基于AHP的息烽县地质灾害易发性评价

2013-09-05宋小庆

地下水 2013年5期

关键词：息烽县易发分析法

彭钦，宋小庆，2

(1.贵州地质工程勘察院，贵州贵阳 550008;2.中国地质大学(武汉)环境学院，湖北武汉 430074)

基于AHP的息烽县地质灾害易发性评价

彭钦1，宋小庆1，2

(1.贵州地质工程勘察院，贵州贵阳 550008;2.中国地质大学(武汉)环境学院，湖北武汉 430074)

根据息烽县特殊的地质环境条件，筛选出影响其地质灾害发育的地层岩性、地质构造等10个因素，采用APH(层次分析法)确定各因子的权重，并最终利用统计量法进行了综合评价。

APH;地质灾害;易发性;息烽县

息烽县地处云贵高原中部乌江河谷南岸斜坡地带，境内山峦起伏，沟壑纵横，地形切割强烈，地质环境条件较为复杂，随着人口数量增长，经济建设规模不断扩大，人类改造自然的能力逐渐加强，在自然因素和人类工程活动的影响下，导致滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝等地质灾害频发。

本文结合息烽县特殊的地形、地质、人类活动等因素，采用AHP(层次分析法)对区内地质灾害进行易发性评价，为息烽县的防灾减灾提供科学依据。

1 研究区基本概况

1.1 地形地貌

息烽县地处云贵高原梯级斜坡地带，区内最高点海拔1 749.6 m，最低点609.2 m，最大高差达1 140.4 m，一般高差300～500 m，属中等切割的中低山地形，全县山地和丘陵面积占66.74%，盆地面积占33.26%，以正地形为主，谷坡比大约为1:5。地形坡度小于15°(的占33.26%，15°～25°的占30.28%，大于25°的占36.46%。区内地貌按成因主要可分为侵蚀地貌、溶蚀～侵蚀地貌、溶蚀地貌三大类型。其中溶蚀地貌按组合形态可分为岩溶峰丛沟谷及峰丛峡谷、岩溶丘峰谷地、岩溶溶丘洼地等4个类型，个体形态则多种多样，如峰丛、谷地、落水洞、漏斗、溶沟、溶槽、石林、石笋、石芽及地下河和溶洞等。

1.2 地质背景

息烽县境内出露地层较齐全，除缺失奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系中上统及第三系地层外，其余前震旦系至第四系地层均有分布。区内出露地层以三叠系为主，分布面积602.2 km2，占总面积的58.09%;碳酸盐岩分布面积为787.91 km2，占总面积的76%，碎屑岩分布面积为248.82 km2，占总面积24%。

息烽县在大地构造上属上扬子准地台黔北台隆遵义断拱贵阳复杂构造变形区，为毕节NNE向构造和息烽至都拉营复式向斜中的一部分，主要褶皱有鹿角向斜、团望山向斜，鹿角向斜北西翼倒转。断裂发育以走向NE向为主，其中以安江断裂规模较大。在其西侧，规模较小的断层发育，将区内切为众多断块。断裂多呈压扭性，且多倾向南东，倾角40°～75°。该断裂属北东向松桃～碧痕营走滑断裂带，为挽近期活动断裂，对区内环境影响较大。

1.3 气象水文

息烽县属亚热带季风湿润气候，气候温和、雨量充沛，多年平均气温14.3℃。年平均降雨量1 139.18 mm，平均每年发生特大暴雨1～2次，多发生在5～8月，降水量地域分布的特征是:东南部的南山一带降水量较多，年降水量在1 150 mm;西北部的新场、流长、土城坝、乌江沿岸一带降水量偏小，年降水量在950 mm左右(图1)。

