馬海榮， 程新文， 陳聯(lián)君， 張海濤， 常亞洲

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)信息工程學(xué)院， 湖北 武漢　430074)

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基于GIS與層次分析法的公路泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

馬海榮， 程新文， 陳聯(lián)君， 張海濤， 常亞洲

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)信息工程學(xué)院， 湖北 武漢430074)

[摘要]泥石流是我國(guó)山區(qū)公路的主要地質(zhì)災(zāi)害之一，對(duì)山區(qū)建設(shè)和交通設(shè)施危害較大。以賽果高速為例，結(jié)合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境地質(zhì)條件分析影響泥石流產(chǎn)生的重要因素，選取巖性、坡度、溝壑密度、風(fēng)化程度，植被覆蓋率、植被覆蓋類(lèi)型、年均日最大降雨量、歷史災(zāi)害頻次8個(gè)因子參與泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)；然后利用層次分析法并結(jié)合GIS軟件的疊加分析功能，得到評(píng)價(jià)路段泥石流危險(xiǎn)性分區(qū)結(jié)果；最后利用該地區(qū)泥石流歷史災(zāi)害信息驗(yàn)證了本文評(píng)價(jià)方法的可行性與評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

[關(guān)鍵詞]泥石流； 危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)； GIS； 層次分析法

0引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)的公路建設(shè)也不斷加強(qiáng)，特別是山區(qū)路網(wǎng)得到不斷完善。由于山區(qū)特殊的地質(zhì)地貌條件，使得山區(qū)公路容易受地質(zhì)災(zāi)害(滑坡、崩塌、泥石流等)、山洪、地震等災(zāi)害的損毀，較大的災(zāi)害一旦發(fā)生不但影響交通暢行，而且極易造成財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。由于我國(guó)山區(qū)面積大，并且包含有很多斷裂帶，加上近年來(lái)人類(lèi)活動(dòng)對(duì)山體嚴(yán)重破壞，造成各類(lèi)災(zāi)害頻繁發(fā)生，其中泥石流災(zāi)害的發(fā)生最為常見(jiàn)，并且一旦發(fā)生造成的危害極其嚴(yán)重。因此對(duì)該類(lèi)災(zāi)害的防治非常重要，而對(duì)區(qū)域進(jìn)行泥石流危險(xiǎn)性評(píng)估是對(duì)泥石流災(zāi)害防治核心內(nèi)容之一。

泥石流危險(xiǎn)性是指某地區(qū)泥石流發(fā)生的規(guī)模、強(qiáng)度、危險(xiǎn)程度從而對(duì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)所造成損毀的可能性。國(guó)外對(duì)泥石流的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的研究發(fā)展較早，20世紀(jì)70年代末期日本學(xué)者首先開(kāi)展對(duì)泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的研究。國(guó)內(nèi)對(duì)泥石流危險(xiǎn)性的研究始于80年代末，90年代至今得到較廣泛的發(fā)展。近年來(lái)用于泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的方法較多，趙源、劉希林將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[1]；孟慶華、孫煒?shù)h等利用層次分析法和模糊數(shù)學(xué)對(duì)泥石流危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)[2]；羅冠枝、王英杰等人提出基于通徑分析與可拓學(xué)的公路泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法[3，4]；鄒強(qiáng)、羅真富，阮沈勇等人利用GIS(Geographic Information System，地理信息系統(tǒng))和信息量法對(duì)泥石流的危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)[5-7]。隨著GIS技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)學(xué)模型理論的不斷完善，對(duì)泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的方法已經(jīng)從定向、單一的研究發(fā)展為定向與定量相結(jié)合的多因子綜合評(píng)價(jià)。但是由于泥石流災(zāi)害的復(fù)雜性，目前所出現(xiàn)的各類(lèi)方法對(duì)特定地區(qū)的評(píng)價(jià)結(jié)果較好，普適性較差。

