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随着我国经济建设的快速发展,能源需求日益增加,带动了长输油气管道建设的快速发展。著名的西气东输工程中,有很多管道工程需要穿越地质条件复杂的中西部山区(如2004年竣工的忠武输气管道),这些地区发育有众多的地质灾害,如滑坡、危岩崩塌、泥石流等,而输气管道多为浅埋薄壁钢管,埋深多在0.8~2.5m,自身抵抗能力较差。地质灾害导致管线发生变形和失效,管道一旦破裂,后果严重,不仅可能造成重大人员伤亡和经济损失,而且造成居民生活燃气中断,社会影响巨大。因此,研究建立滑坡灾害易发性评价指标体系对输气管道工程具有重要的工程意义。
本文在阅读大量国内外相关文献资料的基础上确定研究思路,首先是进行深入的滑坡灾害调查,这是进行滑坡易发性评价的基础,对影响滑坡的因素进行调查、归类、整理,一方面对忠武管道山区段滑坡进行易发性分区,另一方面从野外是否易于收集和与滑坡稳定性是否密切相关两个方面着手,系统归纳总结并确定单体滑坡易发性评价指标,然后采用专家经验法与层次分析法确定各指标隶属度及权重,应用模糊综合评判方法对单体滑坡进行易发性评价,最终建立简单易行的、在野外工作阶段能够快速判别滑坡易发性的评价体系,并将其应用于忠武管道沿线地质灾害调查中,得到如下主要结论:
1)进行深入的滑坡灾害调查是进行滑坡易发性评价的基础。滑坡灾害调查应采用现场调查结合室内资料收集分析的方式进行。滑坡灾害调查与识别的范围一般为管道两侧各500m,可根据现场具体地形地貌条件延伸,以包含所有可能对管道造成影响的滑坡灾害。
2)滑坡灾害的影响因素最主要的有滑坡岩土类型及性质、地质结构、水文地质条件等。除此以外,还有岩石风化、地表水和大气水的作用、地震及人类工程活动等。调查时应从滑坡区、滑坡体、滑坡成因、滑坡危害、滑坡防治、滑坡与管道关系等几个方面对上述因素进行详细的调查,回到室内应及时对调查资料进行归类与整理。
3)以《地质灾害防治条例》和《石油天然气管道保护条例》为基本依据,并结合管道地质灾害整治及管理的特点,遵从“地质环境条件为主”、 “定性分析为主,定量评价为辅”、“区内相似,区际差异”的原则,主要考虑影响滑坡灾害形成的地质环境条件和主要诱发因素、灾害点的发育密度、威胁程度和危险性两个方面的因素对忠武管道滑坡灾害进行易发性分区,将渝东-鄂西山区一共划分出4个区,16个段。
4)模糊综合评判法是应用模糊关系合成的特征,从多个指标对被评价事物隶属等级状况进行综合评判的一种方法,它把被表述事物的变化区间作出划分,又对事物属于各个等级的程度作出分析,这样使得对事物的描述更加深入客观。因此选取它进行滑坡易发性评价,评价内容主要分为三个部分,评价指标的确定,评价指标隶属度及权重的确定。
5)针对忠武管道沿线滑坡特点,建立碎石土滑坡易发性评价指标体系,选取的一级评价指标为区域背景和坡体特征,其中,区域背景可划分为地震烈度和降雨敏感性两个二级评价指标,坡体特征可划分为地形与植被、土体性质、水文地质、人工活动和变形迹象五个二级评价指标;各二级指标又可继续划分为数个三级评价指标与四级评价指标。
6)总的来说,滑坡评价指标可分为定量指标和定性指标两类。定量指标的数据特征为实数,而定性指标的数据特征则表现为特征状。对于定量参数,采用梯形型隶属函数来确定其对易发性等级的隶属度。对于定性指标,采用专家经验法确定其对滑坡灾害易发性级别的隶属度,请一些权威专家填写指标隶属度取值表格,对专家看法进行统计分析,最终确定评价指标隶属度。
7)指标权重的确定是评价指标体系建立的又一个关键内容,它对能否取得正确评价结果至关重要,本文采用的是层次分析法。层次分析法是美国著名运筹学专家匹兹堡大学教授T.L.Saaty于70年代提出的层次排序法(AHP),该方法是征求多位专家的经验判断,再建立适当的数学模型,进行再一次运算确定最终权重,是一种较为合理的系统分析方法。对于忠武管道滑坡易发性评价指标权重的确定,我们首先向一些地质灾害专家发放打分表问卷,调查专家对滑坡灾害各影响指标相对重要性的看法,然后根据收回的打分表构建判断矩阵,对多个专家意见进行综合筛选分析最终得到判断矩阵,初步计算权重,再对判断矩阵进行一致性和随机性检验,直到满足检验公式要求,最终确定各评价指标的权重。
8)应用所建立的单体滑坡易发性评价指标体系对忠武管道2008年调查新编录的34处滑坡进行易发性评价,得出高易发性滑坡24处,中易发性滑坡10处。与宏观风险性分析结果基本吻合,这也验证了该评价指标体系的正确性。
9)现今在野外工作阶段判别滑坡易发性还主要依赖于经验判断,具有较大的人为性,本文所建立的滑坡易发性评价指标体系能够快速判别滑坡易发性,对于野外工作具有很大的现实意义,对于日后对滑坡进行稳定性、危险性评价等也都具有较大的指导与借鉴意义。