第３１卷第６期 Ｖ０ｌ－３１ Ｎｏ．６ 长春师范学院学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒｌａ Ｓｃｉｅｎｃｅ） ２０１２年６月 Ｊｕｎ．２０１２ 层次分析法在辽南泥石流危险度评价中的应用 刘剑刚 （辽宁师范大学城市与环境学院，辽宁大连 １ １６０２９） 【摘要】辽宁省老帽山区是山地灾害严重区、频发区，文章应用层次分析法对灾害区的泥石流灾害诱 发因素进行权重分析，认为暴雨是触发泥石流灾害的最主要因素。以南岔河流域泥石流沟为例，评价 其危险度，结果与实际相吻合，该方法可以推广到对辽南泥石流其他泥石流沟的危险度评价中。针对 泥石流灾害的发生，文章提出了一些措施建议，旨在为防治工作提供一些帮助。 【关键词】泥石流灾害；层次分析法；危险度评价 【中图分类号】Ｐ６４２．２３ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００８—１７８Ｘ（２０１２）０６－００５１－０５ 泥石流是一种具有代表性的山地灾害，是携带大量泥沙、巨砾的固液两相流体，爆发突然，搬运、冲 击、掩埋能力惊人。辽东南低山丘陵山地处于山地灾害重灾区，该区是以老帽山为中心的泥石流活动区， 包括老帽山、华子尖山、棒槌顶等山区，总面积达１５００ｋｍ ，谷地狭窄，基岩裸露，河谷堆积阶地发育， 泥石流堆积比较广泛。历史上曾多次发生过滑坡、泥石流等地质灾害，不仅给人民生命财产带来了重大损 失，而且给国家经济建设带来严重破坏。因此研究泥石流发育机制，并对其危险度做出准确评价，对做好 泥石流防治工作具有重大意义。本文基于层次分析法并以南岔河流域泥石流沟为例，对辽南老帽山泥石流 灾害危险度进行评价，针对其灾害提出一些对策建议，为该区泥石流防、治工作提供一些参考。 １研究区概况 以老帽山为中心的辽南泥石流发生区分布在盖州一岫岩东西向复式向斜构造带和香炉山一双塔东西向 复式背斜构造带之间，其毗邻地区断裂构造极其发育，以金￣ｌ＇ｌ：ｌｔ：ｌＬ东向岩石圈断裂带、碧流河南北向断裂 带、安波东西向断裂带、庄河一熊岳北西向地球物理场变异带为代表，这为泥石流活动提供了充足的碎屑 物质。该区地层分布属于华北地层区，辽东分区，辽南小区和丹东小区交界处，地层发育较全，下到太古 界、上到新生界都有分布…。中生代印支运动和燕山运动使这地区古老地块向边缘活动带转化，大量花 岗岩浆侵人，构成了辽南地区许多花岗岩山体，第三纪末期 喜马拉雅造山运动在辽南地区表现为整体抬升运动，进入第 四纪以来，又发生了间歇性抬升，使得辽南地区形成低山丘 陵、北东一南西方向半岛地貌，呈北宽南窄，纵贯全区，中 央高，东西两侧低，北高南低尾端翘起的脊状地貌轮廓。 该区地表水主要来源于大气降水，水系分区属于沿海半 岛水系，降水丰富，流经以老帽山为中心辽南泥石流发生区 的主要河流有碧流河、复州河、熊岳河、浮渡河，水系发 达。每逢夏季七八月份，辽南地区位于热带海洋气团和极地 气团交绥地带，西风环流呈经向型，太平洋副高北进， 【收稿日期】２０１２—０４—１０ 图１老帽山泥石流灾害区位置图 【作者简介】刘剑刚（１９８６－－），男，吉林松原人，辽宁师范大学城市与环境学院，硕士研究生，从事全新世环境变迁研究。 ・５１・ 副高西部的偏低气流将低纬洋面上的水汽源源不断的向北输送，西风带东移的短波槽在辽南地区缓行、甚 至停滞，辽南北部山区就会遭受暴雨的袭击，在此催发因素支配下，泥石流活动变得尤为显著。 ２研究方法 ２．１层次分析法 ２．１．１层次分析法简介 层次分析法是美国运筹学家Ｔ．Ｌ．Ｓａａｔｙ于７０年代初期提出的，是对定性问题进行定量分析的一种简便、 灵活而又实用的多准则决策方法［２－３１。其优点将复杂问题条理化，根据对事件的主观判断把专家意见和分析 者的客观判断结果相结合，通过建立比较判断矩阵，求其特征根与特征向量，得到单因素因素对事件影响 的权重值，再将所有层次之间的总排序计算所有因素的相对权重并进行排序，最终确定评价目标辽南泥石 流活动最具影响意义的危险度因子。 ２．１．２层次分析法的基本步骤 （１）建立层次结构模型１３１。层次结构通常可分为目标层（上）、准则层（中）和方案层（下）。上层对 下层有支配作用，下层对上层有影响作用。 （２）构建两两比较矩阵。从方案层开始，对从属于上一层各个因素的同一层内的因素两两比较。 （３）层次单排序。对每个成对比较的矩阵计算其最大特征根和对应特征向量。 （４）单层次判断矩阵的一致性检验。ＡＨＰ要求判断矩阵具有大体的一致性，能够使计算结果基本上 合理。 ２．２实例分析 本文选取地质条件、地貌条件、气象条件、植被条件作为准则层，选取泥石流流域面积、流域相对高 差、主沟平均比降、主沟长度、容重、植被覆盖、堆积物厚度、暴雨、流速９个因素作为方案层（图２，３）。 泥石流灾害 地质条件ｌ ｌ地貌条件Ｉ ｊ气象条件ｌ ｊ植被条件 流 域 面 积 冀ｌ ｌ薰１ ｌ耋ｌ ｌ饔ｌ ｌ薰ｌ ｌ羹 １Ｉ薷 流 速 图２ ＡＨＰ模型框图 图３ ＡＨＰ模型符号框图 ・５２・ 本文将南岔河流域泥石流沟危险度评价指标体系设置为三个层次：目标层Ｍ、准则层Ｂ和方案层Ｃ。 目标层为南岔河泥石流沟的危险度；准则层Ｂ层表示最直接的几个评定角度，该层有四个同级元素：地质 条件、地貌条件、气象条件、植被条件；方案层Ｃ层表示为细化的参考要素，共有九项更为明确的因子。 根据层次分析法模型采用１－９标度法，建立层次判断矩阵。 通过设定Ｍ，对其下层的Ｂ ，Ｂ ，…，Ｂ 具有支配关系，那么两两比较Ｂ 一，Ｂ ，将准则层内的各个因素 两两对比，其相对重要性用１－９的自然数和其倒数来表示，如Ｂｉ与Ｂ 对于Ｍ的相对重要性表示为Ｂｉ，Ｂｉ， Ｂｉ与Ｂｉ对于Ｍ 的相对重要性表示为Ｂｉ／Ｂｉ。同理，对各级因素都可以建立相对重要性的单排序矩阵，具体 构建及赋初值如下： 表１标度法比较 标度 含义 １ 两因子比较，两者具有同等重要性 ３ 两因子比较，前者比后者稍微重要 ５ 两因子比较，前者相对后者比较重要 ７ 两因子比较，前者相对后者非常重要 ９ 两因子比较，前者相对后者极其重要 ２～８ 介于上面两个相邻判断值的中间 倒数 两因子比较，后者相对前者的重要性 对一级指标构建的矩阵求最大特征根入一及对应的特征向量 得到： 入～＝４．０４５７，对应的 为： ＝０．３６６１， ＝０．１４５１， Ｂ＝０．３９３４，ＷＢ４＝０．０９５５ 对判断矩阵一致性的检验： ｃＲ＝罟＝ ＜０．１０ ＿（１） 式（１）中：ｃＲ一判断矩阵的随机一致性比例；ｃ卜一判断矩阵的一致性指标；Ｒ卜一判断矩阵的平均 随机一致性指标，其值如表２所示；Ａ 一判断矩阵的最大特征根；１１——判断矩阵的阶数。 表２ ＲＩ值表 阶数 Ｉ２ Ｊ ３ ｌ ４ ｌ ５ ｌ ６ Ｉ ７ ｌ ８ ｊ ９ Ｒ１ ０．００ ｌ ０．００ ｆ ０．５８ ｆ ０．９０ ｌ ．