刘振华　王宝清甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院　兰州　730000

基于AHP与GIS耦合的安宁区地质灾害易发区划分

刘振华王宝清
甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院兰州730000

本文以安宁区作为研究对象，采用基于层次分析法（AHP）和GIS空间分析统计方法相结合的工作方法对区内地质灾害易发性进行评价和区划，对研究区的地质灾害易发性进行分析评价。安宁区境内地质灾害类型主要有滑坡、崩塌、泥石流、不稳定斜坡四种类型。易发性分区评价结果表明：安宁区城区不存在地质灾害高易发区；中易发区面积27.59km2，占评价区面积的35.3%，低易发区面积14.75km2，占评价区面积的18.9%，不易发区面积35.76km2，占评价区面积的45.9%。评价结果为安宁区地质灾害防灾减灾体系和社会发展、经济发展提供了参考依据。

层次分析法；地理信息系统；地质灾害；易发区划分

1.引言

地质灾害是在内外地质引力作用下，由于地质自然环境恶化，造成人类生命财产损毁，人类赖以生存与发展的资源和环境发生严重破坏和损失的过程或现象，是对人类生命财产和生存环境产生损毁的地质事件，具有突发性、多发性、群发性和多变性的特点。因此，系统、深入地开展地质灾害研究，揭示人类工程活动在环境灾害发生中的作用，对保持地质环境与人类活动的协调发展，保护居民生命财产安全，减轻地质灾害的直接、间接损失，实现经济与社会的持续发展，具有重要意义。

2.研究区概况

图1　安宁区城区地质灾害分布图

本次研究区范围为安宁区城区规划区。安宁区为兰州市辖区，位于市区北部。安宁区出露地层较少，主要为前寒武系、白垩系、古近系、新近系及第四系地层。兰州市安宁区地处祁吕贺山字型构造体系前弧西翼与河西系武威—兰州构造带的复合部位，不同构造体系的相互干扰或改造，使本区构造形迹十分复杂。安宁区境内地质灾害类型主要有滑坡、崩塌、泥石流、不稳定斜坡四种类型。地质灾害隐患点39处，其中，泥石流沟16条，不稳定斜坡19处、滑坡2处、崩塌2处，从图3-1看出，不稳定斜坡（潜在滑坡、崩塌灾害隐患点），占总隐患点的49%，泥石流占总隐患点的41%，崩塌和滑坡分别占总隐患点的5%、5%（图1）。

3.地质灾害易发区划分

3.1评价思路与方法

本文采用基于层次分析法（AHP）和GIS空间分析统计方法相结合的工作方法对区内地质灾害易发性进行评价和区划。首先选取评价因子量化分级，然后确定评价因子，计算各要素的权值，并进行数据的空间叠加统计与分析易发性区划的分界点，将结果分级，最后编制安宁区地质灾害易发性区划图。

3.2斜坡评价因子量化

不稳定斜坡（潜在崩塌、滑坡）地质灾害的易发性评价主要是预测在什么样的地质环境条件下发生的可能性最大。根据安宁区地质灾害发生的地质环境背景，选择了地层岩性、斜坡结构类型、坡度、坡高和斜坡变形破坏特征5项因子作为评价因子，根据每一类因素的具体情况进行量化分级。

3.3建立评价指标体系

（1）建立模型

在地质灾害容易发区域选取评价因子的时候，应尽可能反映安宁区内地质灾害的发育特征。本文评价是以地质灾害易发性分区作为最终目标层，划分选取地形地貌、工程岩组、斜坡结构与类型、坡度及斜坡变形破坏5个方面为措施层，层次结构图（见图2）。

图2　地质灾害易发性评价模型

（2）构造矩阵

在层次结构建立过程中，对于从属于，或影响上一层的每个因素的同一层诸因素进行相互比较，判断其对于准则层的权重值。运用T.L.Saaty的1～9标度，比较得到以下对安宁区地质灾害易发程度分析模型构造判断矩阵B。

（3）计算权向量、一致检验

利用线性代数相关知识，精确求出T的最大特征根时所对应的特征向量。所求特征向量就是各个评价因子的重要性，并归一化，就是同一层次相应因素对于上一层次某因素相对重要性的排序权值。本次评价CI：为一致性指标，按下式计算：

根据上述公式，计算权重并检验一致性，结果见表1。

表1　矩阵B权重计算结果

4.易发程度评价

综合指数法是一种综合衡量方法。对各项指标的实际数值进行计算，具有客观、准确的特点。本次研究以斜坡发生域为评价单元，采用综合指数法作为评价方法，对发生域内评价指标进行量级划分。各量级取定量值，然后根据各项指标之和，得出综合指数；根据综合指数大小，确定危险等级。指数越大，危险程度越大。通过上述分析建立多种因子综合评价模型：

式中：E：每一评价单元的指数和；Eij：第i个因素中第j个等级分值；：为第i个因素的权重值；n：评价因素的指标个数。

（1）滑坡易发区评价

根据滑坡形成的地层岩性、斜坡结构类型、坡度、坡高和斜坡变形破坏特征等5项影响因素进行滑坡易发程度综合评判。

式中：Xi：滑坡易发性的影响因素；ai：Xi的权重根据E滑值，分为以下四级：E滑＞25：滑坡高易发区；E滑=20-25：滑坡中易发区；E滑=15-19：滑坡低易发区；E滑＜15：滑坡不易发区。

