劉劍剛

（遼寧師范大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，遼寧 大連 116029）

大連地區(qū)海岸帶災(zāi)害地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的模糊綜合評(píng)價(jià)

劉劍剛

（遼寧師范大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，遼寧 大連 116029）

大連地區(qū)三面環(huán)海，海陸間相互作用非常突出，海岸帶上分布著多種類型的災(zāi)害地質(zhì)，在特定的條件下會(huì)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)的發(fā)展、生產(chǎn)生活的安全都帶來了極大的威脅.文章運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論將這些不易準(zhǔn)確描述的災(zāi)害地質(zhì)因素量化，利用層次分析法結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)方法，對(duì)大連地區(qū)海岸帶災(zāi)害地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)做出評(píng)定.研究表明大連海岸帶災(zāi)害地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)較高，評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)海岸帶地質(zhì)災(zāi)害的防治工作具有一定的參考意義.

海岸帶；災(zāi)害地質(zhì)；層次分析；模糊綜合評(píng)價(jià)

災(zāi)害地質(zhì)是指對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)能夠造成危害的地質(zhì)因素，即有可能成災(zāi)的各種地質(zhì)條件，包括某些地質(zhì)體和地質(zhì)作用.海岸帶是地球四大圈層的相互作用帶，地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜.海岸帶作為地球的“金項(xiàng)鏈”，居住著全球2/3的人口，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū).若是發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，所造成的損失是不可估量的，因此，為保障海岸帶經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，查明海岸帶的災(zāi)害地質(zhì)類型及其分布規(guī)律對(duì)防災(zāi)減災(zāi)具有重要的意義.

1 大連地區(qū)海岸帶災(zāi)害地質(zhì)特征

大連地區(qū)的大地構(gòu)造屬于中朝準(zhǔn)地臺(tái)膠遼臺(tái)隆中的復(fù)州-大連臺(tái)陷[1]，本區(qū)第三系地層缺失，第四紀(jì)沉積主要分布于沿海和河谷地帶，是一套由冰磧、坡積、沖積、洪積而成的松散物.海底地質(zhì)渤海區(qū)域是中、新生代的沉降盆地，其基底為寒武紀(jì)的變質(zhì)巖，第四紀(jì)沉積厚度達(dá)300～500 m，上部普遍覆蓋有現(xiàn)代海相沉積；北黃海地質(zhì)構(gòu)造上處于北北東向的北黃海-膠遼隆起帶，基底主要由前震旦紀(jì)和震旦紀(jì)的變質(zhì)巖系組成，第四紀(jì)和現(xiàn)代松散沉積層厚約300 m.海岸類型主要為巖石岸、淤泥質(zhì)岸、岬灣砂礫海岸.

將大連地區(qū)海岸帶分段研究：1）大洋河口至莊河?xùn)|，本段海岸是基巖港灣海岸，無明顯侵蝕與堆積，受河流和降水影響，區(qū)域內(nèi)災(zāi)害地質(zhì)表現(xiàn)為水土流失并有面積約為144km2的易損濕地分布.2）莊河?xùn)|-沙河口，本段是粉砂細(xì)砂質(zhì)潮灘海岸，內(nèi)有碧流河、莊河和沙河的泥沙供給，外有長(zhǎng)山列島的屏障作用，除沙河口北有部分海岸侵蝕現(xiàn)象，整體海岸穩(wěn)定.區(qū)域內(nèi)災(zāi)害地質(zhì)類型主要為水土流失，活動(dòng)斷裂，地裂縫，潮流沖刷槽，侵蝕洼地等.3）沙河口-金州灣-普蘭店灣，主要為基巖岬灣海岸，災(zāi)害地質(zhì)類型主要是水土流失，海岸侵蝕，海水入侵，潮流沖刷槽和侵蝕洼地等.受海浪、潮汐作用影響，區(qū)域整體為海蝕海岸，城市用水需求量的增加造成了地面沉降并加重了大連、金州兩海灣的海水入侵嚴(yán)重.4）普蘭店灣-復(fù)州河灣是基巖港灣海岸.長(zhǎng)興島、西中島、鳳鳴島等分布于港灣口，港灣泥沙堆積顯著，島嶼西側(cè)有海底沙丘分布，災(zāi)害地質(zhì)為陸上水土流失、港灣泥沙淤積和水下潮流沖刷槽.5）復(fù)州灣至熊岳河口，本段海岸為基巖岬角-砂質(zhì)海岸交替分布，海岸侵蝕表現(xiàn)明顯，陸域是以老帽山為中心的泥石流災(zāi)害多發(fā)區(qū)，且水土流失嚴(yán)重，區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，屬于華北地震活動(dòng)區(qū)郯廬地震活動(dòng)帶.海域潮流沖刷槽、潮流沙脊發(fā)育，且發(fā)育古河道.仙人島連島沙壩-熊岳河口一帶有海岸沙壩、沙丘發(fā)育，本段海岸帶整體還是以侵蝕表現(xiàn)為主.