图1 息烽县降雨等值线图

区内属长江流域乌江支流，有大小河流13条，河流总长 183.6 km，河网密度 17.8 km/km2。

2 地质灾害易发性评价的APH模型

2.1 评价方法

APH(层次分析法)是美国匹兹堡大学于20世纪70年代提出的一种系统分析方法。它是一种能将定性分析与定量分析相结合的系统分析方法，把要解决的问题分层系列化，即根据问题的性质和要达到的目标，将问题分解为不同的组成因素，按照因素之间的相互影响和隶属关系将其分层聚类组合，形成一个递阶的、有序的层次结构模型，然后对模型中每一层次因素的相对重要性，依据人们对客观现实的判断给予定量表示，利用数学方法确定每一层次全部因素相对重要性次序的权值，通过逐层比较各种关联因素的重要性来为分析、决策提供定量的依据。层次分析法的主要步骤分为五步:

1)建立系统递阶层次结构

把问题进行分解组合，建立递阶层析结构，清楚表明各层次之间的关系。

2)建立两两比较矩阵

用1－9标度法对同一层元素进行两两比较后建立一个比较矩阵。

3)构造判断矩阵

采用极比法构造判断矩，由变换公式(1)可以得到一致性判断矩阵C=(Cij)n×n。

式中:λmax为最大特征值;n为评价指标个数。

5)进行权重计算

在构造判断矩阵的C=(cij)n×n)基础上，利用下列公式计算权重:

式中:r=rmax/rmin称为极比。

4)按一致性检验指标CI进行一致性检验

CI越小，则判断矩阵的一致性就越好。

权重越大，表明参数对适宜性分区的影响越大，且对分区结果的贡献就越大。

2.2 评价因子选取及模型建立

地质灾害的发展、发生受控于内部和外部两大因素，其中，内部因素包括地层岩性、地质构造及地形地貌等;外部因素则主要包括降雨、地震及人类活动等。本文根据息烽县独特的地质环境和外部影响因素，选取地层岩性、地质构造、地形地貌、降雨及人类活动五大类因素作为评价因子，建立APH评价模型(图2)。

图2 息烽县地质灾害易发性评价模型

2.3 评价因子一次性检验及权重确定

APH(层次分析法)在评价体系层次隶属关系的基础上，采用1～9标度法分别比较属性层和要素层中各因素的相对重要性(对适宜类别划分影响较大的因素重要性越大)，构建比较矩阵。通过计算，检验比较矩阵的一致性，必要时对比较矩阵进行修改，以达到可以接受的一致性，最后确定出要素层中各个要素在目标层中所占的权重。

通过对息烽县特殊地质条件的分析，结合层次分析法得出以下因子权重:

表1 息烽县地质灾害易发性因子权重计算表

3 地质灾害危险性评价

3.1 评价因子分值

根据息烽县自然地理及人类活动等特征，将区内各类因子进行赋值。其中，岩层产状以岩层倾角大小进行赋值;断裂构造主要考虑断裂破碎带对岩石完整性的影响，按与断裂带距离的远近来赋值;降雨强度按年日最大降雨量计算;矿业开发按采矿对地质环境影响的强、弱来赋值;水利工程按工程规模来赋值(表2)。

表2 息烽县地质灾害易发性因子评价定额表

3.2 评价计算方法

根据统计量法，将各地质灾害影响因子值与其权重根据(式6)进行计算分析，利用ArcView GIS 3.2软件对各个参数块进行叠加，通过把一定范围的评分划为一个等级，本处共分为三级(表3)。

式中:Fi为地质灾害易发性综合指数;Wi为评价因子权重;Ii为评价因子赋值;n为评价因子数，n=10。

表3 息烽县地质灾害易发性分区指标

3.3 评价结果

运用APH(层次分析法)对息烽县地质灾害易发性进行评价(图3)，结果表明息烽县地质灾害高易发区主要位于息烽县城南侧、鹿窝乡－西山乡、石硐乡西侧及温泉镇一带，据实地调查，该区内地质灾害点较密集，规模较大，总面积188.48 km2，占研究区总面积的18.2%;地质灾害中易发区包括流长乡、黑神庙及温泉镇大部面积，该区内地质灾害分布较密集，面积377.4 km2，占研究区总面积的36.4%;除地质灾害高易发区和中易发区以外的其余地区为地质灾害低易发区，其特点是人口密度小，地质灾害分布稀少，总面积470.82 km2，占研究区总面积的45.4%，区内地形相对平缓，岩性单一，构造简单。