自然灾害胁迫下的岷江上游生态环境宜居性评价

郭 兵，陶和平，姜 琳，史 展，宋春风

（1．中国科学院 水利部 成都山地灾害与环境研究所，四川 成都610041；2．中国科学院大学，北京100049；3．成都信息工程学院，四川 成都610225）

人居环境已成为当今世界的热点研究领域之一，国内目前在这方面的研究主要集中在对中东部城市人居环境的研究［1－8］。中国是一个山区大国，山区和丘陵面积占国土总面积的2／3以上，而这些区域又是地震、滑坡、泥石流等自然灾害频发的地区。山地生态环境脆弱且不稳定，生存环境恶劣，在中国总体发展水平进入小康社会阶段之时，西部仍有很多地区连基本的生存问题都无法解决。与城市人居环境不同的是山地人居环境突出表现为人与自然环境的关系，地理环境仍然是决定高山峡谷地区群众生存和经济发展的主要因素，地形、地貌、水资源、洪涝、干旱等都极大影响着山区的生态环境宜居性。目前对西部高山峡谷区的人居环境的研究较少，李益民等［9］从自然和人文两方面对怒江峡谷的人居环境容量作了初步的研究，高延军等［10］则对山区村庄聚落宜居性进行了具体的研究，但是以上研究均没有考虑自然灾害对山区生态环境宜居性的影响。汶川地震发生以后，滑坡、泥石流等次生灾害频发，对震区群众的生存环境造成很大的影响。本文基于GIS空间分析模块，结合地震、泥石流、洪涝等自然灾害分布，对岷江上游高山峡谷区的生态环境宜居性进行了具体的分析，并对岷江上游各县的宜居性作了总体的评价。

1 材料与方法

1．1 研究区概况

岷江上游位于青藏高原的东南缘，四川盆地的西北部，地理坐标为 102°59′—104°14′E，31°26′—33°16′N ，包括松潘县、茂县、汶川县、黑水县、理县、都江堰等6县。

研究区地处龙门山地震带，构造破碎，地质基础不稳定，地震活动频繁，属我国著名的的南北向地震构造带中段。据统计，该区有记载的地震1 097次，由地震引起的次生灾害崩塌、滑坡、泥石流严重。由于该区河谷深切，焚风效应显著，降水分配不均匀，干湿季节分明，降水主要集中在6—10月，雨季降水量占年降水量的80% 以上，且多大雨和暴雨［11］，洪涝、干旱灾害比较严重，极大制约了当地经济的发展。

1．2 生态环境宜居性评价方法

1．2．1 评价指标的选取及指标的量化 岷江上游为西部高山峡谷区，人居环境的宜居性主要受自然地理因素的影响，并且本研究主要针对各种自然灾害胁迫下的山区生态环境的宜居性评价，因此，在充分认识岷江上游的山地灾害及其历史、现状的基础上，根据四川省环境地质调查所及中国科学院成都山地灾害与环境研究所的研究成果，参考了其他专家的相关研究［12－14］，采用Delphi法进行研究，评价指标的选取充分考虑岷江上游的主要自然灾害及传统的自然地理因素的影响，所选取的生态环境宜居性评价因子主要包括地震、洪涝、滑坡、泥石流、干旱、坡度等10个指标。考虑到这10个因子的关系及岷江上游的自然环境特征，在对专家咨询的基础上，采用AHP方法确定各个评价指标标准及权重。岷江上游生态环境宜居性评价指标及权重如表1所示。

表1 岷江上游生态环境宜居性评价指标分级及权重

（1）地震灾害。岷江上游地处龙门山断裂带，地质结构复杂，地震灾害频发，地震释放的能量巨大，对山区地表可造成极大的破坏，震后的次生灾害滑坡、泥石流次数增多，对灾区居民的物质、精神方面都可造成很大的损失。例如汶川地震，由于震源较浅，对地表造成了巨大破坏，震后诱发了崩塌、滑坡、滚石，导致大量的房屋、桥梁、公路等被破坏、掩埋。地震评价因子参照《中国地震峰动值加速度区划图》和《四川省地震峰动值加速度区划图》进行赋值。

