一、评价理论体系
针对以往区域岩溶塌陷灾害调查研究的基本问题，这里引用刘传正教授提出的“地质灾害递进分析的理论概念体系”，以枣庄市附近作为典型地段，用“发育度”、“潜势度”、“危险度”及“危害度”来表征该区岩溶塌陷的发育、发展和危害程度(图8-8)。
(一)岩溶塌陷灾害“发育度”
反映一个地区岩溶塌陷灾害的发育程度，是已发生地质灾害的空间数量与面积分布的综合表现(以单位面积点数来描述灾害现状)。
(二)岩溶塌陷灾害“潜势度”
是岩溶塌陷灾害孕育生成的条件组合或潜在能力的评价指标，代表着一个地区地质环境的特征，是反映地质灾害生成内因的一种综合表达(以地质环境要素组合描述)。
(三)岩溶塌陷灾害“危险度”
反映一个地区在一定时间内因某种诱发因素作用(自然或人为因素)导致地质灾害发生的可能性大小的量化表达，即地质灾害预警等级的量化表达，是描述一种或多种突发因素参与下，岩溶塌陷灾害发生的可能程度。
(四)岩溶塌陷灾害“危害度”
岩溶塌陷灾害发生过程及其结局对地质环境和人类社会的危害联系起来，是地质灾害空间自然属性和社会属性的综合表现，用以确定一个地区是否应进行地质灾害防治以及进行何等程度的防治，也反映了一个地区社会经济活动的易损性和综合抗灾能力，从而为制订科学的防灾规划提供依据，也作为确定预警等级和启动政府社会减灾应急反应机制的依据(描述岩溶塌陷灾害“危险度”对一个地区造成的危害程度)。
二、评价因子的选取
(一)岩溶塌陷灾害“发育度”(n)
岩溶塌陷的发育强度是根据岩溶塌陷密度系数n(单位为点/km2)来表达，按照表8-6标准，岩溶塌陷发育度可划分出中等发育区和弱发育区两类(图8-9)。其中十里泉、东王庄、丁(佟)庄—黄楼、付刘耀及良辛庄等5个地段为塌陷中等发育区(A2)，多集中于供水水源地开采井附近及河道、坑塘等地形低洼处，塌陷密度系数n=10～100点/km2;上述几个地段外围碳酸盐岩分布区为塌陷弱发育区(A3)，塌陷密度系数n<10点/km2。
表8-6 岩溶塌陷强度划分标准
(据刘传正，2000)
图8-9 东王庄—良辛庄地区岩溶塌陷发育度示意图
(二)岩溶塌陷灾害“潜势度”
岩溶塌陷的发育、生成受地质环境条件的制约，其中岩溶地层和浅部岩溶发育程度、覆盖层的厚度和岩性与结构、地形地貌及距地表水距离等为产生岩溶塌陷的内孕因素，是岩溶塌陷灾害趋势预测的基础，可为灾害单因素预警或综合预警提供基础指标，具体量值是通过岩溶塌陷灾害基础因子与响应因子计算实现的。
计算公式采用综合指数模型可写成:
山东省地质环境问题研究
式中:Qi为第i单元的“潜势度”指数;j为评价因子;ai为第j评价因子在第i评价单元的赋值;bj为第j个评价因子的权重;m为评价单元数;n为评价因子数。
此时，地质环境要素组合为基础因子，而灾害的面积模数比作为灾害发生潜势的一种响应，也是基础因子的组成部分，反映地质环境的脆弱性，是灾害发生潜能的一种响应，即把“发育因子”也称“响应因子”。
因子选取与分级是否合理将关系到“潜势度”计算分区的准确性，合理的因子选择有利于把握其潜在发展趋势，不合理的选择势必导致错误的结果，并同时影响后续的计算正确性。合理性主要表现在因子与灾害之间关联性好，因子全面，各因子相互独立，且在研究区有不同层次等级。根据灾害因子分析，选取基础因子(岩性组合、第四系厚度与岩性、地形地貌)和响应因子(即发育因子———面积模数比)作为灾害“潜势度”的判别因子。
判别因子一般分为四级。各指标量值的赋值主要以调查资料的统计分析为基础，综合分析地质灾害与基础因子和响应因子的关系后对其进行分级。根据各因子与灾害分布的关系程度研究和专家经验确定各因子权重，最终形成潜势度判别因子指标量值及权重表。
(三)岩溶塌陷灾害“危险度”
“危险度”是在潜势度分析基础上叠加诱发因子进行的，选取地下水条件(地下水面与基岩面距离、地下水水位变幅和地下水径流强度)、降水条件和人为因素等因子。
