基于GIS的某水库库岸滑坡灾害危险性分析

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卢晓仓

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张秀宏

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杜延华

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史晨晓

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（１、华北水利水电学院，河南郑州４５００１１２、中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院，贵州贵阳５５０００２３、洛阳规划建筑设计有限公司，河南洛阳４７１０００）摘要：应用ＧＩＳ技术，选取适合研究区的影响因子，运用层次分析法确定权重，尝试采用权重线性组合方法进行滑坡灾害危险性分析。分选出

稳定区、低危险区、中危险区、高危险区四个级别实现滑坡灾害的危险性区划图，其结果较好的反映了该水库库岸滑坡的实际稳定程度。关键词：滑坡灾害；危险性分析；层次分析法

１影响因子的选取及量化

滑坡灾害影响因子的选１．１影响因子的选取。

取，主要是依靠专家经验（德尔菲法）以及统计方

法。统计方法主要是统计滑坡灾害点的密度确定各影响因子的重要程度，从而提取主要影响因子。受原始资料及勘察程度的限制，无法应用统计方法，结合专家经验以及便于ＧＩＳ操作，选取地层岩性、地质构造、地形坡度、水系距离、地面高程以及人类工程活动作为主要影响因子，重点讨论其对滑坡灾害的影响。

滑坡灾害虽然受到１．２影响因子权重的确定。

多个影响因子的影响，单个影响因子对灾害的影响程度不同，因此有必要确定各影响因子的权重大小。层次分析法（ＡＨＰ）是确定权重的有效方法，其基本原理是：将要评价系统的有关替代方案的各种要素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础上进行定性和定量分析的决策。这种方法的特点是在对复杂的决策问题的本质、影响因素及其内在关系等进行深入分析的基础上，利用较少的定量信息把决策者的决策思维过程数学化，从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策手段。

选取六个影响因子建立目标层，对各个影响因素进行成对比较，利用１－９标度标示因素之间的影响强弱，见表１：

表２影响因子分级量化标准表

作用，权重线性叠加模型考虑了各种因素的影响作用，是一种多因素综合评判模型。以滑坡灾害危险性指数为指标，量化滑坡灾害的危险程度。将评价区的各影响因素的矢量图层转化为栅格图层，进行单元栅格划分，则第ｗ个栅格单元的危险性指数为：

其中：Ｚｗ为第ｗ个网格的危险性指数；Ｚｗｉ为第ｗ个单元第ｉ种影响因素取值；Ａｉ为第ｉ种影响因素的权重

滑坡灾害危险性分析以２．２预测单元的划分。

栅格数据的单个栅格单元大小为最小的计算单位。预测单元通常分为规则单元和不规则单元两种。本研究区采取规则单元５ｍｍ×５ｍｍ（实际大小５０ｍ×５０ｍ）划分，依据的基础资料为１：１００００工程地质平面图，共划分预测单元１５１×２７１＝４０９２１个。

２．３预测过程的ＧＩＳ实现。在研究区，以１：１００００工程地质平面图（ＡｕｔｏＣＡＤ格式）为基础资料，通过ＧＩＳ的格式转化技术生成主要影响因子栅格分图，简述如下：

２．３．１地层岩性分图２．３．２地质构造分图

２．３．３基于ＤＥＭ的各类分图２．３．４水系距离分图

２．３．５人类工程活动分图

在生成各影响因素栅格图层的基础上，主要是利用ＧＩＳ的空间分析技术，对各栅格图层进行重分类（Ｒｅｃｌａｓｓｉｆｙ），即影响因素各分级指标的量化处理，其取值以属性的形式分配到各单元网格上。最后，进一步对各单因素图层进行权重线性叠加分析（Ｗｅｉｇｈｔｅｄｌｉｎｅａｒｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ），每个网格单元获得一个最终的属性值，其大小代表了单元的危险程度的强弱，根据这个值进行危险性区划。

３危险性分析结果

根据空间叠加分析的结果，评价区栅格单元

的危险性指数值分布在０．９７～４．２４之间，危险性指数越大表明危险性越高，据此将危险性划分为四

低危险区２．０～中危个级别，即稳定区０．９７～２．０、２．５、

险区２．５～高危险区３．１～３．１、４．２４，系统将根据分级自动生成研究区的危险性分布栅格图，对栅格图形进行平滑和消除噪音处理即得到最终的危险性区划图（图１）。

根据区划统计结果，稳定区域面积占评价区面积的５８．７％，主要为硬质岩组，基岩裸露，抗风化能力强，距离河流３００～５００ｍ范围以外，天然状态

滑移及塌岸等破坏现象；下整体稳定，未见开裂、

低危险区面积占２８．６％，软、硬岩组皆出露，岩石抗风化能力相对较弱，以基岩裸露为主，斜坡整体性较好，未发现活动迹象，自然边坡整体稳定；中危险区占７．８％，沿河流两岸分布，岩石风化严重，受构造影响，坡残积层分布广泛，存在库岸再造问题；高危险区占４．９％，受构造影响强烈，主要为岸坡卸荷崩塌堆积体，少数部位残坡积和河流冲积覆盖层，近岸地带为河流冲积之砂卵石层，水库蓄水后可能引发、加剧滑坡灾害的发生，危险性较大。

表１１－９标度的意义

按照上述方法确定对比矩阵：

经计算：归一化特征值ｗ＝（０．０６５７，０．１９２９，０．２５６９，０．０７１５，０．１４７８，０．２６５１），一致性比率Ｒｃ＝０．０７＜０．１，成对比较矩阵通过了一致性检验，则上述特征值可分别作为人类活动、高程、地层岩性、地质构造、水系距离、地形坡度的权重。

滑坡灾害影响因子１．３影响因子的分级量化。

的分级量化是滑坡灾害危险性由定性到定量分析的关键。根据研究区的实际情况，对各影响因素进行相应分级，按照０～１０标度建立了影响因子分级量化标准，见表２

２危险性分析模型及实现过程

一个复杂系统往往是多２．１分析模型的选取。

种要素控制，没有一种因素能起到绝对性的控制

图１研究区滑坡灾害危险性区划图４结语

滑坡灾害危险性分析反映的是滑坡灾害发生的地质、地貌、地层组合和构造等地质背景的总体特征，代表了滑坡灾害发生的区域趋势。本文选取某水电站库区的一段作为研究区，应用ＧＩＳ技术评估该水库库岸滑坡灾害危险性，采用权重线性叠加模型的计算结果自动生成了危险性区划图。将研究区分为稳定区、低危险区、中危险区、高危险区，较现实的反映了该区域滑坡灾害危险性的分布特征和空间差异。

采用基于ＧＩＳ的权重线性叠加模型，考虑多个因素的综合作用，方法清晰易用，能够使更多的影响因素参与评判，是库岸滑坡灾害稳定性分析由定性走向半定量－定量的有效途径。

参考文献

［１］罗文强，黄润秋，张倬元．斜坡稳定性概率分析的理论与应用［Ｍ］．北京：中国地质大学出版社，２００３．［２］樊晓一，乔建平，陈永波．层次分析法在典型滑坡危险度评价中的应用［Ｊ］．自然灾害学报，２００４（２）．［３］姜亚莉，张延辉．ＧＩＳ空间分析的应用领域［Ｊ］．四川测绘，２００４（９）．

［４］张瑞军，杨武年，刘汉湖等．数字高程模型（ＤＥＭ）的构建及其应用，工程勘察［Ｊ］．２００５（５）．

责任编辑：李同平

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