危險性評價指標判斷矩陣

經計算得知，矩陣最大特征值為6.2991，其一致性比例系數為0.0475，小于0.1，一致性檢驗合格，構建評語指標分級見表2。

表2 指標集與評語級分級

通過ArcGIS空間分析中的地圖代數功能，將各指標集與其對應權重相乘后并相加，得到加權疊加結果圖，進行歸一化和重分類處理后即為景區滑坡危險性等級區劃圖(圖8)。

圖8 斗篷山景區滑坡危險性等級區劃

在研究區多處災害點中隨機選取一處災害點(災害點數據來源于實地考察)，選用與上面相同的指標集，對于離散型變量本文使用專家打分法來處理(表3)，連續變量則參考文獻[13]做法。

表3 斗篷山災害點離散型變量隸屬度

構建模糊綜合評價矩陣為：

各指標權重經計算分別為：A=(0.3489，0.2550，0.1626，0.1234，0.0695，0.0407)

評語集：B=A×R=(0,0.059344,0.3489,0.420793)

由最大隸屬度原則得知選取災害點應在高危險區，與景區危險性分級圖結果一致。

5 結果分析

通過計算結果顯示，無危險區域占比最低，低危險區其次，分別為16.79%與17.62%，中危險區與高危險區較為接近，分別為32.97%與32.62%，其中高危險區所在區域主要在河流兩側，與景區勘察狀況結果基本一致。經檢驗，選取的災害點經計算為高危險等級，與小區域評價結果一致。

6 結論與不足

(1)受到地形構造與氣候等要素的影響，斗篷山景區高、中危險區的總占比為65.59%，遠高于無危險區，可知災害點分布可能較為密集，說明研究區危險性較高。評價結果與實地勘察情況基本一致，表明本文研究結論可靠、研究方法正確，可以為斗篷山景區地質災害的防治提供參考依據。

(2)模糊綜合評價法與GIS技術能夠實現較好的配合，兩者的優勢能夠得到充分發揮，在單體地質災害和范圍危險性評價能得到很好地運用，不僅能最大程度把危險性評價因子量化，并且可以把判斷因子權重中的主觀與客觀因素相組合。

(3)盡管本文巖性和巖組結構權重系數較高，但由于景區內巖性和巖組結構種類很少，且其中一種占比極大，所以這兩個因子對危險性評價結果的空間差異性貢獻并不大，更多的依賴于距山間沖溝和河流的距離等其他因子。此外，在確定指標集權重值時，由于層次分析法是專家打分，雖然最后一致性檢驗合格，但是其主觀性依舊存在。

7 防治建議

根據研究結果與景區實地勘察結果，景區內有多處滑坡隱患，此外還有多處坍塌。盡管部分隱患已做封路處理，但還是建議將景區河岸人行道上的滾石、落石及時清理，避免因雨水沖刷對游客造成二次傷害，同時在山腰處安裝一些必要的防護網，用來攔截滾石和落石。