地质灾害威胁下的农村居民点用地适宜性评价——以彭州市银厂沟流域为例

刘腾，任光明，王猛，余天彬

(1.成都理工大学地质灾害防治与地质环境防护国家重点实验室，成都 610059；2.四川省地质调查院，成都 610081)

0 引言

农村居民点用地适宜性评价是指根据区域农村居民点用地现状与社会经济条件，按照新农村建设规划对农村居民点结构和空间的要求，综合评定区域土地利用类型与结构特征对于农村居民点用地的匹配程度，并确认其适宜性高低[1]。国内关于农村居民点用地适宜性研究[2]始于20世纪90年代，进入21世纪后，现有的适宜性定性评价方法已不能满足新农村建设规划的需求，各种定量评价方法如层次分析法、模糊数学以及BP神经网络等逐渐被应用到农村居民点用地适宜性评价中，其研究思路大都是以地理信息系统为计算分析平台，选取相关评价因子，从而进行适宜性评价及土地整治分区规划等相关工作。孔雪松等[1]以鱼岳镇和官桥镇为例，选取自然因子、社会经济因子及生态因子为评价指标，实现了村镇农村居民点用地适宜性分级与整治分区规划等；匡垚瑶等[3]针对低山丘陵区城乡结合部，从地形条件、生态环境、居民点规模和区位条件4个方面建立了评价指标，并对古路镇农村居民点布局适宜性进行评价。在2019年自然资源部《全面开展国土空间规划工作的通知》中提出国土空间规划应根据当地实际功能区划及地质环境条件，因地制宜地开展规划工作。因此根据具体环境条件的差异，现有农村居民点用地适宜性评价方法体系各有侧重。许多学者针对丘陵、平原和山区等不同地理环境的空间形态差异，因地制宜地开展农村居民点用地适宜性评价[4-8]。但目前针对受震灾威胁、地质灾害频发的山地环境下的农村居民点布局研究尚不多见。

彭州市龙门山镇银厂沟流域位于龙门山断裂带上，地质条件十分复杂。受2008年汶川地震影响，流域内地质灾害频发。此外，该区域还属于国家级风景名胜区，对土地的需求不断增大，如何做好各种用地规划以确保有限的土地发挥最大的经济、社会及生态效益，关乎当地经济与生态环境的可持续发展。

地质灾害的形成发育特征以流域为研究单元(相较于行政区划单元)时更具有规律性，因此本文以银厂沟流域为研究对象，在总结分析区内地质灾害发育特征基础上，选取地质灾害危险性评价因子，进行地质灾害危险性分区，然后将地质灾害危险性区划结果作为影响农村居民点用地适宜性评价的首要因素，再结合地形条件、社会经济和生态环境等方面，对彭州市银厂沟流域内居民点用地适宜性进行评价分级，为研究区土地规划提供参考依据。

1 研究区概况

银厂沟流域位于彭州市龙门山镇北部山区(E103°49′～103°53′，N31°18′～31°22′)，行政区划包括宝山村、国坪村、三沟村、团山村和银厂沟5个行政村，流域形状总体呈“桃叶状”。流域内地貌以高山—中山峡谷为主，地势上西北高、东南低，最高海拔为3 800 m，地质构造复杂，龙门山断裂带(映秀—北川断裂)横穿该区；气候温和，雨量充沛，年降雨量在1 100 mm以上，年平均气温约为14.5 ℃；居民点分布现状特征为：平坝居民点分布较为集中，浅丘居民点较分散；沿道路两侧居民点较为集中且沿公路呈带状分布，交通条件较差的地区居民点较为分散，且规模较小。5·12汶川地震对银厂沟生态环境、地质景观和居民点住址等造成了严重破坏(图1)，灾后有关部门根据居民点住址受损情况，依据土地利用规划和地质灾害防治规划，初步划定了地质灾害危险范围，重建农民居住集中区，如研究区中东林寺就是已规划建成的移民安置点之一。

图1 泥石流淤埋房屋实地照片Fig.1 The houses destroyed by debris flow

2 地质灾害危险性区划

地质灾害危险性区划是指通过对区域已有各种地质灾害机理进行研究，选取影响地质灾害形成发育的主要因素，构建地质灾害危险性评价指标体系，进而完成地质灾害危险性的预测分区。研究区内共发育82处地质灾害，其中滑坡32处、泥石流34处、不稳定斜坡4处、崩塌12处。

