廣西桂林市規(guī)劃中心城區(qū)巖溶塌陷易發(fā)性評(píng)價(jià)

吳 福，江思義，劉慶超，何 源，李海良

(廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，廣西 南寧 530029)

0 引言

巖溶塌陷作為巖溶地區(qū)特有的地質(zhì)災(zāi)害，成為了制約巖溶地區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)與發(fā)展的地質(zhì)環(huán)境問題之一，基于對(duì)巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害特征及其影響因素的分析，從地質(zhì)環(huán)境角度，對(duì)可能發(fā)生巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害的狀況進(jìn)行易發(fā)性預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)具有重要的實(shí)際意義，預(yù)測(cè)結(jié)果可為巖溶塌陷防治對(duì)策提供依據(jù)[1-2]。

目前對(duì)巖溶塌陷易發(fā)性進(jìn)行評(píng)價(jià)的研究成果有很多，如李公巖等[3]采用襲擾系數(shù)法對(duì)山東省棗莊盆地進(jìn)行了巖溶塌陷易發(fā)性評(píng)價(jià)；劉善軍[4]以山東省泰安市為例，對(duì)隱伏巖溶區(qū)進(jìn)行了巖溶塌陷易發(fā)性程度評(píng)價(jià)，為該類巖溶塌陷防治提供決策依據(jù)；其后，焦玉國(guó)等[5]利用綜合指數(shù)法對(duì)泰安市的巖溶塌陷進(jìn)行了易發(fā)性評(píng)估；曾斌等[6]利用層次分析法對(duì)在建的杭長(zhǎng)高速公路進(jìn)行了巖溶塌陷易發(fā)性評(píng)價(jià)，并提出了相應(yīng)的預(yù)防和治理措施；金艷珠等[7]利用層次分析法，并結(jié)合GIS技術(shù)對(duì)云南省師宗縣進(jìn)行了巖溶塌陷易發(fā)性評(píng)估；武鑫等[8]利用層次分析-模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)徐州市進(jìn)行了巖溶塌陷易發(fā)性評(píng)價(jià)，并建立了巖溶塌陷監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)；黃立勇[9]以浙江省江山市為例，采用模糊數(shù)學(xué)法，建立了巖溶塌陷易發(fā)性預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)模型，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了巖溶塌陷易發(fā)性評(píng)價(jià)。選取合適的評(píng)價(jià)因子，并利用恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)方法成為巖溶塌陷易發(fā)性分區(qū)評(píng)價(jià)研究的關(guān)鍵。因此更加合理、有效、科學(xué)地對(duì)巖溶塌陷進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)有待繼續(xù)研究。

針對(duì)以上問題，本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖溶地區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件，將專家打分法和層次分析法相結(jié)合，利用MapGIS的制圖與空間分析功能，提出了一種基于MapGIS利用地質(zhì)環(huán)境要素對(duì)巖溶塌陷易發(fā)性評(píng)價(jià)的方法。評(píng)價(jià)以桂林市規(guī)劃中心城區(qū)的地質(zhì)環(huán)境為基礎(chǔ)，專家打分法和層次分析法相結(jié)合為理論，通過MapGIS軟件對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果實(shí)現(xiàn)可視化，為桂林市規(guī)劃中心城區(qū)的巖溶塌陷防治對(duì)策提供指導(dǎo)和借鑒。

1 評(píng)價(jià)方法研究

隨著GIS技術(shù)的發(fā)展，巖溶塌陷易發(fā)性分區(qū)的評(píng)價(jià)方法不斷涌現(xiàn)[2,9]，逐漸從定性、半定量的方法向定量的方法發(fā)展[9]。

