地质灾害易发区划分与评价

1、第五章地质灾害易发区划分与评价地质灾害是山于自然作用和人为诱发产生的对人民生命财产安全造成 危害的地质现彖。各种地质灾害都是在一定地质环境背景条件下形成的， 地质灾害的影响因素是多方面的，既有自然因素，如地形地貌、地质构造、 岩土体类型、地质构造等，也有人为因素，人类工程活动往往是引发地质 灾害的主动因素。地质灾害是多因素综合作用的结果，山于引发地质灾害 各种因素间相互影响，出现了模糊性，如根据降雨量值达到地质灾害高易 发区级别，而根据地形坡度仅属于屮易发级别，根据人类活动影响乂是低 易发级别，如何解决这一矛盾，模糊数学为我们提供了一条比较合理的途 径。本文结合多年來吉林省地质环境调杳和县（市

2、）地质灾害调杳与区划 工作，运用模糊数学方法屮的综合评判法定量、综合地评价靖宇县地质灾 害危险性，并进行地质易发程度分区，为科学地制定靖宇县地质灾害防治 规划和地质灾害气象预报预警服务。5.1模糊综合评判原理及步骤 5.1.1模糊综合评判原理根据模糊数学理论，模糊综合评判可用A R=B模式描述。其中，A为 输入、即参评因子权重集，是一个丨Xm阶行矩阵（m为参评因子总数）；R 为模糊变换器，即山单因子评价行矩阵组成mxn阶模糊关系矩阵（n为评 价级别数），B为输出，即为综合评判结果，称为评价矩阵，为一个I xn阶 行矩阵。可见，模糊综合评判就是对拟评判对象选定一些主要因素，先进行单 因素综合评判

3、，评价结果构成模糊关系矩阵R,再考虑诸因素在总综合评判中的地位（即权重集A）,求取R和A合成的过程。522模糊综合评判的步骤1、一级模糊综合评判的一般步骤确定评判对彖的因素集U=Ui，U2，Un及评语V =V|, v2,Vn。（2）建立单因素评判，即建立一个从u到f （v）的模糊映射，山f确定 出模糊关系R，得到模糊关系阵R= （ rij）（nxm）（3）评判因素集U屮各因素有不同的侧重，需要对每个因素赋不同的权 雨，它口J*表示为U上的一个模糊子集A= ai， a2,，a且加=1J=lm综合评判，作出模糊变换AOR=B=b1, b2,，九,为bi*1=1nt则得；皮=1/（仞）x（勺，E，,

4、休）（1）. i=l _则对B按最大隶属原则得出评判结果。2、多级模糊综合评判的般步骤在复杂系统屮，山于因素多且各因素间有层次Z分，权重难于合理分 配。故可把因素集按某种属性分成儿类，对每类先作出综合评判，然后 再对评判结果进行“类” Z间的高层次综合评判，即多级模糊综合评判， 一般步骤如下。将因素集U = U I，U2,，Un按属性的类型划分为s 个子集，记作U, U2，Us，应满足U i+U2+Un=U, UiAUj为 非空集，（iHj）（I）对于每一个子集Uj,按一级模型进行评判，假设评价集 w，v 2，vn, Uj上的权重集A= aji， ai2,，讪且士知=1, 5的=|单因素评判矩

5、阵为R,于是第一级的综合评判为BuAOR二讪，bl2,，bim，（i=l, 2, , n）o（2）将每一个5作为一个元素，用B作为它的单因索评判，乂可构成评判矩阵：几乞2乞,”R =b 2乙2“2曲 (2) 叭.b n b n2 b nm _式（2）是U=U !，U2，Us的单因素评判矩阵，每个U作为U 的一部分，反映了U的某种属性，可以按其重要程度得出权重集A=ai, a2,，ao于是有第二级综合评判B=AOR。当U划分为S个子集时，若U的元素较多，可进一层地按某种属性再将 U分类，得到更高层次的因素集，然后再按步骤（1） （2）进行评判，依次类推，可构成多级的综合评判模型。模糊评判涉及4个

6、要素：（1）评价因子集U二=U 1，U2，5,即评价指标体系；（2）决策评价集V二= VP V2,，Vn,即评价等级的模糊尺度集合；（3）因子权觅集A二=ai， a2， an;单因子评价，即相对于评价因子in分别作出评价Vj的隶属度，记作 r.j,各因子的隶属度根据所建立的隶属函数求得，整个因子集内诸因子的 隶属度向量组成隶属度矩阵&5 ri2 R =Z21 厂22 4 K P 厂 ml 9 m2mn /于是（U、V、R）就构成了一个模糊评价模型。根据模糊集理论的综合评定概念，若已知因子集内诸因子的隶属度向量R,以及因子集的权 重分配向量a,则综合评定结果为：B = A.R=ai, a2,，a

