付 奇，何政偉，薛東劍

（1.成都理工大學地質災害防治與地質環(huán)境保護國家重點實驗室，四川成都610059；2.成都理工大學 地質調查研究院，四川 成都610059；3.成都理工大學旅游與城鄉(xiāng)規(guī)劃學院,四川成都610059）

層次分析法在爐霍縣泥石流易發(fā)性評價中的應用

付 奇1,3，何政偉1,2，薛東劍1

（1.成都理工大學地質災害防治與地質環(huán)境保護國家重點實驗室，四川成都610059；2.成都理工大學 地質調查研究院，四川 成都610059；3.成都理工大學旅游與城鄉(xiāng)規(guī)劃學院,四川成都610059）

在深入研究爐霍縣泥石流災害的基礎上，以實地考察數據為依據，以層次分析法為技術方法，對爐霍縣泥石流易發(fā)性進行了評價。選取高程、坡度等 8個指標作為影響泥石流易發(fā)性的評價因子，通過建立系統(tǒng)層次結構，構建判斷矩陣，從而求出各因子的權重，建立泥石流危險性評價模型。實踐證明，基于層次分析法的泥石流災害易發(fā)性評價是有效和實用的。

泥石流；易發(fā)性；層次分析法；爐霍縣

泥石流是山區(qū)特有的一種不良地質災害,是由暴雨或上游冰雪消融形成的攜帶有大量泥砂和石塊的間歇性洪流。它具有暴發(fā)突然、來勢兇猛、歷時短暫、破壞力強的特點，常在瞬間淹沒農田、沖毀道路橋梁等建筑物，對山區(qū)生態(tài)環(huán)境和經濟建設帶來巨大的破壞。泥石流危險度評價是將產生泥石流的基本條件、引發(fā)泥石流的外界因素以及泥石流的綜合特征通過數學模型進行分析，定量或半定量地評價區(qū)域內泥石流溝道的危險度等級。隨著泥石流理論研究的不斷深入，泥石流危險度評價越來越多地引起了人們的重視[1]。目前，在國內外有關泥石流危險性評價的研究中，常采用模糊綜合評判法、灰色系統(tǒng)理論、多元回歸分析法、神經網絡法和GIS技術等[2-6]。綜合考慮各方面的因素，本文采用層次分析法來對影響泥石流災害的因子進行評估，從而得出爐霍縣泥石流災害易發(fā)分區(qū)。

1 爐霍縣泥石流災害發(fā)育概況

在空間分布上，新都鎮(zhèn)（含縣城）、仁達鄉(xiāng)、朱倭鄉(xiāng)和旦都鄉(xiāng)的泥石流災害（見圖1、圖2)最為嚴重。從這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)的分布來看，大都屬鮮水河、達曲、泥曲及其支流兩岸，而河谷谷坡及山麓坡腳地帶往往是本區(qū)地質災害分布最為集中的區(qū)域。統(tǒng)計資料表明，地質災害的發(fā)育密度和地形地貌切割程度密切相關，鮮水河沿岸區(qū)域泥石流災害密度最大，危害性較大；充古鄉(xiāng)、卡娘鄉(xiāng)、宗塔鄉(xiāng)、宗麥鄉(xiāng)、下羅柯馬鄉(xiāng)和洛秋鄉(xiāng)泥石流災害數量較少，危害相對較小，為弱發(fā)育區(qū)域（見表1）。

表1 爐霍縣泥石流空間分布表

在時間上分布，縣內1950～1980年為泥石流災害少發(fā)期，1980～2000年為泥石流災害多發(fā)期，2000年以來為泥石流災害高峰期。2000年以來人類工程經濟活動強烈，忽視了地質環(huán)境的保護，成為區(qū)內泥石流災害的集中發(fā)育時間段，主要有1998年、2000年、2003年和2004年4個高峰年，也是區(qū)內有史以來的4個災害集中發(fā)育的年份，且有逐年增強的趨勢。

