海島地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)模型構(gòu)建研究
——以岱山縣衢山鎮(zhèn)為例

常連遠(yuǎn)， 焦德智， 司棟棟， 宋清峰

(浙江省工程勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司， 浙江 寧波 315000)

0 引言

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性是指由基礎(chǔ)地質(zhì)環(huán)境條件所決定的發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的空間概率，是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的難易程度的一種表征。以往地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)單元多使用柵格單元，本文使用斜坡單元作為基本評(píng)價(jià)單元。自然斜坡單元(簡(jiǎn)稱(chēng)斜坡單元)是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的基本地形地貌單元，往往是一個(gè)具有一定坡度、平面面積及體積的斜坡地段。其劃分是按照地質(zhì)災(zāi)害的形成條件與成因機(jī)制的差異，依據(jù)山脊線(xiàn)和溝谷線(xiàn)進(jìn)行。這種方法常用于較高精度的評(píng)價(jià)，具有較為明確的地質(zhì)災(zāi)害成因機(jī)制分析，適用于大比例尺、小區(qū)域的評(píng)價(jià)分析[1-2]。

易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)及描述難以標(biāo)準(zhǔn)化，全國(guó)、甚至全省普適性的指標(biāo)體系不可能完全統(tǒng)一。本次易發(fā)性評(píng)價(jià)以現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害資料為基礎(chǔ)，結(jié)合地質(zhì)地貌因素，借助層次分析法和綜合危險(xiǎn)指數(shù)法確定易發(fā)性的綜合評(píng)分，進(jìn)而劃定易發(fā)程度等級(jí)和修編易發(fā)程度分區(qū)[3-4]。

本文構(gòu)建的易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系補(bǔ)充完善了舟山市海島地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)模型，評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建過(guò)程可為海島地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)提供參考。

1 研究區(qū)概況

岱山縣衢山鎮(zhèn)位于浙江省舟山群島中北部(見(jiàn)圖 1)，長(zhǎng)江、錢(qián)塘江入?？谕饩?，地處東經(jīng)122°14′～122°33′、北緯30°24′～30°37′。背靠長(zhǎng)江三角洲這一中國(guó)最大的經(jīng)濟(jì)核心區(qū)，與長(zhǎng)三角重要中心城市上海、寧波隔海相望，東有國(guó)際航道穿越其境，有海上通衢大道之稱(chēng)。

岱山縣衢山鎮(zhèn)地形地貌以侵蝕剝蝕丘陵為主，丘陵區(qū)面積占整個(gè)陸域面積的80.0%左右，平原區(qū)面積占整個(gè)陸域面積的20.0%左右； 境內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，基巖巖性變化較大，降雨具有雨量集中、降水強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)， 5～6月的梅雨期以及7～10月的臺(tái)汛期，是本地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)期，且具有群發(fā)性的特征。

圖 1 評(píng)價(jià)區(qū)位置圖Fig.1 Location map of the evaluation area

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要由基礎(chǔ)地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)決定，可分為3個(gè)部分： 地質(zhì)環(huán)境條件指標(biāo)，包括斷裂密度、節(jié)理發(fā)育程度、工程地質(zhì)巖組、覆蓋層厚度、坡向、坡度、高程、坡型以及植被等方面； 人類(lèi)工程活動(dòng)指標(biāo)，包括切坡強(qiáng)度、坡面開(kāi)墾強(qiáng)度等； 現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害指標(biāo)，包括災(zāi)害空間位置、災(zāi)害點(diǎn)密度等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀信息[5]。

利用定性分析、專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)、地質(zhì)環(huán)境條件空間數(shù)據(jù)庫(kù)和地質(zhì)災(zāi)害分布的相關(guān)性分析，篩選影響地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的主要參評(píng)因子，并結(jié)合評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型建立指標(biāo)體系，完成指標(biāo)因子的分析與量化[6]。

