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海南陵水岭门农场区域性地质灾害危险性评价
摘要:识别地质灾害聚集的地质环境条件对于区域灾害预警具有重要意义。以海南陵水岭门农场地区为研究区,选取地层岩性、地形坡度、地貌、降雨量、经济林覆盖度及人类工程活动等6个评价因子,利用AHP方法将各评价指标的量化值都作用于网格单元,并存储于对应的属性字段中,根据评价模型,将各网格单元的各评价指标进行加权求和,得出网格每个网格单元的崩塌、滑坡地质灾害危险性指数。结果表明:危险性大区主要分布于低山及丘陵区坡度较大地带,属于丘陵区坡度相对较缓的区域,危险性小区主要集中在平原区。研究可为区域地质灾害监测与防控提供参考。
关键词:地质灾害;AHP方法;地质灾害危险性指数;
1、引言
海南岛地形中部隆起向沿海四周逐渐变缓,历经低山、丘陵、平原地貌,在低山和丘陵地带地质灾害较发育,制约了当地社会经济的发展,本文以陵水岭门农场为例,基于AHP方法对类似地区的地质灾害危险性进行研究,总结区域性地质灾害的分布规律及防治措施,为区域地质灾害监测与防治提供科学依据,有利于实现区域可持续发展。
2、研究区概况
陵水岭门农场地势总体呈北高南低状,属低山、丘陵向平原地区的过渡地带。北部区域以低山和丘陵地貌为主,南部区域以平原地貌为主(图1 研究区全景三维示意图)。
研究区地势高低相差悬殊,最高海拔780.7 米,位于北部的九盆岭山顶;最低海拔15.3 米,位于南部黄土村以西。东、北、西三面由吊罗山脉弧形绵延成天然屏障,海拔从250 米到780 米,属低山及丘陵区。南部处于近海平原,地势低平宽阔,海拔在15-30 米之间。
整体地形以山地为主,坡地较多,低山区多大于30°的山坡(见照片1);丘陵区多为10°--20°的山坡,局部存在大于30度山坡(见照片2);平原区地势平坦一般小于10°(见照片3)。
研究区目前地质灾害主要发生在低山及丘陵区,发生的地质灾害主要有崩塌和滑坡。
(一)崩塌
研究区内崩塌地质灾害大部分集中在小南坪水库下游的烟园河沿岸,少部分发育在黎万水库附近的G223国道旁。总计发现崩塌地质灾害点10处,主要为修路开挖坡脚形成临空面而致产生崩塌地质灾害。
低山及丘陵区修路较多开挖工程,区内因修路遗留的临空面一般高5—8m,山体主要为火山岩残积土,结构松散,遇水易软化。另外随着交通的改善,道路两侧原始树木及植被多被破坏种植经济林,研究区内多以种植槟榔树为主,经济林的种植对地质环境的影响较大,容易使残坡积层表层结构变松散,在雨水影响下易使边坡失稳。
(二)滑坡
本次研究区内发生滑坡共有两处,一处位于牛尾岭,一处位于烟园河河岸处。
(1)牛尾岭海拔382.3米,滑坡位于接近300米处,滑动面为残积土与基岩的结构面,主滑方向约290°,滑坡坡度约35°左右。滑坡体长约120米,宽约60米,厚约10米,滑坡体体积约7.2万立方米。牛尾岭滑坡主要由于山坡坡度大、存在土岩结构面、残积土结构松散及遇到大暴雨冲刷引起的滑坡,滑坡毁坏林木约50亩。(见图1 滑坡示意图)
(2)烟园河河岸滑坡
烟园河河岸滑坡主要由于坡度较陡、烟园河冲刷坡脚、人为种植槟榔树及暴雨冲刷而引发(见照片3)。
烟园河下切严重,上游沿岸基本呈深“V”型沟谷。河底基岩出露,两岸种植槟榔树情况严重,对原始树林破坏较严重。烟园河滑坡共破坏林地约1500平方米,由于规模较小未出现堵塞河道的情况。
3、研究方法及地质灾害危险性评价
2010年降雨确定为50年一遇,在此状况下研究区内共发生滑坡12处,本次研究工作根据本次调查结果,采用基于GIS的层次分析法进行崩塌、滑坡地质灾害危险性的评价。
