地質(zhì)災(zāi)害威脅下的農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)
——以彭州市銀廠溝流域?yàn)槔?/h1>

2020-05-07 05:13:52劉騰任光明王猛余天彬

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查訂閱 2020年2期 收藏

關(guān)鍵詞：居民點(diǎn)危險(xiǎn)性坡度

劉騰，任光明，王猛，余天彬

(1.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境防護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059；2.四川省地質(zhì)調(diào)查院，成都 610081)

0 引言

農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)是指根據(jù)區(qū)域農(nóng)村居民點(diǎn)用地現(xiàn)狀與社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，按照新農(nóng)村建設(shè)規(guī)劃對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)結(jié)構(gòu)和空間的要求，綜合評(píng)定區(qū)域土地利用類(lèi)型與結(jié)構(gòu)特征對(duì)于農(nóng)村居民點(diǎn)用地的匹配程度，并確認(rèn)其適宜性高低[1]。國(guó)內(nèi)關(guān)于農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性研究[2]始于20世紀(jì)90年代，進(jìn)入21世紀(jì)后，現(xiàn)有的適宜性定性評(píng)價(jià)方法已不能滿(mǎn)足新農(nóng)村建設(shè)規(guī)劃的需求，各種定量評(píng)價(jià)方法如層次分析法、模糊數(shù)學(xué)以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等逐漸被應(yīng)用到農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)中，其研究思路大都是以地理信息系統(tǒng)為計(jì)算分析平臺(tái)，選取相關(guān)評(píng)價(jià)因子，從而進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)及土地整治分區(qū)規(guī)劃等相關(guān)工作?？籽┧傻萚1]以魚(yú)岳鎮(zhèn)和官橋鎮(zhèn)為例，選取自然因子、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子及生態(tài)因子為評(píng)價(jià)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了村鎮(zhèn)農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性分級(jí)與整治分區(qū)規(guī)劃等；匡垚瑤等[3]針對(duì)低山丘陵區(qū)城鄉(xiāng)結(jié)合部，從地形條件、生態(tài)環(huán)境、居民點(diǎn)規(guī)模和區(qū)位條件4個(gè)方面建立了評(píng)價(jià)指標(biāo)，并對(duì)古路鎮(zhèn)農(nóng)村居民點(diǎn)布局適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)。在2019年自然資源部《全面開(kāi)展國(guó)土空間規(guī)劃工作的通知》中提出國(guó)土空間規(guī)劃應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際功能區(qū)劃及地質(zhì)環(huán)境條件，因地制宜地開(kāi)展規(guī)劃工作。因此根據(jù)具體環(huán)境條件的差異，現(xiàn)有農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)方法體系各有側(cè)重。許多學(xué)者針對(duì)丘陵、平原和山區(qū)等不同地理環(huán)境的空間形態(tài)差異，因地制宜地開(kāi)展農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)[4-8]。但目前針對(duì)受震災(zāi)威脅、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的山地環(huán)境下的農(nóng)村居民點(diǎn)布局研究尚不多見(jiàn)。

彭州市龍門(mén)山鎮(zhèn)銀廠溝流域位于龍門(mén)山斷裂帶上，地質(zhì)條件十分復(fù)雜。受2008年汶川地震影響，流域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。此外，該區(qū)域還屬于國(guó)家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)，對(duì)土地的需求不斷增大，如何做好各種用地規(guī)劃以確保有限的土地發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及生態(tài)效益，關(guān)乎當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

地質(zhì)災(zāi)害的形成發(fā)育特征以流域?yàn)檠芯繂卧?相較于行政區(qū)劃單元)時(shí)更具有規(guī)律性，因此本文以銀廠溝流域?yàn)檠芯繉?duì)象，在總結(jié)分析區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征基礎(chǔ)上，選取地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)因子，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)，然后將地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃結(jié)果作為影響農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)的首要因素，再結(jié)合地形條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境等方面，對(duì)彭州市銀廠溝流域內(nèi)居民點(diǎn)用地適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)分級(jí)，為研究區(qū)土地規(guī)劃提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