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取及分級(jí)賦值

2.1.1 地質(zhì)環(huán)境條件

(1)與斷裂距離

斷層常常構(gòu)成一定地區(qū)的構(gòu)造格架，使其附近的巖體變得破碎，特別是在受斷層構(gòu)造控制的地層交界區(qū)域，地質(zhì)災(zāi)害較為多發(fā)，在GIS空間分析模塊中采用線(xiàn)文件(斷層)與區(qū)文件(評(píng)價(jià)單元)相交分析獲得各評(píng)價(jià)單元與斷層的距離。

對(duì)已知災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)以省庫(kù)災(zāi)害點(diǎn)統(tǒng)計(jì)內(nèi)容為主，下同)，其中災(zāi)害點(diǎn)與次生斷裂距離小于500im區(qū)間范圍內(nèi)，分布有災(zāi)害點(diǎn)6個(gè)，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的30%； 災(zāi)害點(diǎn)與次生斷裂距離500～1000im區(qū)間范圍內(nèi)，分布有災(zāi)害點(diǎn)6個(gè)，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的30%； 災(zāi)害點(diǎn)與次生斷裂距離1000～1500im區(qū)間范圍內(nèi)，分布有災(zāi)害點(diǎn)3個(gè)，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的15%； 災(zāi)害點(diǎn)與次生斷裂距離大于1500im區(qū)間范圍內(nèi)，分布有災(zāi)害點(diǎn)5個(gè)，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的25%； 分布特征統(tǒng)計(jì)如圖 2所示。對(duì)指標(biāo)因素的各級(jí)分類(lèi)按照對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成的重要程度進(jìn)行賦值，且使得該指標(biāo)的各項(xiàng)分類(lèi)賦值總和為20分，分級(jí)賦值情況見(jiàn)表 1。

圖 2 地質(zhì)災(zāi)害按與次生斷裂距離統(tǒng)計(jì)圖Fig.2 Statistical chart of geological hazards according to the distance from secondary faults

表 1 地質(zhì)災(zāi)害與次生斷裂距離相關(guān)性分級(jí)賦值表Tab.1 Grading assignment of the correlation between geological hazards and secondary fault distance

(2)節(jié)理裂隙發(fā)育程度

衢山鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害主要以崩塌、滑坡形式發(fā)生，而節(jié)理裂隙面對(duì)工程巖體的完整性、滲透性和物理力學(xué)性質(zhì)等有著顯著的影響，節(jié)理裂隙較發(fā)育的區(qū)域，地層破碎、易風(fēng)化，水流的侵蝕作用也較強(qiáng)，促進(jìn)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生[7]。

對(duì)指標(biāo)因素的各級(jí)分類(lèi)按照對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成的重要程度進(jìn)行賦值，且使得該指標(biāo)的各項(xiàng)分類(lèi)賦值總和為20分。對(duì)已知崩塌災(zāi)害統(tǒng)計(jì)，當(dāng)節(jié)理不發(fā)育，有1～2組，間距一般大于0.4m時(shí)，未見(jiàn)崩塌災(zāi)害發(fā)生，將此區(qū)間分值賦最小值1； 當(dāng)節(jié)理較發(fā)育，節(jié)理發(fā)育2～4組，間距0.2～0.4m時(shí)，易發(fā)生崩塌災(zāi)害，將此區(qū)間分值賦8； 當(dāng)節(jié)理發(fā)育，一定規(guī)模的節(jié)理有4組以上，其間距一般小于0.2m時(shí)，最易發(fā)生崩塌災(zāi)害，將此區(qū)間分值賦11，分級(jí)賦值情況見(jiàn)表 2。

表 2 地質(zhì)災(zāi)害與節(jié)理裂隙發(fā)育程度 相關(guān)性分級(jí)賦值表Tab.2 Grading assignment of the correlation between geological hazards and joint fracture development

