彭 欽，宋小慶，2

(1.貴州地質(zhì)工程勘察院，貴州貴陽(yáng) 550008;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)環(huán)境學(xué)院，湖北武漢 430074)

基于AHP的息烽縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)

彭 欽1，宋小慶1，2

(1.貴州地質(zhì)工程勘察院，貴州貴陽(yáng) 550008;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)環(huán)境學(xué)院，湖北武漢 430074)

根據(jù)息烽縣特殊的地質(zhì)環(huán)境條件，篩選出影響其地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等10個(gè)因素，采用APH(層次分析法)確定各因子的權(quán)重，并最終利用統(tǒng)計(jì)量法進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。

APH;地質(zhì)災(zāi)害;易發(fā)性;息烽縣

息烽縣地處云貴高原中部烏江河谷南岸斜坡地帶，境內(nèi)山巒起伏，溝壑縱橫，地形切割強(qiáng)烈，地質(zhì)環(huán)境條件較為復(fù)雜，隨著人口數(shù)量增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，人類改造自然的能力逐漸加強(qiáng)，在自然因素和人類工程活動(dòng)的影響下，導(dǎo)致滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。

本文結(jié)合息烽縣特殊的地形、地質(zhì)、人類活動(dòng)等因素，采用AHP(層次分析法)對(duì)區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)，為息烽縣的防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)基本概況

1.1 地形地貌

息烽縣地處云貴高原梯級(jí)斜坡地帶，區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)海拔1 749.6 m，最低點(diǎn)609.2 m，最大高差達(dá)1 140.4 m，一般高差300～500 m，屬中等切割的中低山地形，全縣山地和丘陵面積占66.74%，盆地面積占33.26%，以正地形為主，谷坡比大約為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%。區(qū)內(nèi)地貌按成因主要可分為侵蝕地貌、溶蝕～侵蝕地貌、溶蝕地貌三大類型。其中溶蝕地貌按組合形態(tài)可分為巖溶峰叢溝谷及峰叢峽谷、巖溶丘峰谷地、巖溶溶丘洼地等4個(gè)類型，個(gè)體形態(tài)則多種多樣，如峰叢、谷地、落水洞、漏斗、溶溝、溶槽、石林、石筍、石芽及地下河和溶洞等。

1.2 地質(zhì)背景

息烽縣境內(nèi)出露地層較齊全，除缺失奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系中上統(tǒng)及第三系地層外，其余前震旦系至第四系地層均有分布。區(qū)內(nèi)出露地層以三疊系為主，分布面積602.2 km2，占總面積的58.09%;碳酸鹽巖分布面積為787.91 km2，占總面積的76%，碎屑巖分布面積為248.82 km2，占總面積24%。

息烽縣在大地構(gòu)造上屬上揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)黔北臺(tái)隆遵義斷拱貴陽(yáng)復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)，為畢節(jié)NNE向構(gòu)造和息烽至都拉營(yíng)復(fù)式向斜中的一部分，主要褶皺有鹿角向斜、團(tuán)望山向斜，鹿角向斜北西翼倒轉(zhuǎn)。斷裂發(fā)育以走向NE向?yàn)橹?，其中以安江斷裂?guī)模較大。在其西側(cè)，規(guī)模較小的斷層發(fā)育，將區(qū)內(nèi)切為眾多斷塊。斷裂多呈壓扭性，且多傾向南東，傾角40°～75°。該斷裂屬北東向松桃～碧痕營(yíng)走滑斷裂帶，為挽近期活動(dòng)斷裂，對(duì)區(qū)內(nèi)環(huán)境影響較大。

1.3 氣象水文

息烽縣屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，氣候溫和、雨量充沛，多年平均氣溫14.3℃。年平均降雨量1 139.18 mm，平均每年發(fā)生特大暴雨1～2次，多發(fā)生在5～8月，降水量地域分布的特征是:東南部的南山一帶降水量較多，年降水量在1 150 mm;西北部的新場(chǎng)、流長(zhǎng)、土城壩、烏江沿岸一帶降水量偏小，年降水量在950 mm左右(圖1)。

圖1 息烽縣降雨等值線圖

區(qū)內(nèi)屬長(zhǎng)江流域?yàn)踅Я?，有大小河?3條，河流總長(zhǎng) 183.6 km，河網(wǎng)密度 17.8 km/km2。

2 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)的APH模型

2.1 評(píng)價(jià)方法

APH(層次分析法)是美國(guó)匹茲堡大學(xué)于20世紀(jì)70年代提出的一種系統(tǒng)分析方法。它是一種能將定性分析與定量分析相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法，把要解決的問(wèn)題分層系列化，即根據(jù)問(wèn)題的性質(zhì)和要達(dá)到的目標(biāo)，將問(wèn)題分解為不同的組成因素，按照因素之間的相互影響和隸屬關(guān)系將其分層聚類組合，形成一個(gè)遞階的、有序的層次結(jié)構(gòu)模型，然后對(duì)模型中每一層次因素的相對(duì)重要性，依據(jù)人們對(duì)客觀現(xiàn)實(shí)的判斷給予定量表示，利用數(shù)學(xué)方法確定每一層次全部因素相對(duì)重要性次序的權(quán)值，通過(guò)逐層比較各種關(guān)聯(lián)因素的重要性來(lái)為分析、決策提供定量的依據(jù)。層次分析法的主要步驟分為五步:

1)建立系統(tǒng)遞階層次結(jié)構(gòu)

