摘要：本文在地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查和資料收集的基礎(chǔ)上，選取坡向、高程、坡度、巖土體、距斷層距離、距河流距離、距道路距離及降雨量8個(gè)影響因子作為研究區(qū)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，運(yùn)用層次分析法構(gòu)建了評(píng)價(jià)體系。基于ArcGIS平臺(tái)，結(jié)合加權(quán)信息量模型對(duì)福山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性、危險(xiǎn)性、易損性和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)分區(qū)。結(jié)果表明，福山區(qū)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)可分為高危險(xiǎn)區(qū)、中危險(xiǎn)區(qū)和低危險(xiǎn)區(qū)，無(wú)極高危險(xiǎn)區(qū)，面積分別為75.89km2、192.7km2和668.11km2，并通過(guò)ROC曲線對(duì)該評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，AUC值為89.9%，表明該評(píng)價(jià)具有較好的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上對(duì)風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，劃分為高、中、低3級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，面積分別為12.06km2、222.75km2、701.89km2。該研究可為煙臺(tái)市地質(zhì)災(zāi)害防治和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供重要的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：AHP；信息量模型；地質(zhì)災(zāi)害；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；福山區(qū)

中圖分類號(hào)：P694""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""" doi：10.12128/j.issn.16726979.2024.10.007

收稿日期：20240103；修訂日期：20240201；編輯：王敏

基金項(xiàng)目：山東省地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查項(xiàng)目（37000021P14000310076E），2021年山東省財(cái)政廳（魯財(cái)預(yù)指〔2021〕1號(hào)）

作者簡(jiǎn)介：張永強(qiáng)（1978—），男，山東平度人，工程師，主要從事工程地質(zhì)等工作；Email：77209759@qq.com

*通訊作者：王曉輝（1990—），女，山東青島人，工程師，主要從事地質(zhì)勘查等工作；Email：350171306@qq.com

引文格式：張永強(qiáng)，宋國(guó)梁，劉學(xué)友，等.基于AHP和信息量模型的煙臺(tái)市福山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［J］.山東國(guó)土資源，2024，40（10）：5359. ZHANG Yongqiang， SONG Guoliang， LIU Xueyou， et al. Geological Disasters Risk Assessment in Fushan District" in Yantai City Based on AHP Information Method［J］.Shandong Land and Resources，2024，40（10）：5359.

0" 引言

地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生具有突發(fā)性、不可控性與強(qiáng)破壞性，給人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成較大威脅。開展地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，掌握重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)隱患情況，預(yù)測(cè)和識(shí)別地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，對(duì)早期預(yù)警防治和風(fēng)險(xiǎn)管理提供科學(xué)依據(jù)［1］，也是有效化解災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的方法之一［2］。

地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究正處于發(fā)展階段，分為定性、定量以及定性定量相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法。定性評(píng)價(jià)方法有如層次分析法（AHP）、綜合指標(biāo)法等［3］，這些方法主要依靠專家的經(jīng)驗(yàn)，它們具有主觀性，人為干擾顯著。定量評(píng)價(jià)方法是基于數(shù)據(jù)，可以更客觀地推斷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性，主要包括邏輯回歸分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、隨機(jī)森林法、信息量模型法等［46］。邏輯回歸分析法雖然不受主觀因素的影響，但在植被覆蓋率較高的地區(qū)易造成數(shù)據(jù)的不確定性；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法在處理不完全或不完整的數(shù)據(jù)等復(fù)雜問(wèn)題具有顯著的能力，但在選擇樣本數(shù)據(jù)、迭代步驟多等方面都存在缺點(diǎn)；隨機(jī)森林法具有較高的預(yù)測(cè)能力，但研究中需要大量的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)作為支撐，不適用于地質(zhì)災(zāi)害較少的區(qū)域；信息量模型法基于已知的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)和影響因素，計(jì)算各因素貢獻(xiàn)的信息值，建立預(yù)測(cè)模型，與其他方法相比此方法不需要大量的數(shù)據(jù)，但只反映在不同影響因素的特定組合下地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性，各因素的影響程度之間的差異并不能反映。基于此，定量和定性相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法，更有助于提高地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

