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*

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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(shí)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(diǎn)[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(shí)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。總體而言，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(shí)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(yùn)算，將運(yùn)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(shí)際進(jìn)行預(yù)防預(yù)報和重點(diǎn)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(diǎn)防治區(qū)域巡邏，及時監(jiān)測預(yù)警。重點(diǎn)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(diǎn)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(shí)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。