云南省丘北县滑坡灾害易发性评价

刘文正

（西南科技大学环境与资源学院，四川 绵阳 621010）

滑坡灾害是自然灾害中十分重要的灾害类型之一，它会导致人员的伤亡和财产损失，为了减少滑坡灾害造成的损失，开展滑坡灾害易发性评价研究具有很重要的意义。

目前，滑坡灾害易发性研究主要集中在利用定性和定量2 类方法进行分析[1]，定性方法是建立在对研究区域的充分认识、专家经验知识库以及推理知识等的基础上，有层次分析法[2-3]、专家打分法[4]等一些定性方法。定量方法主要从地形地貌、地质环境等与滑坡灾害之间的相关性进行分析，包括频率比模型、信息量模型、多元线性回归模型以及逻辑回归模型等[5]。所以该文在综合考虑丘北县滑坡灾害多种影响因子的情况下，结合了定性和定量的方法，利用层次分析法和频率比模型来建立滑坡灾害易发性评价模型，得到丘北县滑坡灾害易发性分区。

1 研究区概况

丘北县，隶属云南省文山壮族苗族自治州。位于云南省的东南部，地理坐标：东经103°34′～104°45′、北纬23°45′～24°28′。东隔清水江与广南县毗邻，南与砚山县、开远市接壤，西隔南盘江同弥勒市、泸西县相望，北与师宗县、广西壮族自治区西林县衔接。境内面积5038km2。全县辖3 个镇9 个乡。气候属中亚热带高原季风气候。县城驻地锦屏镇，距省会昆明市280km，距州府114km。据实地调查丘北县境内共发育滑坡灾害点105 个。

2 评价方法

在地质灾害易发性评价中，常见的评价单元有栅格单元、地貌单元、斜坡单元以及行政单元等[6]。该文根据研究区实际情况采用30m×30m 精度的栅格单元，将丘北县共划分为5606288 个评价单元。

选择评价指标时，各个因素应具有相互独立性，应对研究区进行详细调查后，选取影响滑坡地质灾害发育的主要因素，该文基于野外实地调查及收集到的数据资料与前人研究成果，选取坡度、坡向、地貌类型、工程地质岩组、断层、道路、降雨、水系、土地利用9 个影响滑坡发育的致灾因子，各因子分级情况见表1，在该基础上进行滑坡易发性评价。

表1 评价因子频率比值

2.1 层次分析法

层次分析法是一种定性的多准则决策方法。通过建立层次结构模型、构建判断矩阵、计算权重和一致性检验，对目标进行科学评价。层次分析法的基本计算步骤如下：

首先，确定目标，分析各个影响因子之间的关系，建立层次递接结构。根据丘北县滑坡灾害的调查结果，结合区域的实地资料情况，建立层次结构图，如图1 所示，以滑坡灾害易发性评价为目标层，四类影响因子类别为中间层指标，9 个影响因子为底层指标建立层次分析法的评价体系。

图1 滑坡易发性评价层次评价体系

将同层次之间的因子进行两两对比，构建同一层次判断矩阵。根据层次结构图，分析各评价因子对滑坡地质灾害的影响重要性，参考前人的标度法，对每个因子赋予标度值，进而构建判断矩阵1～5，矩阵1 为中间指标层对目标层滑坡灾害易发性评价A-B的比较矩阵，矩阵2～5 为底层指标对中间指标层B-C的每个准则的成对比较矩阵，矩阵的标度值根据前人的经验并且结合野外实地调研后综合考虑而得，通过矩阵标度值可以看出各因子两两之间比较对滑坡发育的影响重要性。

计算各个判断矩阵的最大特征根及相应的特征向量，使用一致性检验判断矩阵是否满足层次分析法要求。采用随机一致性比率CR检验矩阵，经过计算，判断矩阵的CR值分别为0.022、0.009、0、0 和0，均小于0.1，表明判断矩阵均满足要求，通过一致性检验。由矩阵1计算得出中间指标层的权重分别为0.31278、0.22477、0.32113、0.14132，相应地计算矩阵2-5 的各因子权重值，最终得到C1～C9权重Wi分别为0.16877、0.05112、0.09289、0.12487、0.09989、0.19268、0.12845、0.09421和0.04712。

2.2 频率比模型

频率比模型已经广泛应用到滑坡易发性评价中。其根据研究区中滑坡在每个影响因子不同等级分级下的发生概率进行分析，通过地理信息系统平台，结合空间数据进行滑坡易发性评估的一种定量分析的模型。其计算如公式（1）～公式（2）所示。

式中：FRij为第i个因子、第j级别下的频率比；Nij为在i评价因子j级别下发生滑坡的栅格数；N为总滑坡栅格数（105 个）；Sij为第i个因子、j级别下的栅格单元数量；S为研究区总栅格数量（5606288 个）；FR为滑坡易发性指数；n为参加易发性评价的因子数。根据公式计算各二级因子的频率比（FRij）值，见表6。

2.3 层次分析-频率比模型

将层次分析法计算得出的主观权重和频率比计算的客观频率比值进行耦合，依次计算每个二级因子的耦合频率比值ARFij，通过综合叠加每个评价因子的频率比值ARFij，得到每个评价单元耦合后的加权频率比值AFR，见表6，从表中可以看出各因子的综合得分，通过加权频率比值来划分滑坡灾害的易发性。耦合模型如公式（3）和公式（4）所示。

3 滑坡灾害易发性评价

利用 ArcGIS 将得到9 个因子栅格图层进行叠加，并采用自然断点法进行分级，得到研究区滑坡灾害易发性分区图，如图2 所示。从图2中可以看出：高易发区和中易发区分别占全区总面积12.65%和21.84%，低易发区占总面积36.76%，非易发区占总面积的28.75%。高易发区内共发育55 处滑坡灾害，占总数52.38%，表明该区域滑坡灾害发育较为密集，具有较高的易发性，与实际情况相吻合。

评价模型的精确度通常会用ROC 曲线进行检验，将模型结果导入SPSS 软件进行计算，得到的检验结果ROC 曲线如图3 所示。曲线面积用AUC表示，AUC值越大精确度越高，层次分析法-频率比法耦合模型的AUC值为0.837，即正确率为83.7%，说明本次滑坡灾害易发性分区结果准确度是较高的，结果是可信的。

4 结论

该文以云南丘北县为研究区，根据研究区的地质环境特征和地形地貌等，选取坡度、坡向以及地貌类型等9 个评价因子，将层次分析法与频率比模型相结合对研究区滑坡灾害进行易发性评价。研究结果表明，坡度、工程地质岩组、降雨和河流是丘北县滑坡灾害发育的主要影响因子。

根据研究结果，将研究区分为4 个易发性分区，分区面积分别占比为12.65%、21.84%、36.76%和28.75%，滑坡数量占比分别为52.39%、38.09%、9.52%、0%，符合合理性检验，高易发区和中易发区大多分布在县城西部的新店乡、东北部温浏乡和北部的官寨乡。丘北县地质地貌条件复杂，为滑坡灾害多发区，特别是两条大江（南盘江、清水江）流域范围内，海拔下降的趋势很明显，坡度起伏变化很大，滋生的陡峭地形为滑坡灾害发生孕育了一定的环境条件，灾害发生较多，与实际灾情比较吻合。

层次分析-频率比模型易发性评价模型精度相对较高，根据ROC曲线模型检验，得出AUC值为0.837，该研究方法可以为丘北县滑坡灾害防治提供参考。