研究区低丘缓坡地资源丰富, 但低丘缓坡是生态脆弱的敏感区域, 其工程地质条件相对复杂, 容易引发次生地质灾害^{[8, 13]}。因此, 在研究区缓坡地开发过程中, 应从缓坡地资源环境要素的客观规律出发, 建立生态优先, 综合考虑土地资源、水资源、环境容量、区位优势以及地质灾害风险等多评价指标的缓坡地建设适宜性评价体系, 合理划定缓坡地的适宜开发区。评价具体思路为: 通过开展地形地貌调查, 划分剥蚀阶地分级, 获取土地资源评价数据; 开展地质灾害详细调查, 总结地灾地质成因模型、控制因素、各地质单元土体厚度结构特征, 获取地灾风险评价数据; 开展水文地质调查, 查明水资源量及水质状况, 作为水环境容量评价数据。

在双评价关于建设用地适宜性的评价体系下^[14], 按照缓坡地开发适宜性评价技术路线图(图2), 首先收集研究区林业数据、土地利用、文化遗迹和区位优势等资料, 其次开展研究区的剥蚀阶地、水资源量、水质情况、土体厚度、岩性、坡向-地层产状一致性、植被类型及坡度等综合地质调查。在了解生物多样性、水源涵养、水土保持、水土流失敏感性单指标评价的基础上, 集成开展生态保护重要性评价。在区位优势、土地资源、水环境容量及开发地灾风险等单指标评价的基础上, 集成开展建设适宜性评价。然后, 结合生态保护重要性评价和建设适宜性评价结果, 开展缓坡地建设适宜性集成评价, 区分生态保护重要区、缓坡地开发一般适宜区和开发适宜区, 最后提出研究区缓坡地开发建议。

图2

Fig.2

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图2 研究区缓坡地开发适宜性评价技术路线Fig.2 Technology roadmap of suitability evaluation of gentle slope in the study area

低丘缓坡地地貌形态主要受构造运动控制。由于构造运动的间歇性抬升, 盆地底部向周围山地形成多级阶梯状地形^[4], 同时受流水侵蚀剥蚀作用影响, 地表渐趋平缓, 形成了平缓起伏的层状地貌(图3)。

图3

Fig.3

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图3 研究区剥蚀阶地分级示意图Fig.3 Grading diagram of denudation terrace in the study area

利用坡度、起伏度等开展土地资源评价时, 评价得到适宜区会比较零散, 部分高山地区也会被误判为适宜区。而缓坡地建设开发过程中, 需要在层级地貌的基础上, 按照剥蚀阶地分级, 依山就势, 采取台地开发模式逐级开发^[8], 降低土石方量, 减少对生态环境的破坏和扰动。

本研究以小流域为单元, 自山顶向沟谷主水系方向切割多条断点剖面。根据地形变化趋势, 将一定范围内的山顶标高近似一致的、连续的山体划分为同一等级阶地, 根据各级阶地的整体相对高差划分不同阶地单元, 由低至高分为三个级别, 依次为一级剥蚀阶地、二级剥蚀阶地、三级剥蚀阶地。结合野外实地剥蚀阶地界线验证, 形成剥蚀阶地分级图。

在指标选区上, 选择剥蚀阶地分级代替坡度、起伏度作为土地资源的评价指标, 在剥蚀阶地分级的基础上, 将一级剥蚀阶地划为适宜区, 二级剥蚀阶地划为一般适宜区, 三级剥蚀阶地划为不适宜区, 最终形成土地资源评价分级图(图4)。

图4

Fig.4

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图4 研究区土地资源评价分级Fig.4 Grading map of land resources evaluation in the study area

对研究区37处规模较小的浅层土体滑坡、崩塌进行实地调查。根据每个地质灾害点的规模及地质特征, 判定坡度、土体厚度、瞬时降雨量、持续强降雨量、坡向-地层产状一致性、岩性建造、植被类型等是地质灾害风险的主要影响因素。因研究区持续强降雨量及瞬时降雨量各地差异较小, 选定土体厚度、坡向-地层产状一致性、岩性、坡度、植被类型等5个要素开展缓坡地开发建设适宜性地质灾害风险评价。

3.2.1 土体厚度

研究表明, 地质灾害的发生与岩土性质以及岩土结构关系紧密^{[15, 16]}, 崩塌体多数发生在花岗岩风化区, 形成滑坡的多数为黄土、黏土、砂质黏土等松散土类^[17]。根据野外124个边坡点实际调查结果, 结合收集钻孔资料, 获得研究区不同地形部位土体厚度数据。蒋宗孝等^[18]对闽北地区土体厚度与地质灾害发生关系进行了相关统计(表1), 发现土体厚度为(5, 10] m时, 地质灾害占比最高, 地质灾害风险划分为高易发; 土体厚度为[2, 5] m和> 10 m为中易发区, 土体厚度(0, 2) m 为不易发区。据此, 编制了研究区土体厚度地质灾害风险分级图(图5)。

