基于GIS 的都柳江风景区滑坡灾害易发性评价

宋华艳 梁兴蓉 潘网生*

（黔南民族师范学院旅游与资源环境学院，贵州 都匀558000）

忽视地质灾害防治或防治措施不到位均易造成山体边坡的不稳定[1]。近年来，地质灾害危害已经引起了社会各界的强烈关注，学术界关于地质灾害的研究工作也在不断深入[2]。伴随着GIS 和各类数学模型的引入，基于技术量化的防灾减灾研究已成为国内外学者的重要研究方向[3]。

刘鑫利用层次分析法和模糊数学评价法相结合的方法对喜马拉雅山西部地区的地质灾害进行了易发性评价[4]；姚勇采用相同的方法对小城镇地质灾害开展易发性评价[5]；王峰基于层次分析法确定权重，再与模糊综合评判模型相融合开展县域地质灾害易发性评价[6]。尽管前人在地质灾害的易发性评价中已经取得了一定的成就，验证了层次分析法和模糊综合评价法相融合对滑坡易发性评价的适用性和实用性，但上述方法在山区旅游景区的应用较为少见。因此，本文拟运用GIS 的空间分析功能以及层次分析法构造判断矩阵确定各评价指标的权重，再结合模糊数学评价法评定滑坡易发性等级，以期为都柳江风景区的地质灾害防治提供参考依据。

1 研究区概况

三都水族自治县位于贵州省南部，境内丘陵起伏，溪流交错，属于中、低山地貌类型。总体上地势呈现自北向南倾斜。根据地质图可知研究区内只有一条断层。该区域雨季分布不均匀，降雨大都集中在盛夏至秋初，冬季和春季雨水稀少。降雨月际变化大，降雨强度的变化更为剧烈，每年都出现不同程度的旱涝灾害[7]。本文研究区正好位于三都县城东北部10 公里的都柳江段，区域内云雾袅绕、峰峦绵延、溪流瀑布，景色迷人。目前研究区内发现一处典型滑坡灾害点及多处滑坡隐患，主要与景区开发活动（道路切坡）有关。

图1 研究区卫星影像图

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

本文将层次分析法与模糊数学综合评价法相结合的方法来对研究区域进行易发性评价。首先根据研究区特性，确定评价指标，其次利用层次分析法求出各评价指标的权重，再其次利用GIS 空间分析功能划分出易发性等级，并运用模糊数学方法确定各评价指标隶属度，最后进行模糊综合评判，确定研究区域的易发性等级。具体操作方法详见参考文献[4-6]。

其中，以模糊线性变换原理作为模糊综合评判的基本思想。综合评判基于因子集、评价集和单因素评判三个要素。

（1）因子集：U=｛u1，u2，...，un｝，因子集是所有在地质灾害发生中提供条件的因子的集合；

（2）评价集：V=｛v1，v2，...，vm｝，评价集是指地质灾害发生所包含的类型的集合；

（3）单因素判断，就是单个因子u 所对应的评价集v 的评判，从而确定模糊评判矩阵R。

由于各个因子贡献度不同，因此需要对各影响因子进行加权处理，将因子权重A 与模糊评判矩阵R 相乘，即可得到模糊综合评价集B，计算公式如下：

即

最后按照最大隶属度原则，选取综合评价集B 中的最大值作为评判的结果。

此外，指标隶属度计算方法参考文献[13]的做法。

连续型变量使用的是模糊分布下的梯形分布与降半梯形分布来确定影响因子隶属度。公式如下：U1为不易发性，U2为低易发性，U3为中易发性，U4为高易发性（式中x 属于实际测量值，V1-V6属于评价等级临界值）。

对于离散型变量，采用专家评定法来确定其隶属度。

2.2 数据来源

本文DEM数据来源于Bigmap 地图下载器，地质数据来源于贵州区域地质志（1987 版）。

3 滑坡易发性评价

3.1 评价指标构建与数据处理

滑坡易发性评价体系是一个复杂的系统，由多个因素共同决定。本文选取坡度、坡向、岩性、断层距离、岩组结构和距河流距离等6 个因子作为评价指标。

（1）坡度。坡度对于斜坡的稳定性具有重要影响。除了对斜坡内的应力分布有一定影响外，其对斜坡表面的松散物质的堆积厚度等也起着至关重要的作用[8]。结合研究区的实际情况将坡度分为五个区间（图2a）。

