蘆山地震后雅安市雨城區地質災害危險性評價

岳　海，王　鷹，劉民生

（1.四川省地礦局九一五水文地質工程地質隊，四川 眉山 620010；2.西南交通大學，成都 610031；3.中國地質科學院探礦工藝研究所，成都 611734）

蘆山地震后雅安市雨城區地質災害危險性評價

岳海1，2，王鷹2，劉民生1，3

（1.四川省地礦局九一五水文地質工程地質隊，四川 眉山 620010；2.西南交通大學，成都 610031；3.中國地質科學院探礦工藝研究所，成都 611734）

本文通過調查和收集“4·20”蘆山地震后雅安市雨城區區域地形、地質、水文條件及地質災害發生情況等資料，分析雨城區地質災害的分布規律、發育特征和災害特點，選用層次分析法的理論進行權重確定，采用地質構造、地震烈度、地形坡度、高程、河流、降雨6個評價因子對研究區地質災害危險性進行評價。將危險性劃分為高、中和低三個等級。

地質災害；危險性評價；層次分析；雨城區

1 雨城區地質環境概況[1-2]

雅安市雨城區地處四川盆地西緣與青藏高原的過渡地帶，屬盆周山地地貌區。地勢特點總體呈南、北、西三面高陡，中部和東部低緩，河谷深切，地形起伏大。區內褶皺構造和斷裂構造較為發育，受龍門山北東向構造帶和川滇南北向構造帶的影響，區內構造表現為北部的北東向構造和南部的南北向構造。

通過2013年度強降雨誘發地質災害應急排查，雨城區共有地質災害338處（僅比4.20地震后多3個地質災害點[2]），其中滑坡202處，占總數的59.8%，不穩定斜坡69處，占總數的20.4%，崩塌（危巖）58處，占總數的17.2%，泥石流5處，占總數的1.5%，地面塌陷4處，占總數的1.2%?；率侵饕牡刭|災害類型，其次是不穩定斜坡和崩塌（危巖）。由自然因素引發的地質災害為242處，人類活動引發的地質災害規為96處，分別占總數的71.6%和28.4%。

圖1　雨城區地質略圖

2 危險性評價方法

2.1評價步驟

目前地質災害危險性評價較為成熟的方法為層次分析法[3]，本文通過統計分析雨城區地質災害特征，對影響災害發生的主要因素進行定量并進行危險度賦值，然后利用層次分析法確定各影響因子間權重系數。主要步驟為四個方面[4-7]:

1）建立層次結構模型：根據要研究的對象的各個條件和范圍等，明確處要提取的因素，并根據所提取的因素建立多個層次并按一定的隸屬關系進行排列，建立層次結構模型。

2）元素歸類：通過問題的整理，采用分門別類的方法提取出問題中的主要元素，并依此以框架結果進行分層和整理，表述出各個元素之間的內在聯系。

表1　判斷矩陣表

3）構造判斷矩陣：通過前面的元素整理歸類得到了各個層次的元素之間的差異性，采用對比方法得到元素差異程度數值判斷矩陣，對矩陣進行運算得到分數，整個過程還可以利用專家分析法作為輔助進行校正，最終得到重要性分數。

4）結果檢驗：對于可能有差異的元素，根據專家的建議和分析進行修正，并重新計算分數。

2.2評價指標判斷矩陣的構建

層次分析法首先需要獲取大量的相關信息，對于地質災害的層次分析，則需要獲取地質災害中各個導致災害的重要因素，即基本元素，通過一定的標準進行判斷，并最終量化采用數學方法來建立，從而根據數學計算得出各個因素之間的區別以及重要性差異。假設結構層次中某一層B有多個元素Bi，Bj……并且各個元素都與層次A中的元素相關，則可通過判斷矩陣表示，如表1所示。

表中bij表示定量化的相對重要程度分值，它是由單個元素Bi與另一元素Bj進行相對比較得到的危險性評價。bij的賦值則需要進行標度，根據表2中的標度特征和含義對其進行相應的賦值，確定出對應的含義。

