地質災害區劃與分割槽評價

2022-02-03 01:47:05 字數 4354 閱讀 2130

地質災害發育現狀是其易發性的客觀反映,要想準確的進行地質災害易發性分割槽,必須依賴遙感解譯和野外實際調查工作,本著這一思路,此次調查十分重視對基礎地質元素的蒐集與分析,野外工作結束時已形成本區地質災害易發性基本輪廓,即初步的定性分割槽結果;同時考慮到地質環境條件的複雜性,通過對影響地質災害發育的諸多因素分析,採用半定量方法進行分割槽計算,作為對定性評價的補充,最後綜合兩種結果,形成本區地質災害的易發性分割槽圖。

由於地質災害易發性的評價結果受到多種因素的影響,而這些因素本身存在著不確定性、模糊性以及各因素之間相互作用的複雜性;如何將複雜的地質因素盡可能的定量化,使分析和評價結果最大限度的符合客觀實際情況,是地質工作者廣為**的問題。

層次分析法(簡稱ahp)是一種定性和定量相結合的系統化、層次化的分析方法,它不僅適用於存在不確定性和主觀資訊的情況,還允許以合乎邏輯的方式運用經驗、洞察力和直覺。由於它在處理複雜的決策問題上的實用性和有效性,因此在各學科模糊綜合評判中得以廣泛應用。

地理資訊系統在最近的30多年內得到了驚人的發展,廣泛應用於資源調查、環境評估、災害**等眾多領域,借助gis系統可以完成製圖、數字地形分析、空間決策支援、空間分析統計等任務,在gis平台上進行易發性區劃可以在一定程度上避免傳統區劃工作量大、工作強度大、工作精度不高以及主觀影響大的不足。

,主要技術路線和方法如下:

1、確定評價單元和評價因子,利用層次分析法確定各因子和各要素的權值。

2、對各評價因子指標進行量化,並採用歸一化數值變換方法統一量綱。

3、在評價指標權值確定和資料歸一化的基礎上,利用gis系統的空間分析功能進行資料的空間疊加與統計。

4、經統計分析確定易發性區劃的分界點,將評價結果分成不同等級。

5、在gis分析成圖的基礎上綜合考慮各種因素,進行修改完善,最終編制工作區地質災害易發性區劃圖。

層次分析法是美國運籌學家 saaty於20世紀70年代中期提出的一種定性與定量相結合的多準則決策的系統分析方法,其基本原理是把複雜系統分解成目標、準則、方案等層次,在此基礎上進行定性和定量分析的決策。它把人的決策思維過程層次化、數量化、模型化,並用數學手段為分析、決策提供定量的依據,是一種對非定量事件進行定量分析的有效方法,特別是在目標因素結構複雜且缺少必要的資料情況下,需要將決策者的經驗判斷定量化時該法非常實用。該方法適用於多準則、多目標或無結構特徵的複雜問題的決策分析,它按照各因子相互之間的內在支配關係,建立層次結構模型,通過因子的兩兩比較,建立判斷矩陣,進行層析排序,確定各因子的相對重要性。

(一)層次分析法的主要步驟

運用層次分析法建模,大體上可按下面4個步驟進行:

1、建立層次結構模型:綜合分統所析系涉及的目標、範圍、準則,約束條件,確定綜合評價體系中各因索之間的關係,並根據指標的隸屬關係進行上下分層排列,形成危險性綜合評價體系層次結構。

2、將問題中的各個要素劃分為不同的層次結構,以框架結構說明各層次之間的從屬關係。

3、構造判斷矩陣:層次分析法的基礎主要靠對各層次兩兩元素相互重要程度差異給出判斷,並將這些判斷用數值表示出來,形成判斷矩陣,即兩兩比較矩陣。該矩陣是層次分析法的出發點,也是整個權值確定過程中的關鍵。

在構造判斷矩陣的過程中,可以通過向專家發放問卷進行因子間的相對重要程度打分,並用矩陣表示打分結果;

