地質災害調查點預警方法研究

賈少杰 楊梅忠 孟東芳

太白縣地處秦嶺群山之中，植被覆蓋較好，但近年來隨著當?shù)厣鐣洕陌l(fā)展，人類工程活動頻繁，開山修路、采礦活動及開荒種田等，這些嚴重破壞了自然生態(tài)環(huán)境，導致邊坡失穩(wěn)，形成泥石流隱患，加劇了水土流失，進一步誘發(fā)各種地質災害?；?、泥石流及崩塌是太白縣最為嚴重的環(huán)境地質問題。其中，滑坡為區(qū)內最發(fā)育的地質災害，分布廣、數(shù)量多、危害大。本次共調查滑坡94處，其中查處滑坡隱患點 17處。滑坡在各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)都有發(fā)育，以靖口鎮(zhèn)、咀頭鎮(zhèn)尤為突出。按類型分:土質滑坡 35處、碎石土滑坡 49處、巖質滑坡 10處。按規(guī)模劃分:小型滑坡 80處、中型滑坡13處、大型滑坡 1處。在目前的地質災害調查工作中，地質災害點的規(guī)模類型及其威脅對象等在調查中都有詳細記錄，但對于某一地質災害點卻未體現(xiàn)這些因素的整體聯(lián)系，很難應用到災害預警中。本文將離散數(shù)據通過建立數(shù)學模型用一個指標來量化，定義為地質災害危險性，即地質災害點可能發(fā)生的概率及其發(fā)生后的人員財產損失;在劃分分析其危險性的基礎上，對每一個災點進行預警分級。

1 研究區(qū)概況

陜西省太白縣地處東秦嶺商丹蛇綠構造混合帶西端的次一級構造單元秦嶺群強變質變形帶，北鄰斜峪關斷陷變形帶。斷裂構造活動對區(qū)內的地質災害都有一定的影響[3]。區(qū)內秦嶺主脊橫亙縣境中部，境內地勢起伏，山峰高聳，峰嶺陡峭，地質構造復雜，新構造運動活躍，地層褶皺、斷裂發(fā)育，巖土體工程地質性質差異大。沿河兩岸人類工程經濟活動頻繁，每年 8，9月間陰雨連綿，有時連降大雨、暴雨甚至特大暴雨，隨之引起滑坡、崩塌、泥石流、洪水等突發(fā)性災害，給人民群眾的生命財產造成嚴重損失。

2 太白縣地質災害調查點危險性研究

本文將地質災害危險性定義為地質災害點可能發(fā)生的概率及其發(fā)生后的人員財產損失;在劃分分析其危險性的基礎上，對每一個災點進行預警分級;在調查結果中選擇與防災預警關系緊密的因子作為評價指標;如果一個地質災害隱患點威脅對象諸多，但其發(fā)生危險的可能性小，在防災預警中我們對其應如何分級;如果災害隱患點無威脅對象，我們又該如何分級;因此，用兩個指標來進行評判，即致災性與危害性。其中致災性本文定義為:地質災害隱患點發(fā)生危險的可能性;危險性本文定義為:地質災害隱患點威脅對象，將這個對象進行量化，其中包括人、財產等。其中致災性與危害性分別選取災害點規(guī)模、災點穩(wěn)定程度、威脅人數(shù)、威脅財產數(shù)目等因子進行計算，見圖 1。

2.1 地質災害點危險性評估模型

任一地質災害點的危險性指數(shù)(Zw)按下式計算:

其中，Zl，Zq分別為該類地質災害的致災性標度分值和危害性標度分值;Al，Aq分別為歷史強度和潛在強度的權重，分別取0.3，0.7。

2.1.1 評價因子的選取

根據調查到的數(shù)據，對于地質災害點調查的數(shù)據主要有:災害點規(guī)模、災害點穩(wěn)定程度，威脅人數(shù)，威脅財產數(shù)目。在我們的評價過程中，選取這 4個數(shù)據為評價因子，建立評價因子的模糊集合:U={U1，U2，U3，U4}。其中，U1為災點規(guī)模;U2為威脅人數(shù);U3為災點穩(wěn)定性;U4為威脅財產數(shù)目。

