韋祖鵬，眭華生，賀建濤，閆鼎熠

(中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計研究院有限公司，云南 昆明 650051)

通?？h位于云南省西南部，隸屬于云南省玉溪市，轄4鎮(zhèn)、3鄉(xiāng)、2個街道，土地總面積721 km2，地質(zhì)環(huán)境脆弱，尤其是近年來隨著云南經(jīng)濟的迅速發(fā)展，地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)。為查明縣內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害及其隱患點發(fā)育特征、分布規(guī)律、形成條件，建立地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫，為省級和國家層面決策管理提供支持，2015年云南省開展了通?？h地質(zhì)災(zāi)害詳細調(diào)查工作，基本查明了通海縣地質(zhì)災(zāi)害類型、規(guī)模、分布規(guī)律等，共發(fā)現(xiàn)各類地質(zhì)災(zāi)害隱患點107個，其中滑坡47個、崩塌51個、泥石流6條、地面塌陷2個、地裂縫1條。通過調(diào)查分析了地質(zhì)災(zāi)害的形成條件、誘發(fā)因素、基本特征，進行了地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)評價，為下一步地質(zhì)災(zāi)害治理打下了基礎(chǔ)?？紤]到采用傳統(tǒng)定性劃分方法人為主觀性較大，劃分依據(jù)不充分，往往與實際情況有所出入，本研究運用層次分析法，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，采用定量與傳統(tǒng)定性分析相結(jié)合的方式，對通海縣地質(zhì)災(zāi)害進行易發(fā)性分區(qū)，取得了較好的效果。

1 研究區(qū)概況

通?？h位于云南省中部，整體地勢平坦，平面形狀具南尖、東西闊、北微凸的特點，地勢北高南低，杞麓湖鑲嵌于中部，300多座山主要為西北—東南走向，最高點海拔2 441 m，最低點海拔1 350 m；主要地貌類型為構(gòu)造剝蝕堆積地貌、溶蝕地貌、構(gòu)造剝蝕低山丘陵地貌、溶蝕剝夷面；地處亞熱帶半濕潤高原季風(fēng)氣候區(qū)，在低緯度、高海拔地理條件的綜合影響下形成了垂直差異顯著的低緯度高原季風(fēng)氣候特點，每年5—10月為雨季，陰雨天氣多，期間降雨量占年降雨量的83%，每年11月至次年4月為旱季，期間降雨量占年降雨量的17%；出露地層以沉積巖為主，由老至新依次有元古界昆陽群和震旦系變質(zhì)巖，古生界的泥盆系碳酸鹽及碎屑巖、石炭系和二疊系碳酸鹽，中生界的三疊系和侏羅系砂巖及頁巖，新生界的第三系和第四系黏土及砂礫石地層，火成巖小面積出露于研究區(qū)北側(cè)，巖性為玄武巖；大地構(gòu)造屬亞一級的揚子準(zhǔn)地臺，處于昆明—石屏斷塊差異隆起區(qū)的云南山字型構(gòu)造體系前弧通?；《?，與構(gòu)造體系外側(cè)的藏、滇、緬、印尼歹字型構(gòu)造體系東支中段復(fù)合作用，各種應(yīng)力交替，構(gòu)造形跡多變，斷裂褶皺發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，新構(gòu)造運動形跡顯著，總體呈斷塊上升型發(fā)育。

2 研究方法

2.1 建立遞階層次結(jié)構(gòu)

層次分析法是將決策問題按總目標(biāo)、各層子目標(biāo)、評價準(zhǔn)則直至具體的備擇方案的順序分解為不同的層次結(jié)構(gòu)，然后用求解判斷矩陣特征向量的辦法，求得每一層次的各元素對上一層次某元素的優(yōu)先權(quán)重，最后再用加權(quán)和的方法遞階歸并各備擇方案對總目標(biāo)的最終權(quán)重，此最終權(quán)重最大者即為最優(yōu)方案[1-2]。

本研究中影響地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)的主要因素有現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度、潛在地質(zhì)災(zāi)害強度。要得到最終目標(biāo)，先要將目標(biāo)進行分解，再逐層剖析，確定影響目標(biāo)的因素，并進行層次劃分[3]。根據(jù)研究區(qū)特點，本研究選擇災(zāi)害發(fā)育密度、工程地質(zhì)巖組、地貌類型、植被覆蓋率、地質(zhì)構(gòu)造、地形坡度、人類活動等7個因素作為易發(fā)性分區(qū)的影響因子，這些因子對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育起主導(dǎo)作用，在較大程度上控制了災(zāi)害的分布、發(fā)育特征。建立的層次結(jié)構(gòu)模型見圖1。

圖1 通?？h地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)層次結(jié)構(gòu)模型

2.2 影響因子權(quán)值劃分

地質(zhì)災(zāi)害形成的影響因素眾多，各種影響因素之間不同程度的相互作用、影響和疊加，形成了不同的災(zāi)害種類、規(guī)模及分布[4]。選取的影響因子中，現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)的影響因子僅為災(zāi)害發(fā)育密度，因此災(zāi)害發(fā)育密度在現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)中的權(quán)值為1；潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)由多個影響因子構(gòu)成，因此需要對構(gòu)成的影響因子進行權(quán)值劃分。結(jié)合實地調(diào)查和專家經(jīng)驗，對研究區(qū)潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)的影響因子進行權(quán)值劃分，結(jié)果見表1。