泥石流病害產(chǎn)生的原因是由于各種自然因素的相互作用的結(jié)果。本文在分析賽果高速沿線泥石流災(zāi)害的類(lèi)型、成因的基礎(chǔ)上結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)地貌、地層巖性、氣象水文和人類(lèi)活動(dòng)等環(huán)境條件和影響因素，選擇影響泥石流發(fā)生的內(nèi)在因子(巖性、坡度、溝壑密度、風(fēng)化程度)和誘發(fā)因子(植被覆蓋率、植被覆蓋類(lèi)型、年均日最大降雨量、歷史災(zāi)害頻次)，結(jié)合GIS軟件的分析功能，利用層次分析法對(duì)賽果高速沿線泥石流災(zāi)害的危險(xiǎn)性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得到評(píng)價(jià)路段泥石流危險(xiǎn)性分區(qū)的結(jié)果。

1層次分析法

層次分析法(Analytic Hierarchy Process，即AHP)是于二十世紀(jì)七十年代由美國(guó)學(xué)者提出[8]，該方法將與決策有必然關(guān)系的因子分解成目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層等多個(gè)層次，在分層的基礎(chǔ)上將定性和定量分析組合運(yùn)用。具體操作過(guò)程為：首先把定性指標(biāo)模糊量化，然后各層次的元素進(jìn)行單排序和總排序，進(jìn)而將多指標(biāo)的方案進(jìn)行系統(tǒng)和合理的量化。

層次分析法是采取眾專(zhuān)家打分的方式來(lái)確定所評(píng)估災(zāi)害危險(xiǎn)性的多個(gè)影響因子的相對(duì)重要性。由于該方法的相對(duì)客觀性和全面性，目前該評(píng)價(jià)方法被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

1.1構(gòu)造判斷矩陣

利用層析分析進(jìn)行評(píng)估時(shí)，首先要構(gòu)造判斷矩陣，對(duì)同一層次的指標(biāo)，通過(guò)兩兩比較的方式建立判斷矩陣[9]。 層次U包含了事件U1，U2，…，Un，判斷矩陣的表達(dá)式為：

(1)

(2)

其中：Uij是因素Ui對(duì)于U1的相對(duì)重要程度，通常用1，2，3，…，9及其倒數(shù)來(lái)表示，表示方法見(jiàn)表1。并且判斷矩陣均滿足：uii=1且uij=1/uji(i，j=1，2，…，n)。

表1 判斷矩陣標(biāo)度及其含義Table1 Scaleforpair-wisecomparisionmatrix標(biāo)度值含義1表示ui與uj比較,加油同等的重要度3ui比uj稍微的重要5ui比uj明顯的重要7ui比uj強(qiáng)烈的重要9ui比uj極端的重要2,4,6,8分別表示相鄰判斷的中值倒數(shù)表示因素ui與uj比較得判斷uji=1/ui

1.2求特征向量和特征根

首先將陣列作歸一化處理：

(3)

然后將經(jīng)過(guò)正規(guī)化的判斷矩陣按行相加：

(4)

最后計(jì)算判斷矩陣的最大特征根λmax：

(5)

1.3一致性檢驗(yàn)

判斷矩陣建立之后，要對(duì)其進(jìn)行可靠性檢驗(yàn)，即計(jì)算該矩陣的一致性比率CR，若CR<0.1，則認(rèn)為該判斷矩陣的一致性符合要求，即對(duì)各影響因子的權(quán)數(shù)分配合理，否則對(duì)判斷矩陣進(jìn)行調(diào)整，直至一致性符合要求。

2研究區(qū)概況

2.1賽果沿線自然地理?xiàng)l件

賽果高速由沿湖段、越嶺段和沿溪段組成，本文所研究的評(píng)價(jià)路段為沿湖段部分、越嶺段與沿溪段的全部路段。沿湖段公路位于賽里木湖東岸平原，基本無(wú)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。越嶺段上接沿湖段下鄰沿溪段，位于賽里木湖盆地的邊緣山區(qū)。沿溪段公路主要沿果子溝谷底，地貌上屬峽谷區(qū)。本路段山勢(shì)陡峭，相對(duì)高差較大，自然坡度陡，靠近沿湖段的部分，溝谷曲折、狹窄，果子溝內(nèi)常年具有豐富的急流水，且河床縱坡陡峭造成強(qiáng)烈的下切作用，所形成的地形地貌復(fù)雜且極不穩(wěn)定，各類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻繁。賽果高速所在地區(qū)地處天山褶皺系，經(jīng)歷過(guò)多次強(qiáng)烈的地殼運(yùn)動(dòng)，特別是全新以來(lái)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)巖層的再次沖擊與擠壓，造成斷裂帶復(fù)活、地殼上抬和頻繁的地震運(yùn)動(dòng)，為各類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害的形成提供了基本的動(dòng)力與豐富的物質(zhì)條件。

