喬吉果，宮少軍，趙 衛(wèi)

(1.天津市海洋地質(zhì)勘查中心，天津 300170;2.天津華北地質(zhì)勘查局地質(zhì)研究所，天津 300170)

0 引言

災(zāi)害地質(zhì)指對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)能夠造成危害的地質(zhì)因素，即有可能成災(zāi)的各種地質(zhì)條件，包括某些地質(zhì)體和地質(zhì)作用。這一概念表示災(zāi)害未必會(huì)發(fā)生，而是可能己發(fā)生，或可能只是一種潛在威脅［1-2］。相對(duì)陸地地質(zhì)災(zāi)害來(lái)說(shuō)，涉及更大的范圍和廣度。沿海地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類型多，災(zāi)害產(chǎn)生的原因也較為復(fù)雜，濱海地區(qū)在大規(guī)模的建設(shè)中經(jīng)常會(huì)遇到各種地質(zhì)構(gòu)造和不良的地質(zhì)環(huán)境，它們給工程的穩(wěn)定和正常使用帶來(lái)了潛在的危害。本文主要以濱海新區(qū)為研究對(duì)象，運(yùn)用層次分析法，將海岸帶災(zāi)害地質(zhì)歸為七種災(zāi)害，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，進(jìn)行危險(xiǎn)性綜合評(píng)價(jià)，為濱海新區(qū)海岸帶經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工程建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

濱海新區(qū)位于渤海灣西岸(圖1)，北起澗河口，經(jīng)漢沽、塘沽、大港三區(qū)，止于歧口，海岸線153.33km，人口約248.21萬(wàn);氣候?qū)儆跍貛О霛駶?rùn)大陸季風(fēng)型氣候，年平均氣溫12.3℃。1月份最冷，7月份最熱，年平均降水量為550～680mm，夏季降水量占全年降水量的80%。

濱海地區(qū)地勢(shì)低平，陸地地面標(biāo)高一般為0～2.0m，最低為-1m，地面坡度小于1/10000，是我國(guó)典型的淤泥質(zhì)海岸岸段;西部陸域?yàn)楹７e沖積低平原和海積低平原，由海侵層和河流沖積層交互形成;海積低平原沿海岸呈帶狀分布，主要由濱海鹽灘、瀉湖洼地構(gòu)成，地表以淤泥質(zhì)粘性土為主，土壤鹽漬化嚴(yán)重;東部海域與陸地之間相隔平坦寬闊的潮間帶(潮灘)，寬約3～7.3km，坡度 0.4‰ ～1.4‰，潮灘向海域自然延伸形成寬緩的海底，平均坡度約0.4‰～0.6‰［3］。區(qū)內(nèi)災(zāi)害地質(zhì)特征分布復(fù)雜:海河斷裂、大神堂、滄東斷裂均為全新世活動(dòng)斷裂，活動(dòng)性較強(qiáng)，地面沉降、土壤鹽堿化、岸線侵蝕、港灣淤積、風(fēng)暴潮等災(zāi)害頻發(fā)，成為制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵因素［4］。

圖1 濱海新區(qū)位置圖Fig.1 Position of Binhai New Area

2 研究方法及數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 研究方法

本文主要運(yùn)用層次分析法(AHP)，該方法是將定量和定性相結(jié)合起來(lái)的一種方法，用決策者的經(jīng)驗(yàn)判斷各衡量目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)之間的相對(duì)重要程度，并合理地給出每個(gè)決策方案的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)數(shù)，利用權(quán)數(shù)求出各方案的優(yōu)劣次序;可以使用較少的定量信息使決策的思維過(guò)程數(shù)學(xué)化，從而為多目標(biāo)、多準(zhǔn)則或無(wú)結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜決策問(wèn)題提供簡(jiǎn)便的決策方法，此方法已被廣泛用于地震、地面沉降、海水入侵、地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及區(qū)劃等方面［5-8］。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)主要源于濱海新區(qū)近海海底地質(zhì)災(zāi)害圖、濱海新區(qū)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖、濱海新區(qū)海底地貌圖、地面沉降分布圖、濱海新區(qū)腐蝕性分區(qū)圖、濱海新區(qū)地殼穩(wěn)定性區(qū)劃、濱海新區(qū)地震烈度分區(qū)、天津?yàn)I海新區(qū)地震斷裂危險(xiǎn)性分區(qū)(1∶20萬(wàn))。