１２ ｌ ｆ ．３２ ｌ ｌ 若ＣＲ＜Ｏ．１，说明判断矩阵有很好的一致性，可以认为判断合理；若ＣＲ＝０．１，判断矩阵有较好的一致 性，较合理；若ＣＲ＞Ｏ．１，说明判断矩阵不符合一致性原则，其结果不具备可信度，需要进行重新修正，直 到合理为止。 本例中一级指标的ＣＩ＝Ｏ．０１５２３３，已知Ｒ Ｏ．９０，则ＣＲ＝Ｏ．０１６９３＜０．１，判断矩阵有很好的一致性。 一级指标中经过归一化处理后得到的权重分别为： ＦＯ．３６６１， ０．１４５１，ＷＢ３＝０．３９３４， ０．０９５５。 各指标排序为：ＷＢ３＝０．３９３４＞ ＦＯ．３６６１＞Ｗ￣ｅ＝０．１４５１＞ ０．０９５５。 计算结果是，气象条件是影响南岔河流域泥石流沟活动的主要因素。依此方法对更加细化的因子中求 得各自权重值，并利用单排序矩阵的计算结果，求得方案层各因子的总排序权重，计算过程如表３。 ・ ３・ 表３总排序权重计算过程表 Ｂ Ｂ Ｂ ｂ ｂ２ Ｃ总排序权重 Ｃｌ Ｃ２ Ｃ Ｃ１Ｉ Ｃ２１ Ｏｒａｌ Ｃ１２ Ｃ２２ Ｃ Ｃ如 Ｃ２ｎ Ｃｍｎ ｃＦ善 蚤 ｃｍ 经计算得到方案层元素的总权重为： 表４二级评价指标权重 因子Ｉ Ｃ Ｃ２ Ｃ Ｉ Ｃ Ｉ Ｃ Ｃ Ｃ Ｉ Ｃ。 Ｃ 权重ｌ ０．０９０９ ０．１２１０ ０．１８１０ ｌ ０．０９５９ ｌ ０．６２１０ ０．０５３２ ０．０９１６ １ ０．２０２９ ０．１０１４ 分析结果得出，暴雨（ｃＢ１因素所占权重最大，是评价南岔河流域泥石流沟泥石流活动及危险度的主要因 子。 本区地带性棕壤有明显的粘化层刚，不易透水，虽然植被覆盖较好，但其对雨水的拦截使得土壤含水量 迅速达到饱和，这就降低了土壤之间颗粒间的粘聚力及风化壳与基岩间的静摩擦力，加之区内山坡坡度大， 泥石流沟比降值大，大量的碎屑物质在后期降水的触发机制作用下，极易发生山地泥石流灾害。 ３泥石流危险度评价 南岔河流域泥石流沟的危险度评价是通过对方案层的９个影响因子求得权重和打分来实现的ｔｓ］，给每个 指标打分，以每个因子的权重为基数，按从小到大的顺序排列，每上升一个级别，递增一个权重，由此得 到表（表５）： 表５危险度项目及定量评价表 项目 植被覆盖率（ｃ ）％ 定量评分 分类及定量打分 ＞５０ １ ５０～３Ｏ ２ ３０ ２Ｏ ３ ＜２０ ４ 容重（ｃ５）ｇ／ｅｍ 定量评分 ＜０．５ ２ ０．５～１．０ ４ １．０～１．５ ６ ＞１．５ ８ 流域面积（ｃ ）／ｋｍ２ 定量评分 ＜５０ ３ ５０～１００ ６ ｌｏｏ～１５０ ９ ＞１５０ １２ 堆积物厚度（ｃ，）／ｍ 定量评分 主沟长度（Ｃ ）／ｋｍ 定量评分 流速（Ｃ。）ｍ／ｓ ＜０．５ ４ ＜ｌ ５ ＜１ ０．５～２ ８ １～５ １０ １～ｌ０ ２～３．５ １２ ５～１０ １５ ｌ０～２０ ＞３．５ １６ ＞１０ ２０ ＞２０ 定量打分 流域相对高差（ｃ：）／ｋｍ 定量打分 ６ ＜０．５ ７ １２ ０．５～１．Ｏ １４ １８ １．Ｏ～１．５ ２１ ２４ ＞１．５ ２８ 主沟平均比降（Ｃ，） 定量打分 暴雨（Ｃ。）／ｍｍ 定量打分 ５４・ ＜０．１０ ８ ＜５０ ９ ０．１０～０．１５ １６ ５０～１００ １８ ０．１５～０．２０ ２４ １００～１５０ ２７ ＞０．２０ ３２ ＞１５０ ３６ ・在利用表５对样品进行泥石流沟综合评价时嘲，各项目总得分为： ９ ９ Ｚ＝∑∑６（ｍ，朋）． （３） 埘 ｌ／／＝１ ａ（ｍ，ｎ）即判别样品在ｍ项目（在数量化理论中，把变量叫做项目，即各个因子）ｎ类目（变量的各种不同 取值叫做类目）的反映项目按所处类目级别，取其对应的得分值（其他值不计），对各个因子得分求和即是 总得分。