(3)工程地質(zhì)巖組

地層巖性是地質(zhì)災(zāi)害形成、演化的重要因素，為災(zāi)害的發(fā)育提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。不同巖土體構(gòu)成的斜坡具有不同的物理力學(xué)性質(zhì)，評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)基巖巖性變化較大，本次巖性評(píng)價(jià)以工程巖組為基本單位，評(píng)價(jià)單元內(nèi)存在兩種或者兩種以上的巖組時(shí)，以最差巖組賦值[8]。

評(píng)價(jià)區(qū)基巖巖性變化較大，其中侵入巖(Q)巖性以鉀長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖為主，該巖性區(qū)域內(nèi)分布以往災(zāi)害點(diǎn)9個(gè)，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的45%； 變質(zhì)巖(B)巖性以斜長(zhǎng)角閃巖、淺粒巖為主，該巖性區(qū)域內(nèi)分布以往災(zāi)害點(diǎn)3個(gè)，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的15%； 火山灰碎屑巖(H)以堅(jiān)硬塊狀西山頭組、高塢組熔結(jié)凝灰?guī)r為主，該巖性區(qū)域內(nèi)分布以往災(zāi)害點(diǎn)7個(gè)，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的35%； 火山噴出巖(R)巖性以霏細(xì)斑巖、流紋斑巖、英安斑巖為主，該巖性區(qū)域內(nèi)分布以往災(zāi)害點(diǎn)1個(gè)，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的5%； 分布特征統(tǒng)計(jì)如圖 3所示。對(duì)指標(biāo)因素的各級(jí)分類(lèi)按照對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成的重要程度進(jìn)行賦值，且使得該指標(biāo)的各項(xiàng)分類(lèi)賦值總和為20分，分級(jí)賦值情況見(jiàn)表 3。

圖 3 地質(zhì)災(zāi)害按巖組統(tǒng)計(jì)圖Fig.3 Statistical chart of geological hazards according to rock groups

表 3 地質(zhì)災(zāi)害與巖組相關(guān)性分級(jí)賦值表Tab.3 Grading assignment of the correlation between geological hazards and rock formations

(4)覆蓋層厚度

松散覆蓋層是區(qū)內(nèi)滑坡發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ)，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害空間分布可知，滑坡災(zāi)害大多分布在覆蓋層厚度較大的區(qū)域。

在天然工況下，邊坡初始安全系數(shù)與覆蓋層厚度成反比，覆蓋層厚度越大，邊坡安全系數(shù)越小，這是因?yàn)楦采w層厚度越大，覆蓋層土體自重應(yīng)力越大，致使下滑力越大，邊坡穩(wěn)定性越差。而在相同降雨強(qiáng)度下，覆蓋層厚度越小，邊坡浸潤(rùn)線(xiàn)下移相對(duì)越深，體積含水量越大，邊坡抗剪強(qiáng)度越小，對(duì)邊坡穩(wěn)定性造成的影響就越大[9]。

岱山縣衢山鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在“臺(tái)汛期”，受持續(xù)強(qiáng)降雨影響較大，并且衢山鎮(zhèn)覆蓋層結(jié)構(gòu)較松散，此時(shí)可不考慮邊坡穩(wěn)定性與侵潤(rùn)線(xiàn)下移深度的關(guān)系，統(tǒng)一認(rèn)為邊坡穩(wěn)定性與覆蓋層厚度呈反比，地質(zhì)災(zāi)害與覆蓋層厚度相關(guān)性呈正相關(guān)[9]。

對(duì)指標(biāo)因素的各級(jí)分類(lèi)按照對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響程度進(jìn)行賦值，且使得該指標(biāo)的各項(xiàng)分類(lèi)賦值總和為20分，分值賦值情況見(jiàn)表 4。

表 4 地質(zhì)災(zāi)害與覆蓋層厚度相關(guān)性分級(jí)賦值表Tab.4 Grading assignment of the correlation between geological hazards and overburden thickness