7、n3、地质灾害易发区划分步骤（1）确定评价因子集U即确定评价因子及其易发程度分级指标；确定评价集V即确定地质灾害易发程度等级，一般按4级划分高易 发、中易发、低易发、不易发；确定各评价因子易发程度的隶属度，建立评价因子模糊矩阵R;确定各评价因子的权觅矩阵A；取得评判结果B的值，并确定评定等级。5.2模糊综合评判在地质灾害易发区划分中的应用 5.2.1建立因素集1、参评因子选择存评价因子的选取时，既要考虑齐参评因子易于定 量化，更要考虑所选因素必须具有反映地质环境特征的代表性及区域范围 内的系统性。通过定性分析和类比的方法，在控制环境地质条件因素中， 选取地质灾害发育强度、地形地貌、地层岩性、地

8、质构造、人类工程活动 作为评价因子。因素集U二（地质灾害发育强度、地形地貌、地层岩性、地质构造、人 类丁程活动）2、参评因子的量化处理 参评因子的量化处理，按地质灾害易发区划 分为高易发区、中易发区、低易发区、不易发区，将各评价因子进行量化, 参见为各因子量化标准表5 o5.2.2建立评价集及分级标准II前因素集中的指标都具冇一定的评价可循，因此采用规范标准确定 评价集，将地质灾害易发区分为4个等级。评价集V为：V=（高易发区、 中易发区、低易发区、不易发区），参评因子的分级标准取值是在各因子指 标评价分级的基础上，采用相关分析和专家打分的方法综合确定，确定齐 参评因子的评价标准如表5所示。-

9、33-表5地质灾害易发区单元网格赋分标准分 级分 值 (q特征说明地质灾害发育程度地形地貌地层岩性地质构造人类工程活动IV4泥石流、滑坡、不稳定斜坡地质灾害 发育，1-3 单元格.泥石流处于 形成期或发展期：斜坡不稳定。沟岸 励塌、滑坡等不良地质现象发冇。中山T氐中山区，地 朋，山坡臧 25。峡谷或“ v ” 熨沟谷，水系发育。太古界龙岗群混合岩、片麻岩：尤古界青 白口系、震口-系页岩、砂岩、石灰岩，古 牛界、中生界页岩、泥岩、粉砂岩；砂岩、 凝灰岩等：华力西期花岗岩。岩石风化强 烈，残坡积、强风化K厚度N5m借破、断裂构造发 育，岩右破碎强烈， 呈裂状。人类匸程活动对口然环境彩响 強烈，植被

10、遭到严屯破坏或工程 活动强烈地心包括采矿区及町 以侦见的未来工程活动强烈地 区，如成矿远景区、資明矿产地、 风尿区等。III3泥石流、滑坡、不稳定斜坡地质害 较发育，W1处甲元格。泥石流处丁 形成期或发展期；斜坡彳遇定。沟岸 册塌、滑坡等不眈质现象般。低山丘陵区,山坡坡S 15.-25 o 拓宽“ U ”型谷为主，间或 “ v ”型沟谷。太古界龙岗昆的 片幡：元古界靑 白【系、震L1-系页岩、砂岩、石灰岩，古 生界、中生界页岩、泥岩、粉砂岩、砂岩、 凝灰岩等；新牛界第三系、第四系幺武岩 mw.su岩石风偸强烈，驰积、 强风化层厚度V2.5佩哋、断裂顺紘 育，岩石破碎，稀裂 状主。人类匸程活动对

11、口然环境影响 较强烈，植被破坏较严IE或匸程 嗣截強烈地心包括可以触 的未來匸程活动强烈的成矿远 景IW、資明矿产地、经济开发区、 等。II2泥石流、滑坡、不稳定斜坡地质灾害 极不发育，地质灾害种类以河岸塌 岸、水上流失为主。熔岩台地区，地势多平 H域拓宽“U”型谷。新生界第三系、第四系玄武岩，零星分布 少晴太占界龙崗群混合岩、片麻岩，岩彳i 风化股褶皱、断裂构造较少 发育，岩石较完整。人类匸程活动对门然环境影响 较小或虽有彩响C采収了相应 治WS施。11地质灾害不发育，地质坏境良好。熔岩台地1乂，地势平 缓。新生界第三系、第四系玄武岩，岩石较风 凤化。般、断裂构造不 育，岩石完整。齐种保护区

12、，门然生态环境好， 人类匸程嗣破坏自然堆飙 象被限制。-#-523确定隶属函数根据模糊集理论，各参评因子的实际值对各级地质灾害易发程度的隶 属程度用隶属度u (x)來刻Ihlj (隶属度越大，隶属资格越高)，隶属度用 隶属函数表示。这里隶属函数选用线性隶属函数，计算公式如下：1xSCyM|(X)= (C2. 一 x)/(C2. 一 x C2jox n c2J125,”2(兀)= (x- c( .)/(c2y - cIy)c1; x X C2jox ,u3(x) = - C2j) C2j x C3.1xgS兀 )/(C4 - Cij)Cij x W2(x) W3(x) W4(x) X 项评价因子