4、檢驗層次分析結果如有誤差,需對判斷矩陣的元素取值通過專家意見進行調整,從新運算。

(二)評價指標判斷矩陣的構建

資訊是系統分析最基礎的資料。任何系統分析都要掌握一定的資訊才能進行。層次分析法也需要有相應的資訊作為分析的基礎,其資訊主要**於人們對不同層次中各個因素之間的相對重要性所做出的判斷。

通過引入適當的判斷標度將這些判斷用數值的形式表示出來構成判斷知陣。以便比較本層次各因素與某一因素之間的相對重要性。設b層次中的元素bi,bz,bs,.

……從與上一層次a中的元素a有關係,則可以通過判斷知陣表示出來,如表5-1-1所示。

表5-1-1 判斷矩陣示意表

表中bij表示對危險性綜合評價而言bi和bj相對重要程度的數值表示。bij的取值是根據表5-1-2的 1-9標度含義來確定。

表5-1-2 判斷矩陣元需aij的1-9度標度法

(三)特徵值與特徵向量計算

根據判斷矩陣,利用線性代數知識,精確的求出t的最大特徵根所對應的特徵向量。所求特徵向量即為各評價因素的重要性排序,經歸一化後即為同一層次相應因素對於上一層次某因素相對重要性的排序權值。本次評價採用和積法進行求解,具體步驟如下:

1、將判斷矩陣每一列歸一化:

2、每一列經正規化的判斷矩陣按行相加:

3、對向量做正規化處理,

依次所得到的即為所求特徵向量。

4、計算判斷矩陣的最大特徵根λmax,

式中:(ta)i表示向量ta的第i個元素。

(四)一致性檢驗

為避免其他因素對判斷矩陣的干擾,在實際應用中要求判斷矩陣滿足大體上的一致性,需進行一致性檢驗。只有通過檢驗,才能說明判斷矩陣在邏輯上是合理的,才能繼續對結果進行分析。對判斷矩陣進行一致性檢驗,計算公式:

cr=ci/ri1)

式中,cr(consistency ratio)為一致性比例。當cr<0.10時,認為判斷矩陣的一致性是可以接受的,否則應對判斷矩陣作適當修正。

ci(consistency index)為一致性指標,按下式計算:

ci=(λmax -n)/(n -1) (2)

式中:max-判斷矩陣的最大特徵根;

n-成對比較因子的個數;

ri(random index)-隨機一致性指標,可查表確定,如表5-1-3所示。

當cr<0.1時,就認為判斷矩陣具有滿意的一致性,否則就需要重新調整,直到具有滿意的一致性為止。

影響地質災害形成的自然因素眾多,歷史**地質災害發生的數量、分布範圍、活動規模都直接反映了地層岩性、地形地貌、現存新老滑坡以及有關**動力環境對**誘發地質災害的控制作用;此外,土地利用、地下水、植物條件等因素也對震後地質災害形成起到一定程度的影響。本文採用統計學方法,對研究區山地災害點與各因子的每個屬性進行相對頻率組合的定量計算方法,綜合天水市秦州區震後地質災害發育情況,本次危險性區劃分析中選用了10個影響因子,主要包括:地質構造、地形坡度、海拔高程及水系發育情況等。

(一)地質構造

地質構造因素對地質災害點的發育控制作用十分明顯,在區域地質構造比較複雜,褶皺比較強烈,新構造運動比較活動的地區,地質災害比較發育。其影響主要表現在:①地質構造決定了地貌形態的分布,對地質災害發育的臨空條件起到間接的控制作用;②地質構造帶岩石破碎、風化嚴重,使得邊坡的連續性和完整性受到破壞,是地下水最豐富和活動的地區,降低了岩體的抗剪強度;③在構造應力作用下,岩體內節理、裂隙發育,為崩塌發育提供了條件;④活動斷層造成地表破裂,岩層結構發生破壞,非活動斷層作為**波的反射介面,可能導致岩體的拉力破壞;⑥斷裂構造控制著水系的發育和人類工程活動的分布,對地質災害的威脅物件起到間接的控制作用