圖1 沙灣泥石流

圖2 瓦角村泥石流

2 層次分析法的原理

層次分析法 (AHP)是美國運籌學家 A.L.Saaty于20世紀70年代提出的一種定性與定量相結合的決策分析方法。它將人的思維過程層次化、數量化，將決策問題的有關元素分解成目標、準則、方案等層次,然后在此基礎上進行的一種定性和定量分析相結合的多準則決策。應用這種方法,決策者通過將復雜問題分解為若干層次和若干因素,在各因素之間進行簡單的比較和計算,就可以得出不同方案的權重,為最佳方案的選擇提供依據[7]。

2.1 系統(tǒng)層次結構的建立

運用AHP法來解決爐霍縣泥石流易發(fā)性評價，在深入分析實際情況的基礎上，將各個影響因素分為 3層：目標層（A）、準則層（B）和方案層（C）。同一層的因素受上一層的因素的影響，同時又支配下一層的各個因素。

2.2 判斷矩陣的構建

在層次分析法中，為了使判斷定量化，關鍵在于設法使任意2個方案對于某一準則的相對優(yōu)越程度得到定量的描述。一般對單一準則來說，2個方案進行比較總能判斷出優(yōu)劣，AHP法采用1～9標度方法，對不同情況的評比給出數量標度[8]。標度為1時，表示2個元素對某個屬性具有同樣的重要性；標度為3時，表示 2個元素比較，一元素比另一元素稍微重要；標度為 5時，表示一元素比另一元素明顯重要；標度為 7時，表示一元素比另一元素重要得多；標度為9時，表示與另一元素相比這一元素極端重要。其中標度為2,4,6,8時，表示需要在上述2個標準之間折中時的標度。

2.3 特征向量和特征根的求解

求解判斷矩陣的方法一般分為 2種：規(guī)范列平均法（和法）和幾何平均法（根法）。

1）和法[9]。

2）根法[10]。

2.4 判斷矩陣的一致性檢驗

2）從隨機一致性指標（見表2）里找到相應的RI；

表2 隨機一致性指標RI值

3 應用實例

3.1 層次分析模型的確定

本次評價的最高目標是泥石流危險性指數，下一級目標是潛在危險性和歷史危險性，再下一級是以影響泥石流災害發(fā)生的各因素為因子的指標層（見圖3）。爐霍縣泥石流災害的致災因子較多，通過調查分析，確定地形地貌、巖性組合在諸多因素中占主導地位，它決定了泥石流發(fā)生的動力大小和能量的轉化條件、松散碎屑物質的聚集和成災的可能性。降雨量、植被覆蓋率、人類工程活動等因子對泥石流的形成和發(fā)展起著促進和激發(fā)作用，選擇高程、坡度、坡向、水系、土地利用現狀、工程巖組、斷裂、災害點分布現狀作為泥石流易發(fā)程度的致災因子較為合理。

圖3 泥石流易發(fā)性評價的層次分析模型

3.2 方案判斷矩陣的構建

我們把方案層的致災因子表示為：高程C1、坡度C2、坡向C3、水系C4、土地利用分類C5、工程巖組C6、斷裂C7和災害點分布現狀C8。根據泥石流危險性評價體系的層次結構，以及20多名常年從事地質災害調查和防治工作專家的討論結果，采用1～9標度法，通過兩兩比較來確定判斷矩陣（見表3）。

