層次分析法在地質災害危險性評價中的應用

鄭長遠 ， 彭 亮， 張啟興 ， 李春陽 ，師延霞

(青海省水文地質及地熱地質重點實驗室 青海省水文地質工程地質環境地質調查院，青海 西寧 810008)

層次分析法在地質災害危險性評價中的應用

鄭長遠 ， 彭 亮， 張啟興 ， 李春陽 ，師延霞

(青海省水文地質及地熱地質重點實驗室 青海省水文地質工程地質環境地質調查院，青海 西寧 810008)

建立了青海省湟源縣地質災害詳細調查基礎數據，在此基礎上，構建了該區地質災害危險性指標體系，利用層次分析法(AHP)，得出本區域地質災害危險性綜合指數及區劃，定量化分析湟源縣地質災害的變化程度，指出影響本區域地質災害的主要因素為人類工程活動對地質環境的改變，進而給出了湟源縣地質災害發展的未來趨勢。

青海省湟源縣；地質災害；易發性評價；層次分析

地質災害危險性分區評價是在完成地質災害詳細調查工作基礎上，分析出本區域地質災害的種類、分布及發育規律，通過定性-定量化評價手段，對發生地質災害地質背景相接近，災害種類相一致，危害程度相當，防治方案相近的地理區域劃分在一起進行評價。這種危險性分區評價有利于對地質災害發生原因進一步進行綜合研究，為下步制定地質災害防治規劃，地質災害適時治理提供依據。

以往此類評價工作僅是對一定范圍內自然條件、地質環境條件、人類工程經濟活動狀況、歷史上致災地質作用的發生情況(致災地質作用規模、密度、頻次)進行人為分析，很顯然，這種分析，是基于類比法而作出的一種宏觀評價。因此本文應用了層次分析法去討論，將原本定性評價用數字模型及多層次圖形疊加等手段實現評價結果的定量化。

1 地質災害概況

湟源縣地處青海省東部，日月山東麓，黃河一級支流湟水流域中上游。地理位置介與東經100°50′-101°25′，北緯36°19′-36°53′之間，總面積1509km2。區內山高谷深，地形起伏大，斷裂發育，巖體破碎，新構造活動強烈，降雨豐富，歷來地質災害發育。

湟源縣隸屬西寧市管轄，2008年重新劃分后轄2鎮、7鄉，計147個行政村。2010年底全縣總人口共計13.41萬人。截止2011年7月18日《青海省西寧市地質災害詳細調查(湟源縣)》共調查地質災害點171處(隱患點99處)，其中泥石流、不穩定斜坡是縣境內最主要的地質災害(表1)。調查表明(1985年12月-2010年12月)，因地質災害死亡54人死亡，造成直接經濟損失7278.02萬元。受威脅人數和經濟損失分別為13816人和21943.02萬元。

表1 湟源縣地質災害類型匯總統計表

3 評價思路、方法與單元網格剖分

3. 1 評價思路

通過遙感解譯、野外實際調查、工程地質測繪、山地工程等手段完成地質災害詳細調查工作，對地質災害環境背景條件進行搜集與分析，對野外工作資料進行系統整理，初步對本區地質災害危險性分區形成大致輪廓，即初步的定性分區結果；通過對影響地質災害發育的因子分析，確定評價單元和評價因子，采用層次分析法確定各因子要素的權值，對各評價因子指標進行量化，使用歸一化數值變換方法統一量綱，在此基礎上利用GIS的空間分析統計方法，確定易發性區劃的分界點，并將評價結果分成不同等級，完成本次定性-半定量化分區評價

3.2 評價方法

層次分析法(簡稱AHP)：是美國運籌學家T.L.Saaty于20世紀70年代中期提出的把復雜系統分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎上進行定性和定量相結合的多準則決策的系統分析方法。其核心是對多目標或無結構特征的復雜問題的決策分析，它按照各因子相互之間的內在支配關系，建立層次結構模型，通過因子的兩兩比較，構造判斷矩陣，進行層析排序，通過計算權向量并檢驗計算結果一致性，最終確定各因子的相對重要性。

