地面沉降風(fēng)險評估技術(shù)規(guī)程

2地面沉降風(fēng)險評估技術(shù)規(guī)程1適用范圍本標準規(guī)定了地面沉降風(fēng)險評估的基本要求，包括地面沉降危險性評價、地面沉降易損性評價、地面沉降風(fēng)險性評估的技術(shù)要求。本標準適用于城市地面沉降風(fēng)險評估工作，其他區(qū)域可參照執(zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本標準必不可少的條款。其中，注日期的引用文件僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T40112DZ/T0283DZ/T0154地質(zhì)災(zāi)害危險性評估規(guī)范地面沉降調(diào)查與監(jiān)測規(guī)范地面沉降測量規(guī)范DD2019DD2006地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查技術(shù)要求（1:50000）地面沉降監(jiān)測技術(shù)要求3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本標準。3.1地面沉降landsubsidence因自然因素或人為活動引起松散地層壓縮導(dǎo)致的地面高程降低的地質(zhì)現(xiàn)象。3.2地面沉降易發(fā)程度landsubsidencesusceptibility指特定區(qū)域發(fā)生地面沉降的難易程度。3.3地面沉降危險性landsubsidencehazard指特定區(qū)域一定時段內(nèi)發(fā)生地面沉降的危險程度。3.4地面沉降易損性landsubsidencevulnerability指承災(zāi)區(qū)遭受地面沉降破壞的概率與發(fā)生損毀的難易程度。3.5地面沉降風(fēng)險性landsubsidencerisk指特定區(qū)域一定時段內(nèi)地面沉降災(zāi)害發(fā)生及造成損失的可能性或不確定性。34評估內(nèi)容和指標4.1評估內(nèi)容地面沉降風(fēng)險評估依托地區(qū)地面沉降的長期觀測資料，根據(jù)地面沉降發(fā)生的機理，綜合考慮地面沉降災(zāi)害對社會、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展帶來的影響，歸納出決定地面沉降風(fēng)險程度的主要控制因子。通過確定風(fēng)險評估判別要素，建立風(fēng)險評估指標體系、構(gòu)建風(fēng)險評估模型，開展地面沉降危險性評價、易損性評價和風(fēng)險性評估。4.2指標根據(jù)地面沉降的特征與發(fā)生機理，地面沉降的風(fēng)險性由危險性和易損性這兩個要素組成，應(yīng)以此要素建立地面沉降風(fēng)險評估指標體系。結(jié)合地區(qū)實際，將地面沉降危險性的評價指標歸納為地面沉降易發(fā)程度、地面沉降發(fā)育程度、地面沉降預(yù)測速率、地勢高程等；將地面沉降易損性的評價指標歸納為人口密度、單位面積GDP、建設(shè)用地比重、重大線性工程密度、減災(zāi)防護投入等，按表1劃分。表1主要評估內(nèi)容與指標評估內(nèi)容指標判別要素單位地面沉降危險性評價地面沉降易發(fā)程度地形地貌—地下流體資源開采—松散沉積物厚度米黏(軟)土層厚度米地下水主采層數(shù)量個地面沉降發(fā)育程度近五年平均沉降速率毫米/年累計沉降量毫米地面沉降預(yù)測速率—毫米/年地勢高程—米地面沉降易損性評價人口密度—萬人/平方公里單位面積GDP—億元/平方公里建設(shè)用地比重—%重大線性工程密度重要交通干線、重要供水、供油管線、輸調(diào)水工程等公里/平方公里減災(zāi)防護投入—萬元/平方公里地面沉降風(fēng)險性評估地面沉降危險性——地面沉降易損性——4.3指標選取原則4.3.1結(jié)合評估目標的需求。