銀廠溝流域位于彭州市龍門(mén)山鎮(zhèn)北部山區(qū)(E103°49′～103°53′，N31°18′～31°22′)，行政區(qū)劃包括寶山村、國(guó)坪村、三溝村、團(tuán)山村和銀廠溝5個(gè)行政村，流域形狀總體呈“桃葉狀”。流域內(nèi)地貌以高山—中山峽谷為主，地勢(shì)上西北高、東南低，最高海拔為3 800 m，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，龍門(mén)山斷裂帶(映秀—北川斷裂)橫穿該區(qū)；氣候溫和，雨量充沛，年降雨量在1 100 mm以上，年平均氣溫約為14.5 ℃；居民點(diǎn)分布現(xiàn)狀特征為：平壩居民點(diǎn)分布較為集中，淺丘居民點(diǎn)較分散；沿道路兩側(cè)居民點(diǎn)較為集中且沿公路呈帶狀分布，交通條件較差的地區(qū)居民點(diǎn)較為分散，且規(guī)模較小。5·12汶川地震對(duì)銀廠溝生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)景觀和居民點(diǎn)住址等造成了嚴(yán)重破壞(圖1)，災(zāi)后有關(guān)部門(mén)根據(jù)居民點(diǎn)住址受損情況，依據(jù)土地利用規(guī)劃和地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃，初步劃定了地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)范圍，重建農(nóng)民居住集中區(qū)，如研究區(qū)中東林寺就是已規(guī)劃建成的移民安置點(diǎn)之一。

圖1 泥石流淤埋房屋實(shí)地照片F(xiàn)ig.1 The houses destroyed by debris flow

2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃是指通過(guò)對(duì)區(qū)域已有各種地質(zhì)災(zāi)害機(jī)理進(jìn)行研究，選取影響地質(zhì)災(zāi)害形成發(fā)育的主要因素，構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，進(jìn)而完成地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)分區(qū)。研究區(qū)內(nèi)共發(fā)育82處地質(zhì)災(zāi)害，其中滑坡32處、泥石流34處、不穩(wěn)定斜坡4處、崩塌12處。

地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育以中小型規(guī)模為主。流域內(nèi)共發(fā)育小型地質(zhì)災(zāi)害51處，占全境地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的62.20%；發(fā)育中型地質(zhì)災(zāi)害17處，占全境地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的20.73%；僅泥石流就有13處大型規(guī)模的地質(zhì)災(zāi)害，占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的15.85%，全境發(fā)育1條特大規(guī)模的泥石流，占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的1.22%。

2.1 單體地質(zhì)災(zāi)害危害范圍預(yù)測(cè)

單體地質(zhì)災(zāi)害危害范圍即可能遭受到地質(zhì)災(zāi)害損害的區(qū)域，包括滑坡體滑動(dòng)距離、泥石流攜帶的土方最大覆蓋范圍和崩塌危巖體滾落距離。此范圍內(nèi)的土地極易受到地質(zhì)災(zāi)害危害，不宜作為居民點(diǎn)用地以及其他用地，因此確定研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害危害范圍是十分重要的?；诘刭|(zhì)災(zāi)害危害范圍預(yù)測(cè)的相關(guān)研究，選取表1中計(jì)算公式，最終得到單體地質(zhì)災(zāi)害危害范圍，如圖2所示。

表1 單體地質(zhì)災(zāi)害危害范圍計(jì)算公式Tab.1 Formula of calculating the damage range of single geological disasters

(續(xù)表)

圖2 銀廠溝流域單體地質(zhì)災(zāi)害危害范圍Fig.2 Scope of single geological hazards in Yinchanggou watershed

2.2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃

通過(guò)對(duì)銀廠溝流域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及時(shí)空分布規(guī)律的分析發(fā)現(xiàn)，地形地貌是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的首要條件，研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的分布在坡度上具有明顯的不均勻性；巖土體作為斜坡物質(zhì)的基本組成，是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的基礎(chǔ)條件，流域兩岸分別為砂巖、泥巖為主的軟硬相間巖類(lèi)和灰?guī)r、玄武巖等硬質(zhì)巖類(lèi)，其性質(zhì)對(duì)邊坡穩(wěn)定性具有控制作用；處于龍門(mén)山斷裂帶上，斷層作用往往能使巖土體結(jié)構(gòu)遭受?chē)?yán)重破壞，引發(fā)大量的地震地質(zhì)災(zāi)害；公路交通建設(shè)和居民建房是研究區(qū)最具代表性的人類(lèi)工程活動(dòng)，對(duì)災(zāi)害的影響十分顯著，其空間分布具有明顯的相關(guān)性。借鑒前人研究成果，結(jié)合上述分析綜合選擇高程、坡度、溝谷密度、斷裂距離、水系、道路、降雨及工程地質(zhì)巖組8個(gè)指標(biāo)來(lái)建立本次地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，并利用層次分析法計(jì)算得到各指標(biāo)權(quán)重值(表2)，采用自然間隔法分級(jí)后，最終得到研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)(圖3)。