地质灾害发育以中小型规模为主。流域内共发育小型地质灾害51处，占全境地质灾害总数的62.20%；发育中型地质灾害17处，占全境地质灾害总数的20.73%；仅泥石流就有13处大型规模的地质灾害，占地质灾害总数的15.85%，全境发育1条特大规模的泥石流，占地质灾害总数的1.22%。

2.1 单体地质灾害危害范围预测

单体地质灾害危害范围即可能遭受到地质灾害损害的区域，包括滑坡体滑动距离、泥石流携带的土方最大覆盖范围和崩塌危岩体滚落距离。此范围内的土地极易受到地质灾害危害，不宜作为居民点用地以及其他用地，因此确定研究区内地质灾害危害范围是十分重要的。基于地质灾害危害范围预测的相关研究，选取表1中计算公式，最终得到单体地质灾害危害范围，如图2所示。

表1 单体地质灾害危害范围计算公式Tab.1 Formula of calculating the damage range of single geological disasters

(续表)

图2 银厂沟流域单体地质灾害危害范围Fig.2 Scope of single geological hazards in Yinchanggou watershed

2.2 地质灾害危险性区划

通过对银厂沟流域地质灾害发育特征及时空分布规律的分析发现，地形地貌是地质灾害发育的首要条件，研究区地质灾害的分布在坡度上具有明显的不均匀性；岩土体作为斜坡物质的基本组成，是地质灾害发育的基础条件，流域两岸分别为砂岩、泥岩为主的软硬相间岩类和灰岩、玄武岩等硬质岩类，其性质对边坡稳定性具有控制作用；处于龙门山断裂带上，断层作用往往能使岩土体结构遭受严重破坏，引发大量的地震地质灾害；公路交通建设和居民建房是研究区最具代表性的人类工程活动，对灾害的影响十分显著，其空间分布具有明显的相关性。借鉴前人研究成果，结合上述分析综合选择高程、坡度、沟谷密度、断裂距离、水系、道路、降雨及工程地质岩组8个指标来建立本次地质灾害危险性评价的指标体系，并利用层次分析法计算得到各指标权重值(表2)，采用自然间隔法分级后，最终得到研究区地质灾害危险性分区(图3)。

表2 地质灾害危险性评价指标权重Tab.2 Weights of geological disaster risk assessment indicators

图3 研究区地质灾害危险性分区Fig.3 Risk zoning of geological hazards in the study area

3 农村居民点用地适宜性评价

3.1 指标选取及分级

农村居民点用地适宜性受多种因素综合影响。根据研究重点，结合研究区居民点用地规划的限制因子和驱动力因素，遵循综合性、可获取性、代表性和可操作性的原则，从地质灾害、地形条件、社会经济和生态环境4个方面建立居民点用地适宜性评价指标体系。地形条件是影响土地开发难易程度的重要因素之一，包括坡度、坡向和水系等，坡度过陡、地形起伏度较大的土地，其工程建设成本相对较高。社会经济因子主要包括交通可达性和增长极核2个二级指标。交通可达性的衡量可以通过在道路周围建立不同半径的缓冲区，以缓冲区距离划分等级作为交通可达性评价标准；增长极核是指在一定范围内形成相对的社会经济中心，这些中心都会在不同范围和程度上影响着农村居民点的布局，相较于远离中心的区域，分布在其附近的区域可以享有已有的公共服务设施。生态环境主要指基本农田保护区，耕地是严格保护的，是农村居民点建设布局的禁地。借鉴相关研究成果，依据单项因子对适宜性的影响程度分别为每个指标分级赋值打分，分别对应高度适宜(4分)、中等适宜(3分)、低度适宜(2分)和不适宜(1分)4个适宜性等级。

由于上述评价方法容易出现评价单元上某一指标表明该单元不适宜作为居民点用地，而该单元的最终适宜性分值又处于适宜居民点用地范围内的情况[9]，比如地质灾害极度危险区、坡度≥25°区域成为适宜居民点用地。因此在上述因子中将地质灾害、坡度以及基本农田保护区作为“限制”因子，直接判定评价单元适宜与否，当评价单元一旦处于地质灾害极度危险区、单体地质灾害危害范围和基本农田保护区或坡度≥25°时，则判定该评价单元为不适宜。

3.2 指标权重确定

利用层次分析法确定指标权重，建立评价指标的判断矩阵计算权重值，并进行一致性检验[10]，验证公式为

(1)

