地质灾害易发性评价中的指标量化方法研究★

李家明 卢 江 王 哲 董宏戈

(1.四川正基岩土工程有限公司，四川 绵阳 621000； 2.四川省地质矿产勘查开发局108地质队，四川 崇州 611230;3.西南科技大学，四川 绵阳 621000； 4.四川省地质矿产勘查开发局909地质队，四川 绵阳 621000)

·岩土工程·地基基础·

地质灾害易发性评价中的指标量化方法研究★

李家明1卢 江2王 哲3*董宏戈4

(1.四川正基岩土工程有限公司，四川 绵阳 621000； 2.四川省地质矿产勘查开发局108地质队，四川 崇州 611230;3.西南科技大学，四川 绵阳 621000； 4.四川省地质矿产勘查开发局909地质队，四川 绵阳 621000)

在建立评价指标体系的基础上，划分了绵阳市地质易发性评价指标等级基准值，并采用4 km×4 km网格来划分评价单元，使评价指标量化问题简单化，从而用简单易懂、便于实际操作的方法分别确定了基础指标层中的各评价指标的量化方法，为地质灾害易发性评价模型的建立奠定了基础。

地质灾害，易发性评价，指标，量化

地质灾害易发性评价是指基于对地质灾害发生的控制条件和诱发条件的综合分析,评价地质灾害发生的可能性,并进行地质灾害易发性分区。它是地质灾害调查评价工作的一项重要工作内容，制定一个地区的地质灾害防治规划需要对其作出地质灾害易发性评价[1]。

而地质灾害易发性评价模型是建立在一定的评价指标体系上，其作用包括：一是指导地质技术人员在野外进行地质灾害调查时，有目的地进行评价因素的调查。二是指导工程技术人员进行室内建立评价模型时选取评价因素。为了对某一区域内的地质灾害易发程度作出定量评价，一方面需要建立评价指标体系，另外一方面是将评价指标进行科学合理的量化处理，这样才能达到定量评价的目的。但就目前而言，评价指标的量化方法没有一个较为成熟的理论方法，因而在进行地质灾害易发性评价时，往往依靠领域专家经验、根据评价实际情况对评价指标进行赋值，带有很大的主观性。因此，为确保地质灾害易发性综合评价结果的客观性及评价结果的可靠性和准确性，有必要建立一套相对合理和规范的、简明而全面的评价指标体系，并根据研究区地质灾害特点和区域地质灾害易发性评价的需要，在构建指标体系的基础之上提出科学的量化方法及标准，这对于建立评价模型都是十分必要的。本文将结合绵阳市地质灾害调查与区划项目，在建立的评价指标体系基础上来探讨评价指标的量化方法。

1 评价指标体系建立

评价指标体系的建立要从地质分析的角度出发，考虑到控制和影响各种地质灾害发生的因素，尽量使各个因素之间相互独立，并分清主要因素和诱发因素。因此，通过对绵阳市地质灾害发育现状及其地质灾害分布与区域地质环境条件之间关系的综合分析，并咨询对该研究区较熟悉的专家，来选定研究区内影响滑坡、崩塌和泥石流三种地质灾害发生的主要因素：地层岩性、地形地貌、断裂构造密度、河流切割密度为孕灾因素；多年平均降雨量、地震烈度、人类工程活动为致灾因素；地质灾害分布密度为灾害历史状况。

实际上，评价指标的选择是一个系统分解、逐层控制的过程，因而形成一个多层次的递阶结构[2，3]。因此，基于这个观点，并根据问题和要达到的目标，将问题分解为不同的组成因素，然后按照因素间的相互关联以及隶属关系将因素按不同层次聚集组合，形成一个多层次的分析结构模型。这个模型是以地质灾害易发性评价为目标层，以孕灾因素、致灾因素、灾害历史状况为类指标层，以各影响因素为基础指标层，建立了如图1所示的绵阳市地质灾害易发性评价的层次结构模型。

2 评价指标的量化

2.1 评价指标的初步量化及其分级

在建立了评价指标体系的基础上，根据评价目标和地质环境特点，确定各指标的分级标准，为地质灾害易发性综合评价提供依据。

因此，综合考虑国土资源部颁布的《县(市)地质灾害调查与区划基本要求实施细则》中的相关规定，将地质灾害易发性划分为地质灾害高易发性、地质灾害中易发性、地质灾害低易发性和地质灾害不易发四个等级。根据这四个等级的划分，评价指标的界限按其质量状况也分为四个等级。参评指标对四个易发性等级评价标准的基准值是根据有关规范、标准[4]，其量化标准如表1所示。

表1 绵阳市地质易发性评价指标等级基准值划分表[5]