2.2賽果沿線地層巖性條件

越嶺段地層主要為填筑土、圓礫土、角礫土、石灰?guī)r、礫巖及泥巖。沿溪段地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，出露的主要為第四系、下古生界地層，第四系松散堆積物廣泛分布于公路沿線，而該類(lèi)松散堆積物正是各類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ)。第四系松散堆積物多分布于既有公路兩側(cè)的山體坡角，坡面及果子溝河床、岸坡坡腳。

評(píng)價(jià)路段中巖溪段位于中山峽谷區(qū)，且有兩條斷裂通過(guò)，邊坡巖體多發(fā)變形活動(dòng)，邊坡巖體受風(fēng)化作用的剝蝕較為嚴(yán)重。該區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，為各類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害的形成與發(fā)育提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和動(dòng)力條件。沿線崩塌、滑坡、泥石流、雪崩、山洪、地震等災(zāi)害多發(fā)，其中泥石流災(zāi)害最為嚴(yán)重。

2.3評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)獲取

由于GIS軟件與其他相關(guān)軟件相比具有優(yōu)越的空間分析與信息處理功能[10]，本文危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)所用的評(píng)價(jià)因子層數(shù)據(jù)的提取、危險(xiǎn)性分析、評(píng)價(jià)結(jié)果的分區(qū)顯示均是在Arcgis軟件的基礎(chǔ)上完成的。

首先基于Arcgis軟件利用評(píng)價(jià)區(qū)域1∶2 000的大比例尺等高線地形圖生成高精度數(shù)字高程模型(DEM)，利用DEM提取坡度、溝壑密度信息，然后結(jié)合地質(zhì)平面圖和工程地質(zhì)報(bào)告中分路段提取巖性、風(fēng)化程度。其次在野外考察的基礎(chǔ)上利用賽果高速沿線0.5 m全色及2 m四波段多光譜worldview影像提取植被覆蓋率和土地利用類(lèi)型。從高分辨率遙感影像上可以看出：賽果高速沿線分布著很多泥石流沖溝(見(jiàn)圖1)，在暴雨多發(fā)或者冰雪融水較多時(shí)期該區(qū)域很容易形成泥石流。最后從相關(guān)網(wǎng)站獲取歷史災(zāi)害信息、氣象信息以計(jì)算年均日最大降雨量。

圖1　評(píng)價(jià)區(qū)域泥石流發(fā)育狀況

Figure 1The development situation of debris flow in evaluation region

3公路沿線泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法

影響泥石流的形成條件和因素復(fù)雜而且繁多，但影響因素總起來(lái)可歸納為內(nèi)在因子和誘發(fā)因子兩大類(lèi)。本文對(duì)泥石流災(zāi)害的成因特點(diǎn)等進(jìn)行分析，選擇和泥石流產(chǎn)生直接相關(guān)，并能反映泥石流穩(wěn)定性的因素進(jìn)行評(píng)判，確定可作為泥石流危險(xiǎn)性的評(píng)判的主要因素有內(nèi)在因子：巖性、坡度、溝壑密度、風(fēng)化程度；誘發(fā)因子：植被覆蓋率、植被覆蓋類(lèi)型、年均日最大降雨量、歷史災(zāi)害頻次。

3.1內(nèi)在因子

3.1.1巖性

巖石的類(lèi)型、硬度、厚度、完整程度稱為巖性，巖石性質(zhì)通常與其所在的地層相關(guān)。巖石的硬度不同，其抗侵蝕與耐風(fēng)化的能力亦不相同，硬巖的抗腐蝕和耐風(fēng)化能力較強(qiáng)，軟巖或者軟硬相間的巖石抗侵蝕與耐風(fēng)化的能力較弱。并且?guī)r性是不穩(wěn)定性斜坡性和致災(zāi)的物質(zhì)基礎(chǔ)，其控制著斜坡的穩(wěn)定性，通常情況下由堅(jiān)硬巖石所構(gòu)成的斜坡穩(wěn)定性較好，不易發(fā)生滑坡、崩塌、泥石流等災(zāi)害；而由親水易軟化的巖層或者土層所構(gòu)成的斜坡，在外界條件的觸發(fā)下容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。主要組成物質(zhì)為松散堆積物的斜坡穩(wěn)定性最差，相反堅(jiān)硬巖石構(gòu)成的斜坡穩(wěn)定性最好。賽果高速巖溪段第四系松散堆積物分布在既有公路兩側(cè)的山體坡角，坡面及果子溝河床、岸坡坡腳，是地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生的物質(zhì)來(lái)源。