4.3.1.1針對的問題不同，選取的指標應(yīng)有所取舍。地面沉降危險性的評價應(yīng)綜合考慮評估區(qū)地質(zhì)因素、人為因素與地面沉降的時間、空間關(guān)系，有針對性的合理選取指標。4.3.1.2針對的目標不同，選取的指標應(yīng)有所取舍。地面沉降易損性的評價應(yīng)著重考慮人口密度和單位面積GDP。4.3.2指標類型應(yīng)同時涉及地上、地下空間。44.3.3指標選取要避免包含重復(fù)的指標。選用“土地利用數(shù)據(jù)”，無需再加入“單位面積GDP”；選用“建筑物輪廓及其高度”數(shù)據(jù)則無需再用“土地利用數(shù)據(jù)”。4.4地面沉降危險性評價指標指標可以收集自然資源部門、水利部門、城市規(guī)劃建設(shè)等部門的區(qū)域地質(zhì)、水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查監(jiān)測成果，比例尺精度應(yīng)根據(jù)區(qū)域大小合理選擇。其中沉降速率宜采用評價實施的近五年平均沉降速率；累計沉降量為歷史累計地面沉降量。原始數(shù)據(jù)可采用合成孔徑干涉雷達測量技術(shù)（InSAR）或GNSS測量方法獲取，精度應(yīng)為毫米級。4.4.1地面沉降易發(fā)程度地面沉降易發(fā)程度的判別要素主要有地形地貌、松散沉積物厚度、黏（軟）土層厚度、地下水主采層數(shù)量等，判別要素可依據(jù)實際情況，可分為高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)和不易發(fā)區(qū)四個等級，按表2劃分。表2地面沉降易發(fā)程度分級表易發(fā)程度分級判別要素高易發(fā)區(qū)中易發(fā)區(qū)低易發(fā)區(qū)不易發(fā)區(qū)地形地貌山地、丘陵、臺地、平原、谷地地下流體資源開采地下水、石油、天然氣、地?zé)崴缮⒊练e物厚度h1（米）h1≥150100≤h1＜15050≤h1＜100h1＜50黏（軟）土層厚度h2（米）h2≥3020≤h2＜3010≤h2＜20h2＜10地下水主釆層數(shù)量（層）≥321無注：1.平原區(qū)、谷地區(qū)應(yīng)考慮地形地貌影響，山地、丘陵、臺地區(qū)適當考慮；2.地下流體資源開采量越大，越易發(fā)生地面沉降；3.松散沉積物厚度是指一種沉積在陸地或水盆地中的松散礦物質(zhì)顆粒、生物碎屑或有機物質(zhì)的厚度；4.黏（軟）土層厚度是指天然含水量大、壓縮性高、承載力低和抗剪強度很低的呈軟塑～流塑狀4.4.2地面沉降發(fā)育程度地面沉降發(fā)育程度的判別要素為近五年平均沉降速率，對地面沉降發(fā)育程度進行等級分區(qū)，可分為強區(qū)、中區(qū)和弱區(qū)三個等級，按表3劃分。表3地面沉降發(fā)育程度分級表發(fā)育程度分級判別要素強區(qū)弱區(qū)近五年平均沉降速率v（毫米/年）v≥3010≤v＜30v<10注：1.指近五年以來的有地面沉降監(jiān)測記錄的4.4.3地面沉降預(yù)測速率根據(jù)區(qū)域地面沉降資料及研究程度，建議選用數(shù)值模型法、統(tǒng)計分析法等方法，對沉降速率作預(yù)測。其中數(shù)值模型法是利用區(qū)域已有地面沉降調(diào)查成果，結(jié)合地下水滲流和土層變形機理搭建地面沉降數(shù)值模型。