地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃的評價指標(biāo)體系研究★

王 哲 李海峰

(1.西南科技大學(xué)，四川 綿陽 621010； 2.四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽 618000)

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃的評價指標(biāo)體系研究★

王 哲1李海峰2

(1.西南科技大學(xué)，四川 綿陽 621010； 2.四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽 618000)

在闡述地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃涵義和建立評價指標(biāo)體系重要性的基礎(chǔ)上，較為系統(tǒng)的說明了評價指標(biāo)體系建立的原則和方法，并結(jié)合綿陽市地質(zhì)災(zāi)害分布與地質(zhì)環(huán)境條件之間的關(guān)系，建立了綿陽市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃的評價指標(biāo)體系，最后，應(yīng)用層次分析法確定了各評價指標(biāo)的權(quán)重，得出降雨量指標(biāo)在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃中的作用最為顯著，權(quán)重值為0.253 3，其次為地質(zhì)災(zāi)害分布密度指標(biāo)，權(quán)重值為0.200 0。

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃，評價指標(biāo)，層次分析法

0 引言

四川省綿陽市位于四川盆地西北部，市轄范圍內(nèi)地形地貌多樣，地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，加之區(qū)域內(nèi)工程建設(shè)活動較強(qiáng)烈，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的分布、類型及危害程度等存在區(qū)域差異，在深入分析地質(zhì)災(zāi)害特征，深刻認(rèn)識地質(zhì)災(zāi)害形成、發(fā)展、分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的控制條件和誘發(fā)條件進(jìn)行綜合分析，按一定原則和一定等級系統(tǒng)，選取一定的評價指標(biāo)體系，評價地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性大小，并劃分地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)，為地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃編制提供科學(xué)可信的依據(jù)，以最大限度地減少地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)域內(nèi)的生命財產(chǎn)損失[1]。因此，為了做好區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃，首先要開展區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃研究工作，為確保地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃的客觀性、可靠性和準(zhǔn)確性，必須建立一套合理的、規(guī)范的和簡明評價指標(biāo)體系及其量化方法。因此，本文將結(jié)合綿陽市地質(zhì)災(zāi)害的實際情況，探討如何建立地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃的評價指標(biāo)體系及其指標(biāo)權(quán)重的確定。

1 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

評價指標(biāo)建立時在遵循客觀性、主導(dǎo)性、獨立性、簡明性、可操作性及尺度性等原則的基礎(chǔ)上，通過分析綿陽市地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀及分布與區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件之間的關(guān)系，將影響滑坡、崩塌和泥石流3種地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要因素分為孕災(zāi)因素、致災(zāi)因素和災(zāi)害歷史現(xiàn)狀，并采用目標(biāo)分析法，將地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價的目標(biāo)進(jìn)行分解，以便于評價指標(biāo)量化及建立3層結(jié)構(gòu)評價指標(biāo)體系(如圖1所示)。

2 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價指標(biāo)的權(quán)重確定

2.1 評價指標(biāo)賦權(quán)方法的選取

目前有很多定權(quán)方法[2]，如專家打分法，調(diào)查統(tǒng)計法，序列綜合法，公式法，數(shù)理統(tǒng)計法，復(fù)雜度分析法等。在這些定權(quán)方法中，層次分析法(the Analytic Hierarchy Process，簡稱 AHP法)是一種定性與定量相結(jié)合的多目標(biāo)決策方法，其可利用數(shù)學(xué)方法確定評價指標(biāo)權(quán)重值[3，4]。因此，將AHP法應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃研究中，使復(fù)雜的地質(zhì)問題層次化，使問題得到有效的解決。

2.2 應(yīng)用AHP法確定評價指標(biāo)權(quán)重

采用AHP法確定評價指標(biāo)權(quán)重大體可分為以下4個步驟。

2.2.1 建立層次結(jié)構(gòu)

將地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃作為目標(biāo)層，以孕災(zāi)因素、致災(zāi)因素、災(zāi)害歷史狀況為類指標(biāo)層，而將表征類指標(biāo)的因素作為基礎(chǔ)指標(biāo)層，建立了如圖1所示的層次結(jié)構(gòu)模型。

2.2.2 構(gòu)造判斷矩陣

將專家咨詢意見與1～9標(biāo)度法相結(jié)合，對各層中的評價因子對上一層目標(biāo)的重要性進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造出如下一級及二級判斷矩陣。

2.2.3 層次單排序及一致性檢驗

為驗證構(gòu)造的判斷矩陣所求出的特征向量是否合理，需要對每一個成對比較陣計算最大特征根λmax及對應(yīng)的特征向量W，利用隨機(jī)一致性指標(biāo)和一致性比率進(jìn)行一致性檢驗，如符合一致性要求則其對應(yīng)的歸一化特征向量即為權(quán)向量；若不符合一致性要求則重新調(diào)整判斷矩陣，直到取得滿意的一致性檢驗。

1)最大特征根λmax及特征向量W。采用和法計算判斷矩陣的最大特征根和特征向量[5]，主要有以下幾步：

2)判斷矩陣的一致性檢驗。

若CR<0.10則通過一致性檢驗，否則對判斷矩陣進(jìn)行調(diào)整。其層次單排序及一致性檢驗計算結(jié)果如表1～表3所示。

表1 一級判別矩陣(A-U)

其中，λmax=3.0；CI=0；RI=0.58；CR=0<0.10，滿足一致性檢驗。

表2 二級判別矩陣(U1-C)

其中，λmax=4.0；CI=0；RI=0.90；CR=0<0.10，滿足一致性檢驗。

表3 二級判別矩陣(U2-C)