表2　判斷矩陣元需Aij的1-9 度標度法

2.3計算特征值和特征向量

第一步 將判斷矩陣每一列歸一化：

第二步 每一列正規化的判斷矩陣按行相加：

第三步 向量w正規化處理：

依次所得的A=（a1，a1，….，am）T即為所求的特征向量。

第四步 計算判斷矩陣最大特征根：

式中（TA）i表示向量TA第i個元素

2.4評價指標層次排序及一致性檢驗

式中CR為判斷矩陣的隨機一致性比率；CI為判斷矩陣的一般一致性指標，由下式給出：

RI 為判斷矩陣的平均隨機一致性指標，由實驗給出。對于低價判斷矩陣，RI值列于表3中；對于高于 12 階的判斷矩陣，需進一步查資料或采用近似方法。即令：

若CR<0.1，判斷矩陣 B 具有滿意的一致性，所獲得的權重值比較合理；否則不具有滿意一致性，應參照比較矩陣一致性調整方法修改。

表3　RI值表

3 因子選取及敏感性分析

地質災害的發生是有很多因素共同作用造成的，而各個因素所起的作用也各不相同，地形、地質、降雨等條件都對地震導致的各種地質災害起控制性的作用[8]；通過對雨城區地質災害的分析和特征的研究，發現地質構造、烈度、坡度及降雨等因素與災害的發生密切相關，其中坡度又可分為表面坡度和地形高程。由于滑坡是最主要的災害類型，而雨城區滑坡主要為淺層土質滑坡，與地層巖性關系較小，因此采用上述這幾個因子來研究雨城區地質災害發育情況，力求以較少且最主要的影響因子評價其危險性。

對所有災害點按自然引發和現狀欠穩定兩個條件進行篩分，篩選出125個災害點，其中滑坡災害點95個，崩塌災害點25個，泥石流災害點5個。著重對這125個災害點進行統計對比，建立模型（圖2），分析地質災害危險性。

3.1 地質構造

地質構造主要通過斷層、構造運動和地震區域的活動等影響區域內的巖性分布、物源分布等容易提供地質災害發生的有利基礎條件。如地貌的發育程度、巖石的破碎程度等特征，而斷裂構造則影響地下水的走向和分布，并與人類活動密切相關，一定程度上影響了地質災害的發育。

對地質構造的量化，主要首先采用GIS統計區域內斷裂帶與地質災害點的關系，得到了0~1 500，1 500~2 500，>2 500m3個緩沖區（圖3），根據災害點分布圖3統計可得表4。

圖2　雨城區災害點分布圖

圖3　斷層緩沖區分級圖

表4　研究區地質災害點與斷裂統計關系

表5　雨城區地質災害點與地震烈度統計關系

斷裂緩沖距離是指指兩側離斷裂帶中心線的距離，從表4可見，雖然大于2500m范圍內分布災害點百分比最高，但這并不意味著斷層的影響作用不明顯，因為影響災害發生的因素不止斷裂帶一個因素，還有諸如降雨、河流、地形地貌等各種因素的影響。

圖4　地震烈度圖

圖5　坡度分級圖

3.2地震烈度

震區烈度是地表搖晃破壞程度的定量化直接指標。一般情況下，震區的巖土體完成程度隨著烈度的增大而減小，烈度的增大導致巖體和土體的損壞，致使崩塌、滑坡、泥石流大量的形成和發生。當區域內地質災害數量急劇增加時，由地質災害導致的危險性也急劇增加。因此，引入地震烈度來進行區域的地質災害危險性評價。由于蘆山地震的影響，區域內最大烈度達8度（圖4），受到地震災害的影響較為嚴重，如表4所示，為區域內災害數量與地震烈度的關系。

