秦岭山区堆积层滑坡灾害易损性评价方法及应用★

王建智 朱有禄

(中国有色金属工业西安勘察设计研究院，陕西西安 710054)

1 概述

陕南秦岭山区由于地质构造复杂、岩体破碎、地形地貌多变、气候条件特殊等原因，成为我国地质灾害的高发区和重灾区之一。松散堆积层滑坡是该区分布最为广泛、暴发频率高、持续危害性较大的地质灾害之一。滑坡地质灾害是致灾体和受灾体共同作用的结果，用风险性来评价。滑坡风险性评价由三部分组成:致灾体危险性(R)评价、受灾体易损性(V)评价和受灾体的价值(C)核算。危险性是地质灾害形成的动力条件，易损性是地质灾害的后果，受灾体是风险损失的表现。没有易损性，也就没有灾难。易损性反映了特定社会的人们及其所拥有的财产对自然灾害的承受能力，不同地区的不同承灾体在不同时间里对不同的灾害有不同的易损性特征。近几年，许多学者对自然和社会易损性作了深入的研究，并对多种自然灾害的易损性建立了分析体系和评价方法或模型，并将它们用于指导高易损地区人们的防灾救灾。通常采用依赖历史数据的统计方法或易损性矩阵，处于定性到半定量评估阶段。至今还没有开发出普遍适用的易损性评价方法和系统模型。因此有必要对滑坡灾害受灾体易损性评估方法进行深入的研究。

为了提高易损性评估的定量化水平，本文以宁强县田家湾滑坡为例，探讨滑坡地质灾害易损性评价方法。

2 堆积层滑坡易损性评价方法

2．1 受灾体分析

承灾体分析，是对评价区域内的各种承灾体的调查研究，选择对易损性评价较重要的承灾体，主要包括承灾体调查、时空概率调查、易损性调查三种。

1)受灾体调查。陕南多山，我国有“靠山吃山”的说法，区内建筑几乎全部建设在山脚处，威胁对象一般位于主滑方向的坡脚下或坡体上。我国对于承灾体的分类由于侧重点的不同，对于承灾体的分类也不尽相同，对承灾体只做一般性的分类，根据受灾体是否可以移动分为物质承灾体和人员承灾体两大类，物质承灾体进一步分为钢构建筑、砖混建筑、土坯民房、耕地、牲畜等11类，人员承灾体进一步分为 60岁以上老人、6岁以下儿童、7岁 ～17岁青少年、18岁～59岁成年人等4类。对于物质承灾体按一般分类的价格标准粗略估计其价值。生命承灾体主要是居住、工作和流经该处的人口。居民区人员按 4人/户，办公区人员按3人/间，露天公共区按场地大小、人口密度和流动性粗略估计受险区人口数量。

2)时空概率调查。承灾体的时空概率按如下办法估计:物质承灾体时空概率为1．0;居民区的人员，按人均每天有14 h待在屋内计为14/24=0．58;工厂、学校、医院、办公楼等区域的人员，按人均每天有8 h待在屋内计为8/24=0．3;露天公共区的人员，按人均每天有12 h待在场地计为12/24=0．5。

3)易损性调查。承灾体的易损性主要由灾害的强度和承灾体的物质结构所决定，其确定比较困难，在此给出一般分类情况下的各类承灾体的易损性范围，调查时根据现场情况做大致判断，其中人员的易损性因保护程度不同而有所差异，建筑物内人员易损性为0．5 ～0．8，露天人员易损性为 0．5 ～1．0，这主要是因为儿童和老人的易损性太高。

2．2 承灾体的层次结构模型

以堆积层滑坡受灾体易损性为目标层，以受灾体为准则层，以与受灾体相关的14个因素为方案层，建立层次结构模型(见图1)。

图1 堆积层易损性评价的层次结构模型

2．3 受灾体的层次排序

通过对影响易损性因素的分析，利用1～9标度法(AHP法)表示因素之间的影响强弱，逐项就各层中的因子对上一层目标的相对重要性进行两两比较，构造判别矩阵，同时参考专家意见，确定它们的相对重要性并赋以相应的分值，构造判断矩阵。再计算出最大特征根、对应的特征向量、各层次的单排序以及进行判断矩阵一致性检验。D—Y判别矩阵见表1。

表1 D—Y判别矩阵

CR=0．001 7＜0．1，显然满足一致性检验，故上述特征向量W可作为权向量。Y1—X判别矩阵见表2。

表2 Y1—X判别矩阵

CR=0．000 8＜0．1，显然满足一致性检验，故上述特征向量W可作为权向量。Y2—X判别矩阵见表3。

表3 Y2—X判别矩阵

CR=0．000 9＜0．1，显然满足一致性检验，故上述特征向量W可作为权向量。Y3—X判别矩阵见表4。

表4 Y3—X判别矩阵

CR=0＜0．1，显然满足一致性检验，故上述特征向量W可作为权向量。层次总排序D—X见表5。

表5 层次总排序D—X

CR=0．002＜0．1，显然满足一致性检验，故上述特征向量W可作为权向量。

2．4 易损性计算和等级划分

通过引入易损性指数的计算来评价易损性的大小，易损性指数是表示各因子在易损性判别中作用大小或强弱的物理量，是一个相对比较的数值，是定性分析的定量表示。其计算方法如下:

其中，Z为易损性指数;n为评价因素的个数;Zi为第i个因素的易损性;ai为第i个因素的权重值。

根据人员易损性和财产易损性两值的大小对地质灾害的易损性进行等级划分，可把地质灾害易损性等级划分为四级，首先采用对称不等分间隔分割法划分因子等级，然后根据工程实践经验判断，对区间进行修正。计算结果在0～1之间，保守起见，高度易损性范围取大，微度易损范围取小，初步将易损性取值范围取为:小于0．1，0．1 ～0．3，0．3 ～0．6，大于 0．6 四个范围来表示分别为微度易损、低度易损、中度易损和高度易损四级，其分别用Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ来代替，见表6。

表6 易损性等级划分表

根据当地的资料计算出当地的人员易损性和财产易损性后，再根据表6进行等级划分，对当地的易损性进行评价。

3 工程实例

广坪镇凤凰街滑坡位于陕西省宁强县广坪镇凤凰山南坡。纬度 N=33°04'49．86″，经度 E=106°00'0．99″。山体呈东西向展布，山脊高程640 m～680 m，最高点高程683．16 m，坡脚高程603 m～605 m，相对高差40 m～80 m。山体南坡发生过滑动，即凤凰街滑坡，其坡面坡度上部25°～40°，下部10°～25°。北坡坡度50°～60°。东西两侧为基岩陡坎，坡度80°～90°。从岩性来说该滑坡属于碎石土堆积层滑坡，其控滑类型为土岩接触面。滑体从平面上呈现不规则形陡坡。滑体上有少量乔木和灌木覆盖，覆盖率约50%。滑坡首次出现于2008年地震之前，房后土体下滑致使房后涌土。后缘出现裂缝，房屋后墙垮塌。图2，图3为该滑坡的概况。

图2 广坪镇凤凰街滑坡全貌（镜向325°）

图3 广坪镇凤凰街剖面示意图

根据田家湾村滑坡承灾体的现场调查，承灾体易损性如表7所示。

表7 田家湾村承灾体易损性调查表

物质承灾体易损性:

人员承灾体易损性:

以上结果根据表6查可知该滑坡灾害易损性Ⅲ级，即中度易损性。

4 结语

1)根据受灾体是否可以移动分为物质承灾体和人员承灾体两大类，物质承灾体进一步分为钢构建筑、砖混建筑、土坯民房、耕地、牲畜等11类，人员承灾体进一步分为60岁以上老人、6岁以下儿童、7岁～17岁青少年、18岁～59岁成年人等4类。

2)根据层次分析法，确定了受灾体的层次结构模型，得到了各因素的层次结构排序及总排序，得到了各因素的权重。由于各个评价因子在物质承灾体和生命承灾体中的影响程度大小不同，所以其权重值也不尽相同。通过引入易损性指数的计算来评价易损性的大小，易损性指数是表示各因子在易损性判别中作用大小或强弱的物理量，是一个相对比较的数值，是定性分析的定量表示。

3)根据人员易损性和财产易损性两参数，确定了陕南堆积层滑坡易损性的分级，提出了陕南堆积层滑坡灾害易损性评价方法。以宁强县广坪镇凤凰街滑坡易损性计算为例进行计算，该滑坡灾害易损性Ⅲ级，即中度易损性。

［1］刘兴昌．陕西省秦岭西部泥石流区域规律研究［J］．水土保持通报，2000，20(1):17-20．

［2］向先超，涂鹏飞．堆积层滑坡滑动面搜索及稳定性评价［J］．水土保持研究，2009，4(16):60-67．

［3］于永贵．三峡库区万州、开县段堆积层滑坡发育规律及破坏模式［D］．北京:中国地质大学硕士学位论文，2008．

［4］刘正川，刘贵应．三峡库区堆积层滑坡特性及其稳定性分析评价［J］．科技咨询导报，2007(25):59．

［5］田维强，吕 庆，贺太红．在活动性松散堆积层滑坡治理中易忽视的问题思考［J］．中国水运，2007，9(5):62-63．

［6］成国文，李善涛，李 晓，等．万州近水平地层区堆积层滑坡成因与变形破坏特征［J］．工程地质学报，2008，16(3):304-310．

［7］陈善雄，许锡昌，徐海滨．降雨型堆积层滑坡特征及稳定性分析［J］．岩土力学，2005(26):7-9．

［8］许建聪．碎石土滑坡变形解体破坏机理及稳定性研究［D］．杭州:浙江大学博士学位论文，2005:111-117．