2 模糊綜合評(píng)價(jià)

2.1 模糊綜合評(píng)判模型

設(shè)因素集U={u1，u2，…un}，表示為n種評(píng)價(jià)因子的集合[2-5].設(shè)評(píng)語(yǔ)集V={v1，v2，…vm}，表示對(duì)因素集的評(píng)價(jià)因子能取到的m種評(píng)價(jià).模糊評(píng)價(jià)就是V上的一個(gè)子集.

假定每一個(gè) ui都有其評(píng)價(jià)集為 ri={ri1，ri2，rim}，ri是V的子集，i分別代表各指標(biāo)類中的各級(jí)評(píng)價(jià)因子.那么能夠得到評(píng)價(jià)矩陣R：

然后按照模糊綜合評(píng)判數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模糊合成，對(duì)因素集U的評(píng)判結(jié)果為：

其中，bj（j=1，2，…m）反映的是評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)評(píng)語(yǔ)集V的隸屬程度，即表明該評(píng)價(jià)對(duì)象在綜合評(píng)價(jià)中的地位.最終的評(píng)價(jià)結(jié)果根據(jù)最大隸屬度原則，選擇最大權(quán)值所對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)作為評(píng)價(jià)結(jié)論.

2.2 評(píng)價(jià)體系的建立

大連地區(qū)海岸帶災(zāi)害地質(zhì)類型種類繁多.其中，自然地質(zhì)災(zāi)害和人為地質(zhì)災(zāi)害互為因果，相互誘發(fā).根據(jù)觸發(fā)機(jī)制及危害類型的不同，選取4個(gè)具有代表性的評(píng)價(jià)因素組成因素集U={u1，u2，u3，u4}；

一級(jí)指標(biāo)集確定為U={u1，u2，u3，u4}，二級(jí)指標(biāo)集確定為：

根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)等級(jí)將本區(qū)災(zāi)害地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)劃分為5個(gè)級(jí)別（見表1）：V={v1，v2，v3，v4，v5}={高，較高，中等，較低，低}={1，2，3，4，5}.

表1 評(píng)價(jià)因子分類及代號(hào)Tab.1 Classifications and code names of evaluation factors

2.3 權(quán)重分配

權(quán)重的分配是利用層次分析法，對(duì)一級(jí)評(píng)價(jià)因子確定權(quán)重，具體如下：

構(gòu)造判斷矩陣，U對(duì)其下層的u1，u2，u3，u4具有支配關(guān)系，兩兩比較（見表2），將同一層內(nèi)的兩因素對(duì)上層相關(guān)因素的相對(duì)重要性用1-9的自然數(shù)和其倒數(shù)來表示，這樣能建立任意一個(gè)因素的下層相關(guān)因素的相對(duì)重要性單排序矩陣，具體構(gòu)建及賦初值：

表2 標(biāo)度法比較Tab.2Scale comparison

計(jì)算出構(gòu)建好的判斷矩陣的最大特征根λmax，對(duì)應(yīng)的特征向量W，理論上這個(gè)特征向量對(duì)應(yīng)的就是所計(jì)算矩陣的單排序權(quán)值向量，但由于某些矩陣為二階以上矩陣，其一致性需要檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)如式2.

式中：

CR為判斷矩陣的隨機(jī)一致性比例；CI為判斷矩陣的一致性指標(biāo)；

RI為判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，其值見表3.

表3 RI值表Tab.3 RI value

λmax為判斷矩陣的最大特征根；n為判斷矩陣的階數(shù).

若CR＜0.1，判斷矩陣有很好的一致性，判斷合理；若CR=0.1，判斷矩陣有較好的一致性，較合理；若CR＞0.1，判斷矩陣不符合一致性原則，需要進(jìn)行重新修正，直到合理為止.這樣對(duì)一級(jí)評(píng)價(jià)因子構(gòu)建評(píng)價(jià)矩陣得到表4.