(5)斜坡坡向

向陽(yáng)坡日照強(qiáng)烈，日夜溫差較大，基巖受風(fēng)化作用比北坡強(qiáng)烈，從而造成巖土體宏微觀力學(xué)特性的改變。且大部分臺(tái)風(fēng)自東南向登陸，東南向坡面遭受短時(shí)強(qiáng)降雨破壞更加強(qiáng)烈，更有利于地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害坡向分布特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中北東向(0°～90°)區(qū)間內(nèi)分布災(zāi)害點(diǎn)2個(gè)，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)(劈開(kāi)山道路邊坡按兩段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，此處災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)為21個(gè))的9.5%； 東南向(90°～180°)區(qū)間內(nèi)分布災(zāi)害點(diǎn)9個(gè)，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的42.9%； 西南向(180°～270°)區(qū)間內(nèi)分布災(zāi)害點(diǎn)3個(gè)，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的14.3%； 北西向(270°～360°)區(qū)間內(nèi)分布災(zāi)害點(diǎn)7個(gè)，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的33.3%； 對(duì)指標(biāo)因素的各級(jí)分類(lèi)按照對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成的重要程度進(jìn)行賦值，且使得該指標(biāo)的各項(xiàng)分類(lèi)賦值總和為20分，分級(jí)賦值情況見(jiàn)表 5。

表 5 地質(zhì)災(zāi)害與坡向相關(guān)性分級(jí)賦值表Tab.5 Grading assignment of the correlation between geological hazards and slope direction

(6)斜坡坡度

評(píng)價(jià)區(qū)自然斜坡坡率一般為15°～25°，局部略陡，而評(píng)價(jià)區(qū)滑坡災(zāi)害多為坡腳前緣臨空面覆蓋層小規(guī)?；?，根據(jù)歷年災(zāi)害點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)為斜坡自然坡度在衢山鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性因素中影響較小，與坡腳處人工切坡坡度密切相關(guān)，且呈正相關(guān)關(guān)系。

因此，此處不考慮斜坡坡度影響，而在人類(lèi)工程活動(dòng)中，對(duì)坡腳人工切坡坡度影響進(jìn)行詳細(xì)闡述。

(7)斜坡坡型

根據(jù)極限平衡理論，斜坡的破壞就是滑面剪切力(滑動(dòng)力)大于滑面上的抗剪強(qiáng)度(抗滑力)而發(fā)生位移，當(dāng)斜坡剖面形態(tài)呈凸型時(shí)，其重力沿坡向提供的分量較其他形態(tài)的大，即滑動(dòng)力相較其他類(lèi)型的略大，通過(guò)分析評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)已知滑坡災(zāi)害剖面形態(tài)數(shù)據(jù)可知，大部分為凸型坡，少量為直線(xiàn)型。斜坡形態(tài)各級(jí)分類(lèi)對(duì)滑坡形成的重要程度為：凸型>直線(xiàn)型>凹型[4]。利用區(qū)域分析中的分區(qū)統(tǒng)計(jì)工具，將斜坡單元范圍內(nèi)斜坡曲率的眾值提取到斜坡單元屬性中。

由野外調(diào)查可知，區(qū)內(nèi)大部分斜坡剖面形態(tài)為直線(xiàn)型，且地形起伏整體較小，各級(jí)剖面形態(tài)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成的影響程度區(qū)別較小。對(duì)指標(biāo)因素的各級(jí)分類(lèi)按照對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響程度進(jìn)行賦值，且使得該指標(biāo)的各項(xiàng)分類(lèi)賦值總和為20分，分值賦值情況見(jiàn)表 6。

表 6 地質(zhì)災(zāi)害與斜坡剖面形態(tài)相關(guān)性分級(jí)賦值表Tab.6 Grading assignment of the correlation between geological hazards and slope profile morphology

(8)植被

評(píng)價(jià)區(qū)屬于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，四季分明、氣候溫和、光照充足，典型的豐水型地區(qū)，全年降雨充沛，天然植被覆蓋率普遍較高，該因素在易發(fā)性評(píng)價(jià)中區(qū)分度較小。斜坡坡面開(kāi)墾，破壞天然植被覆蓋率在人類(lèi)工程活動(dòng)指標(biāo)中進(jìn)行了考慮，故此處不再重復(fù)考慮植被因素。