進(jìn)行對(duì)比分析，層次分析法有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)適用于離散模型，尤其適用于無(wú)結(jié)構(gòu)特性的系統(tǒng)評(píng)價(jià)以及多目標(biāo)、多準(zhǔn)則、多時(shí)期的系統(tǒng)評(píng)價(jià)；(2)步驟簡(jiǎn)單明確，容易被決策者了解和掌握。并結(jié)合專家打分法直觀、簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，專家-層次分析定權(quán)法在地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)中早就得到過應(yīng)用[10]。MapGIS廣泛運(yùn)用于國(guó)土領(lǐng)域，其強(qiáng)大的制圖和空間分析功能，為國(guó)土規(guī)劃提供技術(shù)支持?；贛apGIS平臺(tái)利用專家-層次分析定權(quán)法從地質(zhì)環(huán)境條件的角度對(duì)巖溶塌陷易發(fā)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，該方法簡(jiǎn)便實(shí)用，有利于環(huán)境地質(zhì)調(diào)查成果的轉(zhuǎn)化[11]。具體評(píng)價(jià)步驟如下：(1)根據(jù)研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件，并參考前人的經(jīng)驗(yàn)[2-9]，篩選出評(píng)價(jià)因子，再通過專家打分法確定研究區(qū)巖溶塌陷易發(fā)性分區(qū)評(píng)價(jià)因子。(2)利用地質(zhì)調(diào)查成果，通過MapGIS按各因子的影響程度大小對(duì)研究區(qū)進(jìn)行分區(qū)，分區(qū)按影響程度大小最多分4類區(qū)，最少分2類區(qū)，并對(duì)區(qū)按因子的影響程度由小到大分別打分(0、1、2、3)，把打分結(jié)果對(duì)各區(qū)進(jìn)行參數(shù)賦屬性。(3)運(yùn)用層次分析法確定各評(píng)價(jià)因子的權(quán)數(shù)。(4)制定巖溶塌陷易發(fā)性分區(qū)因子及影響程度分級(jí)表，并對(duì)各評(píng)價(jià)因子評(píng)價(jià)圖的每個(gè)分區(qū)進(jìn)行函數(shù)計(jì)算得到易發(fā)性指數(shù)F值。每個(gè)分區(qū)易發(fā)性指數(shù)計(jì)算采用適宜性因子判別分值和對(duì)應(yīng)的因子權(quán)重值的乘積來(lái)表示。易發(fā)性指數(shù)計(jì)算公式：

式中：F——易發(fā)性指數(shù)；

R(i)——各影響因子的權(quán)重值；

G(i)——對(duì)應(yīng)影響因子的判別分值。

F越大，表示該區(qū)的巖溶塌陷易發(fā)性越高；反之，表示該單元的巖溶塌陷易發(fā)性越低。(5)利用MapGIS空間分析功能，將各因子的分區(qū)圖按因子的權(quán)重進(jìn)行疊加，得到疊加后研究區(qū)的易發(fā)性指數(shù)，將得到的易發(fā)性指數(shù)合理分為4段，利用MapGIS屬性賦參數(shù)，將4段值分別賦予4種不同顏色，實(shí)現(xiàn)可視化，得到易發(fā)性分區(qū)圖。

2 工程實(shí)例及評(píng)級(jí)研究

2.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)包含桂林市主城區(qū)、臨桂新區(qū)，其總面積為880 km2，其中研究區(qū)巖溶區(qū)面積為603.35 km2。桂林作為國(guó)際旅游名城，研究區(qū)有極大的發(fā)展需求。

通過環(huán)境地質(zhì)調(diào)查，為本次研究提供了研究區(qū)的1∶5萬(wàn)工程地質(zhì)圖、水文地質(zhì)圖、構(gòu)造綱要圖、地下水位埋深等值線圖、地下水入滲系數(shù)分布圖、巖溶地面塌陷易發(fā)程度分區(qū)圖、巖溶發(fā)育程度分區(qū)圖、地下河對(duì)城市建設(shè)影響現(xiàn)狀評(píng)價(jià)圖、第四系土體結(jié)構(gòu)及土體厚度等值線圖、特殊土分布圖、研究區(qū)內(nèi)鉆孔及水文地質(zhì)監(jiān)測(cè)孔的分布及相關(guān)數(shù)據(jù)、以及巖土體的原位試驗(yàn)和室內(nèi)土工試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果。

