鄭長遠 ， 彭 亮， 張啟興 ， 李春陽 ，師延霞

(青海省水文地質(zhì)及地熱地質(zhì)重點實驗室 青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院，青海 西寧 810008)

層次分析法在地質(zhì)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(zhì)及地熱地質(zhì)重點實驗室 青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院，青海 西寧 810008)

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

青海省湟源縣；地質(zhì)災害；易發(fā)性評價；層次分析

地質(zhì)災害危險性分區(qū)評價是在完成地質(zhì)災害詳細調(diào)查工作基礎上，分析出本區(qū)域地質(zhì)災害的種類、分布及發(fā)育規(guī)律，通過定性-定量化評價手段，對發(fā)生地質(zhì)災害地質(zhì)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(qū)域劃分在一起進行評價。這種危險性分區(qū)評價有利于對地質(zhì)災害發(fā)生原因進一步進行綜合研究，為下步制定地質(zhì)災害防治規(guī)劃，地質(zhì)災害適時治理提供依據(jù)。

以往此類評價工作僅是對一定范圍內(nèi)自然條件、地質(zhì)環(huán)境條件、人類工程經(jīng)濟活動狀況、歷史上致災地質(zhì)作用的發(fā)生情況(致災地質(zhì)作用規(guī)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(shù)字模型及多層次圖形疊加等手段實現(xiàn)評價結果的定量化。

1 地質(zhì)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(jīng)100°50′-101°25′，北緯36°19′-36°53′之間，總面積1509km2。區(qū)內(nèi)山高谷深，地形起伏大，斷裂發(fā)育，巖體破碎，新構造活動強烈，降雨豐富，歷來地質(zhì)災害發(fā)育。

湟源縣隸屬西寧市管轄，2008年重新劃分后轄2鎮(zhèn)、7鄉(xiāng)，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(zhì)災害詳細調(diào)查(湟源縣)》共調(diào)查地質(zhì)災害點171處(隱患點99處)，其中泥石流、不穩(wěn)定斜坡是縣境內(nèi)最主要的地質(zhì)災害(表1)。調(diào)查表明(1985年12月-2010年12月)，因地質(zhì)災害死亡54人死亡，造成直接經(jīng)濟損失7278.02萬元。受威脅人數(shù)和經(jīng)濟損失分別為13816人和21943.02萬元。

表1 湟源縣地質(zhì)災害類型匯總統(tǒng)計表

3 評價思路、方法與單元網(wǎng)格剖分

3. 1 評價思路

通過遙感解譯、野外實際調(diào)查、工程地質(zhì)測繪、山地工程等手段完成地質(zhì)災害詳細調(diào)查工作，對地質(zhì)災害環(huán)境背景條件進行搜集與分析，對野外工作資料進行系統(tǒng)整理，初步對本區(qū)地質(zhì)災害危險性分區(qū)形成大致輪廓，即初步的定性分區(qū)結果；通過對影響地質(zhì)災害發(fā)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(shù)值變換方法統(tǒng)一量綱，在此基礎上利用GIS的空間分析統(tǒng)計方法，確定易發(fā)性區(qū)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(qū)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(tǒng)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(tǒng)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(nèi)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(zhì)災害危險區(qū)劃分及分區(qū)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(zhì)災害危險區(qū)是指明顯可能發(fā)生地質(zhì)災害且將可能造成較多人員傷亡和嚴重經(jīng)濟損失的地區(qū)。因此，其區(qū)域劃分應基于地質(zhì)災害演化趨勢，采用造成損失的地質(zhì)災害點，結合地質(zhì)災害形成條件與觸發(fā)因素、演變趨勢與人類工程活動，從而圈定不同區(qū)域地質(zhì)災害的危險程度。依據(jù)此原則，在地質(zhì)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(zhì)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(diào)查數(shù)據(jù)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(tǒng)計指標。根據(jù)本區(qū)地質(zhì)災害調(diào)查資料，經(jīng)分析按差異原則對連續(xù)型變量進行若干狀態(tài)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(jù)"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(nèi)從事地質(zhì)災害調(diào)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(zhì)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(shù)來源于全區(qū)Spot5遙感數(shù)據(jù)，根據(jù)NDVI計算公式，采用ERDAS遙感影像處理，對全區(qū)的植被指數(shù)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(fā)區(qū)選取相同。

4.2 評價因素的信息化處理

4.2.1 單元網(wǎng)格剖分

本次評價運用柵格數(shù)據(jù)處理方法對調(diào)查區(qū)進行剖分，本次按每個單元面積為25m×25m進行剖分。全區(qū)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(shù)字矩陣，利用GIS系統(tǒng)的空間疊加與統(tǒng)計功能，計算每一個單元格的所有評價指標值，然后得到數(shù)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(shù)據(jù)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(jīng)過對各個因子信息的疊加計算(圖2)，得到全區(qū)地質(zhì)災害危險程度評價結果(圖3)。