統(tǒng)計分析法是利用區(qū)域已有地面沉降調(diào)查成果，結(jié)合地下水開采、油田開采等影響因素，建立多元回歸分析模型、灰度模型等，預(yù)測出沉降速率動態(tài)數(shù)據(jù)不宜少于十年。可采用將指標進行無量綱歸一化的方式，均分結(jié)果進行等級劃分，按表4劃分。表4地面沉降預(yù)測速率分級表程度分級判別要素高區(qū)較高區(qū)較低區(qū)低區(qū)預(yù)測速率歸一化0.8-1.00.6-0.80.4-0.60.2-0.40-0.24.4.4地勢高程5地勢高程對地面沉降危險性評價的影響主要體現(xiàn)在安全高程的損失，已知地勢越低，風(fēng)險等級越高。依據(jù)評估區(qū)內(nèi)的實測地勢數(shù)據(jù)，將評估區(qū)內(nèi)地勢高程按照影響程度進行分區(qū)，可采用將指標進行無量綱歸一化的方式，均分結(jié)果進行等級劃分，按表5劃分。表5地勢高程分級表程度分級判別要素高區(qū)較高區(qū)較低區(qū)低區(qū)地勢高程歸一化0.8-1.00.6-0.80.4-0.60.2-0.40-0.24.5地面沉降易損性評價指標指標可以收集所評估城市的最新統(tǒng)計年鑒、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報、人口普查公報和自然資源全國國土調(diào)查主要數(shù)據(jù)、城市規(guī)劃管理部門資料等，用于地面沉降易損性評價。人口密度、單位面積GDP通常以行政區(qū)進行統(tǒng)計，因此易損性評價通常針對同一城市的不同行政區(qū)進行評價，可采用“專家評估+打分”的方式對各指標進行等級劃分。4.5.1人口密度人口密度是表征城市化程度的重要指標，人口密度越大，城市化程度越高，易損性越大。根據(jù)區(qū)域內(nèi)人口資料，對人口密度進行分區(qū)，分區(qū)區(qū)間根據(jù)實際情況，可分為低、較低、中等、較高、高五個等4.5.2單位面積GDP單位面積GDP是表征城市的經(jīng)濟發(fā)展水平，單位面積GDP越大，易損性越大。根據(jù)區(qū)域內(nèi)的GDP數(shù)據(jù)資料，對單位面積GDP進行分區(qū)，分區(qū)區(qū)間根據(jù)實際情況，可分為低、較低、中等、較高、高五個等級。4.5.3建設(shè)用地比重單位面積建設(shè)用地所占比重反映房屋建筑、公益設(shè)施規(guī)模等。比重越大，易損性越大。根據(jù)區(qū)域內(nèi)的建設(shè)用地資料，對建設(shè)用地比重進行分區(qū)，分區(qū)區(qū)間根據(jù)實際情況，可分為低、較低、中等、較高、高五個等級。4.5.4重大線性工程密度地面沉降會對線性工程產(chǎn)生嚴重影響，威脅線性工程（包括重要交通干線、重要供水供油管線、輸調(diào)水工程等）的運營安全，密度越大，易損性越大。根據(jù)線性工程實際分布情況，對單位面積重大線性工程密度進行分區(qū)，可分為低、較低、中等、較高、高五個等級。4.5.5減災(zāi)防護投入為應(yīng)對地面沉降，各地采用不同措施進行減災(zāi)防護，包括地面沉降監(jiān)測站、水位觀測井、地面水準點、回灌設(shè)施等。這些設(shè)施的投入，降低了地面沉降易損程度。單位面積減災(zāi)防護投入越大，承災(zāi)區(qū)易損性越小。根據(jù)減災(zāi)防護實際情況，對單位面積減災(zāi)防護投入進行分區(qū)，分區(qū)區(qū)間根據(jù)實際情況，可分為低、較低、中等、較高、高五個等級。