把問(wèn)題進(jìn)行分解組合，建立遞階層析結(jié)構(gòu)，清楚表明各層次之間的關(guān)系。

2)建立兩兩比較矩陣

用1－9標(biāo)度法對(duì)同一層元素進(jìn)行兩兩比較后建立一個(gè)比較矩陣。

3)構(gòu)造判斷矩陣

采用極比法構(gòu)造判斷矩，由變換公式(1)可以得到一致性判斷矩陣C=(Cij)n×n。

式中:λmax為最大特征值;n為評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)。

5)進(jìn)行權(quán)重計(jì)算

在構(gòu)造判斷矩陣的C=(cij)n×n)基礎(chǔ)上，利用下列公式計(jì)算權(quán)重:

式中:r=rmax/rmin稱為極比。

4)按一致性檢驗(yàn)指標(biāo)CI進(jìn)行一致性檢驗(yàn)

CI越小，則判斷矩陣的一致性就越好。

權(quán)重越大，表明參數(shù)對(duì)適宜性分區(qū)的影響越大，且對(duì)分區(qū)結(jié)果的貢獻(xiàn)就越大。

2.2 評(píng)價(jià)因子選取及模型建立

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)展、發(fā)生受控于內(nèi)部和外部?jī)纱笠蛩?，其中，?nèi)部因素包括地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及地形地貌等;外部因素則主要包括降雨、地震及人類活動(dòng)等。本文根據(jù)息烽縣獨(dú)特的地質(zhì)環(huán)境和外部影響因素，選取地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、降雨及人類活動(dòng)五大類因素作為評(píng)價(jià)因子，建立APH評(píng)價(jià)模型(圖2)。

圖2 息烽縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)模型

2.3 評(píng)價(jià)因子一次性檢驗(yàn)及權(quán)重確定

APH(層次分析法)在評(píng)價(jià)體系層次隸屬關(guān)系的基礎(chǔ)上，采用1～9標(biāo)度法分別比較屬性層和要素層中各因素的相對(duì)重要性(對(duì)適宜類別劃分影響較大的因素重要性越大)，構(gòu)建比較矩陣。通過(guò)計(jì)算，檢驗(yàn)比較矩陣的一致性，必要時(shí)對(duì)比較矩陣進(jìn)行修改，以達(dá)到可以接受的一致性，最后確定出要素層中各個(gè)要素在目標(biāo)層中所占的權(quán)重。

通過(guò)對(duì)息烽縣特殊地質(zhì)條件的分析，結(jié)合層次分析法得出以下因子權(quán)重:

表1 息烽縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性因子權(quán)重計(jì)算表

3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

3.1 評(píng)價(jià)因子分值

根據(jù)息烽縣自然地理及人類活動(dòng)等特征，將區(qū)內(nèi)各類因子進(jìn)行賦值。其中，巖層產(chǎn)狀以巖層傾角大小進(jìn)行賦值;斷裂構(gòu)造主要考慮斷裂破碎帶對(duì)巖石完整性的影響，按與斷裂帶距離的遠(yuǎn)近來(lái)賦值;降雨強(qiáng)度按年日最大降雨量計(jì)算;礦業(yè)開(kāi)發(fā)按采礦對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響的強(qiáng)、弱來(lái)賦值;水利工程按工程規(guī)模來(lái)賦值(表2)。

表2 息烽縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性因子評(píng)價(jià)定額表

3.2 評(píng)價(jià)計(jì)算方法

根據(jù)統(tǒng)計(jì)量法，將各地質(zhì)災(zāi)害影響因子值與其權(quán)重根據(jù)(式6)進(jìn)行計(jì)算分析，利用ArcView GIS 3.2軟件對(duì)各個(gè)參數(shù)塊進(jìn)行疊加，通過(guò)把一定范圍的評(píng)分劃為一個(gè)等級(jí)，本處共分為三級(jí)(表3)。

式中:Fi為地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性綜合指數(shù);Wi為評(píng)價(jià)因子權(quán)重;Ii為評(píng)價(jià)因子賦值;n為評(píng)價(jià)因子數(shù)，n=10。

表3 息烽縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)指標(biāo)

3.3 評(píng)價(jià)結(jié)果

運(yùn)用APH(層次分析法)對(duì)息烽縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行評(píng)價(jià)(圖3)，結(jié)果表明息烽縣地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)主要位于息烽縣城南側(cè)、鹿窩鄉(xiāng)－西山鄉(xiāng)、石硐鄉(xiāng)西側(cè)及溫泉鎮(zhèn)一帶，據(jù)實(shí)地調(diào)查，該區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)較密集，規(guī)模較大，總面積188.48 km2，占研究區(qū)總面積的18.2%;地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)包括流長(zhǎng)鄉(xiāng)、黑神廟及溫泉鎮(zhèn)大部面積，該區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害分布較密集，面積377.4 km2，占研究區(qū)總面積的36.4%;除地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)和中易發(fā)區(qū)以外的其余地區(qū)為地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)，其特點(diǎn)是人口密度小，地質(zhì)災(zāi)害分布稀少，總面積470.82 km2，占研究區(qū)總面積的45.4%，區(qū)內(nèi)地形相對(duì)平緩，巖性單一，構(gòu)造簡(jiǎn)單。

圖3 息烽縣地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)分區(qū)圖

［1］韓至鈞，金占省，等.貴州省水文地質(zhì)志［M］.北京:地震出版社，1996.

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P694

B

1004－1184(2013)05－0127－02

2013-05-07

彭欽(1985-)，女，貴州貴陽(yáng)人，助理工程師，主要從事水文、工程、環(huán)境地質(zhì)工作。