袁州區地質災害危險性區劃評價指標體系研究

劉超超

（蘭州資源環境職業技術大學，甘肅 蘭州 730021）

1 區內自然環境條件

袁州區袁州西毗萍鄉，南接吉安，東鄰新余，西北連湖南，區內可有平原、丘陵和山地三種類型的地貌，氣候溫和濕潤，水系發達，雨量充足。礦產資源非常豐富，主要有鈮、鉭、鋰、鋅、鈷、金等20余種。其中，可開采氧化鋰儲量110萬噸，占全國的31%、世界的12%。

2 區內主要地質災害機理分析

袁州區地質災害的主要特點為：①災點范圍廣，災害種類多，災害規模以小型為主。②地質災害發生和季節聯系很大，汛期很容易誘發突發性災害，危害大。③地質災害分布地點主要在居民房后、公路沿線等一些切坡地帶。④地質災害具鏈生性、周期性、重復性和群發性。⑤不良的人類工程活動對于誘發的地質災害的程度日益加強。

調查中滑坡災害在袁州區占到了很大的比重，其中洪塘鎮布上滑坡在本次災害調查中屬兩個體積最大的一個（另一為洪江鄉仰峰村樓上滑坡），其形成條件排除除降雨及人工切坡等因素外，主要還由于該滑坡后緣處王狗寨斷裂帶、滑體由具軟化脹縮特性的小江邊灰巖殘坡積粘土組成及獅子形、小江邊灰巖巖溶水作用等，在有記錄的歷史上已有多次輕微滑動，該滑坡現已構成對布上村危害的體積18萬立方米；預測對布上、苦塘及井田三村潛在危害體積可達90萬立方米以上(圖1)。對于此區由于有人居住主要建議進行宏觀監測，主要采用目視監測為主，其中采用安裝簡易監測設施點對災害進行監測[1]。

圖1 洪塘鄉布上滑坡（H80）示意圖

本區地下水有松散巖類（Q）孔隙水、紅層碎屑巖類（H）孔隙裂隙水、碳酸鹽巖類（T）裂隙溶洞水及基巖（S、P、Y）裂隙水四大類型[2]。其中碳酸鹽巖類裂隙溶洞水分布區，由于巖性、巖相變化及出露條件不同，又分三個亞類：碳酸鹽巖類（T）溶洞水、碳酸鹽巖夾碎屑巖類（T+S）裂隙溶洞水、碎屑巖夾碳酸鹽巖類（S+T）溶洞裂隙水，總面積近1100平方公里（其中260平方公里上伏松散巖類孔隙水），該區在自然條件下或人為工程因素如過量取地下水、施工不當等影響，存在隱伏巖溶地面塌陷可能（已有相當面積與規模的巖溶塌陷地質災害發生，有關水文地質條件見前表4）。松散巖類孔隙水、紅層碎屑巖類孔隙裂隙水及基巖裂隙水對巖土體的軟化、膨脹及節理裂隙、層理面的潤滑往往形成崩、滑、流的致災因素。

表4 結構分層及明細

袁州區地質災害危險性區劃的研究基本思路是：①開展基本的區域地質調查，結合所得到的區域調查地質災害的結果，以此來確定所調查的區域內存在的各種地質災害類型；②分析所調查的區域內的主要災害類型的影響因素個數、類型從而確定危險性評價因子，然后對評價因子賦予所求的權重，并將研究區域進行危險性區劃等級的劃分；③根據所調查的區域地質災害各種特點，對多種影響因素進行詳細的分析，并最終將各個單一危險性影響因素對所研究的區域造成的地質災害的影響程度結果進行加權疊加，然后最終得出所求的地質災害危險性綜合區劃的最終結果。

袁州區地質災害危險性區劃的一些基本原則主要有：綜合性的原則、主導因素的原則、層次性的原則、定性與定量結合的原則。

地質災害防治分區原則與方法：地質災害的發生，是各種地質環境因素相互影響，不等量共同作用的結果。預測評估必須在對地質環境因素系統分析的基礎上，判斷降水或人類活動因素等激發下，某一個或一個以上的可調節的地質環境因素的變化，導致災體處于不穩定狀態，預測評估地質災害的范圍、危險性和危害程度[3]。地質災害防治分區是地質災害防治的重要性分區，主要根據地質災害易發區劃分，體現以人為本，并結合區經濟建設布局、城鎮分布、礦業開采、旅游景點建設、重要交通設施及人類工程活動強度、地質災害潛在危害程度及其分布特點等劃定。

（1）重點防治區(A)。西村鎮及南部洪江鄉大部區域,防治重點為明月山旅游區、采石分布區、重要交通干線及水利工程設施，其次為人工切坡建房。潛在災害類型為崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷。

（2）次重點防治區（B）。中南部溫湯鎮防治重點為開采礦山、交通干線、工程設施、人工切坡建房等。潛在災害類型為崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷。巖組類型主要為變質巖類(P)、巖漿巖類(Y)和少量一般碎屑巖類(S)；區內斷裂構造較發育。區內人類工程活動主要為切坡建房、公路建設等。防治重點為人工切坡建房、危險路段、交通干線、工程設施等。潛在災害類型為崩塌、滑坡、泥石流。