5評估方法分析評估指標之間關(guān)聯(lián)性并確定權(quán)重的常用方法包括Biot固結(jié)理論的有限元模型、權(quán)重疊加法、類比推斷法、層次分析法、模糊綜合評判法、熵權(quán)法及邏輯回歸等，詳見附錄A。評估流程圖如圖1所示。6人口密度建設(shè)用地比重減災(zāi)防護投入位面積人口密度建設(shè)用地比重減災(zāi)防護投入位面積GDP重大線性工程密度地面沉降發(fā)育程度地勢高程地面沉降易發(fā)程度地面沉降預(yù)測速率地面沉降易損性評價↓地面沉降易損性評價地面沉降危險性評價 地面沉降風(fēng)險性評估圖1地面沉降風(fēng)險評估流程圖4.6地面沉降風(fēng)險性評估指標地面沉降風(fēng)險性評估指標由地面沉降危險性與地面沉降易損性組成。5.1地面沉降危險性評價5.1.1評價方法結(jié)合操作簡潔、適用性高的特點，評價可使用層次分析法，詳見附錄B。5.1.2評價流程危險性評價包括選取評價指標、指標分級、確定評價指標權(quán)重、計算危險性量化結(jié)果、等級劃分5個步驟。（1）根據(jù)所評價城市的實際特點選擇合適的評價指標，收集評價指標數(shù)據(jù)。（2）采用“專家評價+打分”的方式，確定各評價指標分級的標準。將評價區(qū)網(wǎng)格化，確定各指標各網(wǎng)格的分級量值后將各指標進行無量綱歸一化。（3）依據(jù)層次分析法，首先采用“專家評價+打分”的方式，按照各評價指標對地面沉降危險性的影響程度確定各指標的量化值，然后確定各評價指標權(quán)重。（4）根據(jù)公式計算各網(wǎng)格的危險性量化結(jié)果。其中：H為地面沉降危險度；Wi為各評價指標權(quán)重；Ni為各評價指標分級量值；n為評價指標個數(shù)。（5）根據(jù)量化結(jié)果，每0.2為間隔，將危險性劃分為低、較低、中等、較高、高五個等級。75.2地面沉降易損性評價5.2.1評價方法結(jié)合操作簡潔、適用性高的特點，評價可使用層次分析法，詳見附錄B。5.2.2評價流程易損性性評價包括選取評價指標、指標分級、確定各評價指標權(quán)重、計算易損性量化結(jié)果、等級劃分5個步驟。（1）根據(jù)所評價城市的實際特點選擇合適的評價指標，收集評價指標數(shù)據(jù)。（2）采用“專家評價+打分”的方式，確定各評價指標分級的標準，確定各指標的分級量值后將各指標進行無量綱歸一化。（3）依據(jù)層次分析法，首先采用“專家評價+打分”的方式，按照各評價指標對地面沉降易損性的影響程度各指標的量化值，然后以所評價城市內(nèi)不同行政區(qū)域為單位，確定每個行政區(qū)內(nèi)各評價指標權(quán)重，開展地面沉降易損性綜合評價。（4）根據(jù)公式計算不同行政區(qū)的易損性量化結(jié)果。其中V為地面沉降易損度；Wi為各評價指標權(quán)重；Ni為各評價指標分級量值；n為評價指標個數(shù)。（5）根據(jù)量化結(jié)果，每0.2為間隔，將易損性劃分為低、較低、中等、較高、高五個等級。5.3地面沉降風(fēng)險性評估5.3.1評估方法評估采用相交分析的方式開展。5.3.2評估流程（1）提取地面沉降危險性量化結(jié)果和易損性量化結(jié)果，進行相交分析。（2）依據(jù)風(fēng)險度公式：風(fēng)險度（R）=危險度（H）×易損度（V），計算得出相交區(qū)的風(fēng)險性量化結(jié)果。（3）根據(jù)量化結(jié)果，每0.2為間隔，將風(fēng)險性劃分為低、較低、中等、較高、高五個等級。（4）根據(jù)地面沉降風(fēng)險性評估等級，合并風(fēng)險等級相同的評估單元，結(jié)合現(xiàn)場實地踏勘驗證，確定評估結(jié)果。6評估報告格式地面沉降風(fēng)險評估的報告編寫大綱參見附錄C。