（2）滑坡。岷江上游为深切高山峡谷区，由于河流深切，地形破碎，山高坡陡，区域相对高差5 383m，且降水分布不均，多暴雨、大暴雨，加上构造破碎，地质基础不稳定，容易发生滑坡灾害。滑坡因子的确定根据四川省和汶川地震灾区崩塌、滑坡分布数据，运用ArcGIS 9．3空间分析模块的Density功能，搜索半径为30km，输出栅格大小为30m，并按照自然频率分为5级。

（3）泥石流。研究区位于地震多发区，地表结构松散，降水分布不均，多集中于6—10月，从而使该地区泥石流多发。泥石流评价指标根据四川省和汶川地震灾区泥石流分布数据运用ArcGIS 9．3，空间分析模块的Density功能搜索半径为30km，输出栅格大小为30m，并按照自然频率分为5级。

（4）洪涝。由于该区河谷深切，山高坡陡，降水快速汇集产生径流，导致洪水灾害多发。洪水评价因子数据来源于《四川省国土资源地图集》和1998—2009年WMO降水数据，最后输出分级栅格数据。

（5）干旱。岷江上游地区由于特殊的地貌特征，降水分配不均，干湿季明显，因此也易形成干旱。干旱评价因子主要参照1998—2009年WMO降水数据和《中国气候资源地图集》，输出分级栅格图。

（6）海拔。区内海拔最高6 253m，最低870m，相对最大高差达5 383m，气候垂直分异明显。海拔越高气温越低，积温随之也减小，因此不利于作物的生长和人类的居住。海拔评价因子来源于岷江上游1∶5万DEM，将数据进行分级赋值。

（7）坡向。山地坡向会影响日照时数和太阳辐射强度等，因此是影响山地人居和发展的因素。阳面评价分值高，阴面评价分值低。坡向因子来源于岷江上游1∶5万DEM数据，按向度将数据分为5级。

（8）坡度。坡度大不利于人类生存和经济发展，也是导致地质灾害发生的主要原因。岷江上游多山，坡度大，因此坡度成为影响岷江上游生态环境宜居性评价的重要因子。坡度因子主要依据岷江上游1∶5万DEM数据，按坡度大小进行分级赋值。

（9）土地覆被类型。研究区海拔高差达5 000m，立体气候带明显，因而土地植被覆盖多样，不同的土地覆被类型会影响当地的生态环境脆弱性，从而影响其生态环境宜居性。土地覆被因子主要依据2008年1∶5万土地覆被类型图。

（10）水资源的可利用性。岷江上游地区以农业为主，因此水资源的可利用性直接决定了居民点的分布。水资源可利用性评价指标从四川省1∶25万水系图获取。

1．2．2 评价方法 为了更好地定量研究岷江上游的生态环境宜居性引入了宜居性指数Y，将10个评价指标统一转化栅格数据并按照表1进行分级赋值，然后再对各个指标进行加权运算，公式如下［15］：

式中：Y（x，y）——各像元的宜居性指数；x，y——像元的行列号；wi——生态环境宜居性评价的第i个指标的权重；qi（x，y）——生态环境宜居性评价第i个指标在（x，y）处的像元值。

1．2．3 分级标准 利用 ArcGIS 9．3空间分析模块对10个指标因子进行叠加计算，得到岷江上游地区生态环境宜居性评价指数，该指数综合反映了地震、滑坡、泥石流、坡度等因素对生态环境宜居性的贡献，宜居性指数越大，越适合人居住。最后利用ArcGIS 9．3的Natural Breaks功能对宜居性指数数据进行分级，以宜居性Ⅰ、宜居性Ⅱ、宜居性Ⅲ、宜居性Ⅳ、宜居性Ⅴ分别表示不适宜居住、基本不适宜居住、基本适宜居住、适宜居住、较适宜居住。具体分类型标准为：＜4．88为宜居性Ⅰ，＞4．88～5．5为宜居性Ⅱ，＞5．5～6．16为宜居性Ⅲ，＞6．16～6．95为宜居性Ⅳ，＞6．95为宜居性Ⅴ。