13、属于 I、II N III、IV级地质灾害易发程度分级隶属度。5.2.4建立权重集山于各参评因子对地质灾害易发程度影响不同，特别是因I丨的不同， 侧旋点也就不同，所以在进行评价时，应对各参评因子给予适当权朿。这 里根据实际情况和资料详细程度，选择地质灾害问题特征显著的若干区域, 经过反复试算修止和专家意见，最后采用专家评分（表6）和公式计算结 合的方法，确定权匝集A：表6 评价因子权觅因子地质灾害发育程度地形地貌地层岩性地质构造人类工程活动权值0.2(115050.250.25A=（e、冬、勺、他）计算公式如下：也=x./s.Sj =（C）1 + Cj2 + Ci3 + Cj4） / 4式中：

14、X,为第i个参评因子的实际值5、弔、5、C/4第i个参评因子属于【、II、III、IV级地质灾害易发程度的评价标准。对计算的权觅进行归一化处理：5 e 二比/Wj（j = l,2,3,4,5）式中：%各参评因子的实际权重525模糊综合评判模型及单元划分前面已经提到，综合评价是求权觅矩阵A与模糊关系矩阵B的合成。合成的方法是本次选用主因素突出型）”。在= B中，B=（勺上2，$,打）(bbbpbjbj =为勺人,1=1j = l,2,3,45式屮，符号“人”表示(min)运算，20 = (l,a + 0),为对51=155个数在 (有界算子)运算下求和，即 = min(l,min(y,%)。1=

15、1r=l地质环境背景是地质灾害发育的基础，将靖宇县按单元面积3kmX 3km进行剖分，自上而下、自左而右对单元格编号。为减少计算工作量， 对境域边部不足网格面积1/2或要素特征与相邻网格相似的不编号，全区 网格共编号331个。5.3模糊综合评判计算与评判根据分级标准，对靖宇县各单元地质灾害定性评判指标进行离散化赋 值。下面选取靖宇县001号单元格为代表，说明其计算步骤，该单元地质 灾害较发育，地形地貌为中山一低屮山区，地形陡峭，山坡坡度25 o 峡谷或“ v ”型沟谷，水系发育，地层岩性为太占界龙岗群混合岩、片麻 岩；元古界青白口系、震旦系页岩、砂岩、石灰岩，古生界、中生界页岩、 泥岩、粉砂岩

16、；砂岩、凝灰岩等；华力西期花岗岩；岩石风化强烈，残坡 积、强风化层厚度$2.5g地质构造为褶皱、断裂构造较发育，岩石破碎, 稀裂状为主；人类工程活动对自然环境影响较小或虽有彩响已采取了相应 治理措施。将其量化处理组成原始数据矩阵X= (3, 4, 4, 2.5, 2.5)1、隶属度计算在参评因子中选取人类工程活动2.5来计算。对照分 级标准，其值超过II级标准，小于III级标准，故对1、IV无隶属关系，即 U,(x) = 0,u4(x) = 0。属于II、III级的隶属度计算如下:“2(X)= Gj -x)/(Cv - c2p =0.5-37-m3(x) = (x-C2；)/(Q.-C2.)=

17、0.5写成矩阵形式为:w(x)= (0, 0.5, 0.5, 0)o用同样的方法可计算出其他4个参评因子对I、II、Ill、IV级的隶属度。2、建立模糊关系矩阵 按上述所计算的各参评因子的隶属度，依次排列成5X4阶的模糊关系矩阵：(001 0、000 1R =000 10 0.5 0.5 00 0.5 0.5 0上述矩阵的行表示评价因子对四个级别的隶属度，列为参评因子对某 一级的隶属度。3、确定权觅集用上述单元数据，按权觅计算公式，逐个计算权觅。 对人类工程活动而言：S5 = (Cn + C门 + C八 + C4 )/4 = (1 + 2 + 3 +4)/4 = 2.5W5 = X5/S5 =

18、 1同理，可分别计算其它4个参评因子的权重，并可写成矩阵：IV = (1.2,1.6,1.6,1,1)进行归一化后得才=(0.18,0.25,0.25,0.16,0.16)，再和表6专家意见比较, 进行修正，综合得：A = (0.1,0.2,0.2,0.25,0.25)4、模糊综合评判采用“M(人)”模型。求A和R的合成：r0 0 10、0 0 0 1= (0 1,0.2,0.2,0.25,0.25) 0 0 0 100.50.50kOO.5O.5O?=(0, 0.35, 0.35, 0.4)根据评判矩阵B,该单元属于I、II、III、IV级的隶属度分别为0, 0.35, 0.35, 0.4o按最大隶属度原则，将该单元归划为IV类地质灾害区域, 即地质灾害高易发区。5.4地质灾害易发区划分与评价在详细了解和分析靖宇县区域地质环境条件的基础上，对靖宇县县域 范閑进行单元划分，单元划分采用网格剖分法，按(3X3) kn?等分划分。 靖宇县共划分出331个评价单元。根据上述评判步骤，对所有单元进行计 算并做出评判，结合地质灾害发育情况及地质环境背景条件，靖宇县地质 灾害易发区划分如下(见图1)。1、地质灾害高易发区：分为花园口高易发区(AI)、八宝一三道沟高易发区(All)及龙泉一景 山一赤松一那尔轰高易发