(9)高程

高程因素對(duì)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育具有一定的控制作用，人類(lèi)往往居住在某一特定的高程范圍內(nèi)，在這一范圍內(nèi)，人口密度大、工程活動(dòng)強(qiáng)烈，改變著周邊的地質(zhì)環(huán)境。根據(jù)野外調(diào)查情況分析，并對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)滑坡、崩塌災(zāi)害點(diǎn)高程分布特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，評(píng)價(jià)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要分布在坡腳前緣，高程在0～50im區(qū)間，此高程段是山區(qū)居民活動(dòng)頻繁、人類(lèi)工程活動(dòng)強(qiáng)烈影響地帶，也是覆蓋層較厚的區(qū)域。

對(duì)指標(biāo)因素的各級(jí)分類(lèi)按照對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成的重要程度進(jìn)行賦值，且使得該指標(biāo)的各項(xiàng)分類(lèi)賦值總和為20分，分級(jí)賦值情況見(jiàn)表 7。

表 7 地質(zhì)災(zāi)害與高程相關(guān)性分級(jí)賦值表Tab.7 Grading assignment of the correlation between geological hazards and elevation

2.1.2 人類(lèi)工程活動(dòng)

以往評(píng)價(jià)模型中人類(lèi)工程活動(dòng)指標(biāo)多考慮的是公路密度、人口密度，達(dá)不到精細(xì)化、高精度的要求； 衢山鎮(zhèn)山體自然斜坡歷經(jīng)成千上萬(wàn)次臺(tái)風(fēng)暴雨，自然狀態(tài)下基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，地質(zhì)災(zāi)害多以房前屋后陡坎小規(guī)?；鸀橹鳎?同時(shí)，衢山鎮(zhèn)土地資源稀缺，農(nóng)戶(hù)多在房后坡面上開(kāi)墾為菜地、果園，坡面開(kāi)墾種植活動(dòng)，破壞了自然的植被狀態(tài)，被降水沖刷、入滲，加劇水土流失，加速巖體風(fēng)化破碎和不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面的形成與發(fā)展，是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要因素之一。因此，本文中人類(lèi)工程活動(dòng)指標(biāo)考慮切坡強(qiáng)度和坡面開(kāi)墾強(qiáng)度兩方面。

(1)切坡強(qiáng)度

切坡使斜坡產(chǎn)生臨空面，改變了坡腳的應(yīng)力狀態(tài)，造成局部應(yīng)力集中，易引發(fā)斜坡失穩(wěn)。同時(shí)，切坡強(qiáng)度也反映了評(píng)價(jià)單元內(nèi)人類(lèi)工程活動(dòng)的強(qiáng)度。此處把切坡強(qiáng)度劃分為兩方面： ①人工切坡高度； ②人工切坡坡度。

①人工切坡高度

評(píng)價(jià)區(qū)斜坡覆蓋層厚度一般小于3im，當(dāng)切坡未完全揭露覆蓋層的時(shí)候，切坡高差越大，斜坡穩(wěn)定性越差； 當(dāng)切坡完全揭露覆蓋層的時(shí)候，切坡高度對(duì)上部覆蓋層穩(wěn)定性不再會(huì)有明顯的影響。此時(shí)，切坡高度與斜坡失穩(wěn)后的破壞強(qiáng)度和造成的危害有正相關(guān)關(guān)系，并開(kāi)始對(duì)人工邊坡巖質(zhì)坡段穩(wěn)定性起控制作用。

根據(jù)野外調(diào)查數(shù)據(jù)，大部分屋后斜坡前緣切坡高度均大于覆蓋層厚度，個(gè)別斜坡前緣切坡高度小于覆蓋層厚度，公路邊坡的高度一般均大于斜坡覆蓋層厚度。