2.2 評(píng)價(jià)因子的選取

影響巖溶塌陷的因素眾多，不同空間位置、不同的地質(zhì)環(huán)境背景條件和影響因素所起的作用各不相同。為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)巖溶塌陷易發(fā)性的空間分布，需要選擇合適的方法，查清不同影響因素的組合特征，并確定不同情況下各影響因子的主次作用，關(guān)鍵在于建立適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)指標(biāo)體系并進(jìn)行權(quán)重計(jì)算。

根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際情況，并結(jié)合規(guī)范和前人研究資料，采用專家打分法，選擇的巖溶塌陷易發(fā)性分區(qū)評(píng)價(jià)因子主要有5大方面：基巖、土層、地下水、已有塌陷和人類工程活動(dòng)，這5大方面又可以細(xì)分為9個(gè)指標(biāo)：巖溶發(fā)育程度、土層厚度、土層結(jié)構(gòu)、第四系底部土層巖性、第四系底部土層液性指數(shù)、地下水年變化幅度、巖溶水承壓性、塌陷密度、人類工程活動(dòng)。主要以上述因素進(jìn)行半定量綜合評(píng)價(jià)，對(duì)巖溶塌陷易發(fā)性進(jìn)行綜合分區(qū)。巖溶塌陷易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖1。

圖1 巖溶塌陷易發(fā)性分區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.1 Evaluation index system of karst collapse prone zone

為了達(dá)到巖溶塌陷易發(fā)性評(píng)價(jià)的目的，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查成果，又收集了研究區(qū)相關(guān)圖件及數(shù)據(jù)資料。從對(duì)環(huán)境地質(zhì)的影響角度，分別對(duì)各評(píng)價(jià)因子的資料進(jìn)行分析處理，得出各因子的分區(qū)計(jì)算圖，下面對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)因子進(jìn)行詳細(xì)敘述。

2.2.1巖溶發(fā)育程度

巖溶塌陷易發(fā)性與巖溶發(fā)育程度呈正相關(guān)。將巖溶區(qū)巖溶發(fā)育程度分為強(qiáng)、中等、弱三個(gè)級(jí)別，對(duì)巖溶塌陷影響程度分別為強(qiáng)、中、弱，其易發(fā)性評(píng)判分值分別為3分、2分、1分，非巖溶區(qū)評(píng)判分值為0分。研究區(qū)中部、七星區(qū)、象山區(qū)、柘木及臨桂縣城等地巖溶發(fā)育程度強(qiáng)；廟嶺、蘭塘、巖口村、橫山村、東村、唐家村、北東側(cè)四聯(lián)村、南洲村、東側(cè)丫吉村、東南測(cè)的蘇家村、羅安村、興隆村一帶巖溶發(fā)育程度為中等區(qū)；東南側(cè)湖塘村至二塘鄉(xiāng)、五塘村，西南廟嶺鎮(zhèn)至劉村、田基頭一帶，北側(cè)定江鎮(zhèn)等巖溶發(fā)育程度弱。繪制出研究區(qū)巖溶發(fā)育分區(qū)圖。