最大特征根λmax=4.0709，判斷矩陣一致性為CR=0.0265，通過檢驗(yàn).同樣能夠得到二級(jí)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重（見表5，已歸一化處理）.

這樣得到一級(jí)評(píng)價(jià)因子權(quán)重Au={0.1671，0.2616，0.1182，0.4531}.

表4 一級(jí)評(píng)價(jià)因子權(quán)重Tab.4 Weight of the first grade evaluation factors

表5 二級(jí)評(píng)價(jià)因子權(quán)重Tab.5Weight of the second grade evaluation factors

二級(jí)評(píng)價(jià)因子權(quán)重Au1={0.0966，0.5289，0.2194，0.1552}；

2.4 模糊合成與最終評(píng)價(jià)

根據(jù)各評(píng)價(jià)因子影響程度的不同特邀請(qǐng)30位專家對(duì)各因子進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判，評(píng)判語(yǔ)句即V={較高，高，中等，較低，低}={1，2，3，4，5}，認(rèn)為評(píng)價(jià)因子在哪個(gè)等級(jí)上，就給出數(shù)字作為評(píng)判結(jié)論.例如C1代表地震影響，認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)度高的有2人，認(rèn)為較高的有7人，認(rèn)為中等的有12人，認(rèn)為較低的8人，認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)度低的有1人.那么此評(píng)價(jià)因子分別屬于這 5個(gè)等級(jí)的隸屬度為 2/30、7/30、12/30、8/30、1/30，該 單 因 素 評(píng) 價(jià) 為（0.0667，0.2333，0.4000，0.2667，0.0333），經(jīng)整理得到表6.

評(píng)價(jià)矩陣為：

表6 各單因素評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.6 The results of assessment in each evaluation factor

根據(jù)式（1）計(jì)算：

一級(jí)評(píng)價(jià)因子的評(píng)語(yǔ)隸屬于評(píng)語(yǔ)集V的模糊關(guān)系為：

則：

最終確定 Bu={0.1398，0.4243，0.3257，0.088，0.0222}，根據(jù)最大隸屬度原則，0.4243所對(duì)應(yīng)的評(píng)語(yǔ)“2”是評(píng)價(jià)集中的“較高”，對(duì)大連地區(qū)海岸帶災(zāi)害地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：災(zāi)害地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)較高.

3 結(jié)語(yǔ)

大連地區(qū)海岸帶災(zāi)害地質(zhì)類型多樣，成因復(fù)雜，活動(dòng)連鎖性強(qiáng).各種災(zāi)害地質(zhì)之間存在著不確定的衍生關(guān)系，難于簡(jiǎn)單地描述其危險(xiǎn)性.用模糊綜合評(píng)價(jià)方法能夠?qū)@一模糊關(guān)系進(jìn)行量化，將問題簡(jiǎn)明化，可直觀地得到評(píng)價(jià)結(jié)果.在不同的海岸段災(zāi)害地質(zhì)分類及程度各不相同，但總體表現(xiàn)為較高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，說明本區(qū)的災(zāi)害地質(zhì)在一定觸發(fā)條件的影響下，很可能帶來地質(zhì)災(zāi)害，研究結(jié)果與實(shí)際情況符合[6-9]，表明模糊評(píng)價(jià)方法用于研究此類問題是可行的.

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責(zé)任編輯：黃 瀾

Fuzzy Comprehensive Evaluation of Hazardous Geology of the Coastal Zone of Dalian

LIU Jiangang
（School of Urban Planning and Environmental Science，Liaoning Normal University，Dalian 116029，China）

Dalian,with coasts on three sides,has very prominent sea-land interaction.There are various hazardous ge?ology on the coastal zone.The specific condition may trigger a geological disaster which is harmful for the economic growth,living and working.The paper make a quantification of the hazardous geology factors that are difficult to describe based on AHP-fuzzy mathematics and evaluate the costal disasters geological risk level intuitively in Dalian area by fuzzy evaluation methodology.The research result showed that Dalian has a higher risk of geological disaster,which is meaningful for guiding the prevention of coastal geological disaster.

coastal zone；hazardous geology；AHP；Fuzzy Comprehensive Evaluation

K 928.44

A

1674-4942（2012）03-0320-04

2012-06-14