天津滨海新区海岸带地质灾害危险性评价

乔吉果，宫少军，赵 卫

(1.天津市海洋地质勘查中心，天津 300170;2.天津华北地质勘查局地质研究所，天津 300170)

0 引言

灾害地质指对人类生命财产能够造成危害的地质因素，即有可能成灾的各种地质条件，包括某些地质体和地质作用。这一概念表示灾害未必会发生，而是可能己发生，或可能只是一种潜在威胁［1-2］。相对陆地地质灾害来说，涉及更大的范围和广度。沿海地区地质灾害类型多，灾害产生的原因也较为复杂，滨海地区在大规模的建设中经常会遇到各种地质构造和不良的地质环境，它们给工程的稳定和正常使用带来了潜在的危害。本文主要以滨海新区为研究对象，运用层次分析法，将海岸带灾害地质归为七种灾害，建立评价指标体系，进行危险性综合评价，为滨海新区海岸带经济发展和工程建设提供科学依据。

1 研究区概况

滨海新区位于渤海湾西岸(图1)，北起涧河口，经汉沽、塘沽、大港三区，止于歧口，海岸线153.33km，人口约248.21万;气候属于温带半湿润大陆季风型气候，年平均气温12.3℃。1月份最冷，7月份最热，年平均降水量为550～680mm，夏季降水量占全年降水量的80%。

滨海地区地势低平，陆地地面标高一般为0～2.0m，最低为-1m，地面坡度小于1/10000，是我国典型的淤泥质海岸岸段;西部陆域为海积冲积低平原和海积低平原，由海侵层和河流冲积层交互形成;海积低平原沿海岸呈带状分布，主要由滨海盐滩、泻湖洼地构成，地表以淤泥质粘性土为主，土壤盐渍化严重;东部海域与陆地之间相隔平坦宽阔的潮间带(潮滩)，宽约3～7.3km，坡度 0.4‰ ～1.4‰，潮滩向海域自然延伸形成宽缓的海底，平均坡度约0.4‰～0.6‰［3］。区内灾害地质特征分布复杂:海河断裂、大神堂、沧东断裂均为全新世活动断裂，活动性较强，地面沉降、土壤盐碱化、岸线侵蚀、港湾淤积、风暴潮等灾害频发，成为制约区域经济发展的关键因素［4］。

图1 滨海新区位置图Fig.1 Position of Binhai New Area

2 研究方法及数据来源

2.1 研究方法

本文主要运用层次分析法(AHP)，该方法是将定量和定性相结合起来的一种方法，用决策者的经验判断各衡量目标能否实现的标准之间的相对重要程度，并合理地给出每个决策方案的每个标准的权数，利用权数求出各方案的优劣次序;可以使用较少的定量信息使决策的思维过程数学化，从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策方法，此方法已被广泛用于地震、地面沉降、海水入侵、地壳稳定性评价及区划等方面［5-8］。

2.2 数据来源

数据主要源于滨海新区近海海底地质灾害图、滨海新区地震动峰值加速度区划图、滨海新区海底地貌图、地面沉降分布图、滨海新区腐蚀性分区图、滨海新区地壳稳定性区划、滨海新区地震烈度分区、天津滨海新区地震断裂危险性分区(1∶20万)。

3 评价指标体系建立

3.1 选择评价因子

灾害地质危险性是反映灾害地质危害程度的综合指标，受多种因素影响和制约。本文将按照层次分析法原理，将滨海新区灾害地质因子按照准则层、指标层、子指标层三级标准进行分级(表1)。

3.2 评价因子权重

影响灾害地质的各因素对危险性斜坡破坏评估的作用有大小之分，因此，分析指标体系中的各项因素的相互作用和相互联系，确定它们在评价体系中的相对地位和相对影响即所占的权重，是正确进行危险性评价的重要条件。本文利用层次分析法来确定评价因子的权重。采用10分值，对海岸带七种灾害地质进行打分，并计算权重，专家打分见表2;经过相对简单的过程，确定断裂构造因子权重0.28，地震因子0.31，地面沉降因子权重0.13，软土因子权重0.07，液化砂土因子权重0.08，水土腐蚀权因子重0.07、海岸侵蚀因子权重0.06。