2.2.2土層厚度

松散破碎的覆蓋層是塌陷體的主要組成部分?，F(xiàn)將研究區(qū)內(nèi)土層厚度劃分為0～15 m、15～30 m、>30 m三個(gè)等級(jí)，對(duì)巖溶塌陷影響程度分別為強(qiáng)、中、弱，其易發(fā)性評(píng)判分值分別為3分、2分、1分，基巖裸露區(qū)其易發(fā)性分區(qū)評(píng)判分值為0分。廟嶺鎮(zhèn)、雁山鎮(zhèn)、定江鎮(zhèn)、二塘鄉(xiāng)、朝陽(yáng)鄉(xiāng)等地土層厚度0～15 m；桂林市主城區(qū)、大河鄉(xiāng)、臨桂新區(qū)、拓木鎮(zhèn)等地土層厚度15～30 m，對(duì)巖溶塌陷影響中等，其易發(fā)性評(píng)判分值為2分；大河鄉(xiāng)陽(yáng)家村、星華村、桂林市象山區(qū)、和平村等地土層厚度>30 m區(qū)，對(duì)巖溶塌陷影響弱，其易發(fā)性評(píng)判分值為1分；基巖裸露區(qū)其易發(fā)性分區(qū)評(píng)判分值為0分。最終得出第四系土層等厚度分區(qū)圖。

2.2.3土層結(jié)構(gòu)

土層結(jié)構(gòu)與土的崩解剝落存在密切關(guān)系：土層結(jié)構(gòu)愈多，土體強(qiáng)度愈低、土質(zhì)愈疏松，土層穩(wěn)定性愈差，故土層結(jié)構(gòu)愈多，愈易發(fā)生塌陷。土體結(jié)構(gòu)分為多層、雙層及單層土體，對(duì)巖溶塌陷影響程度分別為強(qiáng)、中、弱，其易發(fā)性評(píng)判分值分別為3分、2分、1分，基巖裸露區(qū)其易發(fā)性分區(qū)評(píng)判分值為0分。研究區(qū)內(nèi)漓江、桃花江一、二級(jí)河流階地及西部廟嶺鎮(zhèn)、田基頭等地為雙層結(jié)構(gòu)土體；桂林市七星區(qū)、雁山區(qū)、朝陽(yáng)鄉(xiāng)、定江鎮(zhèn)、二塘鄉(xiāng)以及西部面村—橫山村—蘭塘村等地土層為單層結(jié)構(gòu)。最終得到第四系土層結(jié)構(gòu)分區(qū)圖。

2.2.4第四系底部土層巖性

第四系底部土層巖性對(duì)土體崩解和崩塌的影響明顯，砂土顆粒較粗，土體連接性差、崩解快，而粉土，粉質(zhì)黏土、黏土等顆粒較細(xì)，粘結(jié)性強(qiáng)，特別是粘土，含有較多結(jié)合水，具有抗剪強(qiáng)度，崩解速度慢。因此，第四系底部土層巖性黏粒含量愈多崩解量愈少，呈負(fù)相關(guān)。砂礫石層、粉土、黏土，對(duì)巖溶塌陷影響程度分別為強(qiáng)、中、弱，其易發(fā)性評(píng)判分值分別為3分、2分、1分，基巖裸露區(qū)其易發(fā)性分區(qū)評(píng)判分值為0分。研究區(qū)內(nèi)漓江、桃花江一、二級(jí)河流階地及西部廟嶺鎮(zhèn)、田基頭等地第四系土層巖性為砂礫石層；粉土區(qū)研究區(qū)內(nèi)未見；桂林市七星區(qū)、雁山區(qū)、朝陽(yáng)鄉(xiāng)、定江鎮(zhèn)、二塘鄉(xiāng)以及西部面村—橫山村—蘭塘村等地第四系底部巖性為黏土區(qū)。最終得出第四系底部土層巖性分區(qū)圖。

2.2.5第四系底部土層液性指數(shù)

第四系底部土層液性指數(shù)愈大，土體顆粒粘結(jié)力愈弱，土體愈容易膨脹、抗剪強(qiáng)度愈低、愈容易崩解，將第四系底部土層液性指數(shù)劃分為流塑(軟塑)、可塑、硬塑(堅(jiān)硬)三個(gè)級(jí)別，對(duì)巖溶塌陷影響程度分別為強(qiáng)、中、弱，其易發(fā)性評(píng)判分值分別為3分、2分、1分，基巖裸露區(qū)其易發(fā)性分區(qū)評(píng)判分值為0分。研究區(qū)內(nèi)地下水位基本都基巖面以上，且基巖面附近的土層在地下水流長(zhǎng)期作用下有一層軟～流塑狀態(tài)土，故第四系底部土層液性指數(shù)多為流塑(軟塑)；第四系底部土層液性指數(shù)為可塑、硬塑或堅(jiān)硬的區(qū)域未見。最終得出第四系底部土層液性指數(shù)分區(qū)圖。