表2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重Tab.2 Weights of geological disaster risk assessment indicators

圖3 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)Fig.3 Risk zoning of geological hazards in the study area

3 農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)

3.1 指標(biāo)選取及分級(jí)

農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性受多種因素綜合影響。根據(jù)研究重點(diǎn)，結(jié)合研究區(qū)居民點(diǎn)用地規(guī)劃的限制因子和驅(qū)動(dòng)力因素，遵循綜合性、可獲取性、代表性和可操作性的原則，從地質(zhì)災(zāi)害、地形條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境4個(gè)方面建立居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。地形條件是影響土地開(kāi)發(fā)難易程度的重要因素之一，包括坡度、坡向和水系等，坡度過(guò)陡、地形起伏度較大的土地，其工程建設(shè)成本相對(duì)較高。社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子主要包括交通可達(dá)性和增長(zhǎng)極核2個(gè)二級(jí)指標(biāo)。交通可達(dá)性的衡量可以通過(guò)在道路周?chē)⒉煌霃降木彌_區(qū)，以緩沖區(qū)距離劃分等級(jí)作為交通可達(dá)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；增長(zhǎng)極核是指在一定范圍內(nèi)形成相對(duì)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)中心，這些中心都會(huì)在不同范圍和程度上影響著農(nóng)村居民點(diǎn)的布局，相較于遠(yuǎn)離中心的區(qū)域，分布在其附近的區(qū)域可以享有已有的公共服務(wù)設(shè)施。生態(tài)環(huán)境主要指基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)，耕地是嚴(yán)格保護(hù)的，是農(nóng)村居民點(diǎn)建設(shè)布局的禁地。借鑒相關(guān)研究成果，依據(jù)單項(xiàng)因子對(duì)適宜性的影響程度分別為每個(gè)指標(biāo)分級(jí)賦值打分，分別對(duì)應(yīng)高度適宜(4分)、中等適宜(3分)、低度適宜(2分)和不適宜(1分)4個(gè)適宜性等級(jí)。

由于上述評(píng)價(jià)方法容易出現(xiàn)評(píng)價(jià)單元上某一指標(biāo)表明該單元不適宜作為居民點(diǎn)用地，而該單元的最終適宜性分值又處于適宜居民點(diǎn)用地范圍內(nèi)的情況[9]，比如地質(zhì)災(zāi)害極度危險(xiǎn)區(qū)、坡度≥25°區(qū)域成為適宜居民點(diǎn)用地。因此在上述因子中將地質(zhì)災(zāi)害、坡度以及基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)作為“限制”因子，直接判定評(píng)價(jià)單元適宜與否，當(dāng)評(píng)價(jià)單元一旦處于地質(zhì)災(zāi)害極度危險(xiǎn)區(qū)、單體地質(zhì)災(zāi)害危害范圍和基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)或坡度≥25°時(shí)，則判定該評(píng)價(jià)單元為不適宜。

3.2 指標(biāo)權(quán)重確定

利用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)的判斷矩陣計(jì)算權(quán)重值，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)[10]，驗(yàn)證公式為

(1)

式中：CR表示判斷矩陣的隨機(jī)一致性比率；CI表示判斷矩陣的一致性指標(biāo)；RI表示判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，CR=0.032<0.1，滿(mǎn)足一致性檢驗(yàn)條件，得到各指標(biāo)權(quán)重(表3)。

表3 農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)Tab.3 Classification of suitability evaluation indicators in rural residential areas

3.3 適宜性模糊綜合評(píng)價(jià)

3.3.1 構(gòu)建單因素模糊矩陣

對(duì)研究區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)適宜性分級(jí)采用“高度適宜”“中度適宜”“低度適宜”和“不適宜”4級(jí)劃分方案。設(shè)某單評(píng)價(jià)因素u對(duì)這4個(gè)適宜性級(jí)別的隸屬度分別為：ru1、ru2、ru3、ru4，則所有評(píng)價(jià)因素對(duì)4個(gè)適宜性級(jí)別的隸屬度構(gòu)成了一個(gè)矩陣R(式2)，R即是所有單因素隸屬度構(gòu)建的模糊矩陣，表達(dá)式為

。

(2)

3.3.2 模糊綜合評(píng)價(jià)