3.1.2坡度

通常情況下，地形的坡度是將坡面松散堆積物由勢(shì)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能的關(guān)鍵條件[11]，并且坡度控制著斜坡體上松散堆積物的累積厚度和斜坡體的穩(wěn)定程度。某區(qū)域坡度越大，影響泥石流溝的水土勢(shì)能越大，泥石流發(fā)生的概率也越大。但并不是坡度越大泥石流發(fā)生的概率就越大，而是隨著坡度的增加，泥石流發(fā)生的概率有分段特性。以20°與35°為分界線，在<20°與>35°坡度范圍內(nèi)泥石流不易發(fā)生。在20°到35°之間的坡度范圍內(nèi)，泥石流發(fā)生概率較大，尤其在25°到30°的坡度范圍，最易發(fā)生泥石流。

3.1.3溝壑密度

單位平方千米面積中侵蝕溝的長(zhǎng)度之和稱為溝壑密度(單位km/km2)，可以用來(lái)評(píng)價(jià)地表破碎程度。溝壑是地表土壤被長(zhǎng)期侵蝕的產(chǎn)物，在研究水力侵蝕時(shí)是必不可少的要素。降雨匯水或冰雪融水沿著溝壑的流動(dòng)會(huì)沖刷侵蝕斜坡坡腳，對(duì)坡腳的長(zhǎng)期沖刷侵蝕作用會(huì)削弱斜坡前緣滑力，并增大臨空面，繼而造成斜坡失穩(wěn)。泥石流主要發(fā)生在山區(qū)或者溝谷深壑，因此溝壑密度越大的地區(qū)，邊坡的穩(wěn)定性越弱，發(fā)生泥石流的可能性越大。

3.1.4風(fēng)化程度

泥石流是指山洪、暴雨等引發(fā)的攜帶大量泥沙以及石塊的特殊洪流，其中的泥沙和石塊主要由水流沖刷泥石流形成區(qū)域松散堆積物所形成，而這些松散堆積物往往是風(fēng)化作用的產(chǎn)物。風(fēng)化作用會(huì)造成巖石的破壞，松散堆積物的不斷積累，是泥石流形成的關(guān)鍵要素。在其他條件相同的條件下，受風(fēng)化作用影響越大的地區(qū)，巖體破碎程度越大，松散堆積物越多，發(fā)生泥石流的可能性就越大，賽果高速沿線區(qū)域特別是巖溪段兩岸坡體風(fēng)化作用較為顯著。

3.2誘發(fā)因子

3.2.1植被覆蓋率

植被覆蓋率通常是指植被面積與土地總面積之比，某地區(qū)的泥石流發(fā)育程度與該地區(qū)的植被分布情況密切相關(guān)。通常情況下，植被覆蓋度比較大的區(qū)域，生態(tài)環(huán)境和水土保持越好，泥石流災(zāi)害發(fā)生的可能性就越小，反之泥石流發(fā)生的可能性則越大。賽果高速所在地區(qū)特別是巖溪段風(fēng)化程度較大，第四系松散堆積物廣泛分布于公路沿線，坡面溜塌、滑坡、雪崩等災(zāi)害發(fā)育活躍。泥石流發(fā)生前植被的根系對(duì)坡面的松散堆積物具有很好的根固作用，泥石流發(fā)生后植被對(duì)泥石流又具有很好的阻攔作用，因此植被覆蓋情況對(duì)該地區(qū)泥石流災(zāi)害的控制作用較為顯著。