其中，λmax=3.038；CI=0.019；RI=0.58；CR=0.033<0.10，滿足一致性檢驗。

對于災(zāi)害歷史狀況指標(biāo)U3中僅有地質(zhì)災(zāi)害分布密度C8，因而其權(quán)重值等于1，則λmax=1.0，CI=0，RI=0，CR=0<0.1，通過一致性檢驗。

2.2.4 層次總排序及一致性檢驗

1)層次總排序。在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價指標(biāo)體系的3層遞階結(jié)構(gòu)，為確定基礎(chǔ)指標(biāo)層對目標(biāo)層組合權(quán)重及影響程度，需要利用該層所有層次單排序的結(jié)果計算出該層元素的組合權(quán)重，這個過程稱為層次總排序，可通過層次組合排序權(quán)重值計算公式獲得總排序權(quán)重值，其計算結(jié)果如表4所示。

表4 層次組合總排序(A-C)

其中，aj(j=1，2，…，m)是在總指標(biāo)(A)下，U層次各分項指標(biāo)相對重要性權(quán)值；cij(i=1，2，…，n，j=1，2，…，m)是在U層次的每一分項指標(biāo)下，相應(yīng)的C層次指標(biāo)間的相對重要性權(quán)值；Wi(i=1，2，…，n)即為C層次在總指標(biāo)下的相對重要性權(quán)值，也即我們所求的各具體評價指標(biāo)的權(quán)重。

第p層對第1層的組合一致性比率CR(p)為：CR(p)=CR(p-1)+CI(p)/RI(p),p=3,4,…，s。

當(dāng)CR(p)<0.10時，則層次總排序滿足一致性。

按照上面的公式進(jìn)行層次總排序一致性檢驗，其計算結(jié)果為：

則基礎(chǔ)指標(biāo)層對目標(biāo)層的組合一致性比率CR(3)為：

綜上，從層次總排序計算的結(jié)果可以看出降雨量指標(biāo)對地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的貢獻(xiàn)最大，其次為地質(zhì)災(zāi)害分布密度、地形地貌及地層巖性等因素。這證明了每年7月份～9月份為地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)期。

3 結(jié)語

1)本文在闡述地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃涵義和建立評價指標(biāo)體系的重要性的基礎(chǔ)上，對于地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價指標(biāo)體系建立的原則進(jìn)行了討論，并根據(jù)研究區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀及地質(zhì)環(huán)境條件，將影響滑坡、崩塌和泥石流3種地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要因素分為孕災(zāi)因素、致災(zāi)因素和災(zāi)害歷史狀況，并采用目標(biāo)分析法，將地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價的目標(biāo)進(jìn)行分解，以便于評價指標(biāo)量化及建立3層結(jié)構(gòu)評價指標(biāo)體系。

2)根據(jù)建立的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃的評價指標(biāo)體系，利用AHP法構(gòu)造了各層次的判斷矩陣，并進(jìn)行層次單排序、總排序及評價指標(biāo)權(quán)重的確定，其分析結(jié)果表明降雨量指標(biāo)作用最為顯著，權(quán)重值為0.253 3，其次為地質(zhì)災(zāi)害分布密度指標(biāo)，權(quán)重值為0.200 0，這也是綿陽地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的最重要的誘發(fā)因素之一。

[1] 陳亞寧.環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害研究的方法論探討[J].干旱區(qū)地理，1998，21(4)：41-48.

[2] 蔡鶴生，周愛國，唐朝暉.地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價中的專家——層次分析定權(quán)法[J].地球科學(xué)，1998，23(3):299-302.

[3] 陸雍森.環(huán)境評價[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1990.

[4]OmkarprasadS.Vaidya,SushilKumar.Analytichierarchyprocess:Anoverviewofapplications[J].EuropeanJournalofOperationalResearch,2006(169):1-29.

[5] 姜啟源.數(shù)學(xué)模型[M].北京：高等教育出版社,1993.

[6] 王小江,孫書勤,盧鵬飛.層次分析法在重慶某縣地質(zhì)災(zāi)害危險性評價中的應(yīng)用[J].地球與環(huán)境,2014,42(3):419-423.

The research on system of evaluation index about zoning of geological hazard probability of occurrence★

Wang Zhe1Li Haifeng2

(1.SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,China；2.SichuanCollegeofArchitecturalTechnology,Deyang618000,China)

Based on expounding signification about zoning of geological hazard probability of occurrence and importance of establishing system of evaluation index, the text systematically expatiates principle of establishing system of evaluation index. Simultaneously, in the light of the principle and the relation between distribution of geological hazards and conditions of geological environment, the text establishes system of evaluation index on zoning of geological hazard probability of occurrence for Mianyang city. Finally, the text applies the analytic hierarchy process to ascertain weight of evaluation index, and comes to the conclusion that weight of rainfall index is maximal and the next is distribution density of geological hazards index, and their values of weight respectively are 0.253 3 and 0.200 0.

zoning of geological hazard probability of occurrence, evaluation index, the analytic hierarchy process

2015-06-04★：科技部支撐計劃項目“龍門山地震帶小流域滑坡泥石流災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警技術(shù)研究與示范”(項目編號：2011BAK12B02)；國家自然科學(xué)基金項目(項目編號：41402248)；四川省教育廳科技創(chuàng)新團(tuán)隊項目(項目編號：12zd1106)；四川省非金屬復(fù)合與功能材料重點實驗室開放基金(項目編號：11zxfk06)

王 哲(1979- )，男，博士，講師； 李海峰(1980- )，男，博士，講師

1009-6825(2015)23-0039-03

P694

A