层次分析法在炉霍县泥石流易发性评价中的应用

付 奇，何政伟，薛东剑

（1.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川成都610059；2.成都理工大学 地质调查研究院，四川 成都610059；3.成都理工大学旅游与城乡规划学院,四川成都610059）

层次分析法在炉霍县泥石流易发性评价中的应用

付 奇1,3，何政伟1,2，薛东剑1

（1.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川成都610059；2.成都理工大学 地质调查研究院，四川 成都610059；3.成都理工大学旅游与城乡规划学院,四川成都610059）

在深入研究炉霍县泥石流灾害的基础上，以实地考察数据为依据，以层次分析法为技术方法，对炉霍县泥石流易发性进行了评价。选取高程、坡度等 8个指标作为影响泥石流易发性的评价因子，通过建立系统层次结构，构建判断矩阵，从而求出各因子的权重，建立泥石流危险性评价模型。实践证明，基于层次分析法的泥石流灾害易发性评价是有效和实用的。

泥石流；易发性；层次分析法；炉霍县

泥石流是山区特有的一种不良地质灾害,是由暴雨或上游冰雪消融形成的携带有大量泥砂和石块的间歇性洪流。它具有暴发突然、来势凶猛、历时短暂、破坏力强的特点，常在瞬间淹没农田、冲毁道路桥梁等建筑物，对山区生态环境和经济建设带来巨大的破坏。泥石流危险度评价是将产生泥石流的基本条件、引发泥石流的外界因素以及泥石流的综合特征通过数学模型进行分析，定量或半定量地评价区域内泥石流沟道的危险度等级。随着泥石流理论研究的不断深入，泥石流危险度评价越来越多地引起了人们的重视[1]。目前，在国内外有关泥石流危险性评价的研究中，常采用模糊综合评判法、灰色系统理论、多元回归分析法、神经网络法和GIS技术等[2-6]。综合考虑各方面的因素，本文采用层次分析法来对影响泥石流灾害的因子进行评估，从而得出炉霍县泥石流灾害易发分区。

1 炉霍县泥石流灾害发育概况

在空间分布上，新都镇（含县城）、仁达乡、朱倭乡和旦都乡的泥石流灾害（见图1、图2)最为严重。从这些乡镇的分布来看，大都属鲜水河、达曲、泥曲及其支流两岸，而河谷谷坡及山麓坡脚地带往往是本区地质灾害分布最为集中的区域。统计资料表明，地质灾害的发育密度和地形地貌切割程度密切相关，鲜水河沿岸区域泥石流灾害密度最大，危害性较大；充古乡、卡娘乡、宗塔乡、宗麦乡、下罗柯马乡和洛秋乡泥石流灾害数量较少，危害相对较小，为弱发育区域（见表1）。

表1 炉霍县泥石流空间分布表

在时间上分布，县内1950～1980年为泥石流灾害少发期，1980～2000年为泥石流灾害多发期，2000年以来为泥石流灾害高峰期。2000年以来人类工程经济活动强烈，忽视了地质环境的保护，成为区内泥石流灾害的集中发育时间段，主要有1998年、2000年、2003年和2004年4个高峰年，也是区内有史以来的4个灾害集中发育的年份，且有逐年增强的趋势。

图1 沙湾泥石流

图2 瓦角村泥石流

2 层次分析法的原理

层次分析法 (AHP)是美国运筹学家 A.L.Saaty于20世纪70年代提出的一种定性与定量相结合的决策分析方法。它将人的思维过程层次化、数量化，将决策问题的有关元素分解成目标、准则、方案等层次,然后在此基础上进行的一种定性和定量分析相结合的多准则决策。应用这种方法,决策者通过将复杂问题分解为若干层次和若干因素,在各因素之间进行简单的比较和计算,就可以得出不同方案的权重,为最佳方案的选择提供依据[7]。

2.1 系统层次结构的建立

运用AHP法来解决炉霍县泥石流易发性评价，在深入分析实际情况的基础上，将各个影响因素分为 3层：目标层（A）、准则层（B）和方案层（C）。同一层的因素受上一层的因素的影响，同时又支配下一层的各个因素。

2.2 判断矩阵的构建

在层次分析法中，为了使判断定量化，关键在于设法使任意2个方案对于某一准则的相对优越程度得到定量的描述。一般对单一准则来说，2个方案进行比较总能判断出优劣，AHP法采用1～9标度方法，对不同情况的评比给出数量标度[8]。标度为1时，表示2个元素对某个属性具有同样的重要性；标度为3时，表示 2个元素比较，一元素比另一元素稍微重要；标度为 5时，表示一元素比另一元素明显重要；标度为 7时，表示一元素比另一元素重要得多；标度为9时，表示与另一元素相比这一元素极端重要。其中标度为2,4,6,8时，表示需要在上述2个标准之间折中时的标度。