同样采用综合指数模型:
山东省地质环境问题研究
式中:Wi为第i单元的“危险度”指数;j为评价因子;ai为第j评价因子在第i评价单元的赋值;bj为第j个评价因子的权重;m为评价单元数;p为评价因子数。
“危险度”判别因子选取原则是从地质环境的角度出发，既要充分考虑地质灾害发生形成的内在基本因素(地形地貌、岩性组合等)，又要兼顾诱发其发生的外部因素，通常指大气降雨、人类工程活动(开采地下水)等。
根据研究区内地质灾害调查的实际资料及已有的工作经验，“危险度”计算需要的判别因子分为三大类:基础因子、响应因子和诱发因子。
诱发因子的赋值依据是根据研究区的地质灾害发生历史，特别是统计分析不同地段不同诱发因素的临界值范围。赋值范围分为4级，最高值为4，最小值取1。如遇多个诱发因子参与计算，权值根据诱发因素的相对重要性确定。
(四)岩溶塌陷“危害度”
“危害度”指地质灾害发生后对其影响区内各类承灾体的伤害或财产破坏损失程度，它是地质灾害社会属性的表现形式。
重点考虑灾害的强度与受灾体的易损性，并用量化指标表示为
山东省地质环境问题研究
式中:r1，r2，r3，……，rn是反映灾害危害的因素值。
岩溶塌陷灾害“危害度”与“危险度”、承灾体的易损性密切相关。承灾体易损性是一个难以确定的变量，它不仅与承灾体类型、结构功能等有关，而且与其所处的空间位置(离灾害体远近、灾害体的不同部位)有很大关系。
总体上，地质灾害对社会造成的破坏，表现为人员伤亡、价值损失，以及无法用货币衡量的环境破坏效应。
“危害度”单元评价模型一般写成:
山东省地质环境问题研究
式中:Ri为单元危害度;Wi为单元危险度;Vi为单元受灾体易损性指数。
实际计算“危害度”时常常很困难，主要是很难得到比较准确的数据。本次选取的易损因子为水源地的受损程度，即塌陷体距抽水井距离，距塌陷体远，地下水受塌陷下渗地表污水的影响较小，而距塌陷体近，受地表污水的下渗影响则大，受灾体的危害度则大，另外应考虑塌陷对当地人员的损害程度等因素。
在“危害度”大或较大的地区应实施岩溶塌陷治理工程，可避免岩溶塌陷灾害危及当地人民的生产、生活，以保护地质环境和经济社会良性发展。
由于各评价因子的发育程度与评价单元的相对位置不同，对各评价单元岩溶塌陷的影响程度也不尽相同。根据岩溶塌陷形成临界条件和影响因素分析，将岩溶塌陷发育度、潜势度、危险度和危害度的9个条件16种因子作为层次模糊评价因子(图8-10)。
图8-10 岩溶塌陷“四度”层次结构模型分析图
三、评价预警分区
(一)评价因子的等级划分及赋值
将9个条件16种因子的等级指标和赋值列于表8-7中。
评价因子分定性指标和定量指标两类。定性指标是离散性取值，其隶属函数为其相应指标所对应的级别;定量指标常常是连续性区间限值，各级别虽有界限值，但实际上往往呈过渡状态，对定量指标隶属函数的取值原则是取各级别界限值上、下值的中值作为各级别界限的过渡函数;其余定量指标区间值属于相应的级别。
(二)评价模型及评价指标值的采集
1.评价模型
采用层次模糊数学评价模型，将评价目标(A)划定评价集为
A={危害性小(a1)，危害性中(a2)，危害性较大(a3)，危害性大(a4)}
相应的条件层(B)各评价指标对(A)的评价模糊子集为
山东省地质环境问题研究
山东省地质环境问题研究
相对应的因子层(C)评价指标对(A)评价模糊子集为
在所建立的模型中，基本层有9个评价指标，因子层有16个评价指标，则评价单元j所构成的相应模糊子集为
山东省地质环境问题研究
表8-7 枣庄市岩溶塌陷评价预警因子等级和赋值表
权重的确定，是判断矩阵的元素反映了研究者对影响因子之间相对重要性的认识。本次所选用的权重，均采用本地专家经验法和试算法确定，即先由专家经验确定一套试算权重初值，选择一些塌陷程度不同的实例单元进行权重反演，若相差太大时，则再对权值进行调整，直到调试合理后方可作为计算权值。由此得出各因子权值(表8-8)。各层指标权重的模糊子集W。
