基于確定性系數(shù)法的區(qū)域地質(zhì)災害評價★

石磊彬

(中國石油天然氣管道工程有限公司，河北廊坊 065000)

1 區(qū)域地質(zhì)環(huán)境

研究區(qū)位于秦巴山區(qū)大巴山北麓，以饒峰—麻柳壩斷裂為界，橫跨揚子準地臺—秦嶺褶皺一級構(gòu)造單元，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，發(fā)育有漢江、任河、褚河三條主干水系，由于河流切割嚴重，地貌呈現(xiàn)兩山兩谷一川特征，整體地勢南高北低。區(qū)內(nèi)主要出露有寒武、奧陶、志留系地層，地質(zhì)構(gòu)造復雜，應力方向差異較大，體現(xiàn)在早期由北向南擠壓，晚期為順時針旋扭，整體呈北西—南東向展布，大致平行。復雜的應力變化成為地質(zhì)災害高發(fā)的基礎條件。

2 確定性系數(shù)法

2．1 計算原理

確定性系數(shù)法實質(zhì)為一個概率函數(shù)，表示為式(1):

其中，PPa為事件發(fā)生在數(shù)據(jù)分類a中的條件概率;PPs為災害事件在研究區(qū)內(nèi)發(fā)生的先驗概率。CF值域為［－1，1］，當CF=0(或接近0)時表示先驗概率與條件概率大致相等;當CF越接近1，災害越易發(fā)生，CF=1表示該單元內(nèi)某影響因子下災害發(fā)生的概率為100%;CF值為負則相反。

2．2 計算步驟

1)因子分級:利用GIS柵格重分類方法對地質(zhì)災害誘發(fā)因子數(shù)據(jù)層進行分級;

2)因子災害面積計算:利用GIS空間疊加分析功能，求取地質(zhì)災害誘發(fā)因子數(shù)據(jù)層中的災害面積;

3)條件概率計算:求取因子數(shù)據(jù)層面積在數(shù)據(jù)類災害總面積中的百分比，即為該因子分類中災害發(fā)生的條件概率;

4)CF值計算:利用式(1)計算各數(shù)據(jù)類的CF值，確定誘發(fā)因子數(shù)據(jù)層中各數(shù)據(jù)類的影響程度;

5)合并CF值:利用式(2)求取合并值Z并重新劃分，得到區(qū)劃結(jié)果。

3 確定性系數(shù)法的應用

3．1 評價指標選取及權重確定

結(jié)合紫陽縣區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件，綜合考慮引發(fā)地質(zhì)災害的內(nèi)外動力影響因素，擬選評價因子見表1。

表1 評價因子擬選表

通過統(tǒng)計分析單個擬選取因子對地質(zhì)災害發(fā)育的影響程度，得出各個因子作用下地質(zhì)災害空間分布如圖1～圖3所示。

圖1 地質(zhì)災害面積百分比與坡度、坡向、坡型關系曲線圖

通過圖1～圖3分析得知，地質(zhì)災害與坡度、與人類工程活動成正比，即坡度越陡、人類活動越頻繁，災害越易發(fā);與高程、距斷裂距離與水系距離成反比，即高程越低，距離斷裂、河流越近，災害越易發(fā)。且災害主要發(fā)生在千枚巖、板巖，降雨在1 100 mm左右，坡型呈凸形坡。

在地質(zhì)災害危險性評價研究中，確定評價指標的權重非常重要，它直接關系到評價質(zhì)量的好壞及評價精度的高低。通過對擬選評價因子分級面積與所包括的地質(zhì)災害面積進行統(tǒng)計，求得數(shù)據(jù)類確定性系數(shù)，如表2所示。根據(jù)公式(2)，對紫陽縣地質(zhì)災害評價因子數(shù)據(jù)類的CF值進行合并，求得因子數(shù)據(jù)層的Z值，如表3所示。

表2 評價指標確定性系數(shù)表

表3 因子數(shù)據(jù)類層確定性系數(shù)合并表

通過圖表分析可知高程、坡向、年均降雨量3個評價因子Z值為負，表示對地質(zhì)災害的發(fā)生影響較小，因此，在地質(zhì)災害危險性區(qū)劃中不予考慮。而其他6個評價因子對應Z值為正，表示對地質(zhì)災害的發(fā)生影響較大，且Z值越接近1，地質(zhì)災害發(fā)生概率越大，因此，在地質(zhì)災害危險性區(qū)劃分析中應重點考慮。

3．2 評價結(jié)果分析

本文采用GIS自然間距分類法將紫陽縣劃分為五類危險等級區(qū)，并對各危險區(qū)與地質(zhì)災害的關系進行統(tǒng)計分析(見表4)。

圖2 地質(zhì)災害面積百分比與高程、地層巖性、構(gòu)造斷裂關系曲線圖

圖3 地質(zhì)災害面積百分比與主干水系、年均降雨量、人類工程活動關系曲線圖

通過紫陽縣地質(zhì)災害危險性區(qū)劃分析可知，在鐵路、公路等人類工程活動較強的地區(qū)及研究區(qū)內(nèi)主干水系附近，地質(zhì)災害的發(fā)生較頻繁，而人類工程活動較弱和河流水系較少的地區(qū)地質(zhì)災害相對較少。這說明人類工程活動和主干水系及其支流對紫陽縣研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害發(fā)生起決定性作用。

表4 地質(zhì)災害危險性區(qū)劃分級表

從表4可知，低危險區(qū)到高危險區(qū)，災害發(fā)生的面積比逐漸增大，即密度逐漸增大。高危險區(qū)、較高危險區(qū)地質(zhì)災害相對密集，災害發(fā)生面積占研究區(qū)內(nèi)災害總面積的67．6%，其他危險區(qū)內(nèi)災害分布相對稀疏，所占比例較小，其中低危險區(qū)主要分布在紫陽縣邊境地區(qū)，符合紫陽縣地質(zhì)災害分布的實際情況。

4 結(jié)語

1)采用確定性系數(shù)法，對研究區(qū)誘發(fā)地質(zhì)災害的影響因子進行定量統(tǒng)計分析，得出了誘發(fā)地質(zhì)災害的因子級別。得出危險性評價起決定性作用的因子從大到小分別為:人類工程活動、水系、坡度、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、坡型。

2)根據(jù)計算分析結(jié)果，將紫陽縣地質(zhì)災害危險性分為五個級別，高危險區(qū)和較高危險區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災害所占面積比達到了67．6%，且主要集中在沿交通干線分布的帶狀區(qū)域內(nèi)，經(jīng)與地質(zhì)災害現(xiàn)狀對比分析，證明了評價的合理性，為紫陽縣重點工程建設的選址和適宜性提供分析依據(jù)。

3)通過對災害發(fā)育分布與各影響因子之間的定量關系進行分析，較為合理的解決了評價指標選取賦值的主觀性問題，確定了定量分析評價各影響因素優(yōu)劣的方法，具有很好的應用價值。

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