基于層次分析法、GIS系統的休寧縣地質災害易發區性分析評價

方斌

【摘 要】：根據休寧縣地質環境特征、地質災害調查工作程度，采用層次分析法（AHP）、GIS系統對休寧縣地質災害易發程度進行評價。

【關鍵詞】：層次分析法；GIS系統；地質災害；

1 引言

區域性地質災害易發性評估作為地質災害防治的基礎性工作之一，其評估方法已由以往的工作經驗定性評價發展至評估參數的半定量、定量評估，其方法主要有模糊綜合評價、灰色系統評價、人工神經網絡模型、層次分析法等，時間隨著計算機、地理信息系統的發展在地質災害防治工作中得到充分應用。本文根據休寧縣地質環境特征、地質災害調查工作程度，擬采用層次分析法（AHP）、GIS系統對休寧縣地質災害易發程度進行評價。

2 地質環境條件

2.1 氣象

本區屬亞熱帶季風性濕潤氣候區，多年平均降雨量1697.6mm，年降雨量最大為2358.8mm，主要集中在春、夏汛期（3--7月），該期間的降雨量約占全年的70%以上，其間每年一般有兩次以上的大暴雨發生。

2.2 地形地貌

休寧縣境內根據地理分布位置、地形地貌等特點可將休寧縣劃分為北部山區、南部山區、中部平原丘陵區，南部山區最高海拔為1629.8m，北部山區山峰最高達800--850m，中部休寧盆地最低處高程為130m。整個地勢表現為南北高、中間低的特點，縣內最大高差達1500m，山地、丘陵面積約占全縣總面積的76.70%。

2.3 地層巖性與地質構造

休寧縣境內地層屬下揚子地層區江南地層分區，出露有中元古代薊縣紀—長城紀、晚元古代青白口紀、震旦紀、早古生代寒武紀、晚古生代石炭紀、二疊紀、中生代侏羅紀、白堊紀地層，現代溝谷部分地段分布有第四紀松散沉積物。

休寧縣地處揚子陸塊東南部的江南隆起帶，地質構造較為復雜，經歷了皖南、印支和燕山多期次構造活動，形成一系列的褶皺、斷裂和巖漿侵入活動。

區內巖漿活動主要是薊縣紀、青白口紀和晚侏羅世三個時期，共形成大小巖體20多個，集中分布于縣境南北兩側，巖體呈巖株、巖瘤、巖脈產出，主要有蓮花山巖體、休寧巖體。

3地質災害發育特征及引發因素分析

3.1地質災害類型與發育規模

休寧縣主要發育崩塌、滑坡、泥石流、不穩定斜坡等山地型地質災害。截止2014年，休寧縣全縣發育有滑坡82處、崩塌150處、不穩定斜坡156處、泥石流3處，合計共391處。

3.2 地質災害發育特征

3.2.1 滑坡：休寧縣境內82處滑坡面積合計為5.9萬m2、滑坡體體積合計為10.175?106 m3，其中大型滑坡1處、中型滑坡3處、小型滑坡78處。

按滑坡物質成可分為巖質滑坡9處，殘坡積層滑坡71處，崩滑堆積體滑坡2處；按按發生原因分類：工程滑坡發育達66年，自然滑坡發育僅16處。

3.2.2 崩塌：共發育崩塌150處，合計規模達13.56?104m3，其中中型崩塌1處、小型崩塌149處。按構成崩塌物質可分為巖質崩塌120處、土質崩塌30處

3.2.3 泥石流：休寧縣境內共曾發育3處泥石流地質災害，2處屬中型泥石流，1處屬小型泥石流。

3.2.4 不穩定斜坡：休寧縣發育的156處中有中型2處、小型154處；其中人工斜坡151處為公路、房屋修建而進行所引發，僅5處為自然斜坡。穩定性較差的斜坡有58處、穩定性差的有98處，發展變形趨勢多以崩塌為主、達135處，其余21處不穩定斜坡的發展趨勢為滑坡。

3.3 地質災害形成條件分析

根據休寧縣地質災害、地質環境條件調查成果，引發地質災害的主要地質環境條件有降雨、地形地貌、地層巖性與巖土體工程地質條件、人類工程活動等因素。

3.3.1 地形地貌與地質災害

（a）地貌單元地質災害發育程度

地質災害發育數量以低山區為最多，其次為中山區，兩個地貌單元內地質災害數量占全縣的93.37%，沖積平原區僅發育1處地質災害。從地質發育模數分析，低山區為最高、達24.9個/100K㎡，中山區略低于低山區；高丘區明顯高于低丘區，低丘區與沖積平原基本相近。

（b）坡度與地質災害

休寧縣地質災害總體上隨著坡度的增加地質呈增加趨勢，其中41°--50°坡度段為最發育，至60°以上的坡度則滑坡不發育；崩塌災害在坡度40°以下坡度段不發育、至45°--50°區間段最為發育；不穩定斜坡的發育總體隨著坡度的增加而增多，在坡度40°--45°段、65°--80°段最為發育。

3.3.2 地層巖性及巖土體類型與地質災害的關系

休寧縣滑坡主要發生在中元古代上溪群地層中，在巖漿巖分布區滑坡也有一定的分布，在侏羅紀——白堊紀的紅色地層分布區內亦發育有滑坡地質災害。

崩塌、不穩定斜坡主要發生在上溪群地層中，流紋巖、巖漿巖分布區亦多發崩塌、不穩定斜坡，休寧組地層巖性為中厚層砂巖，建房、修路形成的切坡段為崩塌、不穩定斜坡的多發區。