首先利用本次调查结果筛取最重要的关键性评判指标及其权重,然后进行因子分级评价、分层次评价,再利用GIS的叠置分析、缓冲区分析等空间分析和处理属性数据的功能,然后加权叠置各评价因子的危险度,从而得到崩塌、滑坡地质灾害危险性评价图。
(1)评价体系的建立
从研究区内已发生的地质灾害点可见,影响崩塌、滑坡地质灾害的因素是多方面的,地质因素是其基础条件,决定了地质灾害的方式、类型和强度,气候因素及人类活动是诱发条件。因此,地质灾害危险性评价指标应能够反映这些因素。
根据已知灾害点的特征,本次评价工作选取了地层岩性、地形坡度、地貌、降雨量、人为种植经济林的比例、人类工程活动强度等6个评价指标,建立了评价指标体系。
(2)确定因子的权重
1)构造比较判断矩阵
经现场研究及同行专家讨论打分,得到判断矩阵为:
2)确定评价因子的权重
对上述判断矩阵,利用专业软件进行计算,得出最大特征向量:λmax=6.12。
经一致性检验,随机一致性比率CR=0.024 <0.1,比较判断矩阵完全满足一致性条件。特征向量即为所需评价因子的权重(见表1)。
(3)地质灾害危险性评价
1)评价因子图层数字化与处理
在MAPGIS6.7平台上,将评价区的地形图输入计算机,作为危险性评价的工作底图;然后MAPGIS软件的GRID程序模块将评价区域以大小适当的网格单元来覆盖,网格单元大小决定着评价计算的精度,根据本区地质灾害的调查工作程度,确定网格为0.2km×0.2km;并建立了网格单元图层对应的属性数据库,属性数据结构为:
根据调查资料将地层岩性、地形坡度、地貌、降雨量、人为种植经济林的比例、人类工程活动强度等数据进行数字化处理,相应的属性数据采用键盘输入。将各评价因子的分布图按分区直接分赋给其内部评价单元,各评价因子图层属性存储于评价单元对应的属性中。
2)评价指标的量化
对已选择的6个评价指标,在已建立的评价因子属性数据表的基础上,根据各评价指标的取值范围和滑坡形成的机制分析,得出各评价指标变化对崩塌、滑坡地质灾害的影响,从而建立评价指标的量化标准,见表6。
3)危险性评价模型
崩塌、滑坡地质灾害危险性评价的数学模型为:
4)危险性评价结果
由于各评价指标的量化值都作用于网格单元,并存储于对应的属性字段中,根据评价模型,将各网格单元的各评价指标进行加权求和,得出网格每个网格单元的崩塌、滑坡地质灾害危险性指数。
总计3142个单元格计算结果,各评价单元危险性指数最大为4.536,最小为1.164,各单元格指数曲线(见图4 评价单元指数曲线图)。以曲线形态按聚类法确定危险性个级别的数值边界,危险性小为1.164—2.5,共计2221个单元格,危险性中等2.5—3.5,共计601个单元格,危险性大为3.5—4.536,共计320个单元格(见图5 评价图)。
综上所述,危险性大区主要分布于低山及丘陵区坡度较大地带,危险性中等区主要位于危险性大区的外围地带,属于丘陵区坡度相对较缓的区域,危险性小区主要集中在平原区及丘陵区水库周围地势较低平的地带。
4、结论
基于海南岛陵水岭门农场区域地质环境特征,选取6个地质灾害危险性评价因子,基于GIS获取各个评价因子单元格的数值,再利用权重进行叠加计算,根据计算结果利用断点法划分地质灾害危险性分区,结果显示与实际相符合。因此,针对区域性地质灾害危险性评价运用层次分析法进行分析提供了一定的指导意义,为区域地质灾害监测与防控提供参考。
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