基于确定性系数法的区域地质灾害评价★

石磊彬

(中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊 065000)

1 区域地质环境

研究区位于秦巴山区大巴山北麓，以饶峰—麻柳坝断裂为界，横跨扬子准地台—秦岭褶皱一级构造单元，属暖温带半湿润大陆性季风气候，发育有汉江、任河、褚河三条主干水系，由于河流切割严重，地貌呈现两山两谷一川特征，整体地势南高北低。区内主要出露有寒武、奥陶、志留系地层，地质构造复杂，应力方向差异较大，体现在早期由北向南挤压，晚期为顺时针旋扭，整体呈北西—南东向展布，大致平行。复杂的应力变化成为地质灾害高发的基础条件。

2 确定性系数法

2．1 计算原理

确定性系数法实质为一个概率函数，表示为式(1):

其中，PPa为事件发生在数据分类a中的条件概率;PPs为灾害事件在研究区内发生的先验概率。CF值域为［－1，1］，当CF=0(或接近0)时表示先验概率与条件概率大致相等;当CF越接近1，灾害越易发生，CF=1表示该单元内某影响因子下灾害发生的概率为100%;CF值为负则相反。

2．2 计算步骤

1)因子分级:利用GIS栅格重分类方法对地质灾害诱发因子数据层进行分级;

2)因子灾害面积计算:利用GIS空间叠加分析功能，求取地质灾害诱发因子数据层中的灾害面积;

3)条件概率计算:求取因子数据层面积在数据类灾害总面积中的百分比，即为该因子分类中灾害发生的条件概率;

4)CF值计算:利用式(1)计算各数据类的CF值，确定诱发因子数据层中各数据类的影响程度;

5)合并CF值:利用式(2)求取合并值Z并重新划分，得到区划结果。

3 确定性系数法的应用

3．1 评价指标选取及权重确定

结合紫阳县区域地质环境条件，综合考虑引发地质灾害的内外动力影响因素，拟选评价因子见表1。

表1 评价因子拟选表

通过统计分析单个拟选取因子对地质灾害发育的影响程度，得出各个因子作用下地质灾害空间分布如图1～图3所示。

图1 地质灾害面积百分比与坡度、坡向、坡型关系曲线图

通过图1～图3分析得知，地质灾害与坡度、与人类工程活动成正比，即坡度越陡、人类活动越频繁，灾害越易发;与高程、距断裂距离与水系距离成反比，即高程越低，距离断裂、河流越近，灾害越易发。且灾害主要发生在千枚岩、板岩，降雨在1 100 mm左右，坡型呈凸形坡。

在地质灾害危险性评价研究中，确定评价指标的权重非常重要，它直接关系到评价质量的好坏及评价精度的高低。通过对拟选评价因子分级面积与所包括的地质灾害面积进行统计，求得数据类确定性系数，如表2所示。根据公式(2)，对紫阳县地质灾害评价因子数据类的CF值进行合并，求得因子数据层的Z值，如表3所示。

表2 评价指标确定性系数表

表3 因子数据类层确定性系数合并表

通过图表分析可知高程、坡向、年均降雨量3个评价因子Z值为负，表示对地质灾害的发生影响较小，因此，在地质灾害危险性区划中不予考虑。而其他6个评价因子对应Z值为正，表示对地质灾害的发生影响较大，且Z值越接近1，地质灾害发生概率越大，因此，在地质灾害危险性区划分析中应重点考虑。

3．2 评价结果分析

本文采用GIS自然间距分类法将紫阳县划分为五类危险等级区，并对各危险区与地质灾害的关系进行统计分析(见表4)。

图2 地质灾害面积百分比与高程、地层岩性、构造断裂关系曲线图

图3 地质灾害面积百分比与主干水系、年均降雨量、人类工程活动关系曲线图

通过紫阳县地质灾害危险性区划分析可知，在铁路、公路等人类工程活动较强的地区及研究区内主干水系附近，地质灾害的发生较频繁，而人类工程活动较弱和河流水系较少的地区地质灾害相对较少。这说明人类工程活动和主干水系及其支流对紫阳县研究区内地质灾害发生起决定性作用。

表4 地质灾害危险性区划分级表

从表4可知，低危险区到高危险区，灾害发生的面积比逐渐增大，即密度逐渐增大。高危险区、较高危险区地质灾害相对密集，灾害发生面积占研究区内灾害总面积的67．6%，其他危险区内灾害分布相对稀疏，所占比例较小，其中低危险区主要分布在紫阳县边境地区，符合紫阳县地质灾害分布的实际情况。

4 结语

1)采用确定性系数法，对研究区诱发地质灾害的影响因子进行定量统计分析，得出了诱发地质灾害的因子级别。得出危险性评价起决定性作用的因子从大到小分别为:人类工程活动、水系、坡度、地质构造、地层岩性、坡型。

2)根据计算分析结果，将紫阳县地质灾害危险性分为五个级别，高危险区和较高危险区内的地质灾害所占面积比达到了67．6%，且主要集中在沿交通干线分布的带状区域内，经与地质灾害现状对比分析，证明了评价的合理性，为紫阳县重点工程建设的选址和适宜性提供分析依据。

3)通过对灾害发育分布与各影响因子之间的定量关系进行分析，较为合理的解决了评价指标选取赋值的主观性问题，确定了定量分析评价各影响因素优劣的方法，具有很好的应用价值。

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