秦嶺山區(qū)堆積層滑坡災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用★

王建智 朱有祿

(中國(guó)有色金屬工業(yè)西安勘察設(shè)計(jì)研究院，陜西西安 710054)

1 概述

陜南秦嶺山區(qū)由于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖體破碎、地形地貌多變、氣候條件特殊等原因，成為我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)區(qū)和重災(zāi)區(qū)之一。松散堆積層滑坡是該區(qū)分布最為廣泛、暴發(fā)頻率高、持續(xù)危害性較大的地質(zhì)災(zāi)害之一?；碌刭|(zhì)災(zāi)害是致災(zāi)體和受災(zāi)體共同作用的結(jié)果，用風(fēng)險(xiǎn)性來評(píng)價(jià)。滑坡風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)由三部分組成:致災(zāi)體危險(xiǎn)性(R)評(píng)價(jià)、受災(zāi)體易損性(V)評(píng)價(jià)和受災(zāi)體的價(jià)值(C)核算。危險(xiǎn)性是地質(zhì)災(zāi)害形成的動(dòng)力條件，易損性是地質(zhì)災(zāi)害的后果，受災(zāi)體是風(fēng)險(xiǎn)損失的表現(xiàn)。沒有易損性，也就沒有災(zāi)難。易損性反映了特定社會(huì)的人們及其所擁有的財(cái)產(chǎn)對(duì)自然災(zāi)害的承受能力，不同地區(qū)的不同承災(zāi)體在不同時(shí)間里對(duì)不同的災(zāi)害有不同的易損性特征。近幾年，許多學(xué)者對(duì)自然和社會(huì)易損性作了深入的研究，并對(duì)多種自然災(zāi)害的易損性建立了分析體系和評(píng)價(jià)方法或模型，并將它們用于指導(dǎo)高易損地區(qū)人們的防災(zāi)救災(zāi)。通常采用依賴歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)方法或易損性矩陣，處于定性到半定量評(píng)估階段。至今還沒有開發(fā)出普遍適用的易損性評(píng)價(jià)方法和系統(tǒng)模型。因此有必要對(duì)滑坡災(zāi)害受災(zāi)體易損性評(píng)估方法進(jìn)行深入的研究。

為了提高易損性評(píng)估的定量化水平，本文以寧強(qiáng)縣田家灣滑坡為例，探討滑坡地質(zhì)災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)方法。

2 堆積層滑坡易損性評(píng)價(jià)方法

2．1 受災(zāi)體分析

承災(zāi)體分析，是對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的各種承災(zāi)體的調(diào)查研究，選擇對(duì)易損性評(píng)價(jià)較重要的承災(zāi)體，主要包括承災(zāi)體調(diào)查、時(shí)空概率調(diào)查、易損性調(diào)查三種。

1)受災(zāi)體調(diào)查。陜南多山，我國(guó)有“靠山吃山”的說法，區(qū)內(nèi)建筑幾乎全部建設(shè)在山腳處，威脅對(duì)象一般位于主滑方向的坡腳下或坡體上。我國(guó)對(duì)于承災(zāi)體的分類由于側(cè)重點(diǎn)的不同，對(duì)于承災(zāi)體的分類也不盡相同，對(duì)承災(zāi)體只做一般性的分類，根據(jù)受災(zāi)體是否可以移動(dòng)分為物質(zhì)承災(zāi)體和人員承災(zāi)體兩大類，物質(zhì)承災(zāi)體進(jìn)一步分為鋼構(gòu)建筑、磚混建筑、土坯民房、耕地、牲畜等11類，人員承災(zāi)體進(jìn)一步分為 60歲以上老人、6歲以下兒童、7歲 ～17歲青少年、18歲～59歲成年人等4類。對(duì)于物質(zhì)承災(zāi)體按一般分類的價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)粗略估計(jì)其價(jià)值。生命承災(zāi)體主要是居住、工作和流經(jīng)該處的人口。居民區(qū)人員按 4人/戶，辦公區(qū)人員按3人/間，露天公共區(qū)按場(chǎng)地大小、人口密度和流動(dòng)性粗略估計(jì)受險(xiǎn)區(qū)人口數(shù)量。