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 土体厚度与地质灾害风险评价权重[18] Tab.1 Soil thickness and of geological disaster risk evaluation weight [18] 土体厚度/m 地质灾害/个 地质灾害占比/% 灾害风险分数 (0, 2) 193 4.9 5 [2, 5] 848 21.5 21 (5, 10] 1 875 47.5 48 > 10 1 029 26.1 26

表1 土体厚度与地质灾害风险评价权重[18] Tab.1 Soil thickness and of geological disaster risk evaluation weight [18]

图5

Fig.5

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图5 研究区土体厚度地质灾害风险分级Fig.5 Geological disaster risk classification of soil thickness in the study area

3.2.2 坡向-地层产状一致性

通过分析26个野外调查点和收集相关基础地质资料, 获得研究区地层产状数据, 并通过地形分析, 获得坡向与地层产状关系数据。通常坡向与地层产状一致的区域, 其地质灾害发生的风险较高, 反之风险相对较低。本次采用专家打分法, 设置坡向-地层产状一致性与地质灾害风险的权重值, 如坡向与地层产状同向, 则地质灾害风险得分为80分, 如坡向与地层产状异向, 则地质灾害风险得分为20分, 而第四系分布区一般不易发生地质灾害。在此评价基础上, 编制研究区坡向-产状一致性地质灾害风险分级图(图6)。

图6

Fig.6

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图6 研究区坡向-地层产状一致性地质灾害风险分级Fig.6 Geological disaster risk classification of slope aspect and stratum occurrence consistency in the study area

3.2.3 岩性

蒋宗孝等^[18]统计了研究区已发生的地质灾害点(表2), 发现不同的岩性地灾风险有较大的差异。区内主要岩性中片岩所占比例达64.8%, 是区内地质灾害多发区, 并依此编制了研究区岩性地质灾害风险分级图(图7)。

表2

Tab.2

表2(Tab.2)

表2 岩性与地质灾害风险评价权重[18] Tab.2 Lithological and geological disaster risk evaluation weight[18] 岩性 片岩 砂岩、粉砂岩 花岗岩 变粒岩 其他 地质灾害/个 2 556 351 462 339 237 灾害风险分数 64.8 8.9 11.7 8.6 6.0

表2 岩性与地质灾害风险评价权重[18] Tab.2 Lithological and geological disaster risk evaluation weight[18]

图7

Fig.7

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图7 研究区岩性建造地质灾害风险分级Fig.7 Geological disaster risk classification of lithological construction in the study area

3.2.4 植被类型

蒋宗孝等^[18]对植被类型与地质灾害发生关系进行统计(表3), 发现杉木、毛竹与地质灾害关系密切而研究区内杉木、毛竹等分布较为广泛, 杉木林主要分布于横塘、严墩、新岭以及水尾流域, 毛竹主要分布于西岸、新岭以及水尾流域。并依此编制了研究区植被类型地质灾害风险分级图(图8)。

表3

Tab.3

表3(Tab.3)

表3 植被类型与地质灾害风险评价权重[18] Tab.3 Vegetation type and geological disaster risk evaluation weight[18] 植被类型 杉木 毛竹 园地 其他 地质灾害/个 2 154 801 391 599 灾害风险分数 54.6 20.3 9.9 15.2

表3 植被类型与地质灾害风险评价权重[18] Tab.3 Vegetation type and geological disaster risk evaluation weight[18]

图8

Fig.8

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图8 研究区植被类型地质灾害风险分级Fig.8 Geological disaster risk classification of vegetation type in the study area

3.2.5 坡度

坡度数据主要通过2010年的研究区DEM遥感影像获取。蒋宗孝等^[18]对地形坡度与地灾发生之间的关系进行了统计(表4)。研究区不同坡度区间地质灾害点的发生率有明显的差异, 将各个坡度区间的地质灾害发生率作为风险得分, 编制了研究区坡度地质灾害风险分级图(图9)。

表4

Tab.4

表4(Tab.4)

表4 坡度地质灾害风险评价权重[18] Tab.4 Topographic slope and geological disaster risk evaluation weight[18] 坡度/(° ) < 15° [15° , 20° ) [20° , 25° ) [25° , 30° ) [30° , 40° ) > 40° 地质灾害/个 55 115 292 1 156 1 708 619 灾害风险分数 1.4 2.9 7.4 29.3 43.3 15.7

表4 坡度地质灾害风险评价权重[18] Tab.4 Topographic slope and geological disaster risk evaluation weight[18]