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

3.1 選擇評(píng)價(jià)因子

災(zāi)害地質(zhì)危險(xiǎn)性是反映災(zāi)害地質(zhì)危害程度的綜合指標(biāo)，受多種因素影響和制約。本文將按照層次分析法原理，將濱海新區(qū)災(zāi)害地質(zhì)因子按照準(zhǔn)則層、指標(biāo)層、子指標(biāo)層三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)(表1)。

3.2 評(píng)價(jià)因子權(quán)重

影響災(zāi)害地質(zhì)的各因素對(duì)危險(xiǎn)性斜坡破壞評(píng)估的作用有大小之分，因此，分析指標(biāo)體系中的各項(xiàng)因素的相互作用和相互聯(lián)系，確定它們?cè)谠u(píng)價(jià)體系中的相對(duì)地位和相對(duì)影響即所占的權(quán)重，是正確進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的重要條件。本文利用層次分析法來(lái)確定評(píng)價(jià)因子的權(quán)重。采用10分值，對(duì)海岸帶七種災(zāi)害地質(zhì)進(jìn)行打分，并計(jì)算權(quán)重，專家打分見(jiàn)表2;經(jīng)過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單的過(guò)程，確定斷裂構(gòu)造因子權(quán)重0.28，地震因子0.31，地面沉降因子權(quán)重0.13，軟土因子權(quán)重0.07，液化砂土因子權(quán)重0.08，水土腐蝕權(quán)因子重0.07、海岸侵蝕因子權(quán)重0.06。

3.3 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)判別標(biāo)準(zhǔn)

危險(xiǎn)性評(píng)估常用分級(jí)方法為邏輯信息分類法和特征分類法［1，9］，將級(jí)別劃分為三級(jí)或五級(jí)。在本項(xiàng)研究中，采用五值邏輯分類體系，將濱海海岸帶災(zāi)害地質(zhì)危險(xiǎn)性劃分為五個(gè)等級(jí)，即

表1 層次分析指標(biāo)［1］Table 1 Analytic hierarchy inde

表2 專家打分表Table 2 The expert scoring table

無(wú)危險(xiǎn)(0＜A≤0.10)、較小危險(xiǎn)度(0.11＜A≤0.30)、中危險(xiǎn)度(0.31＜A≤0.50)、較強(qiáng)危險(xiǎn)度(0.51＜A≤0.75)、強(qiáng)危險(xiǎn)度(0.76＜A≤1.0);對(duì)于評(píng)價(jià)中的指標(biāo)必須量化，首先將各個(gè)因子按照對(duì)災(zāi)害危險(xiǎn)貢獻(xiàn)值大小，在Spatial Analyst中選擇Reclassify進(jìn)行重新分類，將每個(gè)指標(biāo)分為1、2、3、4、5 等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)性等級(jí)為無(wú)危險(xiǎn)、較小危險(xiǎn)、中危險(xiǎn)、較高危險(xiǎn)和高危險(xiǎn)。

4 濱海新區(qū)海岸帶地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)前先建立基礎(chǔ)網(wǎng)格單元，根據(jù)天津海岸帶范圍，建立2000m×2000m的網(wǎng)格單元，將天津海岸帶劃分為640個(gè)網(wǎng)格單元。將各個(gè)因子按照10分制進(jìn)行打分(表3～8)，并與基礎(chǔ)網(wǎng)格單元進(jìn)行疊加分析，確定各個(gè)單因子評(píng)價(jià)。之后按照權(quán)重對(duì)每個(gè)單元的參數(shù)進(jìn)行加權(quán)疊加，并對(duì)所有單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，經(jīng)分級(jí)形成綜合評(píng)價(jià)圖(圖2)。

