基于模糊綜合評價法的鳳鳴鎮(zhèn)滑坡危險性評價

周健，劉港

（1.重慶市萬州區(qū)交通設計院有限公司，重慶萬州 404100；2.重慶三峽學院，重慶萬州 404100）

滑坡是指斜坡巖土體或臨空面巖土體受內(nèi)外因素影響情況下，向下或向外產(chǎn)生滑動的一種自然現(xiàn)象[1-2]?；率菄鴥?nèi)外最常見的一種地質(zhì)災害，還是分布最廣的地質(zhì)災害，對道路、橋梁、航道等一些重要的交通樞紐造成直接威脅，對人民生命財產(chǎn)安全造成一定的損失，會引發(fā)一系列次生危害[3]。

模糊綜合評價法是基于模糊數(shù)學概念中的綜合評價方法。這種綜合評價法有一個很好的特點就是可以把具有一定性質(zhì)的因素進行量化評價，是根據(jù)模糊數(shù)學的隸屬度原則來定義的，受多重因素的影響和制約，統(tǒng)計這些影響因子，運用模糊數(shù)學的方法進行整體性評價。因此，對于滑坡中的關鍵因素統(tǒng)計分析，聯(lián)合多種影響因子，進而來確定滑坡的風險等級。為我國的滑坡風險評價從理論研究到實際工程提供必要的參考依據(jù)[3-4]。

一、區(qū)域地形地質(zhì)概況

鳳鳴鎮(zhèn)，隸屬于重慶市云陽縣，地處云陽縣西南角，東接寶坪鎮(zhèn)，南連外郎鄉(xiāng)、龍角鎮(zhèn)和萬州太安鎮(zhèn)，西鄰盤龍鎮(zhèn)，北臨長江，地理坐標為東經(jīng)108°43′36″～108°50′12″，北緯30°49′24″～30°55′12″，區(qū)域總面積129.47 平方千米。

鳳鳴鎮(zhèn)整體地勢北低南高，北部臨長江一帶山勢陡峭，中部地區(qū)多為寬緩的丘陵地帶；境內(nèi)最高點平頭寺位于平頂村，海拔858.5 米；最低點在長江岸邊，海拔110 余米。云陽縣鳳鳴鎮(zhèn)以砂泥巖為主，地質(zhì)時代多為晚侏羅紀J3p 和少量的J3sn。引起滑坡主要為自然降雨，其運動形式可分為推移式、松脫式和混合式三種，微地貌有緩坡和陡坡兩種形式。斜坡結構類型大致有順向、斜向和反向為主，土地使用類型建筑、灌木和旱地。人為因素主要包括加載、爆破振動、破壞植被等方式。

二、模糊綜合評價法原理

（一）評價指標

模糊綜合評價法模型通過對因子的屬性做隸屬度賦值，以此來達到評價的目的[5]?？紤]到事物的多重因素將評價因子分為兩層：

第一層U=｛地質(zhì)環(huán)境；巖土特征；誘發(fā)因素｝

第二層u1=｛傾向，傾角，坡高，坡度｝；u2=｛巖性，風化程度｝；u3=｛降雨，水系，人類活動｝

（二）確定評價集

根據(jù)《縣（市）地質(zhì)災害調(diào)查與區(qū)劃基本要求》實施細則，滑坡穩(wěn)定性野外評判標準來說，將滑坡穩(wěn)定性分為穩(wěn)定性好、基本穩(wěn)定、穩(wěn)定性差。按照滑坡規(guī)模級別劃分標準，結合滑坡面積和滑坡體積的大小不同，將滑坡分為巨型、大型、中型、小型四種級別。綜合滑坡影響因子的不同建立不同的風險等級，根據(jù)等級不同做出綜合評價，將滑坡受災風險等級分為高風險、中風險、低風險三個等級，形成固定的評價集合：