3.3 构建评价指标判别标准

危险性评估常用分级方法为逻辑信息分类法和特征分类法［1，9］，将级别划分为三级或五级。在本项研究中，采用五值逻辑分类体系，将滨海海岸带灾害地质危险性划分为五个等级，即

表1 层次分析指标［1］Table 1 Analytic hierarchy inde

表2 专家打分表Table 2 The expert scoring table

无危险(0＜A≤0.10)、较小危险度(0.11＜A≤0.30)、中危险度(0.31＜A≤0.50)、较强危险度(0.51＜A≤0.75)、强危险度(0.76＜A≤1.0);对于评价中的指标必须量化，首先将各个因子按照对灾害危险贡献值大小，在Spatial Analyst中选择Reclassify进行重新分类，将每个指标分为1、2、3、4、5 等级，分别对应的危险性等级为无危险、较小危险、中危险、较高危险和高危险。

4 滨海新区海岸带地质灾害危险性评价

评价前先建立基础网格单元，根据天津海岸带范围，建立2000m×2000m的网格单元，将天津海岸带划分为640个网格单元。将各个因子按照10分制进行打分(表3～8)，并与基础网格单元进行叠加分析，确定各个单因子评价。之后按照权重对每个单元的参数进行加权叠加，并对所有单元的数据进行归一化处理，经分级形成综合评价图(图2)。

根据综合危险性评价结果(图2)，滨海新区海岸带灾害地质危险性较大的区域主要分布在沿海岸带及北部汉沽地区。危险度由南向北逐渐增强，距离海岸越近危险度越大，并且各范围危险性分布相对集中，变化趋势明显，与所在权重较大的断裂构造、地震活动、地面沉降等有关。

表3 构造因子要素分值Table 3 The structure factor score table

表4 地震活动因子要素分值表Table 4 The seismicity factor score table

表5 地面沉降因子要素分值表Table 5 The ground subsidence factor score table

表6 砂土液化与软弱土因子要素分值Table 6 The liquefaction of sand and soft soil factor score

表7 水土腐蚀因子要素分值表Table 7 The soil corrosion factor score table

表8 海岸侵蚀因子要素分值表Table 8 The coastal erosion factor score table

无危险区面积较小，分布在大港西南侧，较小危险区分布范围较广，集中在大港南侧，塘沽西侧及沿海围填海区域，中等危险区分布在大港、塘沽、汉沽中部地区，较强危险区分布塘沽西侧部分区域及汉沽茶淀-双桥区域;强危险区主要分布汉沽大神堂、小神堂区域，面积统计见表9。

表9 滨海新区海岸带灾害地质危险面积统计Table 9 The Binhai New Area of coastal geohazards risk area statistics

图2 滨海新区海岸带地质灾害危险综合评价Fig.2 The comprehensive risk assessment of geological disasters inBinhai coastal map

5 结论

(1)根据专家咨询打分，两两对比影响因子对灾害地质危险的影响程度，采用10分值打分，计算各个评价因子权重，结果表明地震活动构造地面沉降等因子对滨海新区灾害地质危险影响较大。

(2)基于GIS平台开发评估软件进行灾害地质危险评估，将研究区灾害地质危险分为无危险、较低危险度、中危险、较高危险、高危险五个级别，其中无危险区主要分大港湿地西南侧，面积约7.936km2;较小危险区集中在大港南侧，塘沽西侧及沿海围填海区域，面积约1512.71 km2，中等危险区分布在大港、塘沽、汉沽中部地区，面积约796.16 km2;较强危险区分布塘沽西侧部分区域及汉沽茶淀-双桥区域，面积约226.30 km2;强危险区主要分布汉沽大神堂、小神堂区域，面积约16.89 km2;总体来说，滨海新区海岸带无危险区所占比例最小，其次是强危险度，所占比例最多的是较小危险度，其次是中等危险度。

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