2)時(shí)空概率調(diào)查。承災(zāi)體的時(shí)空概率按如下辦法估計(jì):物質(zhì)承災(zāi)體時(shí)空概率為1．0;居民區(qū)的人員，按人均每天有14 h待在屋內(nèi)計(jì)為14/24=0．58;工廠、學(xué)校、醫(yī)院、辦公樓等區(qū)域的人員，按人均每天有8 h待在屋內(nèi)計(jì)為8/24=0．3;露天公共區(qū)的人員，按人均每天有12 h待在場(chǎng)地計(jì)為12/24=0．5。

3)易損性調(diào)查。承災(zāi)體的易損性主要由災(zāi)害的強(qiáng)度和承災(zāi)體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)所決定，其確定比較困難，在此給出一般分類情況下的各類承災(zāi)體的易損性范圍，調(diào)查時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做大致判斷，其中人員的易損性因保護(hù)程度不同而有所差異，建筑物內(nèi)人員易損性為0．5 ～0．8，露天人員易損性為 0．5 ～1．0，這主要是因?yàn)閮和屠先说囊讚p性太高。

2．2 承災(zāi)體的層次結(jié)構(gòu)模型

以堆積層滑坡受災(zāi)體易損性為目標(biāo)層，以受災(zāi)體為準(zhǔn)則層，以與受災(zāi)體相關(guān)的14個(gè)因素為方案層，建立層次結(jié)構(gòu)模型(見圖1)。

圖1 堆積層易損性評(píng)價(jià)的層次結(jié)構(gòu)模型

2．3 受災(zāi)體的層次排序

通過對(duì)影響易損性因素的分析，利用1～9標(biāo)度法(AHP法)表示因素之間的影響強(qiáng)弱，逐項(xiàng)就各層中的因子對(duì)上一層目標(biāo)的相對(duì)重要性進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造判別矩陣，同時(shí)參考專家意見，確定它們的相對(duì)重要性并賦以相應(yīng)的分值，構(gòu)造判斷矩陣。再計(jì)算出最大特征根、對(duì)應(yīng)的特征向量、各層次的單排序以及進(jìn)行判斷矩陣一致性檢驗(yàn)。D—Y判別矩陣見表1。

表1 D—Y判別矩陣

CR=0．001 7＜0．1，顯然滿足一致性檢驗(yàn)，故上述特征向量W可作為權(quán)向量。Y1—X判別矩陣見表2。

表2 Y1—X判別矩陣

CR=0．000 8＜0．1，顯然滿足一致性檢驗(yàn)，故上述特征向量W可作為權(quán)向量。Y2—X判別矩陣見表3。

表3 Y2—X判別矩陣

CR=0．000 9＜0．1，顯然滿足一致性檢驗(yàn)，故上述特征向量W可作為權(quán)向量。Y3—X判別矩陣見表4。

表4 Y3—X判別矩陣

CR=0＜0．1，顯然滿足一致性檢驗(yàn)，故上述特征向量W可作為權(quán)向量。層次總排序D—X見表5。

表5 層次總排序D—X

CR=0．002＜0．1，顯然滿足一致性檢驗(yàn)，故上述特征向量W可作為權(quán)向量。

2．4 易損性計(jì)算和等級(jí)劃分

通過引入易損性指數(shù)的計(jì)算來評(píng)價(jià)易損性的大小，易損性指數(shù)是表示各因子在易損性判別中作用大小或強(qiáng)弱的物理量，是一個(gè)相對(duì)比較的數(shù)值，是定性分析的定量表示。其計(jì)算方法如下:

其中，Z為易損性指數(shù);n為評(píng)價(jià)因素的個(gè)數(shù);Zi為第i個(gè)因素的易損性;ai為第i個(gè)因素的權(quán)重值。

