秦嶺山區(qū)堆積層滑坡災害易損性評價方法及應用★

王建智 朱有祿

(中國有色金屬工業(yè)西安勘察設計研究院，陜西西安 710054)

1 概述

陜南秦嶺山區(qū)由于地質(zhì)構(gòu)造復雜、巖體破碎、地形地貌多變、氣候條件特殊等原因，成為我國地質(zhì)災害的高發(fā)區(qū)和重災區(qū)之一。松散堆積層滑坡是該區(qū)分布最為廣泛、暴發(fā)頻率高、持續(xù)危害性較大的地質(zhì)災害之一。滑坡地質(zhì)災害是致災體和受災體共同作用的結(jié)果，用風險性來評價。滑坡風險性評價由三部分組成:致災體危險性(R)評價、受災體易損性(V)評價和受災體的價值(C)核算。危險性是地質(zhì)災害形成的動力條件，易損性是地質(zhì)災害的后果，受災體是風險損失的表現(xiàn)。沒有易損性，也就沒有災難。易損性反映了特定社會的人們及其所擁有的財產(chǎn)對自然災害的承受能力，不同地區(qū)的不同承災體在不同時間里對不同的災害有不同的易損性特征。近幾年，許多學者對自然和社會易損性作了深入的研究，并對多種自然災害的易損性建立了分析體系和評價方法或模型，并將它們用于指導高易損地區(qū)人們的防災救災。通常采用依賴歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計方法或易損性矩陣，處于定性到半定量評估階段。至今還沒有開發(fā)出普遍適用的易損性評價方法和系統(tǒng)模型。因此有必要對滑坡災害受災體易損性評估方法進行深入的研究。

為了提高易損性評估的定量化水平，本文以寧強縣田家灣滑坡為例，探討滑坡地質(zhì)災害易損性評價方法。

2 堆積層滑坡易損性評價方法

2．1 受災體分析

承災體分析，是對評價區(qū)域內(nèi)的各種承災體的調(diào)查研究，選擇對易損性評價較重要的承災體，主要包括承災體調(diào)查、時空概率調(diào)查、易損性調(diào)查三種。

1)受災體調(diào)查。陜南多山，我國有“靠山吃山”的說法，區(qū)內(nèi)建筑幾乎全部建設在山腳處，威脅對象一般位于主滑方向的坡腳下或坡體上。我國對于承災體的分類由于側(cè)重點的不同，對于承災體的分類也不盡相同，對承災體只做一般性的分類，根據(jù)受災體是否可以移動分為物質(zhì)承災體和人員承災體兩大類，物質(zhì)承災體進一步分為鋼構(gòu)建筑、磚混建筑、土坯民房、耕地、牲畜等11類，人員承災體進一步分為 60歲以上老人、6歲以下兒童、7歲 ～17歲青少年、18歲～59歲成年人等4類。對于物質(zhì)承災體按一般分類的價格標準粗略估計其價值。生命承災體主要是居住、工作和流經(jīng)該處的人口。居民區(qū)人員按 4人/戶，辦公區(qū)人員按3人/間，露天公共區(qū)按場地大小、人口密度和流動性粗略估計受險區(qū)人口數(shù)量。

2)時空概率調(diào)查。承災體的時空概率按如下辦法估計:物質(zhì)承災體時空概率為1．0;居民區(qū)的人員，按人均每天有14 h待在屋內(nèi)計為14/24=0．58;工廠、學校、醫(yī)院、辦公樓等區(qū)域的人員，按人均每天有8 h待在屋內(nèi)計為8/24=0．3;露天公共區(qū)的人員，按人均每天有12 h待在場地計為12/24=0．5。

3)易損性調(diào)查。承災體的易損性主要由災害的強度和承災體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)所決定，其確定比較困難，在此給出一般分類情況下的各類承災體的易損性范圍，調(diào)查時根據(jù)現(xiàn)場情況做大致判斷，其中人員的易損性因保護程度不同而有所差異，建筑物內(nèi)人員易損性為0．5 ～0．8，露天人員易損性為 0．5 ～1．0，這主要是因為兒童和老人的易損性太高。

2．2 承災體的層次結(jié)構(gòu)模型

以堆積層滑坡受災體易損性為目標層，以受災體為準則層，以與受災體相關的14個因素為方案層，建立層次結(jié)構(gòu)模型(見圖1)。

圖1 堆積層易損性評價的層次結(jié)構(gòu)模型

2．3 受災體的層次排序

通過對影響易損性因素的分析，利用1～9標度法(AHP法)表示因素之間的影響強弱，逐項就各層中的因子對上一層目標的相對重要性進行兩兩比較，構(gòu)造判別矩陣，同時參考專家意見，確定它們的相對重要性并賦以相應的分值，構(gòu)造判斷矩陣。再計算出最大特征根、對應的特征向量、各層次的單排序以及進行判斷矩陣一致性檢驗。D—Y判別矩陣見表1。