4 地質災害危險區劃分及分區評價

4.1 危險程度評價指標體系建立及指標的選取

4.1.1 評價指標體系建立

地質災害危險區是指明顯可能發生地質災害且將可能造成較多人員傷亡和嚴重經濟損失的地區。因此，其區域劃分應基于地質災害演化趨勢，采用造成損失的地質災害點，結合地質災害形成條件與觸發因素、演變趨勢與人類工程活動，從而圈定不同區域地質災害的危險程度。依據此原則，在地質災害形成條件分析的基礎上，采用目標分析方法建立了湟源縣地質災害危險程度評價的三層結構指標體系(圖1)。

4.1.2 評價因素的選取

以1∶5萬比例尺地形圖和地災害詳細調查數據為基礎，分別提取基本評價指標：坡度、坡高以及坡型和已有滑坡崩塌泥石流群體等統計指標。根據本區地質災害調查資料，經分析按差異原則對連續型變量進行若干狀態的合理劃分。最后確定了評價因素和變量(表2)。本次計算采用的權重是根據"專家打分"確定重要度比較矩陣(參與本次分的專家是長期工作在青海省內從事地質災害調查、治理工作的專家)，最后利用方根法求得權重。

圖1 湟源縣地質災害危險程度評價指標體系框圖

即：A0=(0.56，0.26，0.12，0.06)； Al=(0.45，0.26，0.15，0.14)；

A2=(0.48，0.18，0.19，0.07，0. 08)； A3=(0.2，0.8)；A4=(0.4，0.6)。

CRA0<0.1，CRAl<0.1，CRA2<0.1，CRA3<0.1，CRA4<0.1

即各判斷矩陣滿足一致性，所獲得的權重值合理。植被指數來源于全區Spot5遙感數據，根據NDVI計算公式，采用ERDAS遙感影像處理，對全區的植被指數進行提取，作為植被情況的量化值。人類工程活動的量化與易發區選取相同。

4.2 評價因素的信息化處理

4.2.1 單元網格剖分

本次評價運用柵格數據處理方法對調查區進行剖分，本次按每個單元面積為25m×25m進行剖分。全區離散為2665行、3797列，共10119005個單元。

4.2.2 運算方法及過程

將上述各個評價指標的量化值生成數字矩陣，利用GIS系統的空間疊加與統計功能，計算每一個單元格的所有評價指標值，然后得到數字矩陣的計算結果。再利用ArcGIs平臺提供的分析計算功能，將各評價單元數據按照權重分配結果，分級進行信息疊加計算，獲取每個單元的危險程度指標。

4.2.3 運算結果

經過對各個因子信息的疊加計算(圖2)，得到全區地質災害危險程度評價結果(圖3)。

本次研究經統計分析(主觀判斷或聚類分析)找出突變點作為分界點，將區域分成劃分為低危險，中危險和高危險三個等級(圖4)，對上面的評判計算結果進行分級(表3)，在定量計算分級分區的基礎上，綜合考慮各種因素，勾畫出湟源縣地質災害危險程度分區圖。

表2 地質災害危險程度評價分區表

表3 評價因素的選取及指標量化

表3(續)

圖2 地質災害危險程度信息疊加圖

圖3 地質災害危險程度計算結果圖

圖4 地質災害危險指數直方圖

4.3 地質災害危險區分區評價

依據地質災害危險程度區劃評估原則和湟源縣地質災害危險程度的等級分區圖，地質災害危險程度劃分為高、中、低3個級別的危險性大區，在此基礎上通過承災體種類及分布和地質災害易發區劃，進一步劃分成5個亞區(圖5，表4)。分區評價描述如下：

4.3.1 地質災害高危險區(Ⅰ)