2.2 评价指标的量化处理

在评价指标的量化处理之前，需要将研究区各因素图层进行数字化处理，然后以研究区地质图、地形地貌图以及地质灾害分布图为底图，建立地层岩性、地形地貌、断裂构造密度、河流切割密度、多年平均降雨量、地震烈度、人类工程活动以及地质灾害分布的8个评价指标的数字化图层为底图，进行4 km×4 km网格划分出1 286个评价单元，从而确定了评价单元，这样将由评价指标的量化变为对各评价单元的数据进行量化处理，使复杂问题简单化了。下面分别探讨评价指标体系中的基础指标层的各指标量化方法。

1)地层岩性的量化。研究区内的地层岩性分为岩浆岩类与松散岩类、碳酸盐岩类、变质岩类、碎屑岩类四大分区，每个岩性分区作为一个易发性等级。若评价单元内只包含某一个岩性分区，则对应的该岩性分区的量化值就为1，其余岩性分区就为0。但是，由于研究区内有的采样单元介于两个或两个以上不同岩性分区，因此采用包含在评价单元内各岩性分区所占评价单元的百分比来对其进行初步量化，并进行归一化处理，以确定各岩性指标在综合评价中的单因素模糊关系矩阵。例如，某评价单元内只包含变质岩类分区，则岩性指标的单因素模糊关系矩阵就为(0,0,0,1)；又如，某评价单元内包含碳酸盐岩类和变质岩类两个岩性分区，那么按照下面的公式进行计算，并根据各岩性分区所占的比例来量化，其余岩性分区量化值就为0，最后综合确定岩性指标的单因素模糊关系矩阵。假设碳酸盐岩类占30%，变质岩类占70%，则该评价单元的岩性指标的单因素模糊关系矩阵为(0,0,0.3,0.7)。 其岩性的量化采用公式：

(1)

其中，A为采样单元的面积；Aj为某一岩性分区在单元内的面积；Xi为某一岩性分区在采样单元内面积所占的百分比。

2)地形地貌的量化。研究区内的地形地貌划分为龙门山山地和四川盆地两大类型，根据地貌形态和成因又划分为六个二级地貌单元，综合分析后划分为四个地貌分区，分别为构造剥蚀丘陵和侵蚀堆积河谷平坝区、构造剥蚀低山、前龙门山侵蚀溶蚀构造中山区、后龙门山侵蚀构造中山和岷山构造侵蚀高山区，每个分区作为一个易发性等级。若评价单元内只包含某一个地貌分区，则对应的该地貌分区的量化值就为1，其余地貌分区就为0。但是，由于研究区内有的采样单元介于两个或两个以上不同地貌分区，因此采用包含在评价单元内各地貌分区所占评价单元的百分比来对其进行初步量化，并进行归一化处理，以确定地形地貌指标在综合评价中的单因素模糊关系矩阵。例如，某评价单元内只包含构造剥蚀丘陵和侵蚀堆积河谷平坝区，则地形地貌指标的单因素模糊关系矩阵就为(1,0,0,0)；又如，某评价单元内包含构造剥蚀低山、前龙门山侵蚀溶蚀构造中山区两个地貌分区，那么按照式(2)进行计算，并根据各地貌分区所占的比例来量化，其余地貌分区量化值就为0，最后综合确定地形地貌指标的单因素模糊关系矩阵。假设构造剥蚀低山占25%，前龙门山侵蚀溶蚀构造中山区占75%，则该评价单元的地貌指标的单因素模糊关系矩阵为(0,0.25,0.75,0)。其地貌的量化采用公式：

(2)

其中，A为采样单元的面积；Mj为某一地貌分区在单元内的面积；Xi为某一地貌分区在采样单元内面积所占的百分比。

3)断裂构造密度的量化。以单位面积的采样单元内断裂构造的长度(km/km2)来进行初步量化。其量化公式为：

Q=L/S

(3)

其中，Q为断裂构造密度指标；L为单元网格内断裂、构造长度，km；S为采样网格单元面积，km2。

4)河流的切割密度的量化。以河流在采样单元内的长度(km)来量化切割密度，其量化公式为：

J=L/S

(4)