表1 潛在地質(zhì)災(zāi)害影響因子權(quán)值

2.3 影響因子量化分級標(biāo)準(zhǔn)

確定了影響因子權(quán)值之后，需要對各影響因子進行標(biāo)準(zhǔn)量化，并進行分級賦值[5]。通過制定各影響因子評價標(biāo)準(zhǔn)，綜合打分數(shù)值化，進一步劃分各影響因子對地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度的影響比例。評價依據(jù)相關(guān)規(guī)范、專家經(jīng)驗及調(diào)查情況綜合確定，研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害影響因子量化分級標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 地質(zhì)災(zāi)害影響因子量化分級標(biāo)準(zhǔn)

2.4 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)指標(biāo)計算

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)的主要依據(jù)是地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)，劃分標(biāo)準(zhǔn)見表3。地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)計算公式為

Z=Zqr1+Zxr2

其中

Zq=∑TiAi

式中：Z為地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)；Zq為潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)；r1為潛在地質(zhì)災(zāi)害強度權(quán)值；Zx為現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)；r2為現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度權(quán)值；a為歸一化處理后的災(zāi)害數(shù)量密度系數(shù)；b為歸一化處理后的災(zāi)害面積密度系數(shù)；c為歸一化處理后的災(zāi)害體積密度系數(shù)；Ti為潛在地質(zhì)災(zāi)害影響因子，i=1,2,…,6，分別為工程地質(zhì)巖組、地貌類型、植被覆蓋率、地質(zhì)構(gòu)造、地形坡度、人類活動的表度分值，各影響因子的選取與評判標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)影響因子量化分級標(biāo)準(zhǔn)確定；Ai為各影

表3 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)劃分依據(jù)

響因子的權(quán)值。

地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后，地質(zhì)體所積蓄的能量得到釋放，地質(zhì)體逐步向穩(wěn)定的方向發(fā)展。研究區(qū)地質(zhì)條件脆弱，潛在地質(zhì)災(zāi)害隱患點發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性較大，因此在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)評價時，設(shè)置潛在地質(zhì)災(zāi)害強度權(quán)值高于現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度權(quán)值，兩者分別取值0.6與0.4。

對研究區(qū)進行柵格數(shù)據(jù)處理，將研究區(qū)逐層分解成多個單元格，將7個影響因子按其評價標(biāo)準(zhǔn)分別在各單元格中進行綜合打分，并對每個單元格進行數(shù)值賦值，得到不同影響因子與地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度關(guān)系圖。根據(jù)地形特點，將研究區(qū)劃分為226個單元格[1]，每個單元格面積為4 km2(2 km×2 km)。

2.5 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)

根據(jù)各單元格的各個影響因子對地質(zhì)災(zāi)害的影響程度，在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)評價時需評判各影響因子權(quán)值。主要分為3個步驟：

(1)對各個影響因子進行分級量化賦值，在劃分出的226個單元格內(nèi)進行分級量化打分，分級量化標(biāo)準(zhǔn)取值按表2確定，最終得出各個影響因子在研究區(qū)內(nèi)的分級量化圖。

(2)將各單元格內(nèi)的各個影響因子按現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)、潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)計算公式按權(quán)值進行疊加、歸一化處理，影響因子權(quán)值按表1確定，求取評價單元格的潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)與現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)。

(3)依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)的計算方法將數(shù)據(jù)進行疊加、歸一化處理，合并相同單元格，求得評價單元格的地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)，利用GIS空間分析中的DTM分析功能，進行離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理后生成地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)分區(qū)圖(圖2)。

圖2 地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)分區(qū)

3 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)評價

以表3為依據(jù)，通過地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)分區(qū)圖得到地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性初步分區(qū)圖，再結(jié)合實地調(diào)查，綜合考慮災(zāi)點的實際分布范圍、地質(zhì)構(gòu)造、地貌、坡度、降雨、水文地質(zhì)、河流侵蝕、地震、人類活動等控災(zāi)因素的邊界條件，對劃定結(jié)果進行修正，修正后將研究區(qū)劃分為2個高易發(fā)區(qū)、2個中易發(fā)區(qū)、3個低易發(fā)區(qū)、1個不易發(fā)區(qū)，結(jié)果見表4。

表4 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)結(jié)果

4 結(jié) 語

影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的因素眾多，通過層次分析法對通?？h地質(zhì)災(zāi)害進行易發(fā)性分區(qū)，劃分成果與實際調(diào)查情況相符。本研究采用定量與定性相結(jié)合的方法，將地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)細化到每個單元格，對各單元格中的影響因子按照制定的評判標(biāo)準(zhǔn)進行評分，減少了主觀原因造成的誤判，因此劃分結(jié)果更細致，更具有說服力。實際工作中，采用層次分析法進行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)具有一定的指導(dǎo)意義，并且影響因子選擇越多，因子權(quán)值和評價標(biāo)準(zhǔn)劃分越合理，單元網(wǎng)格劃分越密，地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)結(jié)果越準(zhǔn)確。