秦嶺山區堆積層滑坡災害易損性評價方法及應用★

王建智 朱有祿

(中國有色金屬工業西安勘察設計研究院，陜西西安 710054)

1 概述

陜南秦嶺山區由于地質構造復雜、巖體破碎、地形地貌多變、氣候條件特殊等原因，成為我國地質災害的高發區和重災區之一。松散堆積層滑坡是該區分布最為廣泛、暴發頻率高、持續危害性較大的地質災害之一。滑坡地質災害是致災體和受災體共同作用的結果，用風險性來評價。滑坡風險性評價由三部分組成:致災體危險性(R)評價、受災體易損性(V)評價和受災體的價值(C)核算。危險性是地質災害形成的動力條件，易損性是地質災害的后果，受災體是風險損失的表現。沒有易損性，也就沒有災難。易損性反映了特定社會的人們及其所擁有的財產對自然災害的承受能力，不同地區的不同承災體在不同時間里對不同的災害有不同的易損性特征。近幾年，許多學者對自然和社會易損性作了深入的研究，并對多種自然災害的易損性建立了分析體系和評價方法或模型，并將它們用于指導高易損地區人們的防災救災。通常采用依賴歷史數據的統計方法或易損性矩陣，處于定性到半定量評估階段。至今還沒有開發出普遍適用的易損性評價方法和系統模型。因此有必要對滑坡災害受災體易損性評估方法進行深入的研究。

為了提高易損性評估的定量化水平，本文以寧強縣田家灣滑坡為例，探討滑坡地質災害易損性評價方法。

2 堆積層滑坡易損性評價方法

2．1 受災體分析

承災體分析，是對評價區域內的各種承災體的調查研究，選擇對易損性評價較重要的承災體，主要包括承災體調查、時空概率調查、易損性調查三種。

1)受災體調查。陜南多山，我國有“靠山吃山”的說法，區內建筑幾乎全部建設在山腳處，威脅對象一般位于主滑方向的坡腳下或坡體上。我國對于承災體的分類由于側重點的不同，對于承災體的分類也不盡相同，對承災體只做一般性的分類，根據受災體是否可以移動分為物質承災體和人員承災體兩大類，物質承災體進一步分為鋼構建筑、磚混建筑、土坯民房、耕地、牲畜等11類，人員承災體進一步分為 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。對于物質承災體按一般分類的價格標準粗略估計其價值。生命承災體主要是居住、工作和流經該處的人口。居民區人員按 4人/戶，辦公區人員按3人/間，露天公共區按場地大小、人口密度和流動性粗略估計受險區人口數量。

2)時空概率調查。承災體的時空概率按如下辦法估計:物質承災體時空概率為1．0;居民區的人員，按人均每天有14 h待在屋內計為14/24=0．58;工廠、學校、醫院、辦公樓等區域的人員，按人均每天有8 h待在屋內計為8/24=0．3;露天公共區的人員，按人均每天有12 h待在場地計為12/24=0．5。

3)易損性調查。承災體的易損性主要由災害的強度和承災體的物質結構所決定，其確定比較困難，在此給出一般分類情況下的各類承災體的易損性范圍，調查時根據現場情況做大致判斷，其中人員的易損性因保護程度不同而有所差異，建筑物內人員易損性為0．5 ～0．8，露天人員易損性為 0．5 ～1．0，這主要是因為兒童和老人的易損性太高。

2．2 承災體的層次結構模型

以堆積層滑坡受災體易損性為目標層，以受災體為準則層，以與受災體相關的14個因素為方案層，建立層次結構模型(見圖1)。

圖1 堆積層易損性評價的層次結構模型

2．3 受災體的層次排序

通過對影響易損性因素的分析，利用1～9標度法(AHP法)表示因素之間的影響強弱，逐項就各層中的因子對上一層目標的相對重要性進行兩兩比較，構造判別矩陣，同時參考專家意見，確定它們的相對重要性并賦以相應的分值，構造判斷矩陣。再計算出最大特征根、對應的特征向量、各層次的單排序以及進行判斷矩陣一致性檢驗。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，故上述特征向量W可作為權向量。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，故上述特征向量W可作為權向量。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，故上述特征向量W可作為權向量。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，故上述特征向量W可作為權向量。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，故上述特征向量W可作為權向量。

2．4 易損性計算和等級劃分

通過引入易損性指數的計算來評價易損性的大小，易損性指數是表示各因子在易損性判別中作用大小或強弱的物理量，是一個相對比較的數值，是定性分析的定量表示。其計算方法如下:

其中，Z為易損性指數;n為評價因素的個數;Zi為第i個因素的易損性;ai為第i個因素的權重值。

根據人員易損性和財產易損性兩值的大小對地質災害的易損性進行等級劃分，可把地質災害易損性等級劃分為四級，首先采用對稱不等分間隔分割法劃分因子等級，然后根據工程實踐經驗判斷，對區間進行修正。計算結果在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，其分別用Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ來代替，見表6。

表6 易損性等級劃分表

根據當地的資料計算出當地的人員易損性和財產易損性后，再根據表6進行等級劃分，對當地的易損性進行評價。

3 工程實例

廣坪鎮鳳凰街滑坡位于陜西省寧強縣廣坪鎮鳳凰山南坡。緯度 N=33°04'49．86″，經度 E=106°00'0．99″。山體呈東西向展布，山脊高程640 m～680 m，最高點高程683．16 m，坡腳高程603 m～605 m，相對高差40 m～80 m。山體南坡發生過滑動，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。滑體從平面上呈現不規則形陡坡。滑體上有少量喬木和灌木覆蓋，覆蓋率約50%。滑坡首次出現于2008年地震之前，房后土體下滑致使房后涌土。后緣出現裂縫，房屋后墻垮塌。圖2，圖3為該滑坡的概況。

圖2 廣坪鎮鳳凰街滑坡全貌（鏡向325°）

圖3 廣坪鎮鳳凰街剖面示意圖

根據田家灣村滑坡承災體的現場調查，承災體易損性如表7所示。

表7 田家灣村承災體易損性調查表

物質承災體易損性:

人員承災體易損性:

以上結果根據表6查可知該滑坡災害易損性Ⅲ級，即中度易損性。

4 結語

1)根據受災體是否可以移動分為物質承災體和人員承災體兩大類，物質承災體進一步分為鋼構建筑、磚混建筑、土坯民房、耕地、牲畜等11類，人員承災體進一步分為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)根據層次分析法，確定了受災體的層次結構模型，得到了各因素的層次結構排序及總排序，得到了各因素的權重。由于各個評價因子在物質承災體和生命承災體中的影響程度大小不同，所以其權重值也不盡相同。通過引入易損性指數的計算來評價易損性的大小，易損性指數是表示各因子在易損性判別中作用大小或強弱的物理量，是一個相對比較的數值，是定性分析的定量表示。

3)根據人員易損性和財產易損性兩參數，確定了陜南堆積層滑坡易損性的分級，提出了陜南堆積層滑坡災害易損性評價方法。以寧強縣廣坪鎮鳳凰街滑坡易損性計算為例進行計算，該滑坡災害易損性Ⅲ級，即中度易損性。

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