基于层次分析法、GIS系统的休宁县地质灾害易发区性分析评价

方斌

【摘 要】：根据休宁县地质环境特征、地质灾害调查工作程度，采用层次分析法（AHP）、GIS系统对休宁县地质灾害易发程度进行评价。

【关键词】：层次分析法；GIS系统；地质灾害；

1 引言

区域性地质灾害易发性评估作为地质灾害防治的基础性工作之一，其评估方法已由以往的工作经验定性评价发展至评估参数的半定量、定量评估，其方法主要有模糊综合评价、灰色系统评价、人工神经网络模型、层次分析法等，时间随着计算机、地理信息系统的发展在地质灾害防治工作中得到充分应用。本文根据休宁县地质环境特征、地质灾害调查工作程度，拟采用层次分析法（AHP）、GIS系统对休宁县地质灾害易发程度进行评价。

2 地质环境条件

2.1 气象

本区属亚热带季风性湿润气候区，多年平均降雨量1697.6mm，年降雨量最大为2358.8mm，主要集中在春、夏汛期（3--7月），该期间的降雨量约占全年的70%以上，其间每年一般有兩次以上的大暴雨发生。

2.2 地形地貌

休宁县境内根据地理分布位置、地形地貌等特点可将休宁县划分为北部山区、南部山区、中部平原丘陵区，南部山区最高海拔为1629.8m，北部山区山峰最高达800--850m，中部休宁盆地最低处高程为130m。整个地势表现为南北高、中间低的特点，县内最大高差达1500m，山地、丘陵面积约占全县总面积的76.70%。

2.3 地层岩性与地质构造

休宁县境内地层属下扬子地层区江南地层分区，出露有中元古代蓟县纪—长城纪、晚元古代青白口纪、震旦纪、早古生代寒武纪、晚古生代石炭纪、二叠纪、中生代侏罗纪、白垩纪地层，现代沟谷部分地段分布有第四纪松散沉积物。

休宁县地处扬子陆块东南部的江南隆起带，地质构造较为复杂，经历了皖南、印支和燕山多期次构造活动，形成一系列的褶皱、断裂和岩浆侵入活动。

区内岩浆活动主要是蓟县纪、青白口纪和晚侏罗世三个时期，共形成大小岩体20多个，集中分布于县境南北两侧，岩体呈岩株、岩瘤、岩脉产出，主要有莲花山岩体、休宁岩体。

3地质灾害发育特征及引发因素分析

3.1地质灾害类型与发育规模

休宁县主要发育崩塌、滑坡、泥石流、不稳定斜坡等山地型地质灾害。截止2014年，休宁县全县发育有滑坡82处、崩塌150处、不稳定斜坡156处、泥石流3处，合计共391处。

3.2 地质灾害发育特征

3.2.1 滑坡：休宁县境内82处滑坡面积合计为5.9万m2、滑坡体体积合计为10.175?106 m3，其中大型滑坡1处、中型滑坡3处、小型滑坡78处。

按滑坡物质成可分为岩质滑坡9处，残坡积层滑坡71处，崩滑堆积体滑坡2处；按按发生原因分类：工程滑坡发育达66年，自然滑坡发育仅16处。

3.2.2 崩塌：共发育崩塌150处，合计规模达13.56?104m3，其中中型崩塌1处、小型崩塌149处。按构成崩塌物质可分为岩质崩塌120处、土质崩塌30处

3.2.3 泥石流：休宁县境内共曾发育3处泥石流地质灾害，2处属中型泥石流，1处属小型泥石流。

3.2.4 不稳定斜坡：休宁县发育的156处中有中型2处、小型154处；其中人工斜坡151处为公路、房屋修建而进行所引发，仅5处为自然斜坡。稳定性较差的斜坡有58处、稳定性差的有98处，发展变形趋势多以崩塌为主、达135处，其余21处不稳定斜坡的发展趋势为滑坡。

3.3 地质灾害形成条件分析

根据休宁县地质灾害、地质环境条件调查成果，引发地质灾害的主要地质环境条件有降雨、地形地貌、地层岩性与岩土体工程地质条件、人类工程活动等因素。

3.3.1 地形地貌与地质灾害

（a）地貌单元地质灾害发育程度

地质灾害发育数量以低山区为最多，其次为中山区，两个地貌单元内地质灾害数量占全县的93.37%，冲积平原区仅发育1处地质灾害。从地质发育模数分析，低山区为最高、达24.9个/100K㎡，中山区略低于低山区；高丘区明显高于低丘区，低丘区与冲积平原基本相近。

（b）坡度与地质灾害

休宁县地质灾害总体上随着坡度的增加地质呈增加趋势，其中41°--50°坡度段为最发育，至60°以上的坡度则滑坡不发育；崩塌灾害在坡度40°以下坡度段不发育、至45°--50°区间段最为发育；不稳定斜坡的发育总体随着坡度的增加而增多，在坡度40°--45°段、65°--80°段最为发育。

3.3.2 地层岩性及岩土体类型与地质灾害的关系

休宁县滑坡主要发生在中元古代上溪群地层中，在岩浆岩分布区滑坡也有一定的分布，在侏罗纪——白垩纪的红色地层分布区内亦发育有滑坡地质灾害。

崩塌、不稳定斜坡主要发生在上溪群地层中，流纹岩、岩浆岩分布区亦多发崩塌、不稳定斜坡，休宁组地层岩性为中厚层砂岩，建房、修路形成的切坡段为崩塌、不稳定斜坡的多发区。