式中：CR表示判断矩阵的随机一致性比率；CI表示判断矩阵的一致性指标；RI表示判断矩阵的平均随机一致性指标。

经过计算，CR=0.032<0.1，满足一致性检验条件，得到各指标权重(表3)。

表3 农村居民点用地适宜性评价指标分级Tab.3 Classification of suitability evaluation indicators in rural residential areas

3.3 适宜性模糊综合评价

3.3.1 构建单因素模糊矩阵

对研究区农村居民点适宜性分级采用“高度适宜”“中度适宜”“低度适宜”和“不适宜”4级划分方案。设某单评价因素u对这4个适宜性级别的隶属度分别为：ru1、ru2、ru3、ru4，则所有评价因素对4个适宜性级别的隶属度构成了一个矩阵R(式2)，R即是所有单因素隶属度构建的模糊矩阵，表达式为

。

(2)

3.3.2 模糊综合评价

单因素模糊矩阵反映了单个影响因素对农村居民点用地适宜性分级的影响，但农村居民点用地适宜性的系统性、复杂性决定了适宜性分级受多个因素共同制约和影响，综合评价的目的是考虑不同因素的共同作用对适宜性评价的影响。前面通过层次分析法构建了评价因素的权向量A(表3)，即因素u的权重为au，如坡度权重表示为a坡度。利用M(·，+)算子进行模糊合成，即

(3)

式中b1、b2、b3和b4分别为多因素模糊综合评价对适宜性级别“高度适宜”“中度适宜”“低度适宜”和“不适宜”的隶属度值。

3.3.3 隶属判定

对任意一个评价单元而言都具有4个综合隶属度z高度适宜、z中度适宜、z低度适宜和z不适宜，这4个值分别指示了评价单元隶属于4个不同农村居民点用地适宜性级别的可能性。所谓“最大隶属度”原则就是将其中最大隶属度值对应的那个级别判定为该单元的农村居民点用地适宜性级别，例如某个评价单元对4个级别的隶属度值分别为z高度适宜=0.1、z中度适宜=0.2、z低度适宜=0.6和z不适宜=0.3，则该单元对应的农村居民点用地适宜性级别为“低度适宜”。其中，由于地质灾害、坡度以及基本农田保护区作为“限制”因子，当评价单元一旦处于地质灾害极度危险区、单体地质灾害危害范围和基本农田保护区或坡度≥25°时，直接判定该评价单元为不适宜。

3.4 评价结果分析

最终得到的研究区农村居民点用地适宜性评价结果如图4、表4所示：高度适宜区面积为5.08 km2，占研究区面积的4.2%，分布面积极少，主要沿彭白路(省道)断续分布以及流域下游左岸局部区域，这些地区地形平坦，坡度平缓，而且交通十分便利，可以发现研究区内非常适宜农村居民点用地的土地资源很稀缺；中度适宜区面积为13.85 km2，占研究区面积的11.4%，主要分布在道路沿线以及流域下游局部区域，该区域的坡度较缓，地质灾害危险性较低，交通条件较便利；低度适宜区面积为12.72 km2，占研究区面积的10.5%，主要分布在各支沟内以及东林寺对岸局部区域，由于流域内地形起伏很大，很多地区非陡即缓，因此导致低度适宜区所占面积较少；不适宜区面积为89.35 km2，占研究区面积的73.8%，大量分布在流域两岸，银厂沟流域内很多地区都不适宜作为农村居民点用地，主要原因是这些地区坡度较大，地质灾害危险性高，或位于基本农田保护区内。

图4 农村居民点用地适宜性分级Fig.4 Classification of suitability evaluation in rural residential areas

表4 银厂沟流域居民点用地适宜性评价综合结果Tab.4 Comprehensive results of suitability evaluation in the residential areas of Yinchanggou watershed

4 结论

(1)从地质灾害、地形条件、社会经济和生态环境4个方面共选取地质灾害危险性区划、单体地质灾害危害范围、坡度、坡向、水系、交通可达性、增长极核、基本农田保护区8项二级指标，通过农村居民点用地适宜性评价，可以将银厂沟居民点用地划分为高度适宜、中度适宜、低度适宜和不适宜4类，高度适宜区占研究区总面积4.2%，中度适宜区占11.4%，低度适宜区占10.5%，不适宜区占73.8%。

(2)从地质灾害对居民点适宜性的影响角度出发，提出了针对地质灾害易发山区居民点用地适宜性评价体系，为农村居民点土地综合整治和移民安置点选址提供参考依据。由于文中对地质灾害形成机制等探讨过少，不同的地质灾害对居民点用地影响程度是不一样的，这是以后需要继续进一步研究的方向。