發布時間：2020-01-16所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要: 針對地質災害易發性評價指標識別與構建的問題，以準確獲取吉林省泥石流孕災因子權重系數為目標，采用3S技術獲取大量數據為基礎，選取對吉林省泥石流易發性有顯著影響的地貌、坡度、地勢高程等 7 個孕災因子，首次將偏好比率法與粗糙集理論組合賦權并
摘 要: 針對地質災害易發性評價指標識別與構建的問題，以準確獲取吉林省泥石流孕災因子權重系數為目標，采用“3S”技術獲取大量數據為基礎，選取對吉林省泥石流易發性有顯著影響的地貌、坡度、地勢高程等 7 個孕災因子，首次將偏好比率法與粗糙集理論組合賦權并優化，分析吉林省泥石流孕災因子權重，并將分析結果與以往所采用的方法所取得的權重結果進行對比，結果表明: 坡度、植被覆蓋率、地勢高程、人口密集度因素對吉林省泥石流發育影響較顯著，與以往方法相比，植被覆蓋率對吉林省泥石流易發性的影響顯著提高，巖組的影響顯著降低，在 ARCGIS 平臺下開展評價，證明該方法取得結果與實地災情較好吻合。研究成果對地質災害風險評價及防災減災具有重要參考價值。
關鍵詞: 泥石流; 孕災因子; 組合賦權; ARCGIS
泥石流是一種復雜的地質災害，爆發突然，來勢兇猛，危害巨大。長期以來，國內外對泥石流的研究經歷了從定性到定量分析的發展過程，其中權重分析對其易發性評價結果起著重要作用，而層次分析、粗糙集理論、灰色關聯度模型、神經網絡、回歸分析模型等在泥石流災害權重分析中均得到了廣泛的應用[1]。如劉濤等[2]，采用層次分析法對北京密云縣歷史活動及潛在泥石流指標量化，進而分析危險度，溫智虹等[3]采用層次分析法計算長白山火山泥石流分布影響因素的權重值，李炫等[4]采用層次分析法計算西藏 30 條冰川泥石流溝影響因素權重系數，將其引入到 WKFCM 聚類算法判定泥石流危險性。層次分析法雖可使問題簡化、層次化，但僅采用此客觀分析法可因原始資料缺乏，選取因子較少影響評價精度。粗糙集是解決不確定和模糊問題的一種工具，從給定問題的描述集合入手，分析其內在規律，當描述集合數據較少時，其精度也隨之降低。王禹萌等[5]基于粗糙集理論針對長白山火山泥石流選取 5 個因子進行重要性分析，但因樣本數據相對較少，而評價過程中客觀因素所占比例較大，降低了其準確性; 向靈芝等[6]利用災害熵計算汶川震后道路泥石流各個因子的權重，分析研究區泥石流敏感性 。現今，隨著 GIS 手段的不斷發展，越來越多學者將 GIS 應用到泥石流災害分析評價中，且取得了較好的效果。如蘇鳳環等[7]在利用層次分析法獲取汶川縣泥石流影響因子權重基礎上，利用 GIS 分析其敏感性; 潘赟等[8]利用 GIS 對遼寧省岫巖縣泥石流災害危險性進行區劃; 張具琴等[9]利用“3S”技術結合層次分析法確定汶川縣泥石流各因子權重系數。通過現今對泥石流孕災因子權重分析方法及所取得的成果可以看出，這些方法往往是基于樣本數據的客觀分析，而忽略了基于野外調查的主觀權重判斷的重要性，其判定結果與實地災情存在一定誤差。因此分析不同區域泥石流成災特點，準確判定孕災因子，在此基礎上選取合理、適宜的權重判定方法確定權重大小是泥石流危險 性 評 價、機理分析及風險評價的重要前提。
相關期刊推薦：《中國地質災害與防治學報》創刊于1991年。是經原國家科委正式批準，由中華人民共和國國土資源部主管，中國地質災害研究會主辦，中國地質調查局、國土資源部地質環境司、中國地質環境監測院、中國科學院力學研究所等9單位協辦，反映地質災害學科，并向國內外公開發行的學術性刊物。有投稿需求的作者，可以咨詢期刊天空在線編輯。