本次研究經(jīng)統(tǒng)計分析(主觀判斷或聚類分析)找出突變點作為分界點，將區(qū)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(qū)的基礎上，綜合考慮各種因素，勾畫出湟源縣地質(zhì)災害危險程度分區(qū)圖。

表2 地質(zhì)災害危險程度評價分區(qū)表

表3 評價因素的選取及指標量化

表3(續(xù))

圖2 地質(zhì)災害危險程度信息疊加圖

圖3 地質(zhì)災害危險程度計算結果圖

圖4 地質(zhì)災害危險指數(shù)直方圖

4.3 地質(zhì)災害危險區(qū)分區(qū)評價

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

4.3.1 地質(zhì)災害高危險區(qū)(Ⅰ)

地質(zhì)災害高危險區(qū)主要集中分布于巴燕鄉(xiāng)-申中鄉(xiāng)-大華鎮(zhèn)-波航鄉(xiāng)(Ⅰ1)、東峽鄉(xiāng)-城關鎮(zhèn)-和平鄉(xiāng)-日月藏族鄉(xiāng)(Ⅰ2)兩個亞區(qū)范圍內(nèi)。高危險區(qū)的總面積約282.71km2，占全縣面積的18.7%。該區(qū)村莊稠密、人口眾多，城鎮(zhèn)化建設速度較快，城鎮(zhèn)化率在10%～20%之間，分布有公路、水利水電設施、城鎮(zhèn)建筑以及寺院等重要的工程設施。劃分區(qū)域與地質(zhì)災害高易區(qū)基本重合，不穩(wěn)定斜坡、泥石流發(fā)育，地質(zhì)災害點密度40.0處/100km2。災害發(fā)育較多，發(fā)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(fā)育崩塌14處，次危險崩塌1處，不危險崩塌13處。不穩(wěn)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(fā)育地質(zhì)災害點116處，多為不危險的地質(zhì)災害點，占區(qū)內(nèi)總地質(zhì)災害點67.8%?，F(xiàn)今地質(zhì)災害威脅4692人的的生命，555間房屋等財產(chǎn)安全，其資產(chǎn)期望損失近7736.28萬。

表4 地質(zhì)災害危險程度評價分區(qū)表

4.3.1.1 巴燕鄉(xiāng)-申中鄉(xiāng)-大華鎮(zhèn)-波航鄉(xiāng)地質(zhì)災害高危險亞區(qū)(Ⅰ1)

該亞區(qū)位于調(diào)查區(qū)湟水南北兩岸及一級支流兩側低山丘陵區(qū)，面積137.76km2，占高危險區(qū)面積48.7%。該區(qū)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(qū)內(nèi)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(zhì)災害發(fā)育。有波航鄉(xiāng)南岔村2社不穩(wěn)定斜坡、崖根村不穩(wěn)定斜坡等重要地質(zhì)災害點分布在該區(qū)。現(xiàn)今發(fā)育地質(zhì)災害點50處，發(fā)育不危險滑坡4處；不危險崩塌4處；發(fā)育不穩(wěn)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(qū)屬湟源縣川水地區(qū)，城鎮(zhèn)化建設速度較快，城鎮(zhèn)化率10%～15%，分布有公路、水利水電設施、寺院、城鎮(zhèn)建筑以及寺院等重要的工程設施。地質(zhì)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(chǎn)期望損失近778.98萬元。

圖5 地質(zhì)災害危程度分區(qū)圖

4.3.1.2 東峽鄉(xiāng)-城關鎮(zhèn)-和平鄉(xiāng)-日月藏族鄉(xiāng)地質(zhì)災害高危險亞區(qū)(Ⅰ2)

該亞區(qū)位于湟水河南北兩側及藥水河東西兩側低山丘陵區(qū)，面積144.95km2，占高危險區(qū)面積51.3%。該區(qū)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(fā)生災害。有納隆村滑坡、城關鎮(zhèn)河拉溝泥石流等重要地質(zhì)災害點分布在該區(qū)。地質(zhì)災害類型以不穩(wěn)定斜坡、泥石流溝為主，現(xiàn)今發(fā)育地質(zhì)災害點66處，發(fā)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(fā)育崩塌10處，次危險崩塌1處、不危險崩塌9處；發(fā)育不穩(wěn)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(zhì)災害威脅到4106人的生命、359間房屋,公路1780m,鐵路500m,其資產(chǎn)期望損失近6957.3萬元。