3.2.2植被覆蓋類(lèi)型

森林樹(shù)木、低矮灌木、地面草體等植被對(duì)坡體表面的堆積物具有錨固作用，并且可以減少巖體的風(fēng)化和地表的侵蝕。不同類(lèi)型的植被對(duì)坡體的作用程度不同，如樹(shù)木的根系龐大，網(wǎng)狀交織，可以很好地錨固松散堆積物，加固斜坡，穩(wěn)固陡坡；在很大程度上增強(qiáng)土壤抗侵蝕的能力，繼而可以減少泥石流、崩塌、滑坡、雪崩等災(zāi)害的發(fā)生。稀疏的灌木或者僅有草地覆蓋的地區(qū)，相應(yīng)的蓄水保土、土體錨固作用較弱。

3.2.3年均日最大降雨量

泥石流災(zāi)害發(fā)生的時(shí)間、活動(dòng)性通常取決于降雨這一要素，降雨強(qiáng)度與降水總量等條件一般決定了泥石流發(fā)生的規(guī)模、頻率和可能性。賽果高速沿線的泥石流災(zāi)害大部分為暴雨引發(fā)，只有少數(shù)是由冰雪融水引起的山洪造成的。長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)降雨可以為泥石流的形成帶來(lái)豐富的松散物質(zhì)，并且在特定的環(huán)境條件下將松散堆積物轉(zhuǎn)化成泥石流。通常情況下持續(xù)降雨1個(gè)小時(shí)以上，并且強(qiáng)度超過(guò)25 mm/h時(shí)，在泥石流生成條件比較成熟的區(qū)域就會(huì)發(fā)生泥石流。

3.2.4歷史災(zāi)害頻次

某地區(qū)歷史泥石流災(zāi)害發(fā)生的頻率和規(guī)模可以反映該地區(qū)近期泥石流災(zāi)害的活動(dòng)頻率和危險(xiǎn)程度。由于近年來(lái)相關(guān)部門(mén)對(duì)泥石流災(zāi)害監(jiān)測(cè)的加強(qiáng)，并實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布消息，使得歷史泥石流信息的獲取變得方便可行。本文采用近年來(lái)評(píng)價(jià)地區(qū)泥石流每年發(fā)生的平均次數(shù)來(lái)代表該地區(qū)泥石流的歷史災(zāi)害頻次。

3.3評(píng)價(jià)模型的建立

在閱讀大量文獻(xiàn)和征求專(zhuān)家意見(jiàn)的基礎(chǔ)上綜合分析影響泥石流危險(xiǎn)性的八個(gè)因子的重要程度依次為u1巖性>u2坡度>u3溝壑密度>u4風(fēng)化程度>u5年均日最大降雨量>u6植被覆蓋率>u7植被覆蓋類(lèi)型>u8歷史災(zāi)害頻次。根據(jù)每個(gè)影響因子對(duì)泥石流災(zāi)害的影響力大小，利用層次分析法建立影響因子評(píng)價(jià)矩陣，見(jiàn)表2。

表2 泥石流影響因子判斷矩陣Table2 Thejudgmentmatrixofdebrisflowinfluencefactoru1u2u3u4u5u6u7u8u111223455u211122344u31/21112234u41/21/2111223u51/31/21/211122u61/41/31/21/21112u71/41/41/31/21/2111u81/51/41/41/31/21/211

計(jì)算權(quán)向量W=(0.250 2，0.204 7，0.158 6，0.122 1，0.092 8，0.071 7，0.055 0，0.044 9)，對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)結(jié)果CR=0.01<0.1，即本文對(duì)各影響因子的權(quán)數(shù)分配合理。泥石流評(píng)價(jià)因子分級(jí)詳情見(jiàn)表3。

通過(guò)計(jì)算危險(xiǎn)性作用指數(shù)來(lái)量化泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的指標(biāo)，泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)度計(jì)算公式如下：

(6)