2.2.6地下水年變化幅度(m/年)

地下水位頻繁的、長(zhǎng)期的變動(dòng)，有利于潛蝕、滲蝕、真空吸蝕、氣爆沖蝕等作用，從而使土層崩解剝落直至崩塌。地下動(dòng)幅度愈大，波動(dòng)頻率愈高，愈容易發(fā)生巖溶塌陷。將地下水位變化幅度分為>10 m、5～10 m，<5 m三個(gè)等級(jí)，對(duì)巖溶塌陷影響程度分別為強(qiáng)、中、弱，其易發(fā)性評(píng)判分值分別為3分、2分、1分。根據(jù)對(duì)研究區(qū)內(nèi)地下水豐、平、枯期的水位監(jiān)測(cè)得到各水點(diǎn)的水位變化數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)內(nèi)地下水位變化幅度均小于5 m/年。因此，將研究區(qū)內(nèi)地下水變化幅度統(tǒng)一劃分為<5 m，對(duì)巖溶塌陷影響弱。繪制出地下水變化幅度分區(qū)圖。

2.2.7巖溶水承壓性

巖溶水的承壓性主要影響地下水位的波動(dòng)，進(jìn)而影響土體物理狀態(tài)，以至于土體崩解，土體由天然狀態(tài)變?yōu)轱査疇顟B(tài)，再由飽水狀態(tài)變?yōu)楸砻骘L(fēng)干(失水)狀態(tài)后，再次遇水則會(huì)增加其崩解速度與崩解量。因此，巖溶水在基巖面上下反復(fù)波動(dòng)時(shí)，對(duì)土體影響最大，最容易使土體崩解，產(chǎn)生崩塌。將巖溶水劃分為在基巖面上下反復(fù)波動(dòng)、在基巖面以下波動(dòng)、在基巖面以上波動(dòng)三個(gè)級(jí)別，對(duì)巖溶塌陷影響程度分別為強(qiáng)、中、弱，其易發(fā)性評(píng)判分值分別為3分、2分、1分。根據(jù)對(duì)研究區(qū)內(nèi)地下水豐、平、枯期的水位監(jiān)測(cè)得到各水點(diǎn)的水位變化數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)內(nèi)臨桂新區(qū)、桂林市市區(qū)、定江鎮(zhèn)、雁山鎮(zhèn)以及衛(wèi)家渡村人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈，抽排水對(duì)地下水位影響較大，地下水位在基巖面上下0～1 m反復(fù)波動(dòng)；其他區(qū)域地下水在基巖面以上波動(dòng)。得到巖溶水承壓性分區(qū)圖。

2.2.8已有塌陷密度

將已有塌陷密度分為>2個(gè)/10 km2、0～2個(gè)/10 km2以及無(wú)巖溶塌陷三個(gè)等級(jí)，對(duì)巖溶塌陷影響程度分別為強(qiáng)、中、弱，其易發(fā)性評(píng)判分值分別為3分、2分、1分。桂林市主城區(qū)、臨桂新區(qū)、廟嶺鎮(zhèn)、雁山鎮(zhèn)、朝陽(yáng)鄉(xiāng)等地已有塌陷發(fā)育密度大于2個(gè)/10 km2；定江鎮(zhèn)、大河鄉(xiāng)、二塘鄉(xiāng)、臨桂新區(qū)巖口村、雁山鎮(zhèn)三立村等地已有塌陷發(fā)育密度0～2個(gè)/10 km2；研究區(qū)西部拓村、花村、江西村等地?zé)o塌陷發(fā)育。得出已有塌陷密度分區(qū)圖。

