物元-层次模型在盐城市地质环境脆弱性评价中的应用

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1、149—153．2010地质学刊第34卷第2期doi：10．3969／j．isan．1674-3636．2010．02．149物元一层次模型在盐城市地质环境脆弱性评价中的应用薛怀友，郭炳跃，刘建东。戴盛启(江苏省地质矿产调查研究所，江苏南京210018)摘要：地质环境脆弱性制约着区域的规划和发展，因此，进行地质环境脆弱性评价，可以为区域的发展提出专业建议，减少不必要的投资。从地质环境出发，建立了地质环境脆弱性评价指标体系，运用物元改进的层次分析评价模型，极大地提高了评价精度。关键词：地质环境脆弱性；物元模型；层次分析；江苏盐城中图分类号：TU984；X

2、141文献标识码：A文章编号：1674—3636(2010)02—0149—050引言地质环境系统是比较复杂的动态系统，影响地质环境脆弱性的参数很多，且参数与环境之间的某些机理尚不十分清楚。人们在制定地质环境系统的等级标准，现状分级及脆弱性评价等客观上又存在着模糊性和不相容性，故在地质环境脆弱性评价时难免遗漏了一些因素，有些可能是很重要的因素。物元一层次模型可以解决不相容问题，适用于多因子评价问题。传统的模糊综合评判权值分配，常常由专家来确定，往往带有较大的主观性，采用美国匹斯堡大学TLSaaty教授提出的层次方法，通过两两比较的特征根法，利用了尽可能

3、多的信息，提高了评价结果的精度。运用ArcOlS的叠加分析、地学统计功能，使地质环境脆弱性评价更加方便、精确。1物元一层次模型1．1基本概念物元是一种赋予属性和属性值的评价单元，且每一个属性值都是唯一的(即属性中只含有一个等级，不能和其他等级相容)。物元的属性是指在进行脆弱性评价时选取的脆弱性评价因子，因此，物元的周边由评价因子等级分界线组成。层次分析法AnalyticHierarchyProcess(AHP)，收稿日期：2010—01—12；修订日期：2010—03一04：编辑：侯鹏飞作者简介：薛怀友(1962一)，男，工程师，主要从事水工环地质工作

4、+属性等级地貌I软土厚度Ⅱ地面沉降I+++评价单元属性表图l物元模型示意图是美国运筹学家TLSaaty等人20世纪70年代提出的，是一种定量与定性相结合的方法，适用于较为复杂、较为模糊的问题，难以完全用定量分析方法时问题的求解。所谓层次分析就是将研究的问题按各因素之间的关系，建立系统的递阶层次结构，根据层次结构分析各层次之间及层次中的各个元素的相对重要性，进行两两比较，确定各因素权重。所谓物元一层次模型是利用层次分析法确定物元属性权重的评价模型。采用物元一层次模型评价地质环境脆弱性，可以提高评价精度，但需要大量繁琐的单元划分工作。利用ArcGIS的叠加

5、分析分功能，可以非常快捷的划分单元，实现评价区“物元化”。ArcGIS还具有地学统计功能，使地质环境脆弱性评价更加方便、精确。1．2划分单元对于传统的栅格单元划分方法，如果栅格划分不够小，往往造成在同～单元内，同一指标的两个等地质学刊2010年6月级并存，或把均一性较好的区域割开，与评价单元划分的目的背道而驰。否则栅格单元数目巨大，增加大量的计算工作，降低工作效率。因此，本次单元划分采用不规则多边形网椿划分法，即以各种评价指标突变的界限为单元边界，同时对于单元的大小不予限制(图2)。本次单元划分是利用ArcGIS的叠加分析功能，实现不规则多边形网椿划分

6、(物元化)。评价因子层图2单元划分示意图1．3计算脆弱度∑K×形一minyK×WiG：—』■——————————芝．L——一max∑K×wi—min∑K×形I=1i=l式(1)中，G为物元的脆弱度；vi为物元第i个属性值；Wi为物元第i个属性的权重值。物元一层次脆弱性评价模型建模流程见图3。图3建模流程图2应用举例以盐城市为例，说明物元一层次模型在地质环境脆弱性评价中的应用(资料来源于江苏省地质环境脆弱性调查项目)。2．1盐城市地质环境条件2．1．1地形地貌盐城市区为中国东部大平原的一部分，地势低洼而平坦。因处海滨河口地带，河道纵横、沟渠网布，地形由西

7、北、东南向中部缓倾，地面高程(以废黄河零点计)大部分在2．0m一2．5m，小于2．5m区段面积占总面积的60％，海拔高程除盐城一阜宁一线断续分布的古砂堤及废黄河高漫滩标高大于4m外，一般均在1．6m～2．4m。依据全新世以来的海侵、海退、河湖变迁及其相关的松散沉积特征，将本区分为四大地貌区，即滨海冲海积平原、里下河泻湖平原、滨海辐射沙洲和废黄河三角洲。2．1．2区域稳定性本区位于苏鲁隆起东南侧的苏北凹陷内，尤其在燕山构造运动改造下，区内基岩次级隆起与凹陷较为发育。随着隆起与凹陷的形成，断裂构造相伴而生，据部分钻孑L揭露资料，得知本区隐伏断裂以北东向为主

8、，次为北西向，主要断裂有淮阴一响水口断裂、穆庄一新星断裂、盐城断裂带、古河一渔业断裂、刘家埝一