（2）崩塌易发区评价

根据崩塌形成的地形坡度、坡高、地层岩性、地质构造及发生频率等5项影响因素进行崩塌易发程度综合评判。

式中：Xi：崩塌易发性的影响因素；ai：Xi的权重。根据E滑值，分为以下四级：E滑＞25：崩塌高易发区；E滑=20-25：崩塌中易发区；E滑= 15-19：崩塌低易发区；E滑＜15：崩塌不易发区。（3）泥石流易发程度量化分区

泥石流易发性评价的依据是影响泥石流发育的地质环境条件，根据“基本要求”中的“沟谷泥石流易发程度数量化表”进行评价。根据影响泥石流发育的十五项因子逐个打分，然后综合其评分结果，划分泥石流的易发性。

式中：Xi—泥石流易发的影响因素。

根据E泥值，分为以下四级：E泥≥114：高易发；E泥=84-114：中易发；E泥=40-83：低易发；E泥＜40：不易发。根据以上原则、依据和方法对区内16条泥石流沟隐患点进行易发性评价及区划，评价所得的结果：4条泥石流沟为低易发，12条为中易发。

5.易发程度分区

根据地质灾害易发程度判别方法，对安宁区每个斜坡区、滑坡区、泥石流堆积区等区域进行评价，并将其划分为：A级：地质灾害高易发区；B级：地质灾害中易发区；C级：地质灾害低易发区；D级：地质灾害不发育区。对上述各个评价单元进行叠加，在评价过程中，有两种以上地质灾害高易发区重叠时，则取值为5，当有两种易发性重叠时，取较高值。依据表2，对所属单元进行地质灾害信息提取和数字化。

表2　地质灾害易发程度取值表

在定性和统计分析的基础上，利用数值或统计模型定量预测评价地质灾害的易发程度，划分出安宁区城区易发程度分区评价图（图3）。易发性分区结果表明，安宁区城区不存在地质灾害高易发区，中易发区占评价区面积的35.3%，低易发区占评价区面积的18.9%，不易发区占评价区面积的45.9%。

图3　安宁区城区易发程度区划图

（1）地质灾害中易发区

地质灾害中易发区，分布在李麻沙沟沟道，沙井驿砖瓦厂——李黄沟一带，咸水沟——大沙沟一带以，主要威胁对象有通往皋兰县县道、厂区、居民、输电设施、公路以及其他基础设施；长新电表厂以北—十里店大关山沟一带的泥石流流域及山前斜坡带。其中，沙井驿砖瓦厂——李黄沟一带主要为新近系泥岩、砂岩软弱岩组，斜坡高差多在50m～100m之间，坡度30°～45°，局部地段＞45°。人类工程活动强烈，斜坡局部存在变形体；咸水沟—大沙沟主要为前寒武系片岩、石英片岩为主，该段主要影响因素为人类采砂、采石工程活动。该段发育地质灾害28个，占地质灾害总数的71.8%。该区总面积27.59km2，占总评价区的35.3%。

（2）地质灾害低易发区

地质灾害低易发区，分布在安宁区西部，南坪村以西广大中低山地区，出露岩性主要为古近系砂岩，地形起伏，相对高差120m～300m；望东山——小岘岭——岘岭一带，出露岩性主要为新近系桔红色泥岩、砂岩，古近系砂岩；地形起伏，冲沟发育，相对高差50m～100m，坡度20°～45°，大部分坡体处于自然状态。大沙沟沟道以东——石楷沟一带，出露岩性主要为前寒武系片岩、石英片岩，这些区域，原始斜坡变形迹象较小，人类工程活动轻微。在该段，主要发育崩塌地质灾害11个，占地质灾害总数的28.2%。该区总面积14.75km2，占评价区面积的18.9%。

（3）地质灾害不易发区

地质灾害不易发区，主要分布在安宁区黄河Ⅰ、Ⅱ级阶地，海拔1500m～1600m，地形平坦。安宁区大部分生活、商业用地都分布在此，无地质灾害发育。该区总面积35.76km2，占评价区面积的45.9%。

6.结论

本论文以安宁区作为研究对象，采用定性定量分析相结合的方法，对研究区的地质灾害易发成因进行分析评价。安宁区境内地质灾害类型主要有滑坡、崩塌、泥石流、不稳定斜坡四种类型。地质灾害隐患点39处，其中，泥石流沟16条（占总隐患点的41%），不稳定斜坡19处（占总隐患点的49%）、滑坡2处（占总隐患点的5%）、崩塌2处（占总隐患点的5%）。地质灾害的诱发因素主要有地震（抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.2g）、降雨和人类工程活动（采石、采砂、弃渣堆放和筑路削坡等）。易发性分区评价结果表明：安宁区城区不存在地质灾害高易发区；中易发区面积27.59km2，占评价区面积的35.3%，低易发区面积14.75km2，占评价区面积的18.9%，不易发区面积35.76km2，占评价区面积的45.9%。

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甘国土资环，201262010502。

刘振华，女（1984年～），硕士研究生，毕业于中国地质大学（北京）地质工程专业，工程师，主要从事岩土工程勘察、水文地质勘查、地质灾害评估、勘查、设计和施工工作。