層次分析法模型下的王家溝泥石流危險性評價

王長寶，郭鳳雙

(1.四川省地質工程勘察院集團有限公司，四川 成都 610072;2.四川航天職業技術學院，四川 成都 610100)

0 前 言

得妥鄉位于大渡河左岸鮮水河～滇東地震帶，境內高山聳立，河谷深切，加之新構造運動比較強烈，地震強度較大，使得地表的巖石較為破碎，導致泥石流、滑坡等不良地質災害較為發育。

經詳細調查，可知得妥鄉內較大的泥石流溝有6條(如圖1)，其中兩岔河泥石流、落進溝泥石流、王家溝泥石流較為發育，它們均有著豐富的物源，且山谷坡度大，發生泥石流時對周圍居民的危害很大。近年來，區內多次發生泥石流，阻斷交通影響居民的生活并帶來財產損失以及人員傷亡,因而及時對泥石流特征作出了解并評價其危險性對于防災減災有著重要意義。

圖1 王家溝泥石流地理位置[3]

本文，以大渡河流域得妥鄉王家溝泥石流為研究對象，基于層次分析法對泥石流危險度進行分析，分析各影響因子的權重，從而對王家溝泥石流進行危險性進行評價。

1 評價方法原理

層次分析法的原理。層次分析法(AHP)[1]是系統分析法的一種，是由美國運籌學家、匹茲堡大學教授A.L.Saaty于20世紀70年代初提出的。其思路是：將人的思維過程層次化并將影響元素進行分解，使之具有層次化及條理性,然后利用相應的數學方法將每一層的元素的重要性進行計算并排序的一種定性、定量分析相結合的多準則決策方法。

AHP解決問題的思路為：把要解決的問題進行分層使之層次化、條理性，也就是按照問題的發展目標將影響其發展的因素進行分解，在進行因素分解時，要注意各因素之間的影響，使之有序且系統化[2]。隨后，通過人們對現實的客觀判斷分析模型中各層次因素的相對重要性，利用相應的數學方法確定各層次不同因素重要性次序的權重，最后計算各因素相對重要性的權值[3-4]。

其基本步驟包括：①建立王家溝泥石流的結構模型；②構造相應的判斷矩陣；③計算判斷矩陣最大特征根λmax；④層次單排序及一致性檢驗[5]。

2 實例應用

2.1 地理環境及地質情況

得妥鄉屬于四川省甘孜藏族自治州瀘定縣，位于川滇南北向構造帶北段，大地構造部位屬揚子準地臺西部之二級構造單元上揚子臺褶帶范疇，大渡河呈近南北向流過，西側有新活動性極強的磨西斷裂。地層為澄江期花崗巖(γ2)和第四系堆積體，白果灣組(T3bg)巖性主要為灰色、淺灰色中厚層至厚層花崗閃長巖。

第四系堆積體包括滑坡堆積(Q4del)、崩塌堆積(Q4col)和分布于河道附近的沖積堆積(Q4al)。三疊紀砂板巖下伏于第四紀堆積體。

得妥區域新構造活動及地震活動頻繁，晚更新世以來處于間歇性整體隆起階段，區內地震活動強，自公元前26年至2008年6月30日，共有921次MS≥4.7級的地震記錄，其中5～5.9級地震537次，6～6.9級地震137次，7級以及7級以上地震共38次，最強的7級以上地震為6次。

2.2 評價因子的選取

泥石流的影響因素一般包括：地形地貌、地質條件、歷史發生頻率以及誘發因素，地質條件包括地層巖性、松散物質量等；地形地貌條件包括主溝的長度、流域的面積、流域內的最大相對高差、主溝床平均比降等；誘發因素包括降雨等因素的影響。

2.3 層次分析法(AHP)分析過程

2.3.1 模型建立

建立王家溝泥石流危險度評價模型(見表1)。

表1 王家溝泥石流危險度評價模型

2.3.2 構造相應的判斷矩陣

以王家溝泥石流為實例，參照表2～4，對評價模型進行分析計算。

表2 判斷矩陣

表3 判斷矩陣標度與含義

表4 判斷矩陣A-B數值表

表中各指標值計算過程如下：

1)將判斷矩陣的每一列進行正規化得到正規化的判斷矩陣：

2)將每一列經正規化后的矩陣按行相加：

W1=1.41/(1.41+1.41+0.70+0.58)=0.34
W2=1.41/(1.41+1.41+0.70+0.58)=0.34
w3=0.70/(1.41+1.41+0.70+0.58)=0.17
w4=0.58/(1.41+1.41+0.70+0.58)=0.15

4)計算判斷矩陣的最大特征根λmax：

當CR<0.10時，判斷矩陣具有滿意的一致性，否則就需要對判斷矩陣進行調整。

查表得:RI=0.90

查表得:RI=0.58

λmax=2.00,CR=0〈0.10

表5 排序計算表

根據表6～8，確定泥石流危險度泥石流危險度評價通過對11個二級指標權重和各因子評分實現將各個指標按照一定標準評分[5]，指標評分與相應權重Wci相乘，即可求出泥石流危險度H。泥石流危險度評價模型為:

表6 “1-9”階矩陣Ri值

式中，H為泥石流危險度;Bi為評價因子評分;Wci為評價因子權重

經過計算，可得王家溝泥石流的危險度為:H=0.452

表7 各元素的權重

表8 泥石流危險因子等級及其賦值

根據其危險度等級(如表9)判定，可得王家溝泥石流危險性等級為中度危險。

表9 泥石流危險度等級

3 結 論

1)利用層次分析法評價王家溝泥石流的危險度，王家溝泥石流的危險度均為中度，解決了定性問題定量化分析過程中較主觀的實際問題，具有較強的可操作性且計算分析簡單可行，為泥石流危度評價提供了新的思路。

2)以王家溝泥石流危險度為目標層，地形地貌、物源條件、激發條件下多個影響因子為指標的泥石流危險度評價分析模型，計算各指標層因子對目標層的組合權重。經分析可得，影響王家溝泥石流的主要因素依次為巖石性質、主溝長度、植被覆蓋率、流域高差以及流域的物質量。評價結果均為中度危險，這也與現場實際踏勘結果一致。

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