地質災害的危險性程度是相對的。在研究中，我們將太白縣地質災害的危險性劃分為4個等級，建立模糊集合并確定防災預警的等級:V={V1，V2，V3，V4}。其中，V1為輕度危險(輕度重視，以對災害點的監(jiān)測為主);V2為中度危險(中度重視，對災害點進行監(jiān)測，并制定防災預案);V3為重度危險(重度重視，對災害點進行監(jiān)測，并進行應急治理);V4為極重度危險(極重度重視，對監(jiān)測點進行不間斷監(jiān)測，并進行綜合治理，必要時立即組織搬遷)。

2.1.2 計算隸屬度，確定模糊矩陣R

根據評價因子的模糊集合和評價標準的模糊集合的隸屬關系，評價分數(shù)線和評價指標取值見表 1。

即隸屬函數(shù)取值為:S1=1，S2=3，S3=6，S4=7。

根據各評價因子打分值和隸屬函數(shù)，可求出其相應于各危險等級的隸屬度，進而得出模糊關系矩陣R。

表1 地質災害評價指標表

2.2 模糊綜合評判法進行計算

依照模糊綜合評判理論建立:

1)評語集 V={輕度危險，中度危險，重度危險，極重度危險};2)因子集U={災害點規(guī)模，災害點穩(wěn)定程度，災點威脅人數(shù)，災點威脅財產數(shù)};3)權重集 A={0.070，0.112，0.685，0.135}(根據層次分析法進行檢驗);4)根據各因素隸屬度函數(shù)，確定各因素的模糊隸屬度，建立每個災點的評判矩陣 R;5)災點模糊綜合評判。以 TB020為例，TB020塘口滑坡(隱患)，規(guī)模:小型;穩(wěn)定性:差;威脅人數(shù):無;威脅財產:180 000元;6)危險性指數(shù)。規(guī)模:2;穩(wěn)定性:10;威脅人口:3;威脅財產:5;7)將以上危險性指數(shù)代入隸屬度函數(shù)公式，建立該單元的評判矩陣。

計算得:B=[0.239，0.467，0.298，0.070]。

根據最大隸屬度原則，該災點屬于 2級，即中度危險點。

2.3 結果分析

計算結果顯示，TB020為中度危險，現(xiàn)場調查數(shù)據 TB020塘口滑坡(隱患)，規(guī)模:小型;穩(wěn)定性:差;威脅人數(shù):無;威脅財產:180 000元，該災害點無威脅人口，威脅財產數(shù)額較小，應當作為防災預警的中度重視，對于該點必須進行監(jiān)測與防災預案的編制，這與調查結果一致且將調查的離散數(shù)據用危險性指標量化，易于防災預警參考實施。

3 太白縣防災預警對策意見

本次地質災害詳細調查太白縣境內地質災害總計 142處，已經工程治理或搬遷 21處，新發(fā)現(xiàn)地質災害點 21處，最終確定地質災害及隱患點為 121處，其中滑坡 94處，如何對于每一個災點進行合理的防災預警工作，需要結合調查數(shù)據進行綜合分析，計算危險性等級，根據結果進行合理的工作部署，突出重點。

[1] 喬小艷，楊 軍.關于地質災害危險性評估工作方法及現(xiàn)狀簡介[J].科技資訊，2009(5):205.

[2] 成玉祥，任春林.基于 BT神經網絡的地質災害危險性評估方法探討[J].中國地質災害與防治學報，2008，6(2):100-101.

[3] 陜西省寶雞市太白縣聚仙山滑坡隱患點應急治理工程勘查/設計報告[R].西安:中國有色金屬工業(yè)西安勘察設計研究院，2008.

[4] 夏玉成，陳練武，薛喜成.地學信息數(shù)字化技術概論[D].西安:西安科技大學，2002.