V={v1：v2：v3}

（三）確定評價矩陣

在對評價因素集U中的每一個單因素ui（i=1，2，…，m）時，可以對每一個單因素進行單因素評判，從而就有每個單因素ui確定該事物對應著每一個抉擇等級vj（j=1，2，…，n），這些等級構成的權重（可能性程度）組成rij，這樣就得出第i 個因素ui的單因素評判集：

ri=（ril，ri2，……rin）

單因素評價集形成了一個向量集，所以m 個評價因素的評價集就構造出一個總的評價矩陣R。

（四）確定權重

表1 判斷矩陣標度表

造成滑坡的影響因子各有差別，每個因子對滑坡的影響程度就是權重，所以把權重系數(shù)作為評價滑坡的重要指標。一般確定權重有四種方法，分別是層次分析法（AHP）、加權平均法、德爾菲法（Delphi method）、專家估計法來計算。根據(jù)前文構造的評價指標體系，本文采用層次分析法，對各個因素進行兩兩對比，并按其重要性程度確定評定等級[5-6]。

每個單因素下有著不同的子因素，這些子因素構成一個矩陣，求出判斷矩陣中最大特征根λmax，再將每個最大的特征根的特征向量進行歸一化處理，即使得向量中各元素之和等于1，用W表示出來。同時運用Matlab軟件中的eig（）和diag（）兩個函數(shù)，計算出矩陣的最大特征值和及特征向量。得出以下結果：W（A）=[0.2222，0.1111，0.6667]，λmax（A）=3.0536，W（A1）=[0.0909，0.2727，0.1818，0.4546]，λmax（A1）=4.0593，W（A2）=[0.8333，0.1667]，λmax（A2）=2.0000，W（A3）=[0.5455，0.1818，0.2727]，λmax（A3）=3.0092。

為了提高矩陣的準確性、標準性、客觀性，需要對矩陣進行一致性檢驗。由于一階矩陣和二階矩陣的RI值為零，所以不再需要一致性檢驗。其中，隨機一致性指標RI 和判斷矩陣的階數(shù)具有一定的線性相關性，一般來說，矩陣階數(shù)越高，則會出現(xiàn)一致性隨機偏離的可能性也越大[7]。其對應關系如表2：

表2 平均隨機一致性指標RI標準值

得到矩陣后，所造成的一致性偏差可能是由于主觀因素和隨機因素，所以在檢驗判斷性矩陣時，除了要檢驗是否存在滿意的一致性，還需要把CI與隨機一致性指數(shù)RI加以對比，并由此確定了檢驗系數(shù)CR，公式如下：

因此計算結果具有良好的一致性。在一般情況下，如果CR＜0.1，則認為該判斷矩陣通過一致性檢驗，否則就要重新對因素進行對比得分，以此來降低因主觀因素造成的誤差偏離，直到達到滿意的一致性。

根據(jù)以上結果及其權重，對一層評價因子和二層評價因子進行組合權重得到因素的各個權重比：W=[0.0201，0.0604，0.0401，0.1030，0.0921，0.0184，0.3633，0.1211，0.1815]。

（五）風險評價

根據(jù)上文所述，已經(jīng)得到九項因子的權重占比，結合《縣（市）地質(zhì)災害調(diào)查與區(qū)劃基本要求》實施細則對易發(fā)程度的劃定，鳳鳴鎮(zhèn)幾乎以低風險和中風險為主，占比因素最靠前的分別是降雨、人類活動和水系。因此在防治階段應注重這三項因素的考慮，以減少滑坡造成的農(nóng)田、道路、建筑等破壞。

三、滑坡特征及影響因子量化分析

（一）高程

鳳鳴鎮(zhèn)地形多以低山丘陵為主，地形起伏不是很大，據(jù)統(tǒng)計鳳鳴鎮(zhèn)共有26 處滑坡，其中滑坡最低海拔224m，最高海拔725.5。基于此，我們把滑坡高程分為6 組，分別為[200m，300m][300m，400m][400m，500m][500m，600m][600m，700m][700m，800m]。同時將滑坡分布密度量化，即每段高程上的滑坡個數(shù)在每平方千米上的密度系數(shù)的百分比。結果如圖1 所示。

