袁州区地质灾害危险性区划评价指标体系研究

刘超超

（兰州资源环境职业技术大学，甘肃 兰州 730021）

1 区内自然环境条件

袁州区袁州西毗萍乡，南接吉安，东邻新余，西北连湖南，区内可有平原、丘陵和山地三种类型的地貌，气候温和湿润，水系发达，雨量充足。矿产资源非常丰富，主要有铌、钽、锂、锌、钴、金等20余种。其中，可开采氧化锂储量110万吨，占全国的31%、世界的12%。

2 区内主要地质灾害机理分析

袁州区地质灾害的主要特点为：①灾点范围广，灾害种类多，灾害规模以小型为主。②地质灾害发生和季节联系很大，汛期很容易诱发突发性灾害，危害大。③地质灾害分布地点主要在居民房后、公路沿线等一些切坡地带。④地质灾害具链生性、周期性、重复性和群发性。⑤不良的人类工程活动对于诱发的地质灾害的程度日益加强。

调查中滑坡灾害在袁州区占到了很大的比重，其中洪塘镇布上滑坡在本次灾害调查中属两个体积最大的一个（另一为洪江乡仰峰村楼上滑坡），其形成条件排除除降雨及人工切坡等因素外，主要还由于该滑坡后缘处王狗寨断裂带、滑体由具软化胀缩特性的小江边灰岩残坡积粘土组成及狮子形、小江边灰岩岩溶水作用等，在有记录的历史上已有多次轻微滑动，该滑坡现已构成对布上村危害的体积18万立方米；预测对布上、苦塘及井田三村潜在危害体积可达90万立方米以上(图1)。对于此区由于有人居住主要建议进行宏观监测，主要采用目视监测为主，其中采用安装简易监测设施点对灾害进行监测[1]。

图1 洪塘乡布上滑坡（H80）示意图

本区地下水有松散岩类（Q）孔隙水、红层碎屑岩类（H）孔隙裂隙水、碳酸盐岩类（T）裂隙溶洞水及基岩（S、P、Y）裂隙水四大类型[2]。其中碳酸盐岩类裂隙溶洞水分布区，由于岩性、岩相变化及出露条件不同，又分三个亚类：碳酸盐岩类（T）溶洞水、碳酸盐岩夹碎屑岩类（T+S）裂隙溶洞水、碎屑岩夹碳酸盐岩类（S+T）溶洞裂隙水，总面积近1100平方公里（其中260平方公里上伏松散岩类孔隙水），该区在自然条件下或人为工程因素如过量取地下水、施工不当等影响，存在隐伏岩溶地面塌陷可能（已有相当面积与规模的岩溶塌陷地质灾害发生，有关水文地质条件见前表4）。松散岩类孔隙水、红层碎屑岩类孔隙裂隙水及基岩裂隙水对岩土体的软化、膨胀及节理裂隙、层理面的润滑往往形成崩、滑、流的致灾因素。

表4 结构分层及明细

袁州区地质灾害危险性区划的研究基本思路是：①开展基本的区域地质调查，结合所得到的区域调查地质灾害的结果，以此来确定所调查的区域内存在的各种地质灾害类型；②分析所调查的区域内的主要灾害类型的影响因素个数、类型从而确定危险性评价因子，然后对评价因子赋予所求的权重，并将研究区域进行危险性区划等级的划分；③根据所调查的区域地质灾害各种特点，对多种影响因素进行详细的分析，并最终将各个单一危险性影响因素对所研究的区域造成的地质灾害的影响程度结果进行加权叠加，然后最终得出所求的地质灾害危险性综合区划的最终结果。

袁州区地质灾害危险性区划的一些基本原则主要有：综合性的原则、主导因素的原则、层次性的原则、定性与定量结合的原则。

地质灾害防治分区原则与方法：地质灾害的发生，是各种地质环境因素相互影响，不等量共同作用的结果。预测评估必须在对地质环境因素系统分析的基础上，判断降水或人类活动因素等激发下，某一个或一个以上的可调节的地质环境因素的变化，导致灾体处于不稳定状态，预测评估地质灾害的范围、危险性和危害程度[3]。地质灾害防治分区是地质灾害防治的重要性分区，主要根据地质灾害易发区划分，体现以人为本，并结合区经济建设布局、城镇分布、矿业开采、旅游景点建设、重要交通设施及人类工程活动强度、地质灾害潜在危害程度及其分布特点等划定。

（1）重点防治区(A)。西村镇及南部洪江乡大部区域,防治重点为明月山旅游区、采石分布区、重要交通干线及水利工程设施，其次为人工切坡建房。潜在灾害类型为崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷。

（2）次重点防治区（B）。中南部温汤镇防治重点为开采矿山、交通干线、工程设施、人工切坡建房等。潜在灾害类型为崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷。岩组类型主要为变质岩类(P)、岩浆岩类(Y)和少量一般碎屑岩类(S)；区内断裂构造较发育。区内人类工程活动主要为切坡建房、公路建设等。防治重点为人工切坡建房、危险路段、交通干线、工程设施等。潜在灾害类型为崩塌、滑坡、泥石流。