图9

Fig.9

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图9 研究区坡度地质灾害风险分级Fig.9 Geological disaster risk classification of topographic slope in the study area

3.2.6 综合地质灾害风险评价

采用综合易发性指数方法和专家打分法, 确定坡度、土体厚度、坡向-地层产状一致性、岩性建造、植被类型权重(表5)。综合易发性指数的计算公式^[19]为

ZW=∑i=1nTiATi 。(1)

式中: Z_W为综合易发性指数; T_i为评价因子i的信息量值; A_Ti为评价因子i的权重值。

表5

Tab.5

表5(Tab.5)

表5 研究区地质灾害风险评价各要素得分权重 Tab.5 Weights of each element in the disaster risk evaluation in the study area 评价要素 坡度 土体厚度 岩性建造 产状-坡 向一致性 植被 类型 得分权重 0.45 0.2 0.15 0.1 0.1

表5 研究区地质灾害风险评价各要素得分权重 Tab.5 Weights of each element in the disaster risk evaluation in the study area

各因子的标准分值通过Arcgis图件上点、线、面与网格单元区进行空间相交分析的方式获得。在对各单要素得分进行归一化处理的基础上, 对各单要素得分按表5进行加权处理后累加, 形成各栅格单元的综合潜在地质灾害综合得分。将以上因素的信息量值叠加, 按自然断点法将地质灾害易发性程度从低到高分为不易发、中易发、高易发3类, 并依此编制了研究区综合地质灾害风险分级图(图10)。

图10

Fig.10

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图10 研究区综合地质灾害风险分级Fig.10 Compreherrsive geological disaster risk classification of the study area

通过研究区1∶ 5万水文地质调查结果, 计算得出各小流域的地下水资源总量后, 作为各单元的纳污水资源量。在各小流域内采集水样并分析水质, 并参照饮用水评价标准分级, 将其与4级饮用水标准的等级差作为环境容量的等级差。按照“ 剩余环境容量分值=计算单元内纳污水资源量× 等级差” 计算剩余环境容量分值, 按自然断点法分三级(高、中等、超载), 编制研究区水环境容量评价分级图(图11)。

图11

Fig.11

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图11 研究区水环境容量评价分级 I.回瑶流域; II.水东流域; III.童游流域; IV.赤岸流域; V.严墩流域; VI.南林流域; VII.水尾流域; VIII.西岸流域; IX.渭村流域; X.新岭流域; XI.横源流域; XII.将口流域; XIII.芹口流域; XIV.横塘流域; XV.洋墩流域; XVI.城村流域; XVII.兴田流域; XVIII.南岸流域; XIX.渡头流域Fig.11 Grading of water environment capacity evaluation in the study area

低丘缓坡处于平原向山区过渡的重要生态缓冲区, 有特定的生态地位。过度、不合理地开发利用将给生态环境带来不可逆转的影响^[8]。

本研究的生态保护重要性评价主要参照《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价指南(试行)》^[14]的技术体系, 主要从生物多样性、水源涵养、水土保持等生态系统服务功能重要性和生态敏感性评价两个方面进行。利用山体廊道、水域廊道对结果进行修正, 将一级饮用水源保护区、省级以上自然风景名胜区等修正为最高级。对林种单一的林地, 生态保护重要性下调一级, 对连片度较差的小图斑进行剔除, 增强图斑的完整性与连通性, 形成生态保护重要性评价分级图(图12)。

图12

Fig.12

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图12 研究区生态保护重要性评价分级Fig.12 Grading of ecological protection importance capacity evaluation in the study area

评价结果显示: 生态保护极重要区面积81.66 km², 占规划区总面积的20.9%。生态保护等级为高的区域主要分布于兴田镇, 兴田镇分布有古越城等自然文化遗迹, 具有极高的生态保护价值, 其余生态保护等级为高的区域主要沿崇阳溪和麻阳溪分布。生态保护等级为低的区域面积较小, 仅14.45 km²。

3.5.1 水资源

选择研究区2020年用水总量控制数^[20]与该区面积之比作为供水资源总量模数, 按照《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价指南(试行)》^[14]中总量模数≥ 25× 10⁵m³/km²、[13× 10⁵, 25× 10⁵)m³/km²、[8× 10⁵, 13× 10⁵)m³/km²、[3× 10⁵, 8× 10⁵)m³/km²、< 3× 10⁵ m³/km²的分级标准, 划分为好、较好、一般、较差、差5个等级。评价结果显示, 研究区水资源总量主要为一般等级。