隨著GIS的快速發(fā)展，對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害取得的研究成果也越來(lái)越多，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的手段和方法也趨于成熟［711］。因此，本文以煙臺(tái)市福山區(qū)為研究區(qū)，基于ArcGIS系統(tǒng)的空間分析能力，結(jié)合AHP信息量模型，整合福山區(qū)與地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)的地形地貌、坡度、坡向、降雨量等要素，對(duì)福山區(qū)孕災(zāi)地質(zhì)條件進(jìn)行了分層，并查明了現(xiàn)存地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)，從地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性、危險(xiǎn)性、易損性和風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估，構(gòu)建了福山區(qū)1∶5萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。為當(dāng)?shù)赜行ч_展自然災(zāi)害防治工作，保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供權(quán)威的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)信息和科學(xué)決策依據(jù)。

1" 研究區(qū)概況

煙臺(tái)市福山區(qū)位于膠東半島東北部、黃海之濱，總面積936.7km2。區(qū)內(nèi)交通發(fā)達(dá)，屬北溫帶季風(fēng)型大陸性氣候，降水量年際變化較大，多年平均降水量為646.1mm，年內(nèi)分配不均，多集中在6—9月份，也是地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)季節(jié)。

福山區(qū)屬低山丘陵區(qū)，地勢(shì)西部、南部高，東部、北部低，大致呈簸箕狀分布。地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)頻繁，褶皺構(gòu)造開闊平緩，斷裂構(gòu)造多為壓性、壓扭性，導(dǎo)水性差，起阻水作用，使低山丘陵區(qū)為貧水或缺水區(qū)。福山區(qū)主要為元古代和新生代地層，巖性以巖漿巖為主，并有堅(jiān)硬—半堅(jiān)硬巖、松散土類廣泛分布。研究區(qū)亦受到人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的影響，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的形成起到了推動(dòng)作用。福山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害隱患為30處，其中崩塌18處，泥石流2處，崩塌10處（表1，圖1）。

2" 評(píng)價(jià)方法

本次評(píng)價(jià)采用AHP和信息量模型相結(jié)合的方法，基于ArcGIS對(duì)福山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行評(píng)價(jià)分區(qū)。影響和控制地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性是各種因素疊加引起的，可概括為基礎(chǔ)因素和誘發(fā)因素，各個(gè)因素的貢獻(xiàn)程度有所不同，將福山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)分為3個(gè)層，目標(biāo)層為危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，準(zhǔn)則層分為基礎(chǔ)因素圖1" 福山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布圖和誘發(fā)因素，方案層選取坡向、高程、坡度、巖土體、距斷層距離、距河流距離、距道路距離以及降雨為評(píng)價(jià)因子，建立層次結(jié)構(gòu)模型。

根據(jù)1～9標(biāo)度進(jìn)行量化，構(gòu)建各級(jí)判斷矩陣（表2表4），結(jié)合專家意見(jiàn)，對(duì)各因子進(jìn)行打分，最終計(jì)算得出各因子的權(quán)重值（表5）。

為了消除不同因子對(duì)地質(zhì)災(zāi)害影響程度的區(qū)別，利用層次分析法得出權(quán)重值對(duì)不同評(píng)價(jià)因子的信息量進(jìn)行賦值，見(jiàn)公式（1）：

I=∑ni=1WiIi=∑ni=1WilnNi/NSi/S（1）

式中：Wi為根據(jù)層次分析法計(jì)算得出i評(píng)價(jià)因子的權(quán)重值；Ii為i評(píng)價(jià)因子地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的信息量；Ni為i評(píng)價(jià)因子地質(zhì)災(zāi)害分布的單元數(shù)；N為研究區(qū)已知地質(zhì)災(zāi)害分布的單元總數(shù)為30；Si為i評(píng)價(jià)因子的單元面積；S為研究區(qū)單元總面積，為936.7km2。

3" 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

3.1" 易發(fā)性評(píng)價(jià)

選取坡向、高程、坡度、巖土體、距斷層距離、距河流距離以及距道路距離開展易發(fā)性評(píng)價(jià)，利用ArcGIS空間分析對(duì)評(píng)價(jià)因子信息量進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)AHP確定的各因子權(quán)重，對(duì)各評(píng)價(jià)因子分級(jí)指標(biāo)加權(quán)信息量進(jìn)行計(jì)算（表6），并對(duì)各評(píng)價(jià)因子按照加權(quán)信息量進(jìn)行疊加，得到福山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性總信息量，信息量值愈大則表示地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)生。

結(jié)合福山區(qū)地質(zhì)環(huán)境，將福山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分為高易發(fā)區(qū)（A區(qū)）、中易發(fā)區(qū)（B區(qū)）、低易發(fā)區(qū)（C區(qū)）和非易發(fā)區(qū)（D區(qū)），如圖2a所示。其中高易發(fā)區(qū)面積26.9km2，占比3%；中易發(fā)區(qū)面積173.7km2，占比19%；低易發(fā)區(qū)面積453.2km2，占比49%，非易發(fā)區(qū)面積282.9km2，占比29%。

