廣西浦北縣滑坡災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)

溫泳心

（廣西大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，廣西 南寧 530004）

浦北縣是廣西地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)，每年地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻繁，給當(dāng)?shù)厝罕姷纳柏?cái)產(chǎn)造成了重大損失?；率瞧直笨h較易發(fā)生且構(gòu)成威脅較大的主要地質(zhì)災(zāi)害類型之一，縣內(nèi)現(xiàn)已查明有滑坡災(zāi)害198 處，絕大多數(shù)分布在六萬山山脈及勾頭嶂山脈一帶，共造成20 人死亡220.04 萬元直接經(jīng)濟(jì)損失，其中還有120 處存在災(zāi)害隱患，共威脅3133 人生命安全及1829 萬元經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)。由于滑坡災(zāi)害成因復(fù)雜，加上人類工程活動(dòng)的增強(qiáng)，災(zāi)害仍呈現(xiàn)加劇趨勢(shì)，嚴(yán)重危害人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和影響經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，對(duì)浦北縣滑坡災(zāi)害進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)，為建立監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)、健全群測(cè)群防網(wǎng)絡(luò)、建立地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)等工作提供可靠依據(jù)，具有深遠(yuǎn)的意義[1]。

用于滑坡災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)的方法有很多，通常可以分為定性和定量?jī)纱箢?。在早期研究中，由于技術(shù)上的限制以及對(duì)滑坡災(zāi)害評(píng)價(jià)認(rèn)識(shí)不準(zhǔn)確，研究者們經(jīng)常使用定性方法來評(píng)價(jià)，隨著3S 技術(shù)的快速發(fā)展，定量分析方法逐漸成為滑坡災(zāi)害評(píng)價(jià)重要方法[2]。本次研究采用層次分析模型[3，4]結(jié)合信息量模型[5，6]對(duì)浦北縣滑坡災(zāi)害進(jìn)行評(píng)價(jià)，將歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)的客觀分析結(jié)果與專家的經(jīng)驗(yàn)判斷直接而有效地結(jié)合起來，使評(píng)價(jià)結(jié)果更具有合理性[7]。

1 研究方法

1.1 層次結(jié)構(gòu)模型

層次分析法是定性和定量相結(jié)合的、系統(tǒng)化、層次化的多目標(biāo)決策方法[8]，層次分析模型可以把一個(gè)復(fù)雜問題分解成組成因素，并按支配關(guān)系形成層次結(jié)構(gòu)，然后應(yīng)用比較的方法確定決策方案的相對(duì)重要性，再加以綜合以確定相對(duì)重要性順序。

首先，根據(jù)層次分析法原理，結(jié)合研究區(qū)的滑坡災(zāi)害情況與地質(zhì)環(huán)境條件，把復(fù)雜問題按特定的目標(biāo)，準(zhǔn)則和約束等分解成為因素的各個(gè)組成部分，構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型，模型分為：目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層[9]。其次按照T.L.Satty 提出的1～9標(biāo)度[10]，綜合各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)重要性的分析，構(gòu)造兩兩比較的判別矩陣[11]。由判別矩陣計(jì)算各層次評(píng)價(jià)因子的相對(duì)權(quán)重，即求解判斷矩陣的最大特征向量，并對(duì)向量 進(jìn)行歸一化處理，得到W=(w1,w2,…,wn)，為所求的特征向量的近似值，即為各指標(biāo)的權(quán)重。

采用和積法計(jì)算各矩陣的最大特征根λmax，進(jìn)行隨機(jī)一致性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)公式為：

式中：CI 為一致性指標(biāo)；λmax 為最大特征根；n 為矩陣階數(shù)；RI 為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)；CR 為隨機(jī)一致性比率。只有當(dāng)CR ＜0.1 時(shí)，判斷矩陣才通過一致性檢驗(yàn)，即此時(shí)所獲取的權(quán)值是合理的。

1.2 信息量模型

運(yùn)用信息量模型進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)，即在選取了評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，在ArcGIS 的平臺(tái)上構(gòu)建模型，把影響區(qū)域穩(wěn)定性的各個(gè)因素的實(shí)測(cè)值轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蛑庇^地反映出區(qū)域穩(wěn)定性的信息量值，再利用ArcGIS 疊加計(jì)算出全部區(qū)域的總信息量值，用總信息量值來衡量地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率的大小。地質(zhì)災(zāi)害事件 (Y)是由影響因子(x1,x2,x3…xn)共同作用下發(fā)生的，由此建立信息量模型，可采用下式計(jì)算單因素影響下的信息量值。

式中，I(xi,Y)指的是評(píng)價(jià)因子xi對(duì)地質(zhì)災(zāi)害事件Y的發(fā)生提供的信息量；Ni為分布在因素xi特定類別中發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的單元格數(shù)；N為研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的單元格總數(shù)；Si為評(píng)價(jià)因子xi特定類別所占的單元格數(shù)；s 為研究區(qū)內(nèi)單元格總數(shù)。

2 研究區(qū)概況

浦北縣位于廣西南部，太陽輻射強(qiáng)，日光充足，氣候溫暖，熱量豐富，雨量充沛，冬短夏長(zhǎng)，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。年平均氣溫21.5℃，出現(xiàn)極端最高氣溫為38.6℃，極端最低氣溫為-1.9℃?？h境年平均降雨量1725mm，年內(nèi)降雨量分布不均勻，干濕季明顯，雨季為4～9 月，雨量集中期為6～8 月，大多數(shù)的暴雨洪澇出現(xiàn)在這三個(gè)月里?？h境內(nèi)主要河流分屬南流江和西江兩水系，總流域面積為2521km2，其中南流江流域面積1774.8 km2，占總流域面積的70.5%；西江流域面積為742.65 km2，占總流域面積的28.5%。

