AHP法在地质灾害危险性评估中的应用

AHP法在地质灾害危险性评估中的应用
摘要：以层次分析法理论为基础，针对地质灾害危险性评估工作，选取8个一级评价因子及若干个二级评价因子构建了地质灾害危险性评估模型，对各级因子判断矩阵、权重值、最大特征值λmax进行了计算，经过随机一致比率检验后，各因子的CR值均小于0.10，各级评价因子均具备较好的一致性。

引入地质灾害危险性评价指数U，将地质灾害危险性等级进行定量分析，分为高危险性、中危险性及低危险性三个等级。

本文的研究结果表明，可采用层次分析法对地质灾害危险性进行客观、准确的评价。

关键词：层次分析法、地质灾害、危险性评估、评价因子
1引言
我国是一个地质灾害频发的国家，改革开发初期粗狂野蛮的开发方式对我国的自然环境造成了巨大的破坏；进入新世纪后，人们逐渐开始重视对自然环境的保护工作，各级政府投入了较大的人力及财力，但每年的地质灾害发生次数仍未得到有效控制。

据国家统计局统计数据显示，2019年我国全国共发生地质灾害6181次，较上一年增长了108%；在地质灾害中发生次数较多的是崩塌、地面塌陷及滑坡，主要发生在我国湖南、四川、浙江等地区，造成了巨大的经济损失及人员伤亡。

如何对地质灾害进行有效的预警及防治，以及对地质灾害的危险性进行评估一直是地质灾害治理方面的难点和热点，直接涉及到人们群众的生命财产安全及社会稳定。

层次分析法是一种通过选取与事件相联系的多个评价因子，通常分为一个目标层及多个准则层，对目标层及准则层分配不同的权重，最终达到对事件综合评价的决策方法。

本文通过对现阶段地质灾害信息的总结，采用了层次分析法，选择了其中8个一级评价因子及若干个二级评级因子构建了地质灾害危险性评价模型，通过对目标层及准则层各因子的判断矩阵，计算其CR及λmax值，成功引入
地质灾害危险性评价指数U实现了地质灾害危险性评价及危险区的划分，对地质灾害危险性评估工作具备一定的参考意义。

2地质灾害危险性评价模型
2.1模型构建
地质灾害发生的诱因较多，如岩土性质、地下水、气候条件、人类活动、地形地貌、坡度、降雨量等因素。

通过对2019年江浙地区地质灾害发生的类型、背景、规模及危害，选择8个因子作为地质灾害危险性评级因子，并采用层次分析法对地质灾害危险性进行评价。

根据属性的不同，将评价模型分成3个层次，分别为目标层、准则层（又称为约束层）及方案层；准则层可根据评价因子的属性分为一个或者多个层次，同一层次的各因素受到上一层次因素的约束，同时又约束下一层次各因素；本文建立的地质灾害危险性评估模型如表1所示。

表1 地质灾害危险性评估模型
2.2层次分析法评价步骤及计算
在构建地质灾害危险性评价模型的基础上，对同一层次的各个元素关于上一
层次的元素进行重要性比较，采用“1-5”标度法，形成综合判断矩阵并对权重
进行计算，进而检验其一致性，一致性检验计算公式如下。

CR=CI/RI公式（1）
CI=(λmax-N)/(N-1)公式（2）
式中，CR为随机一致比率，用于衡量判断矩阵结果；CI为判断矩阵一致性
指标；N为判断矩阵的阶数，本文取9；λmax为特征值的最大值；RI为引入的平
均随机一致性函数，当RI=0时，则判断矩阵完全一致性，根据判断矩阵阶数确定，本文阶数取9，RI值取1.44；根据一致性检验计算结果，当CR＜0.1时，则
认为判断矩阵一致性较好。

3结果与讨论
3.1地质灾害危险评价因子
将8个评价因子进行两两比较，运用加权几何平均及和积法计算得出判断矩阵，将判断矩阵归一化后获取各因子的权重矩阵，计算λmax及随机一致比率CR，计算结果如表2所示。