對(duì)指標(biāo)因素的各級(jí)分類(lèi)按照對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成的重要程度進(jìn)行賦值，且使得該指標(biāo)的各項(xiàng)分類(lèi)賦值總和為20分，分級(jí)賦值情況見(jiàn)表 8。

表 8 地質(zhì)災(zāi)害與人工切坡高度相關(guān)性分級(jí)賦值表Tab.8 Grading assignment of the correlation between geological hazards and artificial cut slope

②人工切坡坡度

坡度是控制滑坡發(fā)育的重要因素之一，從斜坡的剛體極限平衡模型來(lái)看，斜坡坡度越大，其重力沿坡向提供的分量也就越大，滑動(dòng)力越大，越易促進(jìn)滑動(dòng)發(fā)生。

對(duì)指標(biāo)因素的各級(jí)分類(lèi)按照對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成的重要程度進(jìn)行賦值，且使得該指標(biāo)的各項(xiàng)分類(lèi)賦值總和為20分，分級(jí)賦值情況見(jiàn)表 9。

表 9 地質(zhì)災(zāi)害與人工切坡坡度相關(guān)性分級(jí)賦值表Tab.9 Grading assignment of the correlation between geological hazards and manual cut slope degree

(2)坡面開(kāi)墾強(qiáng)度

本次易發(fā)性評(píng)價(jià)坡面開(kāi)墾強(qiáng)度以植被覆蓋率為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行取值。按照對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成的影響程度對(duì)指標(biāo)因素進(jìn)行賦值，且使得該指標(biāo)的各項(xiàng)分類(lèi)賦值總和為20分，分級(jí)賦值情況見(jiàn)表 10。

表 10 地質(zhì)災(zāi)害與坡面開(kāi)墾強(qiáng)度相關(guān)性分級(jí)賦值表Tab.10 Grading assignment of the correlation between geological hazards and slope reclamation intensity

2.1.3 現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害

地質(zhì)災(zāi)害往往具有群發(fā)性的特點(diǎn)，其發(fā)育現(xiàn)狀從側(cè)面反映了該區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)程度，其理論基礎(chǔ)是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生在具有相同或相似地質(zhì)環(huán)境條件的區(qū)域，即災(zāi)害集中發(fā)育的地段，其易發(fā)程度也越高。此處用災(zāi)害密度來(lái)表征現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度。

按照對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成的影響程度對(duì)指標(biāo)因素進(jìn)行賦值，且使得該指標(biāo)的各項(xiàng)分類(lèi)賦值總和為20分，分級(jí)賦值情況見(jiàn)表 11。

表 11 地質(zhì)災(zāi)害與現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度相關(guān)性分級(jí)賦值表Tab.11 Grading assignment of the correlation between geological hazards and the intensity of current geological hazards

2.1.4 其他因素

(1)評(píng)價(jià)區(qū)面積較小，可以認(rèn)為區(qū)內(nèi)年均降雨量是沒(méi)有明顯的差別。

(2)地震動(dòng)峰值加速度均為Ⅶ度區(qū)，地震對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性影響沒(méi)有明顯的差別。

(3)區(qū)內(nèi)地表水(河流、水庫(kù))多位于山麓溝谷，基本都修建有河堤、大壩，水位變化小，對(duì)周邊的山體側(cè)蝕作用較小，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育影響較小。

因此，本次研究不考慮年均降雨量、地震、地表水等因素。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

根據(jù)上文評(píng)價(jià)指標(biāo)選取及分級(jí)賦值情況，建立岱山縣衢山鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖 4所示。

圖 4 岱山縣衢山鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.4 Evaluation index system of geological hazard susceptibility in Qushan Town， Daishan County