其中：DL是災(zāi)害危險(xiǎn)程度，wi是評(píng)價(jià)因子的權(quán)重；Ii是判別因子的作用指數(shù)。

表3 泥石流評(píng)價(jià)因子分級(jí)表Table3 Debrisflowevaluationfactorclassificationtable判別因子危險(xiǎn)性因子賦值低危險(xiǎn)性(0)中等危險(xiǎn)性(0.3)較高危險(xiǎn)性(0.7)高危險(xiǎn)性(1)巖性極硬巖硬巖軟硬相間巖軟巖坡度(°)<20>3520～25 25～35年均日最大降雨量(mm)<2525～5050～100>100溝壑密度(km/km2)0～66～96～12>12植被覆蓋率(%)>7050～7030～50 <30歷史災(zāi)害頻次/百年<1010～5050～100>100植被覆蓋類(lèi)型林地混合用地草地裸地風(fēng)化程度基本無(wú)風(fēng)化中等風(fēng)化風(fēng)化較強(qiáng)烈風(fēng)化強(qiáng)烈

4評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

為了更科學(xué)更方便地分析評(píng)價(jià)區(qū)域泥石流危險(xiǎn)性，本文在閱讀大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上將泥石流的危險(xiǎn)性分為4個(gè)等級(jí)，具體的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4，評(píng)價(jià)結(jié)果如圖2所示。

表4 泥石流危險(xiǎn)性分級(jí)表Table4 Theclassificationtableofdebrisflow’srisk危險(xiǎn)性等級(jí)等級(jí)說(shuō)明災(zāi)害危險(xiǎn)度指數(shù)I低危險(xiǎn)性≤0.30II中危險(xiǎn)性0.30～0.50III高危險(xiǎn)性0.50～0.75IV極高危險(xiǎn)性≥0.75

圖2　賽果高速沿線泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果圖Figure 2　The result of debris flow risk assessment along 　saiguo highway

從圖2可以看出評(píng)價(jià)區(qū)域大部分地區(qū)處于中危險(xiǎn)性以上，利用GIS軟件分析柵格評(píng)價(jià)結(jié)果可得出：低危險(xiǎn)性區(qū)域僅占2.7%，主要分布在沿湖段的平原地區(qū)；而高危險(xiǎn)性和極高危險(xiǎn)性區(qū)域分別占26.8%和15.2%。極高危險(xiǎn)性地區(qū)主要集中在藏營(yíng)溝隧道上行段、二臺(tái)下行段和將軍溝隧道上行段地區(qū)，這是因?yàn)檠叵蔚貙咏Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，第四系松散堆積物多分布于既有公路兩側(cè)的山體坡角，而藏營(yíng)溝隧道上行段、二臺(tái)下行段坡度大多在30°左右，巖體風(fēng)化較為嚴(yán)重，適合泥石流的發(fā)育，在受外界誘發(fā)因子影響時(shí)極易發(fā)生泥石流。將軍溝隧道上行段雖然沒(méi)有河流沖刷形成的堆積物的影響，但是該地區(qū)有斷裂帶通過(guò)，坡度適合泥石流發(fā)育，并且該區(qū)域基本為裸地，在受到大雨沖刷或者冰雪融水的沖刷時(shí)仍較容易發(fā)生泥石流災(zāi)害；雖然該處公路為高架橋，發(fā)生泥石流不會(huì)直接對(duì)賽果高速造成掩埋和堵塞，但是泥石流經(jīng)常發(fā)生會(huì)沖刷和撞擊橋墩，長(zhǎng)期作用會(huì)影響賽果高速的正常運(yùn)行，所以應(yīng)結(jié)合實(shí)地考察加強(qiáng)泥石流的防治。中危險(xiǎn)性地區(qū)主要分布在越嶺段和沿溪段上半段，巖溪段下半段大部分地區(qū)處在高危險(xiǎn)性和極高危險(xiǎn)性狀態(tài)，特別是子果子溝上行1 km處至藏營(yíng)溝隧道上行約1 km處，約70%以上的區(qū)域處在高危險(xiǎn)性或極高危險(xiǎn)性狀態(tài)，相關(guān)部門(mén)可結(jié)和危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行實(shí)地考察分析，及時(shí)作出對(duì)泥石流災(zāi)害的預(yù)防措施。