研究區(qū)處于六萬山隆起和廣西地槽交接帶，受印支晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，大量巖漿巖入侵，形成了典型的花崗巖分布區(qū)?？h區(qū)東北部屬中低山地區(qū)，六萬山及其余脈自東北走向西南，地形外貌雄偉，在六萬山、官垌境內(nèi)海拔高度為600m～700m；中部為低山丘陵地帶，山頭呈饅頭狀，海拔在200m～500m 之間；南部多為低丘陵地貌區(qū)，海拔在150m 以下。研究區(qū)內(nèi)一系列的主壓結(jié)構(gòu)面呈北東向展布為主，總體屬于華夏-新華夏系，中部并與東西向構(gòu)造斜接，華力西-印支-燕山期復(fù)合迭加的北東向擠壓褶皺斷裂帶和張扭結(jié)構(gòu)面促成了巖漿活動(dòng)，造成中、新生代斷陷盆地。由于浦北縣山多地少，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類對(duì)山坡開發(fā)利用等工程活動(dòng)逐漸增強(qiáng)，形成的滑坡災(zāi)害的潛在威脅和造成的損失也將越來越大。

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

3.1 評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐?/h3>

評(píng)價(jià)單元的劃分形式及其大小對(duì)區(qū)劃的結(jié)果影響較大，常用的評(píng)價(jià)單元有規(guī)則的柵格單元、自然斜坡或地貌單元以及行政單元等[12]。本文所采用的數(shù)字高程DEM 的分辨率為30m，故采用30m×30m 的柵格單元對(duì)研究區(qū)進(jìn)行劃分，并通過ArcGIS的重采樣功能將每個(gè)圖層?xùn)鸥穹直媛识贾夭蓸訛橥环直媛省?/p>

3.2 采用層次分析法確定權(quán)重

根據(jù)對(duì)浦北縣自然地理概況以及滑坡災(zāi)害情況進(jìn)行了解分析后，決定本次從地形地貌因素、水文地質(zhì)因素以及滑坡災(zāi)害的誘發(fā)因素三個(gè)方面進(jìn)行考慮，選取坡度、坡向、地貌類型、水系、構(gòu)造、地層巖性、人類工程活動(dòng)以及年平均降雨量8 個(gè)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性影響較為明顯的因素，作為易發(fā)性評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)指標(biāo)，以此構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型，如圖1 所示。

圖1 浦北縣滑坡災(zāi)害易發(fā)性層次結(jié)構(gòu)模型

采用1～9 標(biāo)度法，將評(píng)價(jià)指標(biāo)兩兩比較，分別構(gòu)造判別矩陣A-B、B1-C、B2-C、B3-C，如下：

分別對(duì)各個(gè)判斷矩陣進(jìn)行隨機(jī)一致性檢驗(yàn)，得到的CR 值依次為：0.0176，0，0.0176，0，CR 值均小于0.1，通過一致性檢驗(yàn)，得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重iω，如表1。

3.3 各評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)及信息量值計(jì)算

根據(jù)浦北縣滑坡災(zāi)害的發(fā)生情況以及對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行合理的分級(jí)，并運(yùn)用Arcgis 的柵格計(jì)算器，將浦北縣滑坡災(zāi)害點(diǎn)分布圖與各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)分類柵格圖進(jìn)行疊加分析，得到每個(gè)評(píng)價(jià)因子下各級(jí)指標(biāo)的災(zāi)害點(diǎn)分布數(shù)量，采用信息量公式計(jì)算出各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息量值。評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)情況及信息量值如表2 所示。

4 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)

圖2 浦北縣滑坡災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)

表1 滑坡災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

浦北縣滑坡災(zāi)害易發(fā)評(píng)價(jià)分區(qū)圖顯示浦北縣滑坡災(zāi)害主要分布在浦北縣東北部，面積占比為13.8%，北部、中部、西南部主要為高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)和低易發(fā)區(qū)，分布較廣，面積占比依次為：39.6%、24.2%、18.5%。極低易發(fā)區(qū)面積極小且集中分布在東南部，面積占比僅為3.9%。

5 結(jié)論

（1）廣西浦北縣是滑坡災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)之一，縣內(nèi)共發(fā)生滑坡198 處，本次研究從地形地貌因素、水文地質(zhì)因素以及滑坡災(zāi)害的誘發(fā)因素三個(gè)方面進(jìn)行考慮，選取坡度、坡向、地貌類型、距水系距離、距構(gòu)造距離、地層巖性、人類工程活動(dòng)以及年平均降雨量作為易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用AHP-信息量模型進(jìn)行滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)。

（2）基于Arcgis 軟件采用信息量法計(jì)算了各評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)的信息量值，得出浦北縣滑坡災(zāi)害點(diǎn)的在各級(jí)指標(biāo)分區(qū)下的實(shí)際分布情況，在坡度20～30°之間、坡向西北向、侵蝕-剝蝕緩坡低山丘陵區(qū)、距水系500m 內(nèi)、距斷層1000m 內(nèi)、花崗巖類廣泛分布、人類工程活動(dòng)強(qiáng)度中等、年平均降雨量>1800mm 的區(qū)域內(nèi)，滑坡災(zāi)害最易發(fā)生。

（3）從易發(fā)等級(jí)分區(qū)看，滑坡災(zāi)害的極高易發(fā)區(qū)主要分布在浦北縣東北部，面積占比較小，北部、中部、西南部主要為高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)和低易發(fā)區(qū)，面積分布較廣，極低易發(fā)區(qū)面積極小且集中分布在東南部。