圖2 袁州區西南防治規劃圖

（3）一般防治區（C）。地質災害一般防治區位于境內的偏南部，分布面積較小，溫湯村地質災害一般防治區(C1)地貌上均屬河谷平原，地面坡度5～10度；巖組類型均為松散巖類(Q)；區內斷裂構造不發育。區內人類工程活動較弱，局部存在人工切坡建房現象。目前區內暫無地質災害隱患點。

3 袁州區地質災害危險性評價指標體系的構建

3.1 構建評價的層次結構

這個構建是層次分析法中非常至關重要的一步。因此分解決策的問題所涉及到的各種因素，從而劃分出：目標層、準則層、方案層等，從而來構建出各種因素之間的相互聯結的層次的結構模型如圖所示：

圖3 構建評價的層次結構

3.2 構造判斷矩陣

此文在建立評價層次結構以后,我們就需要確定各種各樣的因素Ci對目標G的影響程度,即因此需要確定它們所在G中的比重。我們采用1～9的標度法(具體方法見表)其指標對各因素進行的兩兩相互的比較,從而構造出判斷矩陣A(G-C)。

表1 1～9標度（重要性指標）及其含義

判斷矩陣的性質：

3.3 計算單一準則情況下元素的相對權重以及其一致性的檢驗

基于所構造的判斷矩陣,來計算出判斷矩陣所存在的最大特征值λmax和其所對應的特征向量W,我們將W標準化,即是為同一層次的結構中相應元素對于其上一層次中的某一個因素的相對重要性的排序的權重。所以一致性檢驗是我們用來衡量所構造的判斷矩陣的不一致程度的,其一致性指標記作CI,一致性的定義為：

當CI的值越大時，所構造的判斷矩陣的不一致程度就越高。所以接下來要引入隨機一致性的指標RI應當作為一定范圍內的判斷矩陣的不一致程度的評判標準。一致性的指標RI在對各階矩陣的相應的數值如表所示：

表2 隨機一致性指標RI值

3.4 層次的總排序及其一致性的檢驗

在計算同一層次的所有因素對于所在目標層的相對重要性的排序權值，這個被稱為層次總排序。

而層次單排序完成后,由目標層到達方案層的逐層開展的總排序。層次的總排序也要進行一致性的檢驗的。檢驗的方法就是從目標層發展到方案層來進行的。假設P層中所存在的某因素會對Cj的單排序的一致性的指標為CI,而隨機一致性的指標是RI,則所求的層總排序隨機的一致性比例為：

這其中aj是W的第j個分量。同樣情況，我們當CR＜0.1時，認為層次總排序結果應當是理想的一致性的。

所以我們根據如上所述的層次分析法來確定了7個評價因子的權重。其過程如下：

首先我們將層次的結構分為三層：分別是A,B,C。A為總層次目標層，B為準則層，C為最后一層，所構建的表格如下表。

袁州區地質災害類型主要有：滑坡、崩塌和不穩定斜坡隱患等。因此在對研究的袁州區地質災害分布與地形地貌、水系、工程地質巖組、地下水位、地質構造、降雨量分布等的統計基礎上,選取了7個評價因子來建立袁州區地質災害危險性區劃的評價指標體系：

表3 地質災害危險性評價指標體系

首先我們將層次的結構分為三層：分別是A,B,C。A為總層次目標層，B為準則層，C為最后一層，所構建的表格如下：

我們根據所選取的評價因子結合實際情況做出了所構造的互反矩陣，構造的表格如下：

表5 構建互反矩陣

對于所構造的判斷矩陣進行計算求出其最大特征值和其所對應的特征向量，對于互反矩陣的計算內容和結果如下：

表6 構建結果

運用一致性計算的公式：

可以得出其最大特征值和其所對應的特征向量所構建的一致性指標是否合格，其計算的結果如下：

對于所求的特征向量都進行了歸一化所以得出的結果如下：

A-B的 λmax=3.0183 W=｛0.4434 0.1692 0.3874｝T代入公式的CR=0.0157＜0.1；

B2-C的 λmax=4.0310 W=｛0.4673 0.2772 0.1600 0.0954｝T代入公式的CR=0.01148＜0.1；

B3-C的λmax=2 W=｛0.2 0.8｝T代入公式的CR=0＜0.1；

總排序隨機一致性CR=0.01139＜0.1。

其結果均小于0.1所以所選因子的一致性是理想的最后進行A-C總層次排序總層次排序的結果如下表格：

表7 A-C層次總排序

分別得出C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7所對應的權值 C1=0.4434；C2=0.1376；C3=0.0816；C4=0.0472；C5=0.0281；C6=0.0775；C7=0.3099。經最終計算，一致性指標CR的值為0.0157，小于0.1，通過一致性檢驗。

4 結論

根據實地調查資料，本文重點對袁州區西南地質災害點數據包括滑坡、崩塌、不穩定斜坡等地質災害點的分析，利用層次分析法對評價指標所選的權重來進行計算，使所建立的指標體系具有較強的操作性，可以為同類地質災害危險性評價提供重點的借鑒和實踐意義。