根據(jù)綜合危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果(圖2)，濱海新區(qū)海岸帶災(zāi)害地質(zhì)危險(xiǎn)性較大的區(qū)域主要分布在沿海岸帶及北部漢沽地區(qū)。危險(xiǎn)度由南向北逐漸增強(qiáng)，距離海岸越近危險(xiǎn)度越大，并且各范圍危險(xiǎn)性分布相對(duì)集中，變化趨勢(shì)明顯，與所在權(quán)重較大的斷裂構(gòu)造、地震活動(dòng)、地面沉降等有關(guān)。

表3 構(gòu)造因子要素分值Table 3 The structure factor score table

表4 地震活動(dòng)因子要素分值表Table 4 The seismicity factor score table

表5 地面沉降因子要素分值表Table 5 The ground subsidence factor score table

表6 砂土液化與軟弱土因子要素分值Table 6 The liquefaction of sand and soft soil factor score

表7 水土腐蝕因子要素分值表Table 7 The soil corrosion factor score table

表8 海岸侵蝕因子要素分值表Table 8 The coastal erosion factor score table

無(wú)危險(xiǎn)區(qū)面積較小，分布在大港西南側(cè)，較小危險(xiǎn)區(qū)分布范圍較廣，集中在大港南側(cè)，塘沽西側(cè)及沿海圍填海區(qū)域，中等危險(xiǎn)區(qū)分布在大港、塘沽、漢沽中部地區(qū)，較強(qiáng)危險(xiǎn)區(qū)分布塘沽西側(cè)部分區(qū)域及漢沽茶淀-雙橋區(qū)域;強(qiáng)危險(xiǎn)區(qū)主要分布漢沽大神堂、小神堂區(qū)域，面積統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表9。

表9 濱海新區(qū)海岸帶災(zāi)害地質(zhì)危險(xiǎn)面積統(tǒng)計(jì)Table 9 The Binhai New Area of coastal geohazards risk area statistics

圖2 濱海新區(qū)海岸帶地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)Fig.2 The comprehensive risk assessment of geological disasters inBinhai coastal map

5 結(jié)論

(1)根據(jù)專家咨詢打分，兩兩對(duì)比影響因子對(duì)災(zāi)害地質(zhì)危險(xiǎn)的影響程度，采用10分值打分，計(jì)算各個(gè)評(píng)價(jià)因子權(quán)重，結(jié)果表明地震活動(dòng)構(gòu)造地面沉降等因子對(duì)濱海新區(qū)災(zāi)害地質(zhì)危險(xiǎn)影響較大。

(2)基于GIS平臺(tái)開(kāi)發(fā)評(píng)估軟件進(jìn)行災(zāi)害地質(zhì)危險(xiǎn)評(píng)估，將研究區(qū)災(zāi)害地質(zhì)危險(xiǎn)分為無(wú)危險(xiǎn)、較低危險(xiǎn)度、中危險(xiǎn)、較高危險(xiǎn)、高危險(xiǎn)五個(gè)級(jí)別，其中無(wú)危險(xiǎn)區(qū)主要分大港濕地西南側(cè)，面積約7.936km2;較小危險(xiǎn)區(qū)集中在大港南側(cè)，塘沽西側(cè)及沿海圍填海區(qū)域，面積約1512.71 km2，中等危險(xiǎn)區(qū)分布在大港、塘沽、漢沽中部地區(qū)，面積約796.16 km2;較強(qiáng)危險(xiǎn)區(qū)分布塘沽西側(cè)部分區(qū)域及漢沽茶淀-雙橋區(qū)域，面積約226.30 km2;強(qiáng)危險(xiǎn)區(qū)主要分布漢沽大神堂、小神堂區(qū)域，面積約16.89 km2;總體來(lái)說(shuō)，濱海新區(qū)海岸帶無(wú)危險(xiǎn)區(qū)所占比例最小，其次是強(qiáng)危險(xiǎn)度，所占比例最多的是較小危險(xiǎn)度，其次是中等危險(xiǎn)度。

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