表3 判斷矩陣B-Ci

3.3 權向量計算及矩陣一致性檢驗

本次泥石流災害危險性評價，由20余名長期從事地質災害調查和防治工作的專業(yè)人員參與評判，輔以前文的計算方法，最后得出判斷矩陣的權向量為：

W=（0.135,0.209,0.053,0.214,0.034,0.076,0.048, 0.230）T

查表2知,n=8時,CI=1.41；此時CR=0.051013<0.10,說明該判斷矩陣的一致性檢驗通過。

3.4 爐霍縣泥石流易發(fā)性評價

為了將地質災害從較大區(qū)域轉化到較小的面上進行評述，將爐霍縣行政區(qū)劃圖進行網格剖分。運用柵格數據處理方法對爐霍縣行政區(qū)進行剖分，每個單元面積為30m×30m，全區(qū)共劃分出計算單元網格4943780個。將調查區(qū)按30 m×30 m進行單元網格劃分后將剖分網格與地質災害圖件進行疊加；根據單元網格內地質災害致災因子特征，進行綜合取值，然后根據各致災因子對泥石流的影響程度綜合權重值，計算出泥石流的不同因子影響值；將泥石流不同的致災因子影響值進行疊加，得出單元網格內該類災害的易發(fā)程度評價值。

依據地質環(huán)境條件相近劃為同一易發(fā)區(qū)的原則，采用定性的方法，將全區(qū)劃分為4個區(qū)、11個亞區(qū)，其中3個地質災害高易發(fā)區(qū)、4個地質災害中易發(fā)區(qū)、3個地質災害低易發(fā)區(qū)及不易發(fā)區(qū)（見圖4）。

地質災害高易發(fā)區(qū)分為3個易發(fā)亞區(qū)，分別位于鮮水河流域地區(qū)、城關區(qū)和朱倭鄉(xiāng)地區(qū)，面積為1467.9km2,占全縣總面積的 33%。區(qū)內災害以泥石流為主，區(qū)內共查明地質災害隱患點 73處；地質災害分布密度為4.97處/100km2，是全縣地質災害平均面密度的2.3倍。鮮水河地質災害高易發(fā)區(qū)內地質條件復雜，該區(qū)地處南北向構造帶斷裂系統(tǒng)中，鮮水河斷層縱貫整個區(qū)域，由于區(qū)內斷層的南西盤巖層擠壓強烈，區(qū)內主要出露的板巖呈片狀或碳化，礫巖、含礫砂巖被碾搓呈碎塊狀；地形坡角為30°～45°，土層厚度為3～4 m，巖土界面傾角為20°～40°；區(qū)內主要水系為鮮水河，水源豐富，植被覆蓋率低，約為35%～45%。這種復雜的地質條件導致了區(qū)內泥石流十分發(fā)育。

圖4 基于AHP法的爐霍縣泥石流易發(fā)性評價圖

4 結 語

爐霍縣是四川省地質災害最發(fā)育的縣城之一，境內自然環(huán)境復雜，致災因素多。本文在利用AHP法的基礎上，結合野外調查實際情況，通過建立系統(tǒng)層次結構，構建判斷矩陣等步驟和方法，得到影響泥石流災害易發(fā)性的相關因子的權重。通過定性分析和定量計算相結合的方法，降低了人為主觀因素的影響，得出了客觀的分析結果。研究表明，以AHP法來構建的評價模型可以較好地應用于四川省爐霍縣泥石流災害易發(fā)性評價中，該方法是有效和實用的。

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Application of Analytic Hierarchy Process in Evaluating the Easy Eruption of Debris Flow Disaster in Luhuo County

by FU Qi

On the foundation of the deep study on debris flow disaster in Luhuo County,this paper evaluated the easy eruption of the debris flow based on the data of the field investigation and the Analytic Hierarchy Process technique.It worked out the weight of each factor and established a evaluation model on the risk of debris flow through selecting eight indexes such as the height,ratio of slop as the influential evaluated factors for the easy eruption of the debris flow and the establishment of system hierarchy structure to construct judgment matrix. Through practices,it had been proved that the evaluation on the easy eruption of the debris disaster based on the AHP is effective and practical.

debris flow；easy eruption；Analytic Hierarchy Process；Luhuo County

2012-04-26

項目來源：國家高技術研究發(fā)展計劃重點資助項目（2007AA120306）。

P258

B

1672-4623(2012)06-0139-03

付奇，碩士，研究方向為國土資源信息系統(tǒng)。