表2 各评价因子判断矩阵、权重及一致性检验（1-5阶标度法）
根据计算结果，随机一直比率CR为0.0902＜0.10，矩阵的一致性较好，说明各个评价因子的判断矩阵均拥有较好的一致性。

并计算各个评价因子的判断矩阵、权重矩阵以及随机一致比率，计算结果如下。

岩土性质评价因子类型可分为坚硬土、中软土、软弱土，其权重分别为
0.164、0.297及0.539，λmax为3.014，CR为0.008；地下水评价因子的类型可分为高水位、一般水位及低水位，其权重分别为0.633、0.260及0.106，λmax为3.039，CR为0.032；地形地貌评价因子类型可分为裸土、沙地、耕地、草地和林地，其权重分别为0.346、0.262、0.190、0.132及0.069，λmax为5.114，CR 为0.026；人类活动评价因子可分为强、中和弱，其权重分别为0.557、0.320及0.123，λmax为3.018，CR为0.015。

气候条件评价因子类型可分为旱季、湿润和雨季，其权重分别为0.129、0.277及0.595，λmax为3.006，CR为0.004；降水量评价因子类型可分为（＞
1000m）、（600~1000m）及（0~600m），其权重分别为0.619、0.284及0.096，λmax为3.087，CR为0.071；植被指数评价因子类型可分为（0~25%）、
（25%~50%）、（50%~75%）和（75%~100%），其权重分别为0.476、0.288、
0.154及0.081，λmax为4.021，CR为0.006；坡度评价因子类型可分为
（80~100）、（60~80）、（40~60）、（20~40）和（0~20），其权重分别为
0.371、0.278、0.173、0.120及0.058，λmax为5.119，CR为0.027。

根据各评价因子的判断矩阵计算结果可知，经过随机一致比率检验后，各因子的CR值均小于0.10，一致性良好，可用于地质灾害危险性评估工作中。

3.2评价指数
为了对地质灾害危险程度做出定量的评估，引入地质灾害危险性评价指数U，各级评价因子均对地质灾害危险性有影响，地质灾害危险性评价指数U可表述为：
公式（3）
式中，w i为第i个评价因子的权重；w ij为第i个评价因子中第j个评价因子的权重。

根据表1一级评价因子及各二级评价因子的权重值，可得地质灾害危险性评价指标U的上限值及下限值分别为0.50、0.10；因此可根据地质灾害危险性评价指标U将地质灾害危险等级划分为3级，即：
（1）高危险区（0.35＜U＜0.50）：地质灾害高危险区主要表现为场地土性为中软土~软弱土层，地下水位较高的裸土或沙地，基本无植被覆盖，水土流失较严重，环境受人类生产活动影响较强，场地坡度较大，在雨季极易发生地质灾害。

（2）中危险区（0.20＜U＜0.35）：地质灾害中危险区主要表现为场地土性以中软土为主，地下水位处于较高范围，对工程建设有一定的影响，以裸土、沙
地或耕地为主，植被较少或无植被覆盖，存在一定的水土流失情况，人类活动对
环境有影响，场地具备一定的坡度，降水量大时易发生地质灾害。

（3）低危险区（0.10＜U＜0.20）：地质灾害低危险区主要表现为场地土以
坚硬土或中软土为主，基本无软土土层，场地植被较多，地下水位较低，无水土
流失的情况，以草地或林地为主，人类活动对环境的影响较小或无人类活动，场
地坡度较小，降水量大时偶有地质灾害发生。

4结束语
地质灾害危险性评估工作是地质灾害治理方面的难点及热点问题。

本文基于层次分析法，选择了8个评价因子构建了地质灾害危险性评估模型，采
用“1-5阶标度法”对各级评价因子分别计算判断矩阵、权重及最大特征值λmax，经过随机一致比率检验后，各因子的CR值均小于0.10。

引入地质灾害危险性评
价指数U将地质灾害危险性等级划分为高危险区、中危险区及低危险区。

该研究
成果在地质灾害防治与评估方面具有一定的价值。

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