其中，J为河流切割密度指标；L为单元网格内河流长度，km；S为采样网格单元面积，km2。

5)多年平均降雨量的量化。以采样单元降雨量等值线作为该指标的量化值。

6)地震烈度的量化。研究区内的基本地震烈度分为6，7，8和9四个烈度，每个烈度分区作为一个易发性等级。若评价单元内只包含某一个烈度分区，则对应的该烈度的量化值就为1，其余烈度分区就为0。但是，由于研究区内有的采样单元介于两个或两个以上不同烈度分区，因此采用包含在评价单元内各烈度分区所占评价单元的百分比来对其进行初步量化，并进行归一化处理，以确定各地震烈度分区指标在综合评价中的单因素模糊关系矩阵。例如，某评价单元内只包含烈度为7级的一个分区，则地震烈度指标的单因素模糊关系矩阵就为(0,1,0,0)；又如，某评价单元内包含7和8两个烈度分区，那么按照式(5)进行计算，根据各烈度分区所占的比例来量化，其余烈度分区量化值就为0，最后综合确定地震烈度指标的单因素模糊关系矩阵。假设烈度7面积占15%，烈度8面积占85%，则该评价单元的地震烈度指标的单因素模糊关系矩阵为(0,0.15,0.85,0)。其地震烈度量化公式为：

(5)

其中，B为采样单元的面积;Bj为采样单元内某级烈度所占的面积;Xi为采样单元的地震烈度初步量化值。

7)人类工程活动的量化。研究区内的主要人类工程活动对地质灾害易发性影响较大主要为交通工程建设、矿业活动。从地域上看，受影响较大的地区主要集中在安县、江油、北川、平武等山区县(市)。因此，交通工程密度，以评价单元内每平方千米范围内公路长度值(km/km2)来量化，其中公路长度以二级公路为标准，一级公路按加倍计算，高速公路和铁路按3倍计算。

研究区内的采矿工程基本上是小型规模的开采，故矿业活动以评价单元内每平方千米范围内矿山个数(个/km2)来进行量化。

8)地质灾害分布密度的量化。采样单元单位面积内崩、滑、流等灾害的数量(个/km2)，即点密度来进行量化处理。

3 结语

1)通过对绵阳市地质灾害发育现状及其地质灾害分布与区域地质环境条件之间关系的综合分析，并结合专家意见，选定了研究区内影响滑坡、崩塌和泥石流三种地质灾害发生的主要因素：以地层岩性、地形地貌、断裂构造密度、河流切割密度为孕灾因素；以多年平均降雨量、地震烈度、人类工程活动为致灾因素；以地质灾害分布密度为灾害历史状况，运用目标分析法建立了三层递阶结构的评价指标体系，确定了绵阳市地质易发性评价指标等级基准值。

2)为了使评价指标量化问题简单化，将研究区域按照4 km×4 km划分评价单元，这样就为评价指标量化提供了前提条件。

3)根据绵阳市地质易发性评价指标等级基准值表，通过对地质灾害分布与区域地质环境条件之间关系的综合分析，用一种简单易懂、便于实际操作的方法分别确定了基础指标层中的各评价指标的量化方法，为地质灾害易发性评价模型的建立奠定了基础。

[1] 钟荫乾.地质灾害易发性评价[J].湖北地矿,2002,16(4):81-86.

[2] 李国和,王思敬.金沙江水电开发区域工程地质环境综合评价[J].地球科学——中国地质大学学报,2001,26(3):309-313.

[3] 赵焕臣,许树柏,和金生.层次分析法[M].北京:科学出版社,1986.

[4] DD2004-02,区域环境地质调查总则(试行)[S].

[5] 王 哲,易发成,陈廷方.基于模糊综合评判的绵阳市地质灾害易发性评价[J].科技导报,2012,30(31):53-60.

The research of the method of index quantification about evaluation of geological hazard probability of occurrence★

LI Jia-ming1LU Jiang2WANG Zhe3*DONG Hong-ge4

(1.SichuanZhengjiGeotechnicalEngineeringCo.,Ltd,Mianyang621000,China;2.SichuanBureauofGeologyandMineralResourcesof108GeologicalBrigade,Chongzhou611230,China;3.SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621000,China;4.SichuanBureauofGeologyandMineralResourcesof909GeologicalBrigade,Mianyang621000,China)

Based on establishing system of evaluation index, the text marks off hierarchic standard value of index system of evaluation of geological hazard probability of occurrence and evaluation unitin of 4 km×4 km about Mianyang City. In this way, the problem of method of index quantification go into simpleness. In order to establishing model of valuation of geological hazard probability of occurrence, the text finally uses pellucid and wieldy methods to quantize evaluation indexes.

geological hazards, evaluation about probability of occurrence, index, quantification

1009-6825(2014)30-0061-03

2014-08-11 ★：科技部支撑计划项目“龙门山地震带小流域滑坡泥石流灾害监测预警技术研究与示范”(项目编号：2011BAK12B02)；国家自然科学基金项目(项目编号：41402248)；四川省教育厅科技创新团队项目(项目编号：12zd1106)；四川省非金属复合与功能材料重点实验室开放基金(项目编号：11zxfk06)

李家明(1981- )，男，工程师； 卢 江(1971- )，男，工程师； 董宏戈(1981- )，男，工程师

王 哲(1979- )，男，博士，讲师

P694

A