張 公，劉承勇，黃繼超，孟 飛

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院，河南 鄭州 450053)

2000年起，河南省先后有計劃開展了66個縣(市)的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃工作。初步查明了河南省地質(zhì)災(zāi)害分布情況，劃分了易發(fā)區(qū)和防治分區(qū)，建立了群測群防體系，有效地減輕了地質(zhì)災(zāi)害損失。然而隨著近年來社會經(jīng)濟迅速發(fā)展，滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害仍呈現(xiàn)加劇趨勢，為了有效地防治地質(zhì)災(zāi)害，減少地質(zhì)災(zāi)害對修武縣造成的損失，河南省國土資源廳開展了2013年度1:5萬地質(zhì)災(zāi)害詳細調(diào)查項目。本文依托“河南省修武縣1:5萬地質(zhì)災(zāi)害詳細調(diào)查”項目，通過對整個修武縣進行的大量的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃工作并結(jié)合前人的經(jīng)驗[1-5]，選取影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展的若干主要因素，進一步理清各因素之間相互作用，借助地理信息系統(tǒng)(ARCGIS)對研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)因素做出梳理，通過建立地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價體系，對各評價指標(biāo)進行量化，賦予權(quán)重，進而對易發(fā)性做出評價，并在評價的基礎(chǔ)上嘗試進行預(yù)測，為研究區(qū)今后地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警、防災(zāi)減災(zāi)提供參考[6-9]。

1 斜坡單元劃分

基于修武縣DEM表面水文分析，利用正反地形提取山谷線和山脊線，融合生成的集水流域與反向集水流域，消除不合理元素，最終得到由匯水線與分水線所組成的斜坡單元，劃分為6 120個單元(見圖1)。

圖1 修武縣斜坡單元劃分圖

2 層次分析法選取評價指標(biāo)

以往地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價多采用網(wǎng)格剖分法和等值線法開展，人為干預(yù)性大，不能反映真實災(zāi)害易發(fā)環(huán)境條件，對地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的賦值，只考慮了災(zāi)害點的分布情況，缺少對誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的影響因素的考慮。通過對比分析，層次分析法較網(wǎng)格剖分法和等值線法具有，應(yīng)用較為廣泛、計算方便、易于操作、條理清晰、分析因素全面、人為干預(yù)性小等特點。

2.1 建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型

將主要問題條理化、層次化，構(gòu)造出一個有層次的結(jié)構(gòu)模型(見圖2)。通過構(gòu)造判斷矩陣，求出其最大特征值。及其所對應(yīng)的特征向量W，歸一化后，為某一層次指標(biāo)對于上一層次某相關(guān)指標(biāo)的相對重要性權(quán)值，即W=(0.34，0.09，0.08，0.07，0.09，0.10，0.09，0.14)；判斷矩陣的最大特征根λmax=8.17。

圖2 層次結(jié)構(gòu)圖

2.2 層次單排序及一致性檢驗

(1)

CI=0，有完全的一致性；CI接近于0，有滿意的一致性；CI 越大，不一致越嚴(yán)重。

根據(jù)1986年，龔木森、許樹柏通過重復(fù)計算1 000次判斷矩陣后得出的查找對應(yīng)的平均隨機一致性指標(biāo)RI(見表1)，一致性比例CR公式如下：

(2)

RI取1.45，CI=0.024 3，帶入公式2，求得、CR=0.024 3/1.32=0.018 4<0.10。當(dāng)CR<0.10時，認(rèn)為判斷矩陣的一致性可接受。

這表明設(shè)定的判斷矩陣具有滿意的一致性，因此，W=(0.34，0.09，0.08，0.07，0.09，0.10，0.09，0.14)的各分量可以作為各個評價要素的相應(yīng)權(quán)重數(shù)，既有： (C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8,C9)=(0.34，0.09，0.08，0.07，0.09，0.10，0.09，0.14)。

2.3 層次總排序及一致性檢驗

總排序權(quán)重要自上而下地將單準(zhǔn)則下的權(quán)重進行合成，計算同一層次所有因素對于總目標(biāo)(最高層)相對重要性的排序權(quán)值，檢驗也是由高層到低層逐層進行，設(shè)D層中與Ci相關(guān)因素的成對比較判斷矩陣在單排序中經(jīng)過一致性檢驗，求得一致性指標(biāo)為CI(j) (j = 1,C,m)，CI(1-8)=(0.000 7、0.050 1、0.011、0.018 6、0.036 9、0.038 4、0.052 3、0.054 1)。相應(yīng)平均隨機一致性指標(biāo)為RI(j) 、CI(j)、RI(j)在層次單排序時已求得，則C層總排序隨機一致性比例可按下式計算：