2.3 特征向量和特征根的求解

求解判断矩阵的方法一般分为 2种：规范列平均法（和法）和几何平均法（根法）。

1）和法[9]。

2）根法[10]。

2.4 判断矩阵的一致性检验

2）从随机一致性指标（见表2）里找到相应的RI；

表2 随机一致性指标RI值

3 应用实例

3.1 层次分析模型的确定

本次评价的最高目标是泥石流危险性指数，下一级目标是潜在危险性和历史危险性，再下一级是以影响泥石流灾害发生的各因素为因子的指标层（见图3）。炉霍县泥石流灾害的致灾因子较多，通过调查分析，确定地形地貌、岩性组合在诸多因素中占主导地位，它决定了泥石流发生的动力大小和能量的转化条件、松散碎屑物质的聚集和成灾的可能性。降雨量、植被覆盖率、人类工程活动等因子对泥石流的形成和发展起着促进和激发作用，选择高程、坡度、坡向、水系、土地利用现状、工程岩组、断裂、灾害点分布现状作为泥石流易发程度的致灾因子较为合理。

图3 泥石流易发性评价的层次分析模型

3.2 方案判断矩阵的构建

我们把方案层的致灾因子表示为：高程C1、坡度C2、坡向C3、水系C4、土地利用分类C5、工程岩组C6、断裂C7和灾害点分布现状C8。根据泥石流危险性评价体系的层次结构，以及20多名常年从事地质灾害调查和防治工作专家的讨论结果，采用1～9标度法，通过两两比较来确定判断矩阵（见表3）。

表3 判断矩阵B-Ci

3.3 权向量计算及矩阵一致性检验

本次泥石流灾害危险性评价，由20余名长期从事地质灾害调查和防治工作的专业人员参与评判，辅以前文的计算方法，最后得出判断矩阵的权向量为：

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

查表2知,n=8时,CI=1.41；此时CR=0.051013<0.10,说明该判断矩阵的一致性检验通过。

3.4 炉霍县泥石流易发性评价

为了将地质灾害从较大区域转化到较小的面上进行评述，将炉霍县行政区划图进行网格剖分。运用栅格数据处理方法对炉霍县行政区进行剖分，每个单元面积为30m×30m，全区共划分出计算单元网格4943780个。将调查区按30 m×30 m进行单元网格划分后将剖分网格与地质灾害图件进行叠加；根据单元网格内地质灾害致灾因子特征，进行综合取值，然后根据各致灾因子对泥石流的影响程度综合权重值，计算出泥石流的不同因子影响值；将泥石流不同的致灾因子影响值进行叠加，得出单元网格内该类灾害的易发程度评价值。

依据地质环境条件相近划为同一易发区的原则，采用定性的方法，将全区划分为4个区、11个亚区，其中3个地质灾害高易发区、4个地质灾害中易发区、3个地质灾害低易发区及不易发区（见图4）。

地质灾害高易发区分为3个易发亚区，分别位于鲜水河流域地区、城关区和朱倭乡地区，面积为1467.9km2,占全县总面积的 33%。区内灾害以泥石流为主，区内共查明地质灾害隐患点 73处；地质灾害分布密度为4.97处/100km2，是全县地质灾害平均面密度的2.3倍。鲜水河地质灾害高易发区内地质条件复杂，该区地处南北向构造带断裂系统中，鲜水河断层纵贯整个区域，由于区内断层的南西盘岩层挤压强烈，区内主要出露的板岩呈片状或碳化，砾岩、含砾砂岩被碾搓呈碎块状；地形坡角为30°～45°，土层厚度为3～4 m，岩土界面倾角为20°～40°；区内主要水系为鲜水河，水源丰富，植被覆盖率低，约为35%～45%。这种复杂的地质条件导致了区内泥石流十分发育。

图4 基于AHP法的炉霍县泥石流易发性评价图

4 结 语

炉霍县是四川省地质灾害最发育的县城之一，境内自然环境复杂，致灾因素多。本文在利用AHP法的基础上，结合野外调查实际情况，通过建立系统层次结构，构建判断矩阵等步骤和方法，得到影响泥石流灾害易发性的相关因子的权重。通过定性分析和定量计算相结合的方法，降低了人为主观因素的影响，得出了客观的分析结果。研究表明，以AHP法来构建的评价模型可以较好地应用于四川省炉霍县泥石流灾害易发性评价中，该方法是有效和实用的。

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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

项目来源：国家高技术研究发展计划重点资助项目（2007AA120306）。

P258

B

1672-4623(2012)06-0139-03

付奇，硕士，研究方向为国土资源信息系统。