3.2" 危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

3.2.1" 評(píng)價(jià)分級(jí)

在易發(fā)性的基礎(chǔ)上，根據(jù)降雨量并結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征，通過(guò)定性和定量方法開展地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)［13］，利用ArcGIS自然間斷點(diǎn)法，將福山區(qū)分為高危險(xiǎn)區(qū)、中危險(xiǎn)區(qū)和低危險(xiǎn)區(qū)（圖2b）。其中高危險(xiǎn)區(qū)面積75.89km2，占比8.2%；中危險(xiǎn)區(qū)面積192.7km2，占比20.8%；低危險(xiǎn)區(qū)面積668.11km2，占比71%。

3.2.2" 評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)福山區(qū)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果，分別統(tǒng)計(jì)了各分區(qū)面積及地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量，結(jié)果顯示，大部分地質(zhì)災(zāi)害分布于高危險(xiǎn)區(qū)和中危險(xiǎn)區(qū)，從低危險(xiǎn)區(qū)到高危險(xiǎn)區(qū)的災(zāi)害點(diǎn)密度呈增加趨勢(shì)，且高危險(xiǎn)區(qū)災(zāi)害點(diǎn)密度最大，說(shuō)明福山區(qū)危險(xiǎn)性分區(qū)較為合理。

此外，根據(jù)ROC曲線對(duì)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確率進(jìn)行檢驗(yàn)［1416］（圖3），計(jì)算福山區(qū)AUC值為89.9%，其評(píng)價(jià)精度具有較好的準(zhǔn)確性。結(jié)果表明，采用AHP信息量模型相結(jié)合的方法獲得的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)準(zhǔn)確率較高，適用于福山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。

3.3" 易損性評(píng)價(jià)

地質(zhì)災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)承災(zāi)體和人類工程的評(píng)價(jià)，承災(zāi)體主要為人口和財(cái)產(chǎn)等，人類工程主要為交通設(shè)施，對(duì)這3個(gè)因子分別進(jìn)行易損性評(píng)價(jià)，通過(guò)專家打分確定各因子的權(quán)重分別為0.4、0.4、0.2。根據(jù)權(quán)重進(jìn)行疊加分析得到福山區(qū)易損性評(píng)價(jià)結(jié)果（圖4a），分為高易損性、中易損性和低易損性，無(wú)極高易損性。

3.4" 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

1992年聯(lián)合國(guó)認(rèn)為“風(fēng)險(xiǎn)=危險(xiǎn)性×易損性”，多數(shù)研究者對(duì)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)均采用此定義來(lái)刻畫。因此，本研究將該計(jì)算模型應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中。利用ArcGIS對(duì)福山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性和易損性進(jìn)行疊加分析，形成研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，共分為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)（A區(qū)）、中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)（B區(qū)）、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)（C區(qū)），并無(wú)極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)（圖4b）。且根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害類型的不同，分為兩個(gè)亞區(qū)，地面塌陷亞區(qū)（圖例1）和崩塌、泥石流亞區(qū)。

（1）高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)（A區(qū)）

主要位于臧家莊鎮(zhèn)西南部和大季家鎮(zhèn)南部，總面積為12.06km2，占福山區(qū)總面積的1.3%。分為地面塌陷亞區(qū)（A1）和崩塌、泥石流亞區(qū)（A2）。其中A1區(qū)第四系土層較薄，弱酸性地下水，6—9月份集中降水，為巖溶發(fā)育區(qū)，共有7處巖溶塌陷，面積為4.33km2，占高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)總面積的36%；A2區(qū)位于低山丘陵區(qū)，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，在降雨、人類工程活動(dòng)等外在因素作用下易產(chǎn)生崩塌現(xiàn)象，共有小型崩塌6處，面積為7.73km2，占全區(qū)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)總面積的64%。

（2）中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)（B區(qū)）

主要位于大季家鎮(zhèn)中南部、古現(xiàn)鎮(zhèn)北部、門樓鎮(zhèn)南部、回里鎮(zhèn)北部及高疃鎮(zhèn)和張格莊鎮(zhèn)大部分區(qū)域，總面積222.75km2，占福山區(qū)總面積的23.7%?？煞譃榈孛嫠輥唴^(qū)（B1）和崩塌、泥石流亞區(qū)（B2）。B1區(qū)分布于低山丘陵區(qū)的廢棄采礦區(qū)，共有2處采空塌陷，面積46.66km2，占全區(qū)中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)總面積的21%；B2區(qū)受地形地貌、水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)巖組和人類工程活動(dòng)的影響，共有地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)15處，分別為泥石流災(zāi)害2處、崩塌災(zāi)害12處、采空塌陷1處，面積176.09km2，占全區(qū)中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)總面積的79%。