2.2.9人類工程活動(dòng)

桂林市人類工程活動(dòng)可分為強(qiáng)烈、中等、弱三個(gè)級(jí)別，對(duì)巖溶塌陷影響程度分別為強(qiáng)、中、弱，其易發(fā)性評(píng)判分值分別為3分、2分、1分。桂林市主城區(qū)、臨桂新區(qū)、定江鎮(zhèn)、廟嶺鎮(zhèn)、雁山鎮(zhèn)、大廈村及雁山頭一帶為工程活動(dòng)強(qiáng)區(qū)，該區(qū)為已建、正在建設(shè)或?qū)⒁ㄔO(shè)區(qū)，區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，地下水埋深較淺，工程活動(dòng)主要為樓房及道路基礎(chǔ)建設(shè)，伴有樁基施工及抽排地下水活動(dòng)，地下水位降低以及樁基施工的振動(dòng)作用對(duì)巖溶塌陷影響程度強(qiáng)；拓木鎮(zhèn)、朝陽(yáng)鄉(xiāng)、臨桂橫山村—田基頭、二塘鄉(xiāng)、楓林村—羅安村一帶人類工程活動(dòng)中等，該區(qū)主要為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，區(qū)內(nèi)多以村為單位集中抽排地下水進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉，地下水開采往往具有季節(jié)性強(qiáng)、集中、量大的特點(diǎn)，短期內(nèi)地下水開采強(qiáng)度較高，對(duì)巖溶塌陷影響程度中等；中部侯山、金山、西北部刀沖—拓村，南東部大山頭—興隆村一帶人類工程活動(dòng)弱對(duì)巖溶塌陷影響程度弱。最終得出研究區(qū)內(nèi)人類工程活動(dòng)影響分區(qū)圖。

2.3 評(píng)價(jià)因素權(quán)重計(jì)算和分級(jí)賦值

2.3.1利用層次分析法建立巖溶塌陷易發(fā)性分區(qū)評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型

以巖溶塌陷易發(fā)性分區(qū)為目標(biāo)層(U層)，以將基巖(F1)、土層(F2)、 地下水(F3)、已有塌陷(F4)和人類工程活動(dòng)(F5)這5個(gè)一級(jí)指標(biāo)為準(zhǔn)則層(F層)，以巖溶發(fā)育程度、土層厚度、土層結(jié)構(gòu)、第四系底部土層巖性、第四系底部土層液性指數(shù)、地下水年變化幅度、巖溶水承壓性、塌陷密度和人類工程活動(dòng)這9個(gè)二級(jí)影響因素為方案層(X層)；一級(jí)因子依次記為F1～F5，二級(jí)因子依次記為X1～X9，建立層次結(jié)構(gòu)模型。

2.3.2構(gòu)建判別矩陣及層次總排序

通過對(duì)巖溶塌陷易發(fā)性因素的分析，利用層次分析1～9標(biāo)度法(表1)表示因素之間的影響強(qiáng)弱，逐項(xiàng)就各層中的因子對(duì)上一層目標(biāo)的相對(duì)重要性進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造判別矩陣，同時(shí)參考專家意見，確定它們的相對(duì)重要性并賦以相應(yīng)的分值，構(gòu)造判斷矩陣。再計(jì)算最大特征根、對(duì)應(yīng)的特征向量、各層次的單排序以及進(jìn)行判斷矩陣一致性檢驗(yàn)，其計(jì)算結(jié)果見表1～表4。