8（資料性附錄）常用確定指標權(quán)重的方法表A.1給出了確定指標權(quán)重的常用方法。表A.1常用確定指標權(quán)重的方法模型類別方法原理代表性方法適用條件主要優(yōu)點主要缺點物理模型機理分析Biot固結(jié)理論的有限元模型城市地質(zhì)勘查資料豐富，地面致災(zāi)機理明確，地層結(jié)構(gòu)相對簡單較好的反映的地面沉降機理和致災(zāi)因素，物理力學(xué)基礎(chǔ)依據(jù)充分，標準統(tǒng)一參數(shù)難以獲取，建模和計算復(fù)雜，分辨率受限定性法權(quán)重疊加法各類數(shù)據(jù)收集分類好，精度高，對易損性有較充分的認識靈活、迅速結(jié)果主觀性強，對操作者經(jīng)驗要求高類比推斷法根據(jù)災(zāi)情數(shù)據(jù)之間的某種內(nèi)在聯(lián)系或趨勢，對沒有定量數(shù)據(jù)的單元損失進行判斷的方法。對數(shù)據(jù)需求度低結(jié)果差異大半定量啟發(fā)式求解法層次分析法僅針對若干不同層次的因素開展兩兩對比，因素數(shù)量適中系統(tǒng)性強、過程簡潔、定量數(shù)據(jù)依賴性低指標數(shù)量存在上限模糊綜合評判法適合各種非確定性問題的解決結(jié)果清晰，系統(tǒng)性強，能較好地解決模糊的、難以量化的問題計算復(fù)雜，對指標權(quán)重矢量的確定主觀性較強統(tǒng)計模型數(shù)據(jù)挖掘方法熵權(quán)法具有較好的易損性樣本，資料信息可實現(xiàn)參數(shù)化表征客觀賦權(quán)忽略了指標之間的關(guān)系邏輯回歸具有較好的易損性樣本，線性問題；觀測對象相互獨立充分利用樣本，結(jié)果客觀獨立，數(shù)理基礎(chǔ)依據(jù)充分，標準統(tǒng)一非線性問題的適用性低9（資料性附錄）層次分析法層次分析法是一種多目標綜合評估方法。根據(jù)問題性質(zhì)和總目標，將所評估的相關(guān)因素按其隸屬關(guān)系建立遞階層次結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型。通過經(jīng)驗判定各層次中諸因素的相對重要性，借助量化比較建立每個層級的判斷矩陣，并進行一致性檢驗和修正，計算出同一層級內(nèi)各因素的權(quán)重值，進而對各層次各因素進行合成權(quán)重計算，得出其相對于目標層的權(quán)重。B.1.構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型將評估目標、考慮的因素和研究對象按相互關(guān)系分為最高層、中間層和最低層，繪出層次結(jié)構(gòu)圖。對于相鄰的兩層，高層為目標層，低層為因素層。圖B.1層次分析法基本流程B.2.確定判斷矩陣假設(shè)某一層有n個因素，根據(jù)各因素對目標層的某個因素的影響程度，進行兩兩相互比較，構(gòu)建判斷矩陣。表B.1比例標度表因素a因素b量化值1a比b稍微重要35a比b強烈重要7a比b極端重要9a比b稍微不重要a比b強烈不重要a比b極端不重要兩相鄰判斷的中間值判斷矩陣元素aij的標度方法，形如：2C2公式（1）公式中，C1（因素1）表示對目標重要性為1；C2（因素2）表示對目標重要性為2；因此，生成對比矩陣：稱為正互反矩陣。所構(gòu)造的判斷矩陣必須滿足：m×n,a>0,a=1/aji,a公式（3）公式中，aij表示第i行與第j列因子重要性標度值。B.3.判斷矩陣歸一化將判斷矩陣A的每一列歸一化，公式為：公式（4）式中bij表示歸一化后的第i行與第j列因子重要性標度值。B.4.層次單排序?qū)⒚恳涣薪?jīng)過歸一化后的判斷矩陣按行相加，