3.3地形坡度

地形坡度是地質災害發生的必備因素，坡度的大小決定了滑坡的臨空面發育，一定程度上決定了滑坡是否會發生。采用GIS獲得了研究區數字高程模型和坡度圖，分析過程中，將坡度按照0~10，10~20，20~30，30~45，>45度共5個坡度段進行統計（圖5）?？傻媒y計表6。

表6　研究區地質災害點與坡度統計關系

表7　研究區地質災害點與高程統計關系

表6可見，所有災害點分布坡度范圍均小于45°，與滑坡通常分布坡度范圍較為一致，但崩塌分布坡度范圍通常集中于40°~60°左右，與本次統計結果對比有所出入。究其原因可能40°~60°區域人類居住少，進入分析統計隱患點較少，也有可能是地形圖（1∶5萬）比例尺較小，做出的坡度相對較粗，無法統計出局部精細的坡度，而崩塌往往發育在部些局部陡坡上。

3.4高程

海拔高程對地質災害的發生也有明顯的影響，主要原因是海拔高度決定了地下水的特征，隨著高程的增長，地下水越來越少，水對滑坡的作用也越來越小，同時隨著高程的增長，人類的活動會越來越困難，一定程度上不容易破壞環境，造成地質災害的繼續發育。因此，分析研究區的高程后，將高程分成小于600，600~1 000，1 000~1 500，1 500~2 000，>2 000共五段（圖6）。表7為研究區地質災害點與高程統計關系。

圖6　高程分級圖

圖7　河流緩沖區分級圖

圖8　年降雨分布圖

表8　雨城區地質災害點與河流統計關系

表9　雨城區地質災害點與降雨統計關系

表10　指標判斷矩陣和權重

3.5河流

由于河流水系的掏蝕、沖刷等促進因素，地質災害點在河流兩岸較為密集。因此，水系因素是地質災害發育的重要控制性因素，分析研究區后采用GIS空間分析功能對河流做buffer處理，生成0~500，500~1 000，>1 000，3個區（圖7）?？傻媒y計表8。

3.6降雨

降雨是地質災害的直接激發條件。降雨入浸邊坡土體致使孔隙水壓力增大，土體飽和軟化，坑剪強度降低，進而促使邊坡失穩發生崩塌、滑坡；同樣，強大的降雨在溝谷流域內匯流起動溝床物質或導致滑坡最終誘發泥石流。本文根據雨城區年降雨等值線圖，對其降雨分布劃分為<1 000，1 00~13 00，1 300~1 500，1 500~1 700，>1 700共5個區域，如圖8所示，并對其災害點進行統計（表9）。

4 因子權重確定

根據斷矩陣根據層次分析法的基本原理，用5個指標建立起判斷矩陣，將各個指標間的相對重要程度表示出來。重要程度的權重，一定程度上結合了專家咨詢法獲得的各個因素重要性評價和分值，并結合了雨城區本身的地質災害發育特征敏感性評價結果，構建了判斷矩陣，并按上述方法[4-7]計算各因子權重，如表10所示：

用所構建的判斷矩陣計算出權重并代入公式進行一致性檢驗所得結果：可得判斷矩陣符合一致性。

圖9　危險性分區圖

5 地質災害危險性評價[9]

5.1評價模型建立

通過對雨城區地質災害影響因素的單一分析和綜合判斷，并結合了層次分析法得到了各個單一因素在地質災害發生中所起的重要性作用，得到了雨城區地質災害危險性評價模型：

式中：S為評價單元的綜合危險性評價值；Wi 為第i個指標的敏感度權重；Bij 為第i個指標屬性j的賦值大小，其中，i=1，2，3，4，5，6；j=1，2，3。

5.2危險性評價

地質災害危險性評價是基于GIS 空間疊加分析。先對各影響因子作半定量處理，參照前期各因子敏感性分析統計，對各因子敏感性大小分級并賦值（表11），以此代表參與疊加分析各因子敏感性大小，并分別用1，2，3量化，值越大代表其影響作用越顯著。