4.3.2 地質(zhì)災害中危險區(qū)(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(qū)，該區(qū)涉及了9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的部分區(qū)域，總面積約577.84km2，占全區(qū)面積38.3%。該區(qū)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(fā)生災害。區(qū)內(nèi)公路、村民建筑、水庫、澇池等重要的工程設施零星展布?？傮w與地質(zhì)災害中易發(fā)區(qū)基本重合，崩塌、滑坡、泥石流發(fā)育，地質(zhì)災害點密度8.8處/100km2。調(diào)查地質(zhì)災害點51處，其中發(fā)育不危險滑坡2處；發(fā)育不危險崩塌5處；發(fā)育不穩(wěn)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(zhì)災害威脅到978人的生命，292間房屋等財產(chǎn)安全，其資產(chǎn)期望損失近1949.66萬元。

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

該亞區(qū)位于調(diào)查區(qū)湟水南北兩岸構造侵蝕中山區(qū)，面積326.01km2，占中危險區(qū)面積56.4%。該區(qū)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?，F(xiàn)今發(fā)育地質(zhì)災害點38處，發(fā)育不危險滑坡1處；發(fā)育不危險崩塌4處；發(fā)育不穩(wěn)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(zhì)災害威脅到664人的生命、238間房屋,公路1390m,其資產(chǎn)期望損失近662.03萬元。

(2)和平鄉(xiāng)-日月藏族鄉(xiāng)地質(zhì)災害高危險亞區(qū)(Ⅱ2)

該亞區(qū)位于藥水河東側構造侵蝕中山區(qū)，面積251.83km2，占中危險區(qū)面積43.6%。該區(qū)該區(qū)經(jīng)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(fā)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(zhì)災害點分布在該區(qū)?，F(xiàn)今發(fā)育地質(zhì)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(zhì)災害威脅到314人的生命、54間房屋,公路680m,渠道100m,其資產(chǎn)期望損失近1287.63萬元。

4.3.3 地質(zhì)災害低危險區(qū)(Ⅲ)

主要分布于縣域東北部、西部和南部廣大中高山區(qū)，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?guī)r、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(diào)查地質(zhì)災害點7處，地質(zhì)災害點密度0.45處/100km2。發(fā)育滑坡1處，為不危險滑坡。發(fā)育崩塌2處，均為不危險崩塌。不穩(wěn)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(xiàn)今地質(zhì)災害威脅18人的生命，28間房屋等財產(chǎn)安全，其資產(chǎn)期望損失近,12.84萬元。

5 結論

本次湟源縣地質(zhì)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(zhì)災害危險性評價過程層次化、數(shù)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(zhì)災害詳細調(diào)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(zhì)災害的變化程度，分析結果經(jīng)過地方專家的綜合評審，一致認為得到的評價結果符合當?shù)氐刭|(zhì)災害基本情況，并同時認為在地質(zhì)災害傳統(tǒng)以地面調(diào)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(zhì)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(zhì)災害調(diào)查工作手段的一種重要方法廣泛應用于地質(zhì)災害調(diào)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(zhì)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(yè)浙江豐利粉碎設備有限公司和有關科研院所聯(lián)合研制開發(fā)成功的新一代微粉設備，在被評為國家重點新產(chǎn)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(yè)取得了突破性進展。該機的研制成功，填補了國內(nèi)空白。主要技術指標達到國際同類產(chǎn)品先進水平，可替代進口同類產(chǎn)品。

長期以來，我國絕大多數(shù)企業(yè)沿用球磨機、雷蒙機、沖擊磨等六十年代的機型，能耗高，生產(chǎn)率低。國外先進粉碎設備，投資大。因此開發(fā)新型高效微粉生產(chǎn)設備，已勢在必行。新開發(fā)的超級渦流磨粉碎機，結構原理先進，適用于無機物、有機物的通用粉碎，擁有世界上最先進的機理--超聲波粉碎和噴射功能，能產(chǎn)生高頻振動，連續(xù)工作，具有同時進行干燥和粉碎的雙重功能。它不但粉碎率高，粉體粒度細，能耗小、噪聲低，還能自動調(diào)節(jié)細度。廣泛適用于化工、農(nóng)藥、染料、助劑、醫(yī)藥、食品、飼料、非金屬礦、各類塑料、有色金屬(鎂、鋅等)以及國防尖端技術等各個行業(yè)的不同領域，尤其對特殊物料和熱敏性物料的粉碎，能加工一般微粉機難以粉碎的韌性、纖維性、熱敏性和含水較高的潮濕物料，解決了常溫下對各類塑料、橡膠、聚乙烯等有機物料的超細粉碎。

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2016-03-10

中國地質(zhì)調(diào)查局大調(diào)查項目"青海省西寧市地質(zhì)災害詳細調(diào)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(zhì)災害調(diào)查方面研究。

X141

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