2 结果与分析

根据分类标准对岷江上游生态环境宜居性进行分级（图1），并对岷江上游6个县的生态环境宜居性进行了重点分析。

图1 岷江上游生态环境宜居性分级

2．1 岷江上游生态宜居性分析

通过对岷江上游的生态环境宜居性分级图进行分析得到表2。

表2 不同宜居性级别所占面积及比例

由表2可以看出，岷江上游属于宜居性Ⅱ的地区所占 面 积 最 广，为 8 680．28km2，占 全 区 域 的33．78%，其次为宜居性Ⅲ、宜居性Ⅰ的地区，所占面积比例分别为24．26%，21．23%，而宜居性Ⅳ和宜居性Ⅴ的地区只占了12．66%和8．07%。通过图1可以发现宜居性Ⅰ的地区主要分布在松潘县西部、茂县、汶川县中北部、黑水县西部及理县的中西部。而宜居性Ⅳ、宜居性Ⅴ的地区则主要分布在松潘县西部及西北部、黑水县西北部、都江堰东南部以及岷江流域的大部分河谷地带。

由图2可以看出宜居性Ⅰ、宜居性Ⅱ的地区多分布于龙门山断裂带附近和受龙门山丹巴褶皱系弧形构造带控制的理县、茂县等地，该地区多高山峡谷，坡度陡峻，并且降雨集中，多为滑坡、泥石流、地震频发地带，灾害发育点多、面积广，危害严重，因此不适合人类的居住。而在海拔较低、坡度比较平缓、自然灾害发生比较少的都江堰、岷江干支流河谷地带及松潘县东北部则是比较适合人类居住的地区。

图2 宜居性与自然灾害分布图

2．2 岷江上游各县生态环境宜居性评价

对岷江上游6个县进行统计并进行宜居性分析如表3所示。

表3 岷江上游各县宜居性评价结果

通过对表3分析可发现，松潘县的宜居性Ⅴ、宜居性Ⅳ的地区最大，为1 375．92，1516．05km2。都江堰市的宜居性Ⅴ地区次之，为399．3km2，再次为黑水县，而黑水县的宜居性地区面积则仅次于松潘县，为886．78km2。而在岷江上游各县中宜居性Ⅲ、宜居性Ⅳ、宜居性Ⅴ地区所占各县面积百分比之和最大的为都江堰市，为65．87%，其次为黑水县和松潘县其值分别为57．3%，56．44%，所占面积比之和最小的为茂县，仅为15．95%，是最不适宜人居住的县。主要原因松潘县、黑水县西部、都江堰市大部分的断层、滑坡、泥石流、洪涝灾害比较少，并且该区构造平缓，松散岩系广布，厚度大，因此为生态环境比较稳定的区域。而宜居性Ⅰ的地区分布最广的县为松潘县，面积为1 388．07km2，其次为汶川县、黑水县，面积分别为860．60，627．61km2，分布面积最小的县为都江堰市，面积为116．4km2。宜居性Ⅱ和宜居性Ⅰ的地区所占总面积百分比之和最大的县为茂县，为84．06%，其次为理县，为62．62%，而占总面积比例之和最小的县是都江堰市，为34．13%。其原因源于茂县、汶川县、黑水县东部位于龙门山断裂带，地质结构不稳定，断裂较发育，褶皱密集，地表物质结构松散，加上降水集中容易造成大型、特大型滑坡、泥石流。总之，通过对岷江上游各县的分析和图3可以得出，茂县最不适宜人居，都江堰市则最适宜人居。

图3 岷江上游各县生态环境宜居性面积对比

2．3 岷江上游各小流域生态环境宜居性分析

岷江上游支流众多，本研究中只对岷江上游比较大的支流进行小流域划分，分为岷江上游干流流域、黑水河流域、鱼子溪流域、寿溪流域、杂谷脑河流域。对各小流域进行生态环境宜居性评价如表4所示。