根據(jù)人員易損性和財(cái)產(chǎn)易損性兩值的大小對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的易損性進(jìn)行等級(jí)劃分，可把地質(zhì)災(zāi)害易損性等級(jí)劃分為四級(jí)，首先采用對(duì)稱不等分間隔分割法劃分因子等級(jí)，然后根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)判斷，對(duì)區(qū)間進(jìn)行修正。計(jì)算結(jié)果在0～1之間，保守起見，高度易損性范圍取大，微度易損范圍取小，初步將易損性取值范圍取為:小于0．1，0．1 ～0．3，0．3 ～0．6，大于 0．6 四個(gè)范圍來表示分別為微度易損、低度易損、中度易損和高度易損四級(jí)，其分別用Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ來代替，見表6。

表6 易損性等級(jí)劃分表

根據(jù)當(dāng)?shù)氐馁Y料計(jì)算出當(dāng)?shù)氐娜藛T易損性和財(cái)產(chǎn)易損性后，再根據(jù)表6進(jìn)行等級(jí)劃分，對(duì)當(dāng)?shù)氐囊讚p性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 工程實(shí)例

廣坪鎮(zhèn)鳳凰街滑坡位于陜西省寧強(qiáng)縣廣坪鎮(zhèn)鳳凰山南坡。緯度 N=33°04'49．86″，經(jīng)度 E=106°00'0．99″。山體呈東西向展布，山脊高程640 m～680 m，最高點(diǎn)高程683．16 m，坡腳高程603 m～605 m，相對(duì)高差40 m～80 m。山體南坡發(fā)生過滑動(dòng)，即鳳凰街滑坡，其坡面坡度上部25°～40°，下部10°～25°。北坡坡度50°～60°。東西兩側(cè)為基巖陡坎，坡度80°～90°。從巖性來說該滑坡屬于碎石土堆積層滑坡，其控滑類型為土巖接觸面?；w從平面上呈現(xiàn)不規(guī)則形陡坡。滑體上有少量喬木和灌木覆蓋，覆蓋率約50%。滑坡首次出現(xiàn)于2008年地震之前，房后土體下滑致使房后涌土。后緣出現(xiàn)裂縫，房屋后墻垮塌。圖2，圖3為該滑坡的概況。

圖2 廣坪鎮(zhèn)鳳凰街滑坡全貌（鏡向325°）

圖3 廣坪鎮(zhèn)鳳凰街剖面示意圖

根據(jù)田家灣村滑坡承災(zāi)體的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，承災(zāi)體易損性如表7所示。

表7 田家灣村承災(zāi)體易損性調(diào)查表

物質(zhì)承災(zāi)體易損性:

人員承災(zāi)體易損性:

以上結(jié)果根據(jù)表6查可知該滑坡災(zāi)害易損性Ⅲ級(jí)，即中度易損性。

4 結(jié)語(yǔ)

1)根據(jù)受災(zāi)體是否可以移動(dòng)分為物質(zhì)承災(zāi)體和人員承災(zāi)體兩大類，物質(zhì)承災(zāi)體進(jìn)一步分為鋼構(gòu)建筑、磚混建筑、土坯民房、耕地、牲畜等11類，人員承災(zāi)體進(jìn)一步分為60歲以上老人、6歲以下兒童、7歲～17歲青少年、18歲～59歲成年人等4類。

2)根據(jù)層次分析法，確定了受災(zāi)體的層次結(jié)構(gòu)模型，得到了各因素的層次結(jié)構(gòu)排序及總排序，得到了各因素的權(quán)重。由于各個(gè)評(píng)價(jià)因子在物質(zhì)承災(zāi)體和生命承災(zāi)體中的影響程度大小不同，所以其權(quán)重值也不盡相同。通過引入易損性指數(shù)的計(jì)算來評(píng)價(jià)易損性的大小，易損性指數(shù)是表示各因子在易損性判別中作用大小或強(qiáng)弱的物理量，是一個(gè)相對(duì)比較的數(shù)值，是定性分析的定量表示。

3)根據(jù)人員易損性和財(cái)產(chǎn)易損性兩參數(shù)，確定了陜南堆積層滑坡易損性的分級(jí)，提出了陜南堆積層滑坡災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)方法。以寧強(qiáng)縣廣坪鎮(zhèn)鳳凰街滑坡易損性計(jì)算為例進(jìn)行計(jì)算，該滑坡災(zāi)害易損性Ⅲ級(jí)，即中度易損性。

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