地質災害高危險區主要集中分布于巴燕鄉-申中鄉-大華鎮-波航鄉(Ⅰ1)、東峽鄉-城關鎮-和平鄉-日月藏族鄉(Ⅰ2)兩個亞區范圍內。高危險區的總面積約282.71km2，占全縣面積的18.7%。該區村莊稠密、人口眾多，城鎮化建設速度較快，城鎮化率在10%～20%之間，分布有公路、水利水電設施、城鎮建筑以及寺院等重要的工程設施。劃分區域與地質災害高易區基本重合，不穩定斜坡、泥石流發育，地質災害點密度40.0處/100km2。災害發育較多，發育滑坡11處，其中危險滑坡1處、次危險滑坡1處，不危險滑坡9處。發育崩塌14處，次危險崩塌1處，不危險崩塌13處。不穩定斜坡53處，次危險斜坡地段3處、不危險斜坡地段50處。泥石流溝38條，危險泥石流溝3條，次危險泥石流溝5條，不危險泥石流溝30條。共計發育地質災害點116處，多為不危險的地質災害點，占區內總地質災害點67.8%。現今地質災害威脅4692人的的生命，555間房屋等財產安全，其資產期望損失近7736.28萬。

表4 地質災害危險程度評價分區表

4.3.1.1 巴燕鄉-申中鄉-大華鎮-波航鄉地質災害高危險亞區(Ⅰ1)

該亞區位于調查區湟水南北兩岸及一級支流兩側低山丘陵區，面積137.76km2，占高危險區面積48.7%。該區地形地貌條件復雜，溝谷縱橫，河流侵蝕作用強烈，植被覆蓋率較低，水土流失嚴重。加之區內人口密度相對較大，村民建房、修筑公路等不合理工程活動較多，潛在地質災害發育。有波航鄉南岔村2社不穩定斜坡、崖根村不穩定斜坡等重要地質災害點分布在該區。現今發育地質災害點50處，發育不危險滑坡4處；不危險崩塌4處；發育不穩定斜坡29處，其中次危險斜坡地段3處，不危險斜坡地段26處；不危險泥石流溝13條。該區屬湟源縣川水地區，城鎮化建設速度較快，城鎮化率10%～15%，分布有公路、水利水電設施、寺院、城鎮建筑以及寺院等重要的工程設施。地質災害威脅到586人的生命、196間房屋,公路1460m,鐵路400m,渠道50m,其資產期望損失近778.98萬元。

圖5 地質災害危程度分區圖

4.3.1.2 東峽鄉-城關鎮-和平鄉-日月藏族鄉地質災害高危險亞區(Ⅰ2)

該亞區位于湟水河南北兩側及藥水河東西兩側低山丘陵區，面積144.95km2，占高危險區面積51.3%。該區地形地貌條件復雜，溝谷縱橫、河流侵蝕作用強烈，植被覆蓋率較低，水土流失嚴重，極易發生災害。有納隆村滑坡、城關鎮河拉溝泥石流等重要地質災害點分布在該區。地質災害類型以不穩定斜坡、泥石流溝為主，現今發育地質災害點66處，發育滑坡7處，其中危險性滑坡1處、次危險滑坡1處、不危險滑坡5處；發育崩塌10處，次危險崩塌1處、不危險崩塌9處；發育不穩定斜坡段24處，均為不危險斜坡段；泥石流溝25條，危險泥石流溝3條、次危險泥石流溝5條、不危險泥石流溝17條。地質災害威脅到4106人的生命、359間房屋,公路1780m,鐵路500m,其資產期望損失近6957.3萬元。

4.3.2 地質災害中危險區(Ⅱ)

分布于湟水南北兩岸及各大支溝兩側的構造侵蝕中山區，該區涉及了9個鄉鎮的部分區域，總面積約577.84km2，占全區面積38.3%。該區山高坡陡，溝谷密集，侵蝕、切割作用強烈，植被覆蓋底低，水土流失嚴重，較易發生災害。區內公路、村民建筑、水庫、澇池等重要的工程設施零星展布。總體與地質災害中易發區基本重合，崩塌、滑坡、泥石流發育，地質災害點密度8.8處/100km2。調查地質災害點51處，其中發育不危險滑坡2處；發育不危險崩塌5處；發育不穩定斜坡段15處，次危險斜坡段1處，不危險斜坡段14處；泥石流溝29條，次危險泥石流溝3條，不危險泥石流溝26條。地質災害威脅到978人的生命，292間房屋等財產安全，其資產期望損失近1949.66萬元。

(1)寺寨鄉-巴燕鄉-申中鄉-東峽鄉-大華鎮-波航鄉地質災害高危險亞區(Ⅱ1)