吉林省東南部地區以山區為主，每年地質災害發生頻率較高，尤其是泥石流災害，給當地的經濟造成了較大的損失，制約了其經濟發展。吉林省根據其泥石流成災特點，開展了 1: 5 萬縣 ( 市) 地質災害調查與區劃工作，本文就是在此基礎上，對吉林省泥石流地質災害的地質環境進行研究，利用“3S”技術獲取數據，提取泥石流影響因子，利用 TM 影像圖、DEM 數字等高線圖、地質圖等數據將其在 ARCGIS 中矢量化，分析及篩選影響泥石流災害的主要孕災因子。首次提出將主觀判斷的偏好比率法與客觀分析的粗糙集理論進行優化組合，避免了以往客觀分析法中樣本數據不足而影響結果精度，并應用到吉林省泥石流孕災因子的權重分析中，將結果與其他方法所取得的權重值進行對比，在 ARCGIS 平臺下歸納災害點、植被覆蓋率、巖組圖層中的單元集，分析吉林省泥石流災害點發育個數與植被覆蓋率及巖組的相互關系，進而分析差異性，其研究成果對完善吉林省地區泥石流風險區劃有著重要參考價值，同時對長白山火山崩滑流災害風險評價、其它地區地質災害孕災因子權重獲取、風險區劃、防災減災工作有著重要意義。
1 研究區地質條件概況
吉林省位于中國東北地區中部，處于日 本、俄羅斯、韓國、朝鮮與中國東北部組成的東北亞腹心地帶。東南高，西北低，地貌類型主要為東部低山丘陵、長白山中山低山等 15 個單元。其中西部主要為中高山地區，坡度可達 30° ～ 70°，而東部主要為中低山地區。氣候特點是: 春季干旱、夏季炎熱多雨，6 - 9 月降水量較多，對吉林省泥石流出現的汛期分析發現，25% 的泥石流均發生在暴雨當天，且為持續集中的降雨型。巖組類型較多，土體及軟質巖石主要分布在平原區，極硬巖及硬質巖石主要為中厚層火山噴發而沉積形成的碎屑巖組及中厚至薄層的砂礫巖組，山區分布較多，地形坡度相對陡峭。植被覆蓋率較高，林業面積居全國第 12 位，其中東部區主要為森林區域。而近代由于人類活動加強、植被破壞、風化加強，對地質環境破壞較顯著，其中對于一些不合理的開挖邊坡，礦山建設，廢棄土體的不當堆砌等均是誘發崩塌、滑坡的主要原因，為泥石流提供豐富的物源，植被的破壞也加大了水源的匯集。
吉林省泥石流共發育有 1 407 條，如表 1 所列，主要為暴雨誘發，較多為溝谷型泥石流，規模以小型群發為主，其具有重度大、流速快、破壞力強的特點。主要分布在松花江、鴨綠江等流域。其中典型的泥石流如大砬子溝泥石流其坡度 25°，坡降 80‰，溝長約 2 000 m，流域面積 4. 5 km2 ，堆積物厚度可達 2 m 左右，由塊石、碎石組成，是溝谷型泥石流; 長青村泥石流坡度在 25° ～ 50°左右，坡降大于 200‰，流域面積 1 km2 左右，相對高差 50 ～ 100 m，沖溝橫斷面形態呈“V”型，為溝谷型稀性泥石流，2010 年突然爆發導致 2 人死亡; 瀑布東泥石流其坡度 40°，坡降 300‰，溝長約 500 m，流域面積 0. 1 km2 ，堆積物為 2 000 m3 ，由塊石、碎石組成，是坡面型泥石流，嚴重威脅下游聚龍泉旅游點。
2 基于組合賦權法的孕災因子重要度分析
泥石流易發性分區評價對泥石流災害危險性分析、風險分析及防災減災工作有著重要意義，其孕災因子選取及權重分析結果直接影響著泥石流易發性評價的精度，科學、合理的分析結果可有效進行風險分區與評價，進而避免各種工程與非工程減災措施實施過程中的盲目性，為防患于未然和減輕泥石流災害對當地的影響提供可靠的依據[10]。
通過對吉林省泥石流點與各孕災因子關系的統計分析如圖 1 所示( 其它圖略) ，選取與吉林省泥石流發育有較顯著影響的地貌、坡度、地勢高程、巖組、年平均降水量、人口密集度、植被覆蓋率 7 個孕災因子進行權重分析。
