黄文龙
【摘 要】岩溶塌陷风险评价是建立在岩溶塌陷灾害危险性和承载体易损性研究基础之上的.各种风险评价方法也各具优缺点,实际工作中应根据研究区的具体情况采取适合的方法进行评价.以肇庆地区一自然村为例,根据其地质背景及已发岩溶塌陷情况,分析岩溶塌陷危险性、易损性因子,并采用层次分析—模糊综合评判的方法进行岩溶塌陷风险评价. 【期刊名称】《地下水》
舌下络脉【年(卷),期】2016(038)004
【总页数】3页(P114-116)
牛志美
【关键词】岩溶塌陷;风险评价;评价方法;层次分析;模糊综合评判
【作 者】黄文龙
【作者单位】广东省地质调查院,广东广州510080
【正文语种】中 文
【中图分类】P641.21
岩溶塌陷是多种效应、各种物理和化学等致塌因素交叉作用的结果。岩溶塌陷风险评价是建立在岩溶塌陷灾害危险性和承载体易损性研究基础之上的，重点分析评价地质灾害综合危险性及其造成的后果，对岩溶塌陷灾害的破坏及损害程度做定性——定量化评价。
岩溶塌陷风险评价方法有统计分析法、模糊数学法、灰系统法、层次分析法、神经网络法等。上述方法各有优缺点，很难简单地说应该采用哪个丢弃哪个，单一地在评价中采用单个方法也不尽然合理，只能在实际运用中结合研究区的实际情况灵活取舍、综合运用。本文以项目开展区内一自然村为例，结合实际调查情况选取较适用的方法进行岩溶塌陷风险评价。
沙田张村位于肇庆市高要区新桥镇，北东侧为G324国道斜穿而过，车流量较大；南西侧为沙田村委张村居民地，人口约有200人；南侧为农田，主要种植水稻等农作物。在塌陷点北为一花肥厂(内有木材粉碎机)，南偏西约100 m有一上世纪90年代末建的抽水机井，该深
井约30 m，入岩10 m，抽取地下水类型为裂隙岩溶水，日开采量约100 m3(地下水降深约1.50 m)，不连续开采。调查区地貌类型为山前平原，南侧为丘陵山区，北侧平原，水网密布；地势南高北低，地面高程一般在5～10 m。2013年该村曾发生过一起岩溶塌陷地质灾害，经实际调查，确定其主要诱发因素为地下水过度抽取。
区内无基岩出露，均为第四系覆盖，地层岩性为湖沼相的睦岗组(Qhm)，岩性为睦岗组淤泥质土(夹腐木)、粘性土、含粘土砂、砂土，其下伏基岩为石炭系中统壶天组(C2ht)微粒灰岩、白云石化灰岩、角砾状灰岩。典型调查区位于马安盆地南部边缘，南侧100 m左右发育一近东西向的布院——荔枝围断裂带。
可溶岩为覆盖型，钻探揭露基岩面起伏大且岩面呈锯齿状，基岩面落差0.5～5.5 m，最大落差达12.4 m。浅部岩溶发育，岩溶形态以溶洞、溶孔、溶蚀裂隙。浅层岩溶溶洞一般发育1～4个不等，洞高大小不一，普遍0.2～1.7 m，溶洞一般为半充填—全充填，填充物为黄泥粘土、碎石和砂，钻孔见洞率54.55%，线岩溶率一般5.26%～14.29%；第一层溶洞距基岩面厚度一般1.8～2.5 m。溶蚀裂隙分布普遍，常与溶洞相通。局部地区(塌陷点东侧约100 m)发育土洞，高约2.30 m，半充填，填充物为红褐砂质粘性土。
实际调查中发现该村所在区域及邻近区域中岩溶塌陷地质灾害发生案例极少，仅邻的莲塘镇中有一起，且发生时间也比较久远。鉴于岩溶塌陷统计样本的数量较小，无法采取完全定量化或依靠大量数据作为驱动的评价方法，宜采用定性—定量的方式并结合专家经验，采取模糊综合评判、层次分析法(AHP)等专家驱动型方法。
岩溶塌陷地质灾害危险性是指一定时间内某空间区域在某种诱发因素作用下发生地面塌陷的可能性，是在易发性分析基础上叠加诱发因子进行的。
在充分分析岩溶塌陷塌陷地质环境状况的基础上，依据“1：50000岩溶塌陷调查规范”，从影响岩溶塌陷的“岩—土—水”相互作用分析，调查区的岩溶塌陷地质灾害主要有4类影响因素：岩溶发育程度、上覆土层特征、地下水动力条件和地质构造情况。另外，已发岩溶塌陷地质灾害密度也是反映地质灾害发生潜能的指标，可以作为岩溶塌陷易发性的响应因子。由此，选取了4类因素的7个因子作为易发性的评价指标，分别为岩溶发育程度、土层厚度、土层结构、地下水年变化幅度、径流强弱程度、断层影响范围及塌陷坑密度。
各判别因子权重采用层次分析法(AHP模型)确定。首先建立岩溶塌陷易发性层次模型(图1)，再根据专家咨询调整，按照九标度构建权重分析矩阵，求得因子指标权重。判断矩阵
一致性比例：0.0547<0.1，满足一致性检验。