5結(jié)論

本文在大量閱讀相關(guān)文獻(xiàn)和實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，分析賽果高速沿線地質(zhì)環(huán)境條件，選取了影響本地泥石流發(fā)生的主要因子巖性、坡度、溝壑密度、風(fēng)化程度、植被覆蓋率、植被覆蓋類(lèi)型、年均日最大降雨量和歷史災(zāi)害頻次作為泥石流危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)因子，在參與泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的影響因子選定之后，基于GIS與層次分析法利用評(píng)價(jià)區(qū)域高分辨率遙感影像和基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)完成對(duì)賽果高速沿線泥石流災(zāi)害的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)路段90%以上的區(qū)域處于中危險(xiǎn)性以上，其中高危險(xiǎn)性和極高危險(xiǎn)性分別占26.8%和15.2%，而低危險(xiǎn)性的區(qū)域僅占評(píng)價(jià)區(qū)域的2.7%，主要分布的沿湖平原區(qū)域。在泥石流多發(fā)季節(jié)要特別注意高危險(xiǎn)性和極高危險(xiǎn)性區(qū)域的災(zāi)害預(yù)報(bào)與防治。在分布特征上，高危險(xiǎn)性和極高危險(xiǎn)性區(qū)域主要分布在溝壑密度較大，巖性較軟、風(fēng)化嚴(yán)重的地區(qū)。最后利用近年來(lái)的歷史災(zāi)害信息對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，證明利用本文方法所得的評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況相符，本文評(píng)價(jià)結(jié)果可以為相關(guān)部門(mén)對(duì)賽果高速沿線泥石流災(zāi)害的防治提供科學(xué)依據(jù)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]趙源，劉希林.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在泥石流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2005，16(2)：135-138.

[2]孟慶華，孫煒?shù)h，張春山，等.陜西鳳縣泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2014(01)：121-131.

[3]王英杰，王磊，榮起國(guó)，等.基于通徑分析與可拓學(xué)的公路泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)，2014(03)：895-900.

[4]羅冠枝，徐林榮.基于層次分析法的可拓學(xué)理論在山區(qū)公路泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2008(04)：128-133.

[5]鄒強(qiáng)，崔鵬，楊偉.G318川藏公路段泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[J].山地學(xué)報(bào)，2013(03)：342-348.

[6]羅真富，蒲達(dá)成，謝洪斌，等.基于GIS和信息量法的泥石流流域滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2011(11)：144-150.

[7]阮沈勇，黃潤(rùn)秋.基于GIS的信息量法模型在地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃中的應(yīng)用[J].成都理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，28(1)：89-92.

[8]Saaty T. L. The Analytic Hierarchy Process. McGraw Hill[A].Inc.1980：22-71.

[9]符鋅砂，揭強(qiáng).基于層次分析法的道路交通安全治理方案決策模型[J].公路工程，2014，39(1)：121-125.

[10]馬平均，彭小平.基于GIS公路地質(zhì)災(zāi)害信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].公路工程，2009，34(3)：37-40.

[11]牛全福，程維明，蘭恒星，等.基于信息量模型的玉樹(shù)地震次生地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[J].山地學(xué)報(bào)，2011.29(2)：243-249.

Hazard Evaluation of Debris Flow Along Highway Based on GIS and AHP

MA Hairong， CHENG Xinwen， CHEN Lianjun， ZHANG Haitao， CHANG Yazhou

(Faculty of Information Engineering， China University of Geosciences， 388 Lumo Road， Wuhan， Hubei 430074， China)

[Abstract]The debris flow，which is the main geological hazards of our country mountain highway，has great harm to the mountain-building and traffic facilities.The Saiguo highway was taken as an example to analyze the important factors which affect the occurrence of debris flow combined with the local environmental geological conditions.Factors like lithology，slope，gully density，weathering degree，vegetation coverage，vegetation type，average daily rainfall，historical disaster frequency were chosen in debris flow risk assessment.Then the analytic hierarchy process(AHP)，combined with the overlay analysis function of GIS software，was used to obtained debris flow risk zoning result.Finally the history information of debris flows in this region was utilized to verify the accuracy and feasibility of the method we proposed in this paper.

[Key words]debris flow； hazard evaluation； GIS； AHP

[中圖分類(lèi)號(hào)]U 416.1+65

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1674-0610(2016)01-0033-05

[作者簡(jiǎn)介]馬海榮(1986-)，女，山東菏澤人，博士研究生，主要從事高分遙感影像在公路地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估上的應(yīng)用研究。

[基金項(xiàng)目]高分綜合交通遙感應(yīng)用示范系統(tǒng)先期攻關(guān)(07-Y30A05-900)

[收稿日期]2014-08-13