基于模糊层次综合评价的地质灾害危险性区划

基于模糊层次综合评价的地质灾害危险性区划

地震风险区划工作的结果的准确性主要取决于基础数据的可靠性和所选数学模型的合理性。为了提高区划结果准确性,常用方法包括:以定性分析为主,定量化评价为辅的信息量预测法,建立准确的基础数据库和基础图形库,采用影响因子信息量叠加得出多因子信息量;模糊层次综合评价法,建立模糊层次计算模型,按最大隶属度原则,确定其所处单元的级别,并据此分别得到各个单元网格的地质灾害的危险等级;多灾种的综合危险性评价采用赋值综合评价法,计算多灾种的综合危险性指数。常见地质灾害包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、海水入侵和海岸侵蚀等,针对不同类型的地质灾害选取不同模型、方法进行单灾种的危险性区划。1崩塌、滑坡和泥石流形成的风险分类1.1计算综合影响因子崩塌、滑坡、泥石流危险性评价采用以定性分析为主,定量化评价为辅的信息量预测法,其步骤如下:(1)采用规模为1km×1km的网格剖分1∶5万的评价区地理、地质及地质灾害简图,剖分网格,每个单元网格即为最小的危险性评价单位。(2)建立基础数据库和基础图形库。运用MAP-GIS软件编制崩塌、滑坡、泥石流灾害点分布图,简称地质灾害图;编制影响地质灾害发育的地形地貌、工程地质岩组、地质构造、降水量分布、植被、人类工程经济活动程度等基础图件,简称地质灾害影响因子图,并建立基础数据库和图形库。所有的地质灾害图及影响因子图比例尺均为1∶5万。(3)将崩塌、滑坡或泥石流的各影响因子图分别与崩塌、滑坡或泥石流地质灾害分布图进行叠加分析,并运用GIS技术求取每类影响因子中各个状态的信息量,信息量求取公式如下:式中:Iij——i类影响因子j状态的信息量;N′ij——i类影响因子中j状态的分布范围内崩塌、滑坡、泥石流地质灾害的数量(处),或i类影响因子中j状态的分布范围内有某类地质灾害分布的单元网格(1km×1km)数;Nij——i类影响因子中j状态分布的面积,km2,或i类影响因子中j状态的分布单元网格(1km×1km)数;M′——评价区范围内崩塌、滑坡、泥石流数量(处),或有崩塌、滑坡、泥石流分布的单元网格数;M——评价区面积,km2,或评价区范围内剖分的单元网格(1km×1km)总数。通过上述的叠加分析,得出崩塌、滑坡、泥石流的各类影响因子的信息量(Im),简称单因子信息量。(4)将每个单元网中各个影响因子信息量按公式(2)进行叠加,叠加结果为崩塌、滑坡、泥石流的多因子信息量。式中:I——崩塌、滑坡、泥石流的多因子信息量;Im——崩塌、滑坡、泥石流的单因子信息量。1.2灾害危险性等级标准将崩塌、滑坡、泥石流的多因子信息量按照由高到低的顺序排列,成为一条曲线,根据曲线的分布规律来评定崩塌、滑坡、泥石流的危险性等级标准,根据该标准划分为重度灾害(A)、中度灾害(B)、轻度灾害(C)、微度灾害(D)、基本无灾害(E)。2土壤沉降、土壤裂缝、海水入侵、沿海侵蚀的风险分类2.1建立预测模型危险性区划方法采用模糊层次综合评价法,其方法、步骤如下:(1)建立预测结构模型,选择在地质背景、人类活动等条件下的多种因子构造出地质灾害危险性预测的层次结构模型。(2)预测因子的等级划分和取值,根据地质灾害形成因素分析,确定多项因子的等级指标。(3)进行单因素评价,建立模糊矩阵Cj。因子的等级指标确定后,逐个确定从单因素来看危险性对等级指标的隶属度,进而得到模糊关系矩阵Cj。(4)用层次分析法确定各因子权重的模糊子集W对于因子层:Wc={Wc1,Wc2,…,Wcm}且(5)建立模糊层次计算模型。采用模糊数学方法,将预测层次模型中的预测目标(地质灾害危险性)A划定评价集为:A={基本无灾害(a1),微度灾害(a2),轻度灾害(a3),中度灾害(a4),重度灾害(a5)}相应的条件层各预测指标对A的评价模糊子集为:Bi={bi1,bi2,bi3,bi4,bi5}相应的因子层各预测指标对A的评价模糊子集为:Ci={ci1,ci2,ci3,ci4,ci5}在建立的模型中,基本条件层n个,因子层m个评价指标,则某评价单元j所构成的相应模糊子集为:Cj以矩阵表示即为:结合权重得到某预测单元j评价集的计算模型:式中:a1——基本无灾害;a2——微度灾害;根据单元评判结果,按最大隶属度原则,确定其所处单元的级别,并据此分别得到各个单元网格的地质灾害的危险等级。以地面塌陷危险性隶属度计算为例:(1)建立预测结构模型,选择在地质背景、人类活动等条件下的多种因子构造出地质灾害危险性预测的层次结构模型。(2)预测因子的等级划分和取值,根据地质灾害形成因素分析,确定多项因子的等级指标。(3)进行单因素评价,建立模糊矩阵。根据公式(3),取公式进行计算。根据单元评判结果,按最大隶属度原则,确定其所处单元的级别,并据此分别得到各个单元网格的地质灾害的危险等级。如:单元格3510计算结果为:其危险性隶属度计算结果为A3510={0.153,0.0723,0.1212,0.1818,0.4717},取最大的为第五项,其所对应的危险性级别为重度灾害,则第3510号单元格危险性分区为地面塌陷重度灾害区。依此过程对全区单元格进行计算,得地面塌陷危险性分区结果。3综合风险评估各种灾难的综合风险3.1单灾种权重的确定多灾种的综合危险性评价采用赋值综合评价法,其方法步骤如下:(1)采用规模为1km×1km的网格剖分1∶5万的评价区地理图,剖分网格,每个单元网格即为最小的危险性评价单位。(2)单灾种的危险性指数赋值。(3)单灾种的权重系数(ni)确定,采用德尔菲专家打分法确定,舍去极高值和极低值后求权重的平均值,平均值即为计算所选取的权重。(4)计算多灾种的综合危险性指数,计算公式如下:式中:Zz——地质灾害综合危险性指数;Zi——单灾种的危险性指数;ni——单灾种的权重。3.2自然灾害的综合危险性线将地质灾害的综合危险性指数按照由高到低的顺序排列,成为一条曲线,根据曲线的分布规律来评定地质灾害的综合危险性等级标准,根据该标准划分为5个等级:重度灾害(A)、中度灾害(B)、轻度灾害(C)、微度灾害(D)、基本无灾害(E)。4确定各研究因子权重,建立模糊层次分析模型地质灾害危险性区划是地质灾害调查的重要内容,采用正确的方法做好地质灾害危险性区划工作是管理部门风险管理及减灾管理的基础,也为管理部门制定相应减灾对策、部署实施有效的减灾工程提供了