3 結果分析
對吉林省泥石流易發性有顯著影響的孕災因子采用組合賦權理論所取得的權重系數結果與以往客觀分析方法取得的結果進行對比分析( 坡度 > 地勢高程 > 人口密度 > 植被覆蓋率 > 巖組 > 年平均降水量> 地貌) [15]，植被覆蓋率對吉林省泥石流易發性的影響顯著提高，巖組的影響顯著性降低。文中在 Mpagis 中將植被覆蓋率、巖組地質圖紙矢量化，在圖形處理模塊中利用轉換功能將矢量化的數據轉為 shape 文件后導入到 ARCGIS 平臺，并轉換為1 km × 1 km 柵格數據。在 ARCGIS 平臺下歸納、分析災害點、植被覆蓋率、巖組圖層中的單元集，分析吉林省泥石流災害點發育個數與植被覆蓋率及巖組的相互關系( 圖 2、圖 3) ，進而分析其原因。
植被覆蓋率較少，巖體相對裸露，有利于風化形成豐富松散的物源條件，并且有利于水源的匯集而為泥石流發生提供動力條件。吉林省植被覆蓋率較高，林業面積居全國第 12 位，其中東部區主要為森林區域。而近代由于人類活動加強、植被破壞、風化加強，進而為泥石流的發育提供了物源條件。吉林省植被覆蓋率在20% ～ 50%區域泥石流最發育，共 481 條。植被覆蓋率大于 50% 區域泥石流發育程度降低，共 325 條，植被覆蓋率小于 20% 區域因地處平原區，因此泥石流相對較少。由此可見，植被覆蓋率對泥石流發育有著較為重要影響，其影響顯著性大于地勢高程及人口密度。
巖組是泥石流的物質來源之一，其松散碎裂及巖石本身的抗風化性能影響著物源的豐富程度[6]。吉林省巖組類型較多，通過分析 ARCGIS 所得到的吉林省泥石流點及巖組相互關系可見，土體及軟質巖石主要分布在平原區，地形地貌條件不利于泥石流的發育，因此泥石流相對較少。吉林省極硬巖及硬質巖石主要為中厚層火山噴發而沉積形成的碎屑巖組及中厚至薄層的砂礫巖組，其因地形坡度相對陡峭，泥石流分布相對較多，巖組與泥石流發育點數量相關性不顯著，因此巖組對吉林省泥石流的易發性影響小于年平均降水量及地貌因子。
上述結論與實地災情更加吻合，避免了層次分析法、模糊數學法、粗糙集理論等方法在地質災害權重分析中過多采用客觀評價而忽略了主觀判斷重要性的弊端，結果更加科學、合理。
4 結論
文中在吉林省 1∶ 5 萬地質災害調查的基礎上，根據吉林省泥石流的發育特點，選取了影響吉林省泥石流易發性的坡度、地勢高程、年平均降水量等 7 個孕災因子，采用偏好比率—粗糙集理論組合優化，分析各孕災因子權重的大小，并將所取得的權重系數與其它方法取得的結果對比分析，得出以下結論:
( 1) 吉林省泥石流孕災因子影響程度由大到小為坡度 > 植被覆蓋率 > 地勢高程 > 人口密度 > 年平均降水量 > 地貌 > 巖組。
( 2) 與其它方法取得權重系數結果主要區別為: 植被覆蓋率對吉林省泥石流易發性的影響顯著提高，巖組的影響顯著性降低。
( 3) 在 ARCGIS 平臺下分析植被覆蓋率與巖組因子權重大小變化的原因后，認為該組合賦權方法在泥石流孕災因子權重分析中所得出的結論與實地災情更加吻合，該方法即考慮了主觀因素定性分析重要性，又結合了客觀分析方法的定量評價，使結果更加科學、合理。
文中采用組合賦權法得到的泥石流孕災因子權重值將進一步完善吉林省泥石流風險區劃，所采用的組合賦權法可結合承災體暴露性、脆弱性及防災減災能力因子應用于 長白山地區火山崩滑流災害的風險評價、預警中，且可拓展應用到其它地區地質災害易發性分區評價中，對地質災害風險分析、減災防災的準確評價及保證公共安全具有重要意義。
SCISSCIAHCI