2.3.3巖溶塌陷易發(fā)性分區(qū)評(píng)價(jià)因素分級(jí)賦值

分區(qū)指標(biāo)量化分級(jí)是在易發(fā)性分級(jí)基礎(chǔ)上，通過對(duì)研究區(qū)各因子影響因素、因子數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，確定因子強(qiáng)和弱兩個(gè)極限值，按照各評(píng)價(jià)因子對(duì)研究區(qū)影響程度，以閾限或遞減規(guī)律取值來(lái)實(shí)現(xiàn)量化分級(jí)，各因子的量化分級(jí)詳見表5。

表1 判斷矩陣的標(biāo)度及含義

表2 分區(qū)因子判別矩陣U-F

注：CR=0.002<0.1，顯然滿足一致性檢驗(yàn)，故上述特征向量Wi可作為權(quán)向量。

表3 分區(qū)因子判別矩陣F2-X

注：CR=0.004<0.1，顯然滿足一致性檢驗(yàn)，故上述特征向量Wi可作為權(quán)向量。

表4 分區(qū)因子判別矩陣F3-X

注：CR=0.000<0.1，顯然滿足一致性檢驗(yàn)，故上述特征向量Wi可作為權(quán)向量。

2.3.4MapGIS加權(quán)疊加及量化分析

利用MapGIS空間分析功能，將各因子的分區(qū)圖按因子的權(quán)重進(jìn)行疊加，得到疊加后研究區(qū)的易發(fā)性指數(shù)，將得到的易發(fā)性指數(shù)合理分為4段，對(duì)應(yīng)不同的易發(fā)性程度。其劃分標(biāo)準(zhǔn)如下：按巖溶塌陷易發(fā)性綜合評(píng)價(jià)得分的高低，進(jìn)行巖溶塌陷易發(fā)性分區(qū)。本次采用突變點(diǎn)法進(jìn)行確定，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，疊加后綜合值范圍為0～2.423，找出突變點(diǎn)作為易發(fā)程度分區(qū)界線值，其中F<0.2為不易發(fā)，0.2

根據(jù)MapGIS初步分區(qū)結(jié)果，后結(jié)合桂林市規(guī)劃中心城區(qū)地貌及地質(zhì)等實(shí)際情況，按不利因素考慮，對(duì)4個(gè)分區(qū)進(jìn)行修編，得到最終易發(fā)程度分區(qū)圖(圖2)，并通過分析該圖對(duì)研究區(qū)作出了巖溶塌陷易發(fā)性評(píng)價(jià)，最后得出桂林市規(guī)劃中心城區(qū)巖溶塌陷易發(fā)性分區(qū)表(表6)。

3 結(jié)論

(1)桂林規(guī)劃中心城區(qū)的巖溶塌陷易發(fā)性分區(qū)的地質(zhì)環(huán)境因素細(xì)分為9個(gè)：巖溶發(fā)育程度、土層厚度、土層結(jié)構(gòu)、第四系底部土層巖性、第四系底部土層液性指數(shù)、地下水年變化幅度、巖溶水承壓性、塌陷密度、人類工程活動(dòng)。

(2)依據(jù)預(yù)測(cè)分區(qū)指標(biāo)計(jì)算，將研究區(qū)巖溶塌陷易發(fā)分區(qū)分為高易發(fā)區(qū)(I)、中易發(fā)區(qū)(Ⅱ)、低易發(fā)區(qū)(Ⅲ)、非易發(fā)區(qū)(Ⅳ)四種類型，計(jì)算研究區(qū)的面積為880.00 km2，其中高易發(fā)區(qū)(I)的面積為183.39 km2；中易發(fā)區(qū)(Ⅱ)的面積為207.55 km2；低易發(fā)區(qū)(Ⅲ)的面積為41.53 km2；非易發(fā)區(qū)(Ⅳ)的面積為447.53 km2。

表5 研究區(qū)巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)因子賦值標(biāo)準(zhǔn)及權(quán)重分級(jí)表

圖2 桂林市規(guī)劃中心城區(qū)巖溶塌陷易發(fā)性評(píng)價(jià)圖Fig.2 Evaluation map of karst collapse susceptibility in the planning center of Guilin city