該亞區位于調查區湟水南北兩岸構造侵蝕中山區，面積326.01km2，占中危險區面積56.4%。該區溝谷切割較深，前緣地形破碎，溝壑縱橫，河流侵蝕作用強烈，山坡坡度40°-50°，部份溝底堆積有大量采礦棄石及生活垃圾，面蝕強烈，為泥石流災害形成提供了豐富的固體物源。現今發育地質災害點38處，發育不危險滑坡1處；發育不危險崩塌4處；發育不穩定斜坡15處，次危險斜坡地段1處，不危險斜坡地段14處；泥石流溝18條，次危險泥石流溝1條，不危險泥石流溝17條。地質災害威脅到664人的生命、238間房屋,公路1390m,其資產期望損失近662.03萬元。

(2)和平鄉-日月藏族鄉地質災害高危險亞區(Ⅱ2)

該亞區位于藥水河東側構造侵蝕中山區，面積251.83km2，占中危險區面積43.6%。該區該區經流水侵蝕切割，地形破碎，山勢陡峻，溝谷狹窄，呈線狀谷底，泥石流災害較發育。有臥事土泥石流、畜牧場寺陽坡泥石流溝(洪積扇群)等重要地質災害點分布在該區。現今發育地質災害點13處，其中不危險滑坡1處；不危險崩塌1處；泥石流溝11條，次危險泥石流溝2條，不危險泥石流溝9條。地質災害威脅到314人的生命、54間房屋,公路680m,渠道100m,其資產期望損失近1287.63萬元。

4.3.3 地質災害低危險區(Ⅲ)

主要分布于縣域東北部、西部和南部廣大中高山區，分布面積1525.83km2，占總面積的56.51%。地層由第四系砂礫卵石、黃土；古近紀泥巖、砂巖；白堊系礫巖、砂礫巖；三疊紀礫巖、砂巖；寒武紀火山礫巖、凝灰巖、變安山巖；元古代片巖、白云巖、大理巖及加里東晚期花崗巖、花崗閃長巖等組成。調查地質災害點7處，地質災害點密度0.45處/100km2。發育滑坡1處，為不危險滑坡。發育崩塌2處，均為不危險崩塌。不穩定斜坡3處，均為不危險斜坡。泥石流溝1條，為次危險泥石流溝。現今地質災害威脅18人的生命，28間房屋等財產安全，其資產期望損失近,12.84萬元。

5 結論

本次湟源縣地質災害危險性評價是在基于GIS的信息量分析模型之上，采用層次分析法將地質災害危險性評價過程層次化、數量化、模型化，是一種對非定量事件進行定量分析的有效方法。本手段在地質災害詳細調查的使用，在定性的基礎上從一個嶄新的角度定量化分析湟源縣地質災害的變化程度，分析結果經過地方專家的綜合評審，一致認為得到的評價結果符合當地地質災害基本情況，并同時認為在地質災害傳統以地面調查為主，人為定性評價的方式上有較大的突破。另外，湟源縣地處青藏高原和黃土高原的結合地帶，獨具代表性。本次地質災害危險性評價所采用的評價指標和評價手段也可以作為青藏高原地質災害調查工作手段的一種重要方法廣泛應用于地質災害調查工作。

(本文文獻格式：鄭長遠 ， 彭 亮， 張啟興 ，等.層次分析法在地質災害危險性評價中的應用[J].山東化工，2016，45(08)：143-147.)

CWM-80型超級渦流磨

國家高新技術企業浙江豐利粉碎設備有限公司和有關科研院所聯合研制開發成功的新一代微粉設備，在被評為國家重點新產品的基礎上，又被列為國家火炬項目。此機的誕生，攻克了常溫下有機物料超細粉碎的難題，標志著我國粉碎工業取得了突破性進展。該機的研制成功，填補了國內空白。主要技術指標達到國際同類產品先進水平，可替代進口同類產品。

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2016-03-10

中國地質調查局大調查項目"青海省西寧市地質災害詳細調查(湟源縣)"項目1212011089060)資助。

鄭長遠(1983—)，青海省西寧人，工程碩士，工程師，主要從事地質災害調查方面研究。

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1008-021X(2016)08-0143-05