3.3.3 降水对地质灾害的关系

大气降水是山地灾害的主要引发因素之一，6月是休宁县多发暴雨，该月发生的地质灾害占全年的68.54%，地质灾害与降雨量呈正相关性。

3.3.4 人类工程活动对地质灾害的影响

区内地质灾害的形成受人类工程活动影响明显，公路建设、居民建房的切坡及矿山露天不合理开采等对地质环境的破坏日益加剧，引发大量的地质灾害。根据分类统计，休宁县境内因建房切坡引发灾害140处、修路切坡引发228处。

4 评价方法

层次分析法（AHP）的逻辑性、系统性、简洁性及操作性强 ，现阶段运用较为成熟，GIS具有较强大的空间分析功能，为分区成图提供了良好的平台。因此，基于层次分析法、应用GIS系统进行休宁县的地质灾害危险性分区评价。

4.1建立递阶层次模型

休宁县地质灾害主要引发因素包括地貌、山体坡度、岩土体工程地质条件、降雨、人类工程活动等；地质构造、特别是线型构造（断裂）对地质灾害的发育影响甚微；现状地质灾害的多次活动也是本区地质灾害多发的重要因素。以此选取评价因子，并建立层次模型。

4.2 构造判断矩阵及一致性检验

根据前述休宁县地质灾害的各类引发因素中，降雨特别是强降雨是本县重要的激发因素，人类活动（公路建设、建房切坡）强烈破坏地质环境、是重要的引发因素，各工程地质岩组与地貌单元中，坡度与灾害的发育具有正相关性，即坡度越大、灾害发育强度越大，现状地质灾害的多次复发是休宁县地质灾害多发、易发的主要因素。

因此中间层对目标层的判断矩阵如表1所示。

表1 中間层因子重要性比较判断表

地貌 坡度 工程地质岩组 人类工程活动 降雨 现状地质灾害

地貌 1 1 1/2 1/3 6 1/3 3

坡度 2/3 1 1/4 4 1/5 2

工程地质岩组 3 4 1 8 1/2 4

人类工程活动 1/6 1/4 1/8 1 1/9 1/2

降雨 3 5 2 9 1 5

现状地质灾害 1/3 1/2 1/4 2 1/5 1

依据上表建立的判断矩阵（B）为：

B=

各措施层依次建立判断矩阵进行计算，各矩阵均通过一致性检验。

休宁县境内年均降雨量较大，南、北山地区大于1700mm，中部丘陵平原区降雨量在1600—1700mm间，因此两者按0.55、0.45的比例计算南北山区与中部平原区两个分区的权重，分别为0.213、0.175。

发育现状地质灾害的区段权重为0.06，其它区域则为0。

4.3 网格剖分

利用GIS的空间分析工具对休宁县境域进行网格剖分，基础底图是1：50000地形图，选用网格间距为1 km，按km网进行网格剖分编辑基础网格图，评价基础单元面积为1km×1km=1K㎡，调查区共剖分为2212个单元。

4.4 属性赋值叠加与易发指数计算

利用MAPGIS的空间分析功能，将各评估因子的权重与相应的评价因子图对应赋值，并逐一对基础网格图进行叠加分析，使得每个小区块都含有评价因子的属性特征值，最后将各因子的属性特征值进行叠加计算，即为各区块的易发综合指数。

根据对各引发因素的权重，对各专题图的相应图层建立属性，各按权重一一对应赋值，利用空间分析功能将以上各引发因子的属性进行叠加，共将休宁全县分割成27941个区域，每个区域均赋有表示地质灾害易发程度的属性值——地质灾害易发综合指数，其值最大为0.470。

4.5 DTM模型分析

利用MAPGIS的空间分析功能，将上一步骤计算出来的含有易发综合指数的网格图进行DTM模型建立与分析，设置等值线，形成初步的地质灾害易发区图。

4.6 地质灾害易发性分区

根据对休宁县地质灾害发育特征，将易发指数≤0.235的区域划为地质灾害低易发区，将易发指数在0.236—0.376的区域划为地质灾害中易发区，将易发指数≥0.376的区域划为地质灾害高易发区，对由GIS系统自动生成的地质灾害易发区图进行人工干预，经过删除、整合、修饰，编绘成休宁县地质灾害易发程度分区图，按高易发、中易发、低易发为三个大区、六个亚区，如表2所示。

表2 地质灾害易发分区简表

分区 分区名称

高易发区（Ⅰ） 休宁县北部杨家棚—兰田—儒村滑坡、崩塌地质灾害高易发亚区（Ⅰ1）

休宁县西南部流口—鹤城—山斗滑坡、崩塌地质灾害高易发亚区（Ⅰ2）

休宁县东南部源芳—龙田—白际滑坡、崩塌地质灾害高易发亚区（Ⅰ3）

中易发区（Ⅱ） 岭南——陈霞北部——溪口北部——兰田西部崩塌、滑坡地质灾害中易发区（Ⅱ）

低易发区Ⅲ） 海阳——渭桥——齐云山镇地质灾害低易发区Ⅲ1）

东临溪——商山地质灾害低易发区（Ⅲ2）

5 结论

（1）层次分析法运用于地质灾害分区评价，能准确性高于如人为赋值等方法，更能反映评价区的实际情况。本次选取了影响休宁县地质灾害发育的6类因素、22个因子进行分析，按层次分析法确定各类因子的权重。

（2）GIS系统具有强大的空间分析功能，而且成图快，效率高。将县域按1km×1km进行栅格化，在栅格图上按6类因素分别按其所属因子权重编制专题图，利用空间分析功能进行各专题图叠加、计算易发指数，绘制等值图线，进行地质灾害易发程度分区。