地質災害易發性區劃的評價指標體系研究★

王 哲 李海峰

(1.西南科技大學，四川 綿陽 621010； 2.四川建筑職業技術學院，四川 德陽 618000)

地質災害易發性區劃的評價指標體系研究★

王 哲1李海峰2

(1.西南科技大學，四川 綿陽 621010； 2.四川建筑職業技術學院，四川 德陽 618000)

在闡述地質災害區劃涵義和建立評價指標體系重要性的基礎上，較為系統的說明了評價指標體系建立的原則和方法，并結合綿陽市地質災害分布與地質環境條件之間的關系，建立了綿陽市地質災害易發性區劃的評價指標體系，最后，應用層次分析法確定了各評價指標的權重，得出降雨量指標在地質災害易發性區劃中的作用最為顯著，權重值為0.253 3，其次為地質災害分布密度指標，權重值為0.200 0。

地質災害易發性區劃，評價指標，層次分析法

0 引言

四川省綿陽市位于四川盆地西北部，市轄范圍內地形地貌多樣，地層巖性及地質構造復雜，加之區域內工程建設活動較強烈，導致地質災害的分布、類型及危害程度等存在區域差異，在深入分析地質災害特征，深刻認識地質災害形成、發展、分布規律的基礎上，對地質災害發生的控制條件和誘發條件進行綜合分析，按一定原則和一定等級系統，選取一定的評價指標體系，評價地質災害發生的可能性大小，并劃分地質災害易發性分區，為地質災害防治規劃編制提供科學可信的依據，以最大限度地減少地質災害易發區域內的生命財產損失[1]。因此，為了做好區域地質災害防治規劃，首先要開展區域內地質災害調查與區劃研究工作，為確保地質災害易發性區劃的客觀性、可靠性和準確性，必須建立一套合理的、規范的和簡明評價指標體系及其量化方法。因此，本文將結合綿陽市地質災害的實際情況，探討如何建立地質災害易發性區劃的評價指標體系及其指標權重的確定。

1 地質災害易發性評價指標體系的構建

評價指標建立時在遵循客觀性、主導性、獨立性、簡明性、可操作性及尺度性等原則的基礎上，通過分析綿陽市地質災害發育現狀及分布與區域地質環境條件之間的關系，將影響滑坡、崩塌和泥石流3種地質災害發生的主要因素分為孕災因素、致災因素和災害歷史現狀，并采用目標分析法，將地質災害易發性評價的目標進行分解，以便于評價指標量化及建立3層結構評價指標體系(如圖1所示)。

2 地質災害易發性評價指標的權重確定

2.1 評價指標賦權方法的選取

目前有很多定權方法[2]，如專家打分法，調查統計法，序列綜合法，公式法，數理統計法，復雜度分析法等。在這些定權方法中，層次分析法(the Analytic Hierarchy Process，簡稱 AHP法)是一種定性與定量相結合的多目標決策方法，其可利用數學方法確定評價指標權重值[3，4]。因此，將AHP法應用于地質災害易發性區劃研究中，使復雜的地質問題層次化，使問題得到有效的解決。

2.2 應用AHP法確定評價指標權重

采用AHP法確定評價指標權重大體可分為以下4個步驟。

2.2.1 建立層次結構

將地質災害易發性區劃作為目標層，以孕災因素、致災因素、災害歷史狀況為類指標層，而將表征類指標的因素作為基礎指標層，建立了如圖1所示的層次結構模型。

2.2.2 構造判斷矩陣

將專家咨詢意見與1～9標度法相結合，對各層中的評價因子對上一層目標的重要性進行兩兩比較，構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及對應的特征向量W，利用隨機一致性指標和一致性比率進行一致性檢驗，如符合一致性要求則其對應的歸一化特征向量即為權向量；若不符合一致性要求則重新調整判斷矩陣，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，否則對判斷矩陣進行調整。其層次單排序及一致性檢驗計算結果如表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。

對于災害歷史狀況指標U3中僅有地質災害分布密度C8，因而其權重值等于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。在地質災害易發性評價指標體系的3層遞階結構，為確定基礎指標層對目標層組合權重及影響程度，需要利用該層所有層次單排序的結果計算出該層元素的組合權重，這個過程稱為層次總排序，可通過層次組合排序權重值計算公式獲得總排序權重值，其計算結果如表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(A)下，U層次各分項指標相對重要性權值；cij(i=1，2，…，n，j=1，2，…，m)是在U層次的每一分項指標下，相應的C層次指標間的相對重要性權值；Wi(i=1，2，…，n)即為C層次在總指標下的相對重要性權值，也即我們所求的各具體評價指標的權重。

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CR(p)<0.10時，則層次總排序滿足一致性。

按照上面的公式進行層次總排序一致性檢驗，其計算結果為：

則基礎指標層對目標層的組合一致性比率CR(3)為：

綜上，從層次總排序計算的結果可以看出降雨量指標對地質災害易發性的貢獻最大，其次為地質災害分布密度、地形地貌及地層巖性等因素。這證明了每年7月份～9月份為地質災害高發期。

3 結語

1)本文在闡述地質災害易發性區劃涵義和建立評價指標體系的重要性的基礎上，對于地質災害易發性評價指標體系建立的原則進行了討論，并根據研究區內的地質災害發育現狀及地質環境條件，將影響滑坡、崩塌和泥石流3種地質災害發生的主要因素分為孕災因素、致災因素和災害歷史狀況，并采用目標分析法，將地質災害易發性評價的目標進行分解，以便于評價指標量化及建立3層結構評價指標體系。

2)根據建立的地質災害易發性區劃的評價指標體系，利用AHP法構造了各層次的判斷矩陣，并進行層次單排序、總排序及評價指標權重的確定，其分析結果表明降雨量指標作用最為顯著，權重值為0.253 3，其次為地質災害分布密度指標，權重值為0.200 0，這也是綿陽地區地質災害發生的最重要的誘發因素之一。

[1] 陳亞寧.環境地質災害研究的方法論探討[J].干旱區地理，1998，21(4)：41-48.

[2] 蔡鶴生，周愛國，唐朝暉.地質環境質量評價中的專家——層次分析定權法[J].地球科學，1998，23(3):299-302.

[3] 陸雍森.環境評價[M].上海：同濟大學出版社，1990.

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

[5] 姜啟源.數學模型[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災害危險性評價中的應用[J].地球與環境,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害監測預警技術研究與示范”(項目編號：2011BAK12B02)；國家自然科學基金項目(項目編號：41402248)；四川省教育廳科技創新團隊項目(項目編號：12zd1106)；四川省非金屬復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