基于模糊綜合評(píng)判法的溝谷泥石流易發(fā)性研究

方志華FANG Zhi-hua；許萬忠XU Wan-zhong

（昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院，昆明 650093）

（Faculty of Land Resource Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093，China）

0 引言

我國(guó)是泥石流多發(fā)的國(guó)家，每年由于各種自然地質(zhì)作用或人為的作用導(dǎo)致大量的泥石流災(zāi)害發(fā)生，因?yàn)槠浒l(fā)生時(shí)速度快，破壞力大，每年給人類的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來巨大的損失。本文結(jié)合武山銅礦區(qū)溝谷泥石流的特征，運(yùn)用模糊綜合評(píng)判法對(duì)武山銅礦區(qū)的溝谷泥石流的易發(fā)性進(jìn)行評(píng)估。評(píng)價(jià)結(jié)果與根據(jù)地質(zhì)分析及溝谷泥石流易發(fā)程度量化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)結(jié)果相符合。

1 計(jì)算原理及實(shí)例分析

1.1 多級(jí)模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)的基本原理

模糊數(shù)學(xué)中多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)就是應(yīng)用模糊變換原理和最大隸屬度原則，考慮與被評(píng)價(jià)事物的各個(gè)因素，對(duì)其所做的綜合評(píng)價(jià)。[3]將泥石流易發(fā)性評(píng)判的因素集U 和分級(jí)評(píng)判集V 分別定義為：U={U1，U2，…，Um}，V={V1,V2，…，Vn}，則泥石流易發(fā)性模糊綜合評(píng)判模型為B=A·R 式中：R=（r-ij）-m×n，表示因素集U 和評(píng)價(jià)集V 的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由各單因素評(píng)判結(jié)果得到，ri，j 表示i 個(gè)因素對(duì)第j 個(gè)評(píng)語的隸屬度；A=（a1，a2，…，am）是u 上的模糊子集，其中0≤稱為關(guān)于u 上的權(quán)向量；B=（b1，b2，…，bn）是V 上的模糊子集，稱為綜合評(píng)判結(jié)果向量；“·”為合成運(yùn)算算子，這里采用普通乘法運(yùn)算。[1-3]當(dāng)確定綜合評(píng)判的結(jié)果屬于某評(píng)語時(shí)，根據(jù)最大隸屬度原則，若bjo=maxbj（1≤j≤n）時(shí)，則斷定評(píng)判結(jié)果為第jo 個(gè)評(píng)語。模糊綜合評(píng)判的關(guān)鍵是建立u 和V 之間的模糊關(guān)系矩陣R 和U 的模糊集合，即隸屬度和權(quán)值。

1.2 權(quán)重的確立

選出與泥石流災(zāi)關(guān)系密切的影響因子作為評(píng)價(jià)因子，將泥石流易發(fā)性劃分4 級(jí)，即極易發(fā)、中易發(fā)、低易發(fā)、不易發(fā)。由于各評(píng)價(jià)因子對(duì)泥石流易發(fā)程度綜合評(píng)價(jià)的影響程度不同，甚至有很大差別，為了正確反映各因子的實(shí)際地位和作用，主導(dǎo)因子權(quán)值應(yīng)高一些，而次要因子權(quán)值應(yīng)低一些，但各因子的權(quán)值之和必須要滿足式的歸一化條件，式中wi 為因子權(quán)重，m 為因子數(shù)。

表1 各評(píng)價(jià)因子權(quán)重分配表

其中，I 級(jí)權(quán)重參照參考文獻(xiàn)[4]。

1.3 隸屬度（函數(shù)）的確定

在經(jīng)過多次對(duì)比之后，最終選擇了相鄰隸屬度減半法來確定隸屬度。

為了滿足模糊數(shù)學(xué)評(píng)判計(jì)算的要求，需要對(duì)各評(píng)價(jià)因子加以定量化，這里將各I 級(jí)評(píng)價(jià)因子分嚴(yán)重、中等、輕微、一般4 級(jí)，v1、v2、v3、v4 分別表示隸屬于嚴(yán)重、中等、輕微、一般4 級(jí)的隸屬度。即隸屬度函數(shù)，其中1≤i，o≤4，將計(jì)算的出的隸屬度結(jié)果歸一，就得到所求評(píng)價(jià)因子的隸屬度。[5]

根據(jù)武山銅礦區(qū)西風(fēng)井北面溝谷（編號(hào)2-2′）的地質(zhì)條件，可以確定該溝谷的評(píng)價(jià)因子的隸屬度。

表2 2-2′溝谷泥石流各個(gè)因子隸屬度表

1.4 易發(fā)性綜合評(píng)價(jià)

2 結(jié)論

計(jì)算結(jié)果表明，2-2′溝谷泥石流的極易發(fā)的概率為19.08%，中易發(fā)的概率為26.22%，低易發(fā)的概率為27.57%，不易發(fā)的概率為27.12%，所以2-2′溝谷泥石流的易發(fā)等級(jí)經(jīng)過綜合評(píng)判的結(jié)果為低易發(fā)。而根據(jù)地質(zhì)分析及溝谷泥石流易發(fā)程度量化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)結(jié)果，2-2′溝谷泥石流的綜合打分為70 分，屬于低易發(fā)型的溝谷泥石流。

[1]程磊，張建石，常鳴，等.基于模糊綜合評(píng)判法的震區(qū)泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)[J].長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，12（4）：60-62.

[2]王子健，肖盛夑，戴延利，等.泥石流危險(xiǎn)度模糊綜合評(píng)方法及應(yīng)用[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，27（5）：794-797.

[3]王春磊，吳云剛，隗錦濤.模糊綜合評(píng)判法在泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)種的應(yīng)用[J].安全與工程環(huán)境，2010，17（3）：14-17.

[4]朵天惠，王永利，陳鵬飛，等.茶園溝泥石流易發(fā)性綜合評(píng)價(jià)[J].防災(zāi)減災(zāi)學(xué)報(bào)，2010，26（4）：40-44.

[5]柳金峰，黃江成，歐國(guó)強(qiáng).甘肅隴南武都區(qū)泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2010，21(4)：8-10.