圖1 高程統(tǒng)計量化結果

（二）滑坡運動形式

鳳鳴鎮(zhèn)滑坡運動形式分為三種，分別是推移式、松脫式、混合式?；逻\動路徑復雜度，作為重要補充，是除時間、空間和規(guī)模之外，滑坡危險性評估的關鍵要素之一。因此，滑坡運動路徑復雜度應納入滑坡危險性評估之中，具有重要的研究意義[8-9]。我們將滑坡方式進行量化，同時將運動形式在整個地域面積中求出相應的密度分布百分值。結果如圖2 所示。

圖2 滑坡運動形式量化結構

（三）滑坡坡形

在一定的降雨程度下，隨著雨量滲入量的增加，不同巖性、巖層分布以及坡形的影響會造成不同級別的滑坡大小，坡形是影響滑坡程度不可分割的因素[10]?；诖耍缕滦斡衅矫嫘螒B(tài)和剖面形態(tài)兩種，剖面形態(tài)又分為四種形式，分別為凸形、凹形、階狀、平直。量化結果如圖3 所示。平面形態(tài)分為五種，分別是矩形、舌形、半圓形、橫長形、不規(guī)則。量化結果如圖4 所示。同樣地將剖面形態(tài)進行量化，每種滑坡坡形個數(shù)在每平方千米的占比用百分比表示出來。

圖3 滑坡坡形量化結果

圖4 滑坡坡形量化結果

（四）地層巖性傾向與傾角

地層巖性傾角是滑坡發(fā)生和滑坡運動的重要因素。它對滑坡的方向、體積和程度起著重要的作用。傾斜地層順坡易沿軟弱夾層產(chǎn)生滑坡，多發(fā)生在中厚層、薄層的軟硬地層結構中，地層傾角一般大于坡角[11]。

傾向很大程度上決定了滑坡的走向，巖層傾向與任何水平面的交點稱為走向線，走向線表示地理方位。由傾角形成的滑坡變形區(qū)提供阻滑力，是斜坡整體穩(wěn)定的關鍵，因此在滑坡防治過程中應注意對傾角滑坡變形區(qū)的保護[12]。同樣的將傾向傾角進行量化，對傾向分為四組，分別為[0°，90°][ 90°，180°][180°，270°][270°，360°]；傾角分為五組，分別是[0°，10°][10°，20°][20°，30°][30°，40°][40°，50°] 。將傾向傾角的每組個數(shù)在每平方千米的占比用百分比表示出來，稱之為分布密度，如圖5 和圖6 所示。

圖5 傾向量化結果

圖6 傾角量化結果

（五）滑坡體量

滑坡體量的多少代表著滑坡的大小，滑坡體量越大造成的損失也就越大，因此在滑坡量較大的區(qū)域采取的措施要強于其他地區(qū)，尤其是在降雨時段應對此地區(qū)多加強監(jiān)測。同樣，將滑坡體量進行量化處理，按照滑坡體積量分為[＜10 萬m3]，[10 萬m3-50 萬m3]，[50 萬m3-100 萬m3]，[100 萬m3-150 萬m3]，[＞150萬m3]等五個等級。量化結果如圖7 所示。

圖7 滑坡體量量化結果

四、結論

1.鳳鳴鎮(zhèn)滑坡風險等級多以低風險和中風險為主，唯有清江村處的滑坡風險為高風險區(qū)，此處滑坡體量較大，所造成的危害性就越大，因此對此地區(qū)應做專門的災害防治策略。

2.本文較為系統(tǒng)地對鳳鳴鎮(zhèn)滑坡危險性進行了分析，從多個角度和各項因素的影響下，獲得了影響因子的權重值和一部分的量化結果。但是由于某些因素量化結果困難，本文中沒有完全展現(xiàn)出來。

3.在模糊評價法的基礎上引入量化結果，不只是從單一種方法進行評價，多角度分析滑坡產(chǎn)生條件和形成機制，對后期滑坡治理工作提供必要的條件支撐。