图2 袁州区西南防治规划图

（3）一般防治区（C）。地质灾害一般防治区位于境内的偏南部，分布面积较小，温汤村地质灾害一般防治区(C1)地貌上均属河谷平原，地面坡度5～10度；岩组类型均为松散岩类(Q)；区内断裂构造不发育。区内人类工程活动较弱，局部存在人工切坡建房现象。目前区内暂无地质灾害隐患点。

3 袁州区地质灾害危险性评价指标体系的构建

3.1 构建评价的层次结构

这个构建是层次分析法中非常至关重要的一步。因此分解决策的问题所涉及到的各种因素，从而划分出：目标层、准则层、方案层等，从而来构建出各种因素之间的相互联结的层次的结构模型如图所示：

图3 构建评价的层次结构

3.2 构造判断矩阵

此文在建立评价层次结构以后,我们就需要确定各种各样的因素Ci对目标G的影响程度,即因此需要确定它们所在G中的比重。我们采用1～9的标度法(具体方法见表)其指标对各因素进行的两两相互的比较,从而构造出判断矩阵A(G-C)。

表1 1～9标度（重要性指标）及其含义

判断矩阵的性质：

3.3 计算单一准则情况下元素的相对权重以及其一致性的检验

基于所构造的判断矩阵,来计算出判断矩阵所存在的最大特征值λmax和其所对应的特征向量W,我们将W标准化,即是为同一层次的结构中相应元素对于其上一层次中的某一个因素的相对重要性的排序的权重。所以一致性检验是我们用来衡量所构造的判断矩阵的不一致程度的,其一致性指标记作CI,一致性的定义为：

当CI的值越大时，所构造的判断矩阵的不一致程度就越高。所以接下来要引入随机一致性的指标RI应当作为一定范围内的判断矩阵的不一致程度的评判标准。一致性的指标RI在对各阶矩阵的相应的数值如表所示：

表2 随机一致性指标RI值

3.4 层次的总排序及其一致性的检验

在计算同一层次的所有因素对于所在目标层的相对重要性的排序权值，这个被称为层次总排序。

而层次单排序完成后,由目标层到达方案层的逐层开展的总排序。层次的总排序也要进行一致性的检验的。检验的方法就是从目标层发展到方案层来进行的。假设P层中所存在的某因素会对Cj的单排序的一致性的指标为CI,而随机一致性的指标是RI,则所求的层总排序随机的一致性比例为：

这其中aj是W的第j个分量。同样情况，我们当CR＜0.1时，认为层次总排序结果应当是理想的一致性的。

所以我们根据如上所述的层次分析法来确定了7个评价因子的权重。其过程如下：

首先我们将层次的结构分为三层：分别是A,B,C。A为总层次目标层，B为准则层，C为最后一层，所构建的表格如下表。

袁州区地质灾害类型主要有：滑坡、崩塌和不稳定斜坡隐患等。因此在对研究的袁州区地质灾害分布与地形地貌、水系、工程地质岩组、地下水位、地质构造、降雨量分布等的统计基础上,选取了7个评价因子来建立袁州区地质灾害危险性区划的评价指标体系：

表3 地质灾害危险性评价指标体系

首先我们将层次的结构分为三层：分别是A,B,C。A为总层次目标层，B为准则层，C为最后一层，所构建的表格如下：

我们根据所选取的评价因子结合实际情况做出了所构造的互反矩阵，构造的表格如下：

表5 构建互反矩阵

对于所构造的判断矩阵进行计算求出其最大特征值和其所对应的特征向量，对于互反矩阵的计算内容和结果如下：

表6 构建结果

运用一致性计算的公式：

可以得出其最大特征值和其所对应的特征向量所构建的一致性指标是否合格，其计算的结果如下：

对于所求的特征向量都进行了归一化所以得出的结果如下：

A-B的 λmax=3.0183 W=｛0.4434 0.1692 0.3874｝T代入公式的CR=0.0157＜0.1；

B2-C的 λmax=4.0310 W=｛0.4673 0.2772 0.1600 0.0954｝T代入公式的CR=0.01148＜0.1；

B3-C的λmax=2 W=｛0.2 0.8｝T代入公式的CR=0＜0.1；

总排序随机一致性CR=0.01139＜0.1。

其结果均小于0.1所以所选因子的一致性是理想的最后进行A-C总层次排序总层次排序的结果如下表格：

表7 A-C层次总排序

分别得出C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7所对应的权值 C1=0.4434；C2=0.1376；C3=0.0816；C4=0.0472；C5=0.0281；C6=0.0775；C7=0.3099。经最终计算，一致性指标CR的值为0.0157，小于0.1，通过一致性检验。

4 结论

根据实地调查资料，本文重点对袁州区西南地质灾害点数据包括滑坡、崩塌、不稳定斜坡等地质灾害点的分析，利用层次分析法对评价指标所选的权重来进行计算，使所建立的指标体系具有较强的操作性，可以为同类地质灾害危险性评价提供重点的借鉴和实践意义。