诱发因子权重往往是动态的，因此不采用AHP法确定权重，根据实际情况及调查基础，采用专家打分法确定评价因子权重，易发性权重0.6，诱发因子权重0.4，其中抽排地下水和人类工程活动评价因子的权重分别为0.6、0.4。
根据研究区的实际情况，选取的承灾因子以土地利用类型为基础，选取人口密度、经济价值、基础设施作为评价因子。人口密度代表人口易损性，经济价值代表塌陷致使承灾体发生破坏造成的经济损失，基础设施主要考虑公路网密度。采用专家打分法并参考附近地区相关资料确定各因子取值及权重，形成判别因子指标量值及权重表(表1)。
4.1 模糊综合评判方法及模型
岩溶塌陷地质灾害风险即为危险性与易损性的结合，引入多级模糊评判理论，并用模糊集合来表示有关的模糊概念。根据模糊数学中多级模糊综合评价的理论与方法，以及岩溶塌陷多级评判的指标体系，即模糊关系矩阵(R)及权重的向量矩阵Wj，建立二级模糊综合评判模型为：Bi=Wj·Ui。式中，Bi为评价结果集(本次评价设最终评价结论为风险小、风险较小
、风险较大及风险大)。设综合评价指标集为：U={u1…u2…um}，评价指标集按级别及类型可划分成2个子集：U1、U2，各子集指标权重的模糊子集为：Wj={W1…W2}，一级评价的指标程度集为B1，二级为B2，则其计算模型及每级评价结果为：一级：B1=W1·U1，二级：B2=W2·U2计算时先按模糊数学有关理论及计算方法，得出一级评判结果，然后再利用一级评判结果进行二级评判(B={b1，b2，…bn}(0≤bj≤1))，根据最大隶属度准则，bj=max{bj}(1≤j≤n)所对应的分级即为风险等级。
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模糊关系R的确定的关键是确定单因素的隶属度函数，隶属度是一个介于 0～1之间的数，用来反映元素从属于模糊集合的程度，隶属函数的确定是模糊综合评判中的重要内容，隶属函数的值(隶属度)是表征评价因子隶属于某个评价等级的程度。在构造了等级模糊子集后，就要逐个对被评价对象从每个因素上进行量化，也就是确定从单因素来看被评价对象对各等级模糊子集的隶属度，即建立隶属度函数，隶属度函数的建立没有统一的标准，这里采用降半梯形分布建立一元线性隶属函数，其数学模型如下。
μⅠ
μⅡ
μⅢ
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μⅣ
式中，x1、x2、x3、x4分别为风险评价分级的界限值(标准值)，x为评价单元的实测值，各评价单元的隶属度可以根据该单元的实测x，分别代入上述公式计算得到。
为了满足模糊数学评判运算要求，综合上述危险性及易损性对风险评价各指标进行打分数值化并对应各评价等级(表2)，具体值则根据专家评定及实例统计相结合确定。惠州惨烈交通事故
4.2 风险评价
以沙田张村典型调查区钻探工地为例，钻探揭露土层厚度13.6～23.0 m，打分取值为3.5，土层结构以多层为主(局部底层为砂)，取值4.2，岩溶发育程度为强，取值4，距南侧断裂距离小于500 m，取值4，地下水年变幅为0.9 m(>0.8 m)，取值4，径流强度为强，取值4，附近区域岩溶塌陷发生较少，陷坑密度为2～5个/km2，取值2；整个工地均处于抽水机井100 m范围内，但抽水量较小，取值3.5，人类工程活动中由于距离G324国道较远，同时附近仅有花肥厂的小型震源，影响范围较小，因此取值1.5；由于工地位于农田，且由于
陷坑的存在，附近部分农田已荒废，因此基础设施、人口密度量化取值为0.5，考虑工地设备经济价值取值2。由此，将各因子量化取值代入隶属函数(1)-(4)，可得模糊判断矩阵：
由表2，可得各因子权向量：
W1=(0.106，0.056 6，0.262 8，0.110 4，0.124，0.203 4，0.136 8)；
W2=(0.6，0.4)；W3=(0.25，0.38，0.37)
龙年社区利用因子权向量W与模糊关系矩阵R相乘可得到模糊综合评价向量，这里先进行一级评判，可求得3类因素评判集：
B1=(0，0.136 8，0.053，0.810 2)
B2=(0，0.2，0.3，0)
B3=(0.63，0.555，0，0)
根据再进行二级评判，可求得模糊评价指标D：
W=(0.3，0.2，0.5)；D=W·B=(0.157 5，0.266 04，0.075 9，0.243 06)
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