（3）低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)（C區(qū)）

除去以上兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的其他區(qū)域?yàn)榈惋L(fēng)險(xiǎn)區(qū)，總面積為701.89km2，占比75%。區(qū)域內(nèi)災(zāi)害易發(fā)性低、危險(xiǎn)性低。

4" 結(jié)論

本文以煙臺(tái)市福山區(qū)為研究區(qū)，采用層次分析法和信息量模型相結(jié)合的方法，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)評(píng)價(jià)。

（1）選取坡度、高程、坡向、巖土體等8個(gè)評(píng)價(jià)因子，運(yùn)用層次分析法構(gòu)建判斷矩陣，建立福山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)體系，確定各因子權(quán)重，選取坡向、高程、坡度、巖土體、距斷層距離、距河流距離以及距道路距離開展易發(fā)性評(píng)價(jià)，利用ArcGIS空間分析對(duì)評(píng)價(jià)因子信息量進(jìn)行計(jì)算，將福山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分為高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)和不易發(fā)區(qū)。

（2）在易發(fā)性的基礎(chǔ)上，結(jié)合降雨量對(duì)危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，將福山區(qū)分為高危險(xiǎn)區(qū)、中危險(xiǎn)區(qū)和低危險(xiǎn)區(qū)，無(wú)極高危險(xiǎn)區(qū)。通過(guò)ROC曲線對(duì)評(píng)價(jià)精度進(jìn)行檢驗(yàn)，計(jì)算AUC值為89.9%，證明采用AHP和信息量模型相結(jié)合的方法應(yīng)用于福山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)較為準(zhǔn)確。

a：1—高易損區(qū);2—中易損區(qū);3—低易損區(qū);4—地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)；b：1—高危險(xiǎn)區(qū)；2—中危險(xiǎn)區(qū)；3—低危險(xiǎn)區(qū)；4—地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)。圖4" 福山區(qū)易損性分區(qū)和風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)

（3）綜合分析福山區(qū)遭受地質(zhì)災(zāi)害時(shí)受到損失的可能性等，進(jìn)一步開展了福山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)，將其分為高易損性、中易損性和低易損性，無(wú)極高易損性。

（4）在易損性區(qū)劃結(jié)果的基礎(chǔ)上疊加危險(xiǎn)性，得到福山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分區(qū)，分為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為12.06km2，受降水、地層構(gòu)造等影響，共分布地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)13處；中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為222.75km2，受地形地貌、水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)巖組和人類工程活動(dòng)等影響，共有地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)17處；低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為701.89km2，無(wú)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育。此次評(píng)價(jià)結(jié)果可為煙臺(tái)市地質(zhì)災(zāi)害管理提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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Geological Disasters Risk Assessment in Fushan District in Yantai City Based on AHP Information Method

ZHANG Yongqiang， SONG Guoliang， LIU Xueyou， LI Linsen， WANG Xiaohui， XIE Xiaodong， FU Yunxia

（Key Laboratory of Geological Safety of Coastal Urban Underground Space of the Ministry of Natural Resources， Qingdao Geoengineering Exploration Institute（Qingdao Geological Exploration Development Bureau）， Shandong Qingdao 266100， China）

Abstract：On the basis of detailed geological disaster investigation and data collection， selecting the slope elevation， slope， engineering geological rock group， distance to fault， distance to river and distance to road as the evaluation factors in the study area， by using Analytic Hierarchy Process， an evaluation system has been set up." Based on ArcGIS， combining with weighted information model， the susceptibility， hazard， vulnerability and risk assessment of geological disasters in Fushan district have been evaluated. The hazard assessment of Fushan district from high to low are 75.89km2， 192.7km2 and 668.11km2. The evolution results are verified by ROC curve. The AUC value is 89.9%. It is indicated that the evaluation has good accuracy. On this basis， the risk has beem evaluated and divided into high， medium and low risk areas， with areas of 12.06km2， 222.75km2 and 701.89km2 respectively. This study can provide important references for geological hazard prevention and ecological environment protection in Yantai city.

Key words：AHP; information method; geological disaster; risk assessment; Fushan district