單因素模糊矩陣反映了單個(gè)影響因素對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性分級(jí)的影響，但農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性的系統(tǒng)性、復(fù)雜性決定了適宜性分級(jí)受多個(gè)因素共同制約和影響，綜合評(píng)價(jià)的目的是考慮不同因素的共同作用對(duì)適宜性評(píng)價(jià)的影響。前面通過(guò)層次分析法構(gòu)建了評(píng)價(jià)因素的權(quán)向量A(表3)，即因素u的權(quán)重為au，如坡度權(quán)重表示為a坡度。利用M(·，+)算子進(jìn)行模糊合成，即

(3)

式中b1、b2、b3和b4分別為多因素模糊綜合評(píng)價(jià)對(duì)適宜性級(jí)別“高度適宜”“中度適宜”“低度適宜”和“不適宜”的隸屬度值。

3.3.3 隸屬判定

對(duì)任意一個(gè)評(píng)價(jià)單元而言都具有4個(gè)綜合隸屬度z高度適宜、z中度適宜、z低度適宜和z不適宜，這4個(gè)值分別指示了評(píng)價(jià)單元隸屬于4個(gè)不同農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性級(jí)別的可能性。所謂“最大隸屬度”原則就是將其中最大隸屬度值對(duì)應(yīng)的那個(gè)級(jí)別判定為該單元的農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性級(jí)別，例如某個(gè)評(píng)價(jià)單元對(duì)4個(gè)級(jí)別的隸屬度值分別為z高度適宜=0.1、z中度適宜=0.2、z低度適宜=0.6和z不適宜=0.3，則該單元對(duì)應(yīng)的農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性級(jí)別為“低度適宜”。其中，由于地質(zhì)災(zāi)害、坡度以及基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)作為“限制”因子，當(dāng)評(píng)價(jià)單元一旦處于地質(zhì)災(zāi)害極度危險(xiǎn)區(qū)、單體地質(zhì)災(zāi)害危害范圍和基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)或坡度≥25°時(shí)，直接判定該評(píng)價(jià)單元為不適宜。

3.4 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

最終得到的研究區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果如圖4、表4所示：高度適宜區(qū)面積為5.08 km2，占研究區(qū)面積的4.2%，分布面積極少，主要沿彭白路(省道)斷續(xù)分布以及流域下游左岸局部區(qū)域，這些地區(qū)地形平坦，坡度平緩，而且交通十分便利，可以發(fā)現(xiàn)研究區(qū)內(nèi)非常適宜農(nóng)村居民點(diǎn)用地的土地資源很稀缺；中度適宜區(qū)面積為13.85 km2，占研究區(qū)面積的11.4%，主要分布在道路沿線以及流域下游局部區(qū)域，該區(qū)域的坡度較緩，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性較低，交通條件較便利；低度適宜區(qū)面積為12.72 km2，占研究區(qū)面積的10.5%，主要分布在各支溝內(nèi)以及東林寺對(duì)岸局部區(qū)域，由于流域內(nèi)地形起伏很大，很多地區(qū)非陡即緩，因此導(dǎo)致低度適宜區(qū)所占面積較少；不適宜區(qū)面積為89.35 km2，占研究區(qū)面積的73.8%，大量分布在流域兩岸，銀廠溝流域內(nèi)很多地區(qū)都不適宜作為農(nóng)村居民點(diǎn)用地，主要原因是這些地區(qū)坡度較大，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性高，或位于基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)內(nèi)。

圖4 農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性分級(jí)Fig.4 Classification of suitability evaluation in rural residential areas

表4 銀廠溝流域居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)綜合結(jié)果Tab.4 Comprehensive results of suitability evaluation in the residential areas of Yinchanggou watershed

4 結(jié)論

(1)從地質(zhì)災(zāi)害、地形條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境4個(gè)方面共選取地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃、單體地質(zhì)災(zāi)害危害范圍、坡度、坡向、水系、交通可達(dá)性、增長(zhǎng)極核、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)8項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)，通過(guò)農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)，可以將銀廠溝居民點(diǎn)用地劃分為高度適宜、中度適宜、低度適宜和不適宜4類(lèi)，高度適宜區(qū)占研究區(qū)總面積4.2%，中度適宜區(qū)占11.4%，低度適宜區(qū)占10.5%，不適宜區(qū)占73.8%。

(2)從地質(zhì)災(zāi)害對(duì)居民點(diǎn)適宜性的影響角度出發(fā)，提出了針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)山區(qū)居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)體系，為農(nóng)村居民點(diǎn)土地綜合整治和移民安置點(diǎn)選址提供參考依據(jù)。由于文中對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)制等探討過(guò)少，不同的地質(zhì)災(zāi)害對(duì)居民點(diǎn)用地影響程度是不一樣的，這是以后需要繼續(xù)進(jìn)一步研究的方向。

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