研究中,通過gis軟體緩衝區分析和資料統計功能,對研究區內災害點與斷裂距離分布關係做了統計:首先,對研究區內的斷裂做距離緩衝處理,分別得到0-500,500-1000,1000-2000及大於2000公尺四個緩衝區;然後利用gis統計功能,對每個緩衝區內的災害數量、緩衝區面積進行統計,計算每個緩衝區內災害點密度。詳細資料如表5-1-4所示,災害點與斷裂的分布關係和敏感性關係,如圖5-1-1所示。

表5-1-4 研究區地質災害點與斷裂距離統計關係

圖5-1-1 斷裂構造與地質災害分布關係圖

(二)地質災害頻率

對天水市秦州區按1km*1km網格進行離散,形成2534個空間離散網格,依據災害點在網格上的分布,進行基於gis的統計。該計算包括單元面積上災害發生的頻率及地質災害面積模數比。

地質災害頻率比:設第(i,j)單元內災害頻率為f(i,j),單元面積為s(i,j),單元內災害的頻率密度為ρf(i,j),整個研究區面積為s,災害總數為f,總頻率密度為ρf,則:

第(i,j)單元格災害頻率比為: rf(i,j)=ρf(i,j)/ρf

其中,ρf(i,j)=f(i,j)/s(i,j) ;ρf=f/s。

地質災害面積模數比:設第(i,j)單元內災害體分布面積為ss(i,j),單元面積為s(i,j),單元內災害的面積模數為ρs(i,j),整個研究區面積為s,災害點總面積為s,總面積模數為ρs,則:

第(i,j)單元格災害面積模數為:rs(i,j)=ρs(i,j)/ρs

其中,ρs(i,j)=s(i,j)/s(i,j) ; ρs=s/s。

經計算可得,單個像元上最大出現地質災害的頻率為8。對空間災害點的頻率分布進行歸一,可形成圖5-1-2災害發生頻率歸一化分布圖及5-1-3地質災害面積模數比歸一化圖。

圖5-1-2 地質災害頻率比歸一化圖

圖5-1-3地質災害面積模數比歸一化圖

(三)坡度及坡度變率

利用工作區1:5萬dem資料提取坡度資料。根據前文中的分析,由於工作區內滑坡、崩塌災害主要分布於10°~60°之間的斜坡,10°以下斜坡基本不發生滑坡、崩塌等災害,因此本次評價將60°以上斜坡的易發程度定義為1,10°以下易發程度定義為0,將坡度資料進行0~1之間的線性歸一化,得到坡度歸一化結果圖。

地質災害調查評價調查綱要

安寧市太平鎮昆華苑前路邊坡調查及治理工程施工圖設計 綱要雲南地質工程勘察設計研究院 2009年7月 目錄一 前言 二 邊坡概況 三 調查範圍 四 目的任務及調查工作量布置 五 勘查方法及技術要求 六 資源配置及工期 七 質量保證措施 八 預期成果 九 服務承諾 十 經費預算 一 前言 昆華苑路前邊坡...

地質災害總結

石寶鎮人民 關於2010年地質災害應急演練的 工作總結 為進一步落實縣地質災害應急預案措施,增強地質災害區群眾防災避險能力,防止和減少突發性地質災害給人民群眾的生命財產造成危害及損失,我鎮於2010年4月30日起在鎮內各地質災害點進行了應急搶險演練,目前,演練工作已安全 順利 圓滿完成。現將演練情況...

地質災害防治與地質環境利用分析

1 地質災害與地質環境 一般而言,地質災害是由自然因素和人為因素共同作用對地理環境造成影響,從而使得地表層發生移動形成的災害,對人們的生命安全和財產安全具有很大的威脅性,如果不加以防治必然會影響到社會的發展,所以需要採取有力的措施加以解決。但是地質環境也有積極的一面,所以應該把地質災害防治和地質環境...