表1 D—Y判別矩陣

CR=0．001 7＜0．1，顯然滿足一致性檢驗，故上述特征向量W可作為權(quán)向量。Y1—X判別矩陣見表2。

表2 Y1—X判別矩陣

CR=0．000 8＜0．1，顯然滿足一致性檢驗，故上述特征向量W可作為權(quán)向量。Y2—X判別矩陣見表3。

表3 Y2—X判別矩陣

CR=0．000 9＜0．1，顯然滿足一致性檢驗，故上述特征向量W可作為權(quán)向量。Y3—X判別矩陣見表4。

表4 Y3—X判別矩陣

CR=0＜0．1，顯然滿足一致性檢驗，故上述特征向量W可作為權(quán)向量。層次總排序D—X見表5。

表5 層次總排序D—X

CR=0．002＜0．1，顯然滿足一致性檢驗，故上述特征向量W可作為權(quán)向量。

2．4 易損性計算和等級劃分

通過引入易損性指數(shù)的計算來評價易損性的大小，易損性指數(shù)是表示各因子在易損性判別中作用大小或強弱的物理量，是一個相對比較的數(shù)值，是定性分析的定量表示。其計算方法如下:

其中，Z為易損性指數(shù);n為評價因素的個數(shù);Zi為第i個因素的易損性;ai為第i個因素的權(quán)重值。

根據(jù)人員易損性和財產(chǎn)易損性兩值的大小對地質(zhì)災害的易損性進行等級劃分，可把地質(zhì)災害易損性等級劃分為四級，首先采用對稱不等分間隔分割法劃分因子等級，然后根據(jù)工程實踐經(jīng)驗判斷，對區(qū)間進行修正。計算結(jié)果在0～1之間，保守起見，高度易損性范圍取大，微度易損范圍取小，初步將易損性取值范圍取為:小于0．1，0．1 ～0．3，0．3 ～0．6，大于 0．6 四個范圍來表示分別為微度易損、低度易損、中度易損和高度易損四級，其分別用Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ來代替，見表6。

表6 易損性等級劃分表

根據(jù)當?shù)氐馁Y料計算出當?shù)氐娜藛T易損性和財產(chǎn)易損性后，再根據(jù)表6進行等級劃分，對當?shù)氐囊讚p性進行評價。

3 工程實例

廣坪鎮(zhèn)鳳凰街滑坡位于陜西省寧強縣廣坪鎮(zhèn)鳳凰山南坡。緯度 N=33°04'49．86″，經(jīng)度 E=106°00'0．99″。山體呈東西向展布，山脊高程640 m～680 m，最高點高程683．16 m，坡腳高程603 m～605 m，相對高差40 m～80 m。山體南坡發(fā)生過滑動，即鳳凰街滑坡，其坡面坡度上部25°～40°，下部10°～25°。北坡坡度50°～60°。東西兩側(cè)為基巖陡坎，坡度80°～90°。從巖性來說該滑坡屬于碎石土堆積層滑坡，其控滑類型為土巖接觸面。滑體從平面上呈現(xiàn)不規(guī)則形陡坡。滑體上有少量喬木和灌木覆蓋，覆蓋率約50%。滑坡首次出現(xiàn)于2008年地震之前，房后土體下滑致使房后涌土。后緣出現(xiàn)裂縫，房屋后墻垮塌。圖2，圖3為該滑坡的概況。

圖2 廣坪鎮(zhèn)鳳凰街滑坡全貌（鏡向325°）

圖3 廣坪鎮(zhèn)鳳凰街剖面示意圖

根據(jù)田家灣村滑坡承災體的現(xiàn)場調(diào)查，承災體易損性如表7所示。

表7 田家灣村承災體易損性調(diào)查表

物質(zhì)承災體易損性:

人員承災體易損性:

以上結(jié)果根據(jù)表6查可知該滑坡災害易損性Ⅲ級，即中度易損性。

4 結(jié)語

1)根據(jù)受災體是否可以移動分為物質(zhì)承災體和人員承災體兩大類，物質(zhì)承災體進一步分為鋼構(gòu)建筑、磚混建筑、土坯民房、耕地、牲畜等11類，人員承災體進一步分為60歲以上老人、6歲以下兒童、7歲～17歲青少年、18歲～59歲成年人等4類。

2)根據(jù)層次分析法，確定了受災體的層次結(jié)構(gòu)模型，得到了各因素的層次結(jié)構(gòu)排序及總排序，得到了各因素的權(quán)重。由于各個評價因子在物質(zhì)承災體和生命承災體中的影響程度大小不同，所以其權(quán)重值也不盡相同。通過引入易損性指數(shù)的計算來評價易損性的大小，易損性指數(shù)是表示各因子在易損性判別中作用大小或強弱的物理量，是一個相對比較的數(shù)值，是定性分析的定量表示。

3)根據(jù)人員易損性和財產(chǎn)易損性兩參數(shù)，確定了陜南堆積層滑坡易損性的分級，提出了陜南堆積層滑坡災害易損性評價方法。以寧強縣廣坪鎮(zhèn)鳳凰街滑坡易損性計算為例進行計算，該滑坡災害易損性Ⅲ級，即中度易損性。

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