对于基本条件层:
对于因子层: ，则有
Wc={0.10000，0.02500，0.17500，0.10178，0.02545，0.01277，0.07000，0.08000，0.06576，0.03642，0.04782，0.10000，0.06750，0.02250，0.03500，0.03500}。
于是得到某评价单元j评价集的计算模型:
山东省地质环境问题研究
式中:a1，a2，a3，a4，分别为危害性小，危害性中，危害性较大，危害性大。
通过不同层次、不同影响因子的权重，以此来刻画各影响因素对岩溶塌陷产生的影响程度及影响因素之间的组合效应，然后在确定各因子隶属度的基础上进行多因子综合，得到各单元的岩溶塌陷预测结果。
表8-8 各评价因子权重分配表
2.评价指标值的采集
塌陷发育度由实际计算得出;岩溶地层是由评价点所处位置的实际地层确定，岩溶发育程度则根据钻孔资料、物探资料和地下水富水程度等来确定;土层厚度、地层岩性和结构由附近钻孔和调查所得;地下水面与基岩面的距离由基岩埋深与地下水水位计算求取，地下水水位变幅是由2003年枯丰水期水位计算所得，地下水径流强度则由预测点在地下水径流带的位置而定;距地表水体距离是实测值;大气降水是实际数据;距抽水井的距离是实测值，抽水强度由实际调查所得;地形变化由预测点所在的实际情况确定，塌陷发育程度依塌陷所在的塌陷发育度来确定;损失程度是根据《地质灾害防治条例》的要求界定。
(三)评价单元划分及层次模糊综合预测
利用计算机的栅格化功能，将工作区120km2划分为500m×500m的方格，共480个小方格作为评价单元，并通过GIS从属性库中读出每个评价单元的所有指标的实际值，确定各评价指标的隶属函数值，然后列出每个评价单元的隶属函数矩阵Cj，各预测因子的权重Wc，运用层次模糊判别原理建立的计算模型:
Aj=WcCj(j=1，2，3，…，480)
由此计算出每个单元的模糊评价集:
Aj={a1，a2，a3，a4}
按照隶属度最大原则，最大值则为该预测单元所对应的级别。
以上过程通过编制程序自动完成，并将评判结果存到预测单元的属性库中，最后根据计算结果，把相同隶属度的单元划分为同一级别，从而得出枣庄岩溶塌陷评价预警分区。
如在十里泉地段(十里泉北)的第341评价单元，实际取值为(100，三山子组白云岩，强烈发育，5.00，含砾粉质粘土，一元，低洼地，30.00，8.03，5，强，621，100，31900，3，1000)。
该评价点相应的模糊子集C341为
山东省地质环境问题研究
因子层相对于目标层的权重值Wc={0.10000，0.02500，0.17500，0.10178，0.02545，0.01277，0.07000，0.08000，0.06576，0.03642，0.04782，0.10000，0.06750，0.02250，0.03500，0.03500}，则目的层隶属函数计算结果为
A341=WcC341={0.10076，0.0000，0.37750，0.52174}
则a4>a3>a1>a2，即该评价单元属a4，为危害度大的级别。依此计算出全区480个评价单元的Aj值。
(四)评价分区
对于研究区北部的石炭-二叠系含煤地层区及东北角的变质岩分布区，面积为30.83km2，是非可溶岩分布区，不存在岩溶塌陷问题，可作为危害度小区(表8-9)。
在碳酸盐岩分布区岩溶塌陷评价结果分为危害度小区，面积28.80km2;
危害度中等区，面积27.06km2;
危害度较大区，面积28.48km2;
危害度大区，点状分布于十里泉、东王庄、丁(佟)庄和良辛庄等地段，面积分别为2.88km2、0.98km2、0.70km2和0.27km2。
表8-9 枣庄岩溶塌陷评价预警分区表