(3)

將方案層子權(quán)值與對應(yīng)的準(zhǔn)則層權(quán)值乘起來后相加， D1、D2、D3對目標(biāo)層的權(quán)重向量0.231 7、0.394 1、0.374 2。

則層次總排序組合隨機一致性CR=0.026<0.10

故，層次總排序通過一致性檢驗。

3 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展預(yù)測分析

3.1 分區(qū)原則

以修武縣為研究對象，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害分布情況并綜合考慮各影響因素，對研究區(qū)進行易發(fā)程度分區(qū)，預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性和地質(zhì)災(zāi)害可能發(fā)生的大體空間位置。分區(qū)應(yīng)遵循持相似性、區(qū)域完整性、科學(xué)性、重復(fù)性等原則進行(見表2)。

表2 修武縣地質(zhì)災(zāi)害分區(qū)對照表

圖3 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)圖

3.2 模型建立

易發(fā)性評價用易發(fā)性指數(shù)的分級來區(qū)劃,模型表示為:

(4)

式中：n=8；R為地質(zhì)災(zāi)害綜合易發(fā)性指數(shù)，即空間疊加分析后的柵格像元數(shù)值；M為地裂縫地質(zhì)災(zāi)害評估因子的標(biāo)度取值；W為第i個評價因子的權(quán)重， X為第i個評價因子概化分級并標(biāo)準(zhǔn)化后的值。

將地質(zhì)災(zāi)害綜合易發(fā)性指數(shù)(R)分區(qū)間，利用GIS圖形處理模塊的區(qū)編輯，根據(jù)屬性賦參數(shù)將新圖層中所有圖面單元賦予不同深淺的顏色，分別表示地裂縫地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的若干級別。

3.3 分區(qū)結(jié)果

根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價結(jié)果，地

質(zhì)災(zāi)害點的分布情況，綜合考慮地形地貌、巖土體類型、降雨、人類工程活動影響范圍及強弱程度，對調(diào)查區(qū)地裂縫地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度進行分區(qū)，如圖3所示。

4 結(jié)語

(1) 以往地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價多采用網(wǎng)格剖分法和等值線法開展，鑒于本次工作面積較大，地質(zhì)災(zāi)害的影響因素較多，本文選用層次分析法進行評價較以前具有，應(yīng)用較為廣泛、計算方便、易于操作、條理清晰、分析因素全面、人為干預(yù)性小等特點。

(2) 通過應(yīng)用層次分析法建立評價指標(biāo)體系，給出多種地質(zhì)災(zāi)害誘發(fā)因素的標(biāo)準(zhǔn)權(quán)數(shù)，并通過一致性檢驗，較以前的傳統(tǒng)方法更為精確合理。

(3) 通過該區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害實地調(diào)查結(jié)果，以及ArcGIS平臺進行的多種誘發(fā)因素量化處理結(jié)果，可以看出，實測地質(zhì)災(zāi)害點絕大多數(shù)都分布在中、高易發(fā)區(qū)域，實際調(diào)查結(jié)果與分析所得結(jié)果吻合較好。

(4) 依據(jù)分區(qū)結(jié)果，研究區(qū)易發(fā)性預(yù)測分為高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)和非易發(fā)區(qū)。其中高易發(fā)區(qū)總面積約110.7 km2，占全區(qū)面積的16.3%，主要分布在西村鄉(xiāng)平頂窯村-孤山村、云臺山鎮(zhèn)岸上村-片馬村與西村鄉(xiāng)-七賢鎮(zhèn)一帶；中易發(fā)區(qū)主要分布在西村鄉(xiāng)甲板創(chuàng)村-金嶺坡村與云臺山鎮(zhèn)-七賢鎮(zhèn)一帶，總面積約153.88 km2，占全區(qū)面積的22.7%；低易發(fā)區(qū)主要分布在西村北-云臺山西北、云臺山東、五里源西南與王屯南-郇封南一帶，總面積約154.29 km2，占全區(qū)面積的22.8%；非易發(fā)區(qū)主要分布在周莊-城關(guān)-王屯-郇封一帶，總面積259.13 km2，占全區(qū)總面積的38.2%，分區(qū)結(jié)果為該地區(qū)的防災(zāi)減災(zāi)工作提供了可靠依據(jù)。

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