表4 岷江上游各小流域宜居性评价

通过表4对岷江上游5个小流域进行对比分析，黑水河流域的宜居性Ⅴ地区的面积最广，为1 259．69km2，其次为岷江上游干流流域，而宜居性Ⅴ地区面积最少的流域为寿溪流域，为6．18km2，宜居性Ⅰ地区分布面积最大的流域为岷江上游干流流域面积，为2 452．12km2，其次为黑水河流域、杂谷脑河流域。宜居性Ⅲ、宜居性Ⅳ、宜居性Ⅴ地区所占面积百分比之和最大的流域是寿溪流域，为63．36%，其次为黑水河流域，为61．13%。宜居性Ⅰ、宜居性Ⅱ地区所占流域面积百分比之和最大的流域是杂谷脑河流域，为65．05%，其次为岷江上游干流流域（62．35%）。寿溪流域的宜居性Ⅰ、宜居性Ⅱ的面积最少，并且只占该流域面积的36．65%。通过对比分析和图4所示，在岷江上游的5个小流域中，寿溪流域是最适宜人类生存的区域，而杂谷脑河流域的生态环境宜居性最差。分析其原因，岷江上游干流流域、杂谷脑河流域位于龙门山断裂带，多滑坡、泥石流、崩塌等山地灾害，并且该地区高差极大，坡度陡，加之河谷深切，降水分配不均，多暴雨和特大暴雨，洪涝及干旱等灾害严重，因此该地区生态环境不适宜人类居住。寿溪流域和鱼子溪流域则地处海拔较低，相对高差比较小并且坡度较平缓的地区，因此生态环境宜居性最好。

图4 岷江上游各小流域宜居性面积百分比对比

2．4 当前岷江上游居民点布局及其存在的问题

岷江上游大部分地区为高山峡谷区，居民点主要分布于杂谷脑河、鱼子溪、黑水河以及岷江上游的河谷地带，并且大部分地区以农耕为主，因此历史上居民近河定居，这些河谷两侧地区恰恰又是滑坡、泥石流、地震频发的地区，例如黑水河流域、岷江上游干流（汶川县境内），由于地处龙门山断裂带，地震频发，震后的次生灾害滑坡泥石流极其严重，给当地居民造成很大的人身和财产损失。以汶川地震为例，汶川地震诱发了13 000多处崩塌、滑坡，其中＞1．00×106m3的滑坡就有800多处，导致了大量的房屋、桥梁、公路、电站、耕地被破坏［16］。因此应注意加强分布于不适宜人居住地区的防灾减灾工作，主要是汶川县北部、茂县、理县中东部，特别是位于龙门山断裂带附近的居民点。

3 结 论

（1）本研究结合地震、滑坡、泥石流、洪涝等自然灾害因素的影响，综合分析了岷江上游的生态环境宜居性，宜居性Ⅰ、宜居性Ⅱ、宜居性Ⅲ、宜居性Ⅳ、宜居性Ⅴ地区的面积分别占总面积的21．23%，33．78%，24．26%，12．66%，8．07%，只有20%左右的地区适宜人类居住，整体生态环境宜居性比较差。

（2）岷江上游各县市中，都江堰市的生态环境宜居性最好，其中宜居性Ⅴ、宜居性Ⅳ地区占全县面积的33．87%，11．12%，仅有9．87%的地区为宜居性Ⅰ地区。茂县的生态环境宜居性最差，全县有84．06%的地区属于宜居性Ⅰ和宜居性Ⅱ，只有0．02%，2．02%的地区属于宜居性Ⅳ和宜居性Ⅴ。

（3）岷江上游的各5个小流域中最适宜居住的是寿溪流域，其次为鱼子溪流域，而杂谷脑河流域则最不适宜人居住，该区约65%的地区属于宜居性Ⅰ、宜居性Ⅱ。

（4）岷江上游的居民点主要分布在各支流及干流的河谷地带，很大程度上忽略了地震、泥石流、滑坡等自然灾害的潜在威胁，因此应注意加强不适宜人居住地带群众的防灾意识，尽量将灾害带来的损失降到最低。

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