（2）坡向。坡向不同的斜坡受到的阳光辐射强度也不相同，导致坡面的蒸发量和侵蚀程度也受到了一定的影响，从而影响了斜坡的岩土体的物理力学特征，致使斜坡的稳定性降低[9]。本文根据实地勘察以及相关资料分析将坡向分为四个区间（图2b）。

（3）岩性。根据贵州区域地质志可知研究区地层岩性属于元古宇下板溪群清水江组，本文先通过GIS 的裁剪功能将研究区的地质图层裁剪出来，再将研究区地质图层矢量化（图2c）。研究区岩性包含了清水江组第一段ptbnbq1 和清水江组第三段ptbnbq3[10-11]。

（4）断层距离。断层纵横切割会对岩土体的结构和稳定性产生破坏[12]。

图2 指标图层数据处理

本文通过矢量地质图获取了研究区的断层，由地质图可知研究区内只包含了一条断层，再利用GIS 的多环缓冲区功能，分别做500m，1000m，1500m 缓冲带（图2d）。

（5）岩组结构。根据现场实地勘察结论，研究区岩组结构整体性较好。本文先通过GIS 的裁剪功能将研究区的地质图层裁剪出来，再将研究区地质图层矢量化（图2e）。

（6）距河流距离。研究区处于都柳江流域，每年汛期河水都会上涨冲刷河岸，对河岸有一定的侵蚀作用。本文先利用GIS 的水文分析工具提取河流，再分别以100m，200m，1000m 为界限做多环缓冲区分析（图2f）。

3.2 研究区滑坡灾害易发性评价

采用标度法构造判断矩阵，如表1。基于yaahp 软件对判断矩阵进行计算及一致性检验。计算结果表明，一致性比例系数k=0.0430，矩阵最大特征根λmax=6.2710，证实该判断矩阵合理。

表1 都柳江风景区研究区域滑坡易发性评价因子判断矩阵

构建因子集U=｛u1，u2，u3，u4，u5，u6｝，其中，u1：坡度，u2；坡向，u3：岩性，u4：断层距离，u5：岩组结构，u6：距河流距离。

构建评价集V=｛v1，v2，v3，v4｝，其中v1：不易发性，v2：低易发性，v3：中易发性，V4：高易发性（表2）。

表2 评价指标体系及评价指标分级

本文基于GIS 技术对评价因子图层进行空间加权叠加分析计算，经归一化处理和重分类，得到研究区易发性分级图（图3）。

此外，本文对区域内一处典型滑坡灾害点开展滑坡易发性评价，评价指标选取同前，连续型变量由公式3-6 处理，离散型变量采用专家打分（表3）。

图3 滑坡易发性区划图

表3 灾害点离散型变量隶属度

其评判矩阵R 如下：

经层次分析法计算求取各因子的权重A，

A=（0.0650，0.0819，0.3094，0.1949，0.2456，0.1031）

评价集B=A×R=（0，0.2456，0.601955，0.023751）

根据最大隶属度原则，该灾害点的滑坡易发性属中易发等级。

4 结果分析与讨论

根据滑坡易发性等级区划结果，以各等级区划占研究区面积之比统计，滑坡不易发、低易发、中易发及高易发的面积占比分别为13.39%、13.47%、38.38%和34.76%，其中高易发区面积占比仅次于中易发区。此外，研究区内一处典型滑坡灾害点的中易发概率为60.19%。上述结果与实地勘测情况基本相符，表明评价方法可行，结果可信，对都柳江风景区的地质灾害防治具有参考价值。

5 结论及建议

5.1 结论

（1）研究区滑坡易发性总体处于中、高易发等级，典型滑坡灾害点的滑坡易发性属中易发等级。未来景区若深度开发，滑坡危险性不容忽视，需谨慎评估。

（2）岩性、岩组结构和断层距离等因子对滑坡易发性评价结果具有重要影响。

（3）基于GIS 的层次分析法与模糊综合评判法的融合具有明显技术优势。评价结果与实地勘察情况基本相符，评价方法有效，结论可靠。

5.2 建议

根据实地勘察，研究区存在多处滑坡隐患，对来往的车辆和行人安全构成一定程度的威胁。建议景区管理部门对滑坡隐患采取工程措施，加强滑坡监测和预警，切实保护游客的生命与财产安全。