3 確定評(píng)價(jià)因子權(quán)重

層次分析法是從定性分析到定量分析綜合集成的一種典型的系統(tǒng)工程方法，是由美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家Saatty在20世紀(jì)70年代提出的一種實(shí)用的多方案或多目標(biāo)的決策方法[10-11]。它將人們對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的思維過(guò)程數(shù)學(xué)化，將人的主觀判斷為主的定性分析進(jìn)行量化，將各種判斷要素之間的差異數(shù)值化，幫助人們保持思維過(guò)程的一致性，適用于復(fù)雜的模糊綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)，是目前被廣泛應(yīng)用的一種確定權(quán)重的方法[1]。本文將采用層次分析法確定各評(píng)價(jià)因子權(quán)重。

層次分析法的階梯結(jié)構(gòu)包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層三層。本文研究的目標(biāo)層(A)為衢山鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)； 準(zhǔn)則層包括地質(zhì)環(huán)境條件(B1)、人類(lèi)工程活動(dòng)(B2)、地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀(B3)三個(gè)Ⅱ級(jí)指標(biāo)，與斷裂距離(C1)、節(jié)理發(fā)育程度(C2)、工程地質(zhì)巖組(C3)、覆蓋層厚度(C4)、坡向(C5)、坡型(C6)、高程(C7)、切坡強(qiáng)度(C8)、坡面開(kāi)墾強(qiáng)度(C9)、地質(zhì)災(zāi)害密度(C10)等10個(gè)Ⅲ級(jí)指標(biāo)以及人工切坡高度(D1)、人工切坡坡度(D2)兩個(gè)Ⅳ級(jí)指標(biāo)[12-13]； 最終方案層則是將衢山鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分為高、中、低、極低四個(gè)等級(jí)。

利用層次分析法確定Ⅱ級(jí)準(zhǔn)則層地質(zhì)環(huán)境條件(B1)、人類(lèi)工程活動(dòng)(B2)、地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀(B3)的權(quán)重。通過(guò)野外實(shí)地調(diào)查情況及參考文獻(xiàn)，并聽(tīng)取專(zhuān)家意見(jiàn)，根據(jù)評(píng)價(jià)因子重要性標(biāo)度表，構(gòu)造判斷矩陣[10]。

表 12 Ⅱ級(jí)準(zhǔn)則層對(duì)目標(biāo)層A判斷矩陣Tab.12 The judgment matrix of Ⅱ grade standard layer to target layer A

按和積法計(jì)算得到判斷矩陣A的特征向量W1以及特征向量W1對(duì)應(yīng)的最大特征值λ1max。

W1=(0.43， 0.47， 0.1)T

λ1max=3.006

對(duì)判斷矩陣A進(jìn)行一致性檢驗(yàn)：

計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足一致性檢驗(yàn)，符合要求。

按上述步驟構(gòu)造Ⅲ級(jí)指標(biāo)的判斷矩陣，通過(guò)矩陣運(yùn)算分別確定每個(gè)Ⅲ級(jí)指標(biāo)層次單排序權(quán)重。Ⅱ級(jí)指標(biāo)B2對(duì)應(yīng)Ⅲ級(jí)指標(biāo)有兩個(gè)，通過(guò)野外調(diào)查并結(jié)合專(zhuān)家意見(jiàn)直接得出其權(quán)重分別為0.2(指標(biāo)C9相對(duì)應(yīng)權(quán)重值)、0.8(指標(biāo)C8相對(duì)應(yīng)權(quán)重值)， Ⅳ級(jí)指標(biāo)人工切坡高度(D1)、人工切坡坡度(D2)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性影響程度相近，權(quán)重設(shè)為一致； 其他指標(biāo)權(quán)重判斷矩陣見(jiàn)表 13。

表 13 Ⅲ級(jí)指標(biāo)層對(duì)B1的判斷矩陣Tab.13 The judgment matrix of Ⅲ grade index layer to B1 level