3.3.3 降水對地質災害的關系

大氣降水是山地災害的主要引發因素之一，6月是休寧縣多發暴雨，該月發生的地質災害占全年的68.54%，地質災害與降雨量呈正相關性。

3.3.4 人類工程活動對地質災害的影響

區內地質災害的形成受人類工程活動影響明顯，公路建設、居民建房的切坡及礦山露天不合理開采等對地質環境的破壞日益加劇，引發大量的地質災害。根據分類統計，休寧縣境內因建房切坡引發災害140處、修路切坡引發228處。

4 評價方法

層次分析法（AHP）的邏輯性、系統性、簡潔性及操作性強 ，現階段運用較為成熟，GIS具有較強大的空間分析功能，為分區成圖提供了良好的平臺。因此，基于層次分析法、應用GIS系統進行休寧縣的地質災害危險性分區評價。

4.1建立遞階層次模型

休寧縣地質災害主要引發因素包括地貌、山體坡度、巖土體工程地質條件、降雨、人類工程活動等；地質構造、特別是線型構造（斷裂）對地質災害的發育影響甚微；現狀地質災害的多次活動也是本區地質災害多發的重要因素。以此選取評價因子，并建立層次模型。

4.2 構造判斷矩陣及一致性檢驗

根據前述休寧縣地質災害的各類引發因素中，降雨特別是強降雨是本縣重要的激發因素，人類活動（公路建設、建房切坡）強烈破壞地質環境、是重要的引發因素，各工程地質巖組與地貌單元中，坡度與災害的發育具有正相關性，即坡度越大、災害發育強度越大，現狀地質災害的多次復發是休寧縣地質災害多發、易發的主要因素。

因此中間層對目標層的判斷矩陣如表1所示。

表1 中間層因子重要性比較判斷表

地貌 坡度 工程地質巖組 人類工程活動 降雨 現狀地質災害

地貌 1 1 1/2 1/3 6 1/3 3

坡度 2/3 1 1/4 4 1/5 2

工程地質巖組 3 4 1 8 1/2 4

人類工程活動 1/6 1/4 1/8 1 1/9 1/2

降雨 3 5 2 9 1 5

現狀地質災害 1/3 1/2 1/4 2 1/5 1

依據上表建立的判斷矩陣（B）為：

B=

各措施層依次建立判斷矩陣進行計算，各矩陣均通過一致性檢驗。

休寧縣境內年均降雨量較大，南、北山地區大于1700mm，中部丘陵平原區降雨量在1600—1700mm間，因此兩者按0.55、0.45的比例計算南北山區與中部平原區兩個分區的權重，分別為0.213、0.175。

發育現狀地質災害的區段權重為0.06，其它區域則為0。

4.3 網格剖分

利用GIS的空間分析工具對休寧縣境域進行網格剖分，基礎底圖是1：50000地形圖，選用網格間距為1 km，按km網進行網格剖分編輯基礎網格圖，評價基礎單元面積為1km×1km=1K㎡，調查區共剖分為2212個單元。

4.4 屬性賦值疊加與易發指數計算

利用MAPGIS的空間分析功能，將各評估因子的權重與相應的評價因子圖對應賦值，并逐一對基礎網格圖進行疊加分析，使得每個小區塊都含有評價因子的屬性特征值，最后將各因子的屬性特征值進行疊加計算，即為各區塊的易發綜合指數。

根據對各引發因素的權重，對各專題圖的相應圖層建立屬性，各按權重一一對應賦值，利用空間分析功能將以上各引發因子的屬性進行疊加，共將休寧全縣分割成27941個區域，每個區域均賦有表示地質災害易發程度的屬性值——地質災害易發綜合指數，其值最大為0.470。

4.5 DTM模型分析

利用MAPGIS的空間分析功能，將上一步驟計算出來的含有易發綜合指數的網格圖進行DTM模型建立與分析，設置等值線，形成初步的地質災害易發區圖。

4.6 地質災害易發性分區

根據對休寧縣地質災害發育特征，將易發指數≤0.235的區域劃為地質災害低易發區，將易發指數在0.236—0.376的區域劃為地質災害中易發區，將易發指數≥0.376的區域劃為地質災害高易發區，對由GIS系統自動生成的地質災害易發區圖進行人工干預，經過刪除、整合、修飾，編繪成休寧縣地質災害易發程度分區圖，按高易發、中易發、低易發為三個大區、六個亞區，如表2所示。

表2 地質災害易發分區簡表

分區 分區名稱

高易發區（Ⅰ） 休寧縣北部楊家棚—蘭田—儒村滑坡、崩塌地質災害高易發亞區（Ⅰ1）

休寧縣西南部流口—鶴城—山斗滑坡、崩塌地質災害高易發亞區（Ⅰ2）

休寧縣東南部源芳—龍田—白際滑坡、崩塌地質災害高易發亞區（Ⅰ3）

中易發區（Ⅱ） 嶺南——陳霞北部——溪口北部——蘭田西部崩塌、滑坡地質災害中易發區（Ⅱ）

低易發區Ⅲ） 海陽——渭橋——齊云山鎮地質災害低易發區Ⅲ1）

東臨溪——商山地質災害低易發區（Ⅲ2）

5 結論

（1）層次分析法運用于地質災害分區評價，能準確性高于如人為賦值等方法，更能反映評價區的實際情況。本次選取了影響休寧縣地質災害發育的6類因素、22個因子進行分析，按層次分析法確定各類因子的權重。

（2）GIS系統具有強大的空間分析功能，而且成圖快，效率高。將縣域按1km×1km進行柵格化，在柵格圖上按6類因素分別按其所屬因子權重編制專題圖，利用空間分析功能進行各專題圖疊加、計算易發指數，繪制等值圖線，進行地質災害易發程度分區。