采用四值五级嘲逻辑判定，分别对四类因子的得分求和，得到４５、９０、１３５、１８０，在对南岔河流 域泥石流沟危险的总分判定后，若得到的Ｚ＜４５，评价为没有危险，若４５≤ｚ＜９０，评价为轻度危险；若 ９０≤ｚ＜１３５，评价为显著危险；若１３５≤ｚ＜１８０，评价为高度危险，若ｚ≥１８０，评价为极其危险。 根据资料”】，Ｃ１＝１４．７６ｋｍ ，Ｃ２＝６４０．２ｍ，，Ｃ３＝０．１５８，Ｃ４＝５２５０ｍ，Ｃ５＝１．６７ｇ／ｃｍ ，Ｃ６＞５０％，Ｃ７＝４．４７ｍ， Ｃ８＝３９５ｍｍ，Ｃ９＝８．９６ｍ／ｓ；计算其总分Ｚ＿３＋１４＋２４＋１５＋８＋ｌ＋１６＋３６＋１２＝１２９，南岔河流域泥石流沟危险度等级 为显著危险。这与史料记载 的事实相符，同样的方法适用于对辽南其他泥石流沟的危险度评价。 ４防灾减灾措施 ｆ１）泥石流防治工作采取危险区内建造防御工事［８１，修建拦挡工程（减小泥石流规模，削弱泥石流动 能）、排导工程（引导泥石流沿着一定通道排导至江河之中或指定场地），降低灾害影响；结合生物措施， 针对以暴雨为触发机制的泥石流，采取扩大高大乔木森林面积来抑制泥石流活动，统筹规划乔木林与经济 林的比例及分布区。 （２）对山区河流进行综合整治［９１，实行疏、防、蓄、调相结合。疏是对河流裁弯取直，保证行洪通畅；防 是营造护岸林，充分发挥生物措施防洪固岸作用，修建固岸堤坝，防止洪水满槽溢流；蓄是在可行条件下 修建蓄水建筑物，减少下游河道水流压力；调是指利用滞洪区（库）容量，人工调节径流，错峰排洪。 （３）林业部门、水利部门加强联合工作的力度，做好结构化造林、水土保持、河流治理等工作，对病险 水库要及时加固整修；国土资源部门在审批各种建筑用地时，要避开泥石流灾害区，指导人们主动避险建 房、修路、采矿等。 （４）提高短期天气预报的精度，认真做好监测、预报系统规划，对已发生的泥石流灾害进行科学的分 析，做好归档备案，吸取经验教训，摸索灾害规律，这对以后的工作部署具有积极的意义。 ［参考文献】 ［１】文，尹怀宁．辽南泥石流【Ｍ】．大连：大连出版社，１９９７：９—１３３． 【２】赵焕臣，金生，许树柏，等．层次分析法——一种简易的新决策方法【Ｍ】．北京：科学出版社，１９８６：２—３８． 【３】张晨光，吴泽宁．层次分析法（ＡＨＰ）ｌ：ｔ例标度的分析与改进【Ｊ】．郑州工业大学学报，２０００：８５—８７． 『４】仲桂清，张恒轩，刘国海．辽东山区泥石流成因和危险度区划研究［Ｊ］．海洋地质与第四纪地质，１９９５，１５（３）：８１－９１． 【５】刘希林．泥石流危险度判定的研究［Ｊ】＿灾害学，１９８８，９（３）：１０—１５． 【６】耿佳弟，白志勇．应用层次分析法对乐日沟泥石流危险度评）￣Ｊ［Ｊ１．四川建筑，２０１０（９）：７３—７４． 【７】武爽．辽宁省人类活动、地质灾害及防灾减灾研究［Ｄ】．大连：ＪＺ宁师范大学，２００９． 【８］李雪铭．辽东山区泥石流初步研究『Ｊ１．水土保持通报，１９９１，１ １（５）：３２—３８． 【９】侯玉芳．辽宁省山洪及泥石流灾害防治现状及建议［Ｊ］＿水土保持科技情报，２００２（６）：４０—４１． Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＡＨＰ ｉｎ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｄｅｂｒｉｓ Ｆｌｏｗ Ｒｉｓｋ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ＬＩＵ Ｊｉａｎ－ｇａｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ １ １ ６０２９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌａｏｍａｏ ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ ａｒｅａ ｉｓ ａ ｓｅｒｉｏｕｓ ａｎｄ ｆｒｅｑｕｅｎｔ ｃａｌａｍｉｔｙ ｒｅｇｉｏｎ ｉｎ ｓｏｕｔｈ ｏｆ Ｌｉａｏｎｉｎｇ ｐｒｏｖｉｎｃｅ．Ｔｈｅ ｅｓｓａｙ ｓｅｌｅｃｔｓ Ｎａｎｃｈａ ｒｉｖｅｒ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ ｔｏ ｍａｋｅ ａ ｓｉｍｐｌｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｉｎｃｅｎｔｉｖｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｈｉｃｈ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｄｅｂｒｉｓ ｆｌｏｗ ｇｕｌｌｙ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＡＨＰ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｒａｉｎｓｔｏｒｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｄｅｂｒｉｓ ｆｌｏｗ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｈａｓ ａ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆａｃｔ ｏｆ ｒｉｓｋ ｌｅｖｅｌ ａｓｓｅｓｓｉｎｇ．Ｉｔ’Ｓ ｃｒｅｄｉｂｌｅ ｔｏ ｐｏｐｕｌａｒｉｚｅ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｕｔｈ Ｌｉａｏｎｉｎｇ ｄｅｂｒｉｓ ｆｌｏｗ ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ．Ｓｏｍｅ ｐｒｏｐｏｓａｌ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｆｏｒ ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｄｅｂｒｉｓ ｌｆｏｗ ｄｉｓａｓｔｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｅｂｒｉｓ ｌｆｏｗ ｄｉｓａｓｔｅｒ；ＡＨＰ；ｒｉｓｋ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ．与与．