按和積法計(jì)算得到判斷矩陣B1的特征向量W2以及特征向量W2對(duì)應(yīng)的最大特征值λ2max。

W2=(0.06， 0.31， 0.15， 0.31， 0.09， 0.03， 0.05)T

λ2max=7.244

對(duì)判斷矩陣B1進(jìn)行一致性檢驗(yàn)：

計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足一致性檢驗(yàn)，符合要求。

由上可知，各判斷矩陣都通過(guò)了一致性檢驗(yàn)，因此計(jì)算結(jié)果可作為評(píng)價(jià)因子的權(quán)重。最終各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重如表 14所示。

表 14 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重Tab.14 Evaluation index weight

4 易發(fā)性分區(qū)4.1 評(píng)價(jià)模型

本次地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)采用定性與定量相結(jié)合的方法，通過(guò)綜合指數(shù)法利用因子加權(quán)綜合評(píng)判確定地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)，評(píng)價(jià)單元的各評(píng)價(jià)指標(biāo)通過(guò)野外調(diào)查及地理信息系統(tǒng)的空間分析獲取[14]。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型為：

(1)

式中，W易為評(píng)價(jià)單元的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度指數(shù)；Ei為第i項(xiàng)因子權(quán)重；Pi第i項(xiàng)因子分值。

4.2 易發(fā)性分區(qū)

(1)易發(fā)性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)斜坡單元易發(fā)程度指數(shù)，結(jié)合野外調(diào)查情況以及專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，易發(fā)區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)如表 15所示。

表 15 易發(fā)區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)Tab.15 Classification criteria for susceptible areas

圖 5 岱山縣衢山鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)圖Fig.5 Zoning of geological hazard susceptibility in Qushan Town， Daishan County

(2)易發(fā)區(qū)修正

①結(jié)合野外調(diào)查情況對(duì)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)進(jìn)行校核；

②原有災(zāi)害點(diǎn)已消除隱患等地段，降低易發(fā)區(qū)等級(jí)；

③將近年來(lái)災(zāi)害頻發(fā)，原為低、中易發(fā)的，提高易發(fā)區(qū)等級(jí)；

④將洪積、海積平原區(qū)，劃定為極低易發(fā)區(qū)。

(3)評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)易發(fā)性綜合指數(shù)法判定，并結(jié)合岱山縣衢山鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)，對(duì)不同等級(jí)易發(fā)性評(píng)價(jià)單元進(jìn)行人工修正，最終劃定衢山鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害中等易發(fā)區(qū)面積4.03km2，占衢山鎮(zhèn)總面積的5.47%； 劃定衢山鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)面積55.69km2，占衢山鎮(zhèn)總面積的75.67%； 劃定衢山鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害極低易發(fā)區(qū)面積13.88km2，占衢山鎮(zhèn)總面積的18.86%，分區(qū)情況如圖 5所示。

5 結(jié)論

(1)岱山縣衢山鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括與斷裂距離、節(jié)理發(fā)育程度、工程地質(zhì)巖組、覆蓋層厚度、坡向、高程、坡型、切坡強(qiáng)度、坡面開(kāi)墾強(qiáng)度以及災(zāi)害點(diǎn)密度等，將其作為岱山縣衢山鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的評(píng)價(jià)因子是合理的。

(2)本文劃定的中、低、極低易發(fā)區(qū)與衢山鎮(zhèn)歷史災(zāi)害點(diǎn)的分布特征基本一致，評(píng)價(jià)結(jié)果是合理的。

(3)本文易發(fā)性評(píng)價(jià)充分利用前期“岱山縣農(nóng)村山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與評(píng)價(jià)項(xiàng)目”的經(jīng)驗(yàn)，以現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害資料為基礎(chǔ)，以斜坡單元為評(píng)價(jià)單元，結(jié)合地質(zhì)地貌因素，借助層次分析法和綜合危險(xiǎn)指數(shù)法確定易發(fā)性的綜合評(píng)分，進(jìn)而劃定易發(fā)程度等級(jí)和修編易發(fā)程度分區(qū)，補(bǔ)充完善了舟山市海島地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)模型，評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建過(guò)程可為海島地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)提供參考。