3.5.2 区位优势度

区位优势度即区位的综合资源优劣程度, 缓坡地区位优势度由区位条件和交通网络密度两项指标综合判定^{[22, 23]}。以《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价指南(试行)》^[14]中市县级层面评价技术流程为基础, 结合城市发展规划格局^[12]对评价单项加以修正。评价结果显示, 研究区大部分地区处于优势度高的区域, 优势度高的区域主要沿崇阳溪、后崇溪、麻阳溪等主干河流两岸分布, 这类区域区位条件较好, 交通网络发达, 面积约177.38 km², 占全区总面积的45.39%。区位优势度较低— 低的区域较小, 主要分布于将口镇西部与新岭流域东部边缘地区。

在土地资源、水资源、水环境容量、地质灾害易发性、区位优势度等单指标评价的基础上, 利用公式开展集成评价。根据华东地区的地质地貌背景, 请双评价领域具有丰富经验的专家进行打分, 设定土地资源、水资源、水环境容量、地质灾害风险易发性、区位优势度的权重值分别为0.4、0.1、0.1、0.15、0.25。集成评价的计算公式为

Z=∑i=1nkFi 。(2)

式中: Z为适宜性指数; F_i为评价因子i的信息量值; k为评价因子i的权重值。

定义土地资源评价适宜区、一般适宜区、不适宜区的基础分数分别为3分、2分、1分, 水资源评价好、较好、一般、较差、差5个等级区基础分数分别为3分、2.5分、2分、1.5分、1分, 水环境容量高、中等、超载区的基础分数分别为3分、2分、1分, 地质灾害风险不易发、中易发、高易发区的基础分数分别为3分、2分、1分, 区位优势度高、较低、低区域的基础分数为3分、2分、1分, 对各单要素得分按相应加权值进行加权处理后累加, 形成各栅格单元的建设适宜性集成评价综合得分。按照生态优先的原则设定生态保护极重要区为禁止开发区, 将上述集成评价综合得分按自然断点法将建设适宜性从低到高分为3类: 禁止开发区、一般适宜区和适宜区, 形成建设适宜性综合评价分级图(图13)。

图13

Fig.13

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图13 研究区建设适宜性综合评价分级 I.回瑶流域; II.水东流域; III.童游流域; IV.赤岸流域; V.严墩流域; VI.南林流域; VII.水尾流域; VIII.西岸流域; IX.渭村流域; X.新岭流域; XI.横源流域; XII.将口流域; XIII.芹口流域; XIV.横塘流域; XV.洋墩流域; XVI.城村流域; XVII.兴田流域; XVIII.南岸流域; XIX.渡头流域Fig.13 Grading of construction suitability comprehensive evaluation in the study area

由评价结果可知, 研究区建设用地适宜区面积约167.06 km², 占全区总面积的42.8%, 主要分布于新岭、兴田、芹口、将口、严墩、南林、赤岸以及回瑶等小流域, 且多处于这些小流域的一级剥蚀阶地内。其中, 赤岸小流域为主要建成区, 南林小流域为南平市行政中心所在区域, 周边已有较多相关建设项目正在实施, 严墩小流域内有考亭书院, 依据南平市城市总体规划, 该地区未来主要规划为旅游或居住用地。综合考虑生态保护重要性、建设适宜性综合评价结果以及地方城市总体规划要求, 建议优选新岭、兴田、芹口等3片集中连片优质缓坡地适宜区作为研究区未来建设用地首选地。

(1)新岭小流域中建设用地适宜区面积为17.74 km², 北距南平站约9 km, 南距建阳市区中心约6 km, 区位条件优越, 地貌类型为典型的低山丘陵及河谷地貌, 丘陵部分坡度相对平缓, 高差较小, 场地建设处理较为容易, 是适宜建设拓展的空间。综合交通区位、产业、环境特点和场地建设条件以及未来的发展趋势, 可发展为集高新产业、生活配套、公共服务于一体的产业新城。

(2)芹口小流域中建设用地适宜区面积为10.41 km², 紧邻南平站, 北距武夷山市区约36 km, 南距南平市新行政中心约17 km, 交通区位条件优越, 为典型的低山丘陵及河谷地貌, 丘陵部分坡度相对平缓, 高差较小。中部的后崇溪两侧地势平坦, 可建设用地面积较大。未来可充分利用南平高铁以及成片适宜开发建设缓坡地的优势, 区内设置仓储物流产业, 使产业发展与南平站带来的辐射力、动力相匹配。

(3)兴田小流域中建设用地适宜区面积为16.07 km², 地处武夷山城区和建阳城区的中间地带, 为典型的低山丘陵及小型河谷地貌, 北部丘陵部分坡度平缓, 高差较小。中部澄浒溪两侧地势平坦, 且处于武夷山风景名胜区控制线之外, 对旅游生态及人文环境影响小, 拆迁量小, 是适宜建设度假区的空间。未来可利用区位优势、旅游资源丰富, 缓坡地资源丰富等特点, 发展为医疗养生度假、遗产文化旅游、康养中心。