表11　因子敏感性賦值

表12　危險性分區統計表

然后按評價模型，應用空間分析模塊下的疊加分析計算，對計算結果做分級處理，計算結果值最大為3，最小為1。根據數據處理結果將雨城區地質災害的危險等級分為三級：計算值＞2.35，屬高危險性區；1.93＜計算值＜2.35，屬中危險性區；計算值＜1.93，屬低危險性區（圖9、表12）。從表可得出，高易發區面積232.01km2，占總面積22.19%，占實際災害點44.8%，點密度約0.24，中易發區面積473.96km2，占總面積45.33%，占實際災害點40%，點密度約0.1，低易發區面積339.58km2，占總面積32.47%，占實際災害點15.2%，點密度約0.05。結果與調查災害點分布相似度較高，較準確。

6 結論與建議

地質構造、地震烈度、地形坡度、高程、河流、降雨這幾個主要的地質災害相關性因素對崩塌、滑坡、泥石流的發生具有重要的意義，雨城區地質災害的發生與其具有密切的相關性，分析其中每一個單一因子的作用和敏感性可得到相應的危險性敏感區，然后對各個單一因子進行賦值和危險性定量組合，利用層次分析法確定各影響因子間權重系數，得到了雅安市雨城區地質災害危險性特征，與實際調查得到的地質災害分布較為吻合?？梢?，

采用危險性評價可以從宏觀上得到地質災害的分布規律和特征，能夠在缺少現場資料的地方采用遙感解譯等方式得到地質災害的危險性初步分析圖，為后期的地質災害防治提供有效的資料。但應選擇比例尺較大的地形圖作為工作底圖。

[1] 岳海， 周琴，唐小東， 等. 雅安市雨城區2013年度強降雨誘發地質災害應急排查報告[R]. 2013.8..

[2] 四川省地礦局九零九地質隊， 四川省地礦局九一五地質隊. 四川省“4.20”蘆山地震雅安市雨城區地質災害應急排查報告[R]. 2013.5. .

[3] 趙煥臣， 許樹柏， 和金生. 層次分析法[ M] .北京: 科學出版社，1986.

[4] 姜琪文. 基于ARCGIS的區域滑坡危險性評價[D]. 成都理工大學. 2005.

[5] 熊德清. 四川省理縣5.12汶川地震誘發地質災害應急排查與危險性評價[D]. 成都理工大學.2009.

[6] 梁京濤. 遙感和GIS在汶川地震災區地質災害調查與評價中的應用研究—以青川縣為例[D]. 成都理工大學. 2009.

[7] 王哲，易發成. 基于層次分析法的綿陽市地質災害易發性評價[J]. 水文地質工程地質. 2007，3:93～98.

[8] 李鐵峰. 災害地質學[M]. 北京: 北京大學出版社. 2002.

[9] 岳海.4.20蘆山地震雅安雨城區地質災害特征與防治建議[D].西南交通大學.2015.

The Risk Assessment of Geohazards in Yucheng District, Ya’an after the Lushan Earthquake

YUE Hai1,2WANG Ying2LIU Min-sheng1,3

(1-No. 915 Hydrogeological and Engineering Geological Team, BGEEMRSP, Meishan, Sichuan 620010; 2-Southwest Jiaotong University, Chengdu 611734; 3-InstituteofExplorationTechnology, CAGS, Chengdu 611734)

This paper has a discussion on development and distribution regularities of geohazards in Yucheng District, Ya’an after the Lushan Earthquake on Apr. 20, 2013, and assesses risk of the geohazards by means of the theory of analytic hierarchy process (AHP) and 6 evaluation factors such as geological structure, seismic intensity, slope, elevation, rainfall and river. The risk is divided into high, medium and low grades.

Yucheng district; geohazard; risk assessment; analytic hierarchy process

642. 2

A

1006-0995（2016）02-0301-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.02.029

2015-5-27

岳海（1982-），男，四川西充人，工程師，長期從事水工環地質工作