大型巖溶洼地綜合利用效果評價在FAST工程中的應用

孫　洪　付君宜　吳　斌　王　鴻

(1.貴州正業工程技術投資有限公司，貴陽　550005；2.貴州省巖溶地基工程技術研究中心，貴陽　550005)

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大型巖溶洼地綜合利用效果評價在FAST工程中的應用

孫洪1，2付君宜1，2吳斌1，2王鴻1，2

(1.貴州正業工程技術投資有限公司，貴陽550005；2.貴州省巖溶地基工程技術研究中心，貴陽550005)

【摘要】以500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)工程為研究對象，探討大型巖溶洼地作為建筑場地的綜合利用價值。通過實際工程情況、自然災害的治理、對生態環境的影響等多種綜合因素，評價出工程對于巖溶洼地綜合利用效果的優劣。通過匯總專家意見確定各因素之間的分級標準，并借助模糊數學理論，建立一個客觀、全面、準確的巖溶洼地綜合利用效果短期評價模型，從而可以真實反映巖溶洼地綜合利用情況。

【關鍵詞】巖溶洼地；FAST；隸屬函數；模糊評價

1引言

中國科學院國家天文臺500m口徑球面射電望遠鏡工程(FivehundredmetersApertureSphericalTelescope，簡稱FAST)，位于貴州省南部喀斯特地區的洼地內，FAST建成后將成為世界上最大口徑的射電望遠鏡，在未來20至30年保持世界一流地位[1]。目前國內尚無巖溶洼地進行工程土石方開挖的先例[2]。

2巖溶洼地綜合利用效果短期評價模型

2.1建立評價指標

根據FAST工程臺址開挖過程中所涉及的典型問題，建立如表1所示的巖溶洼地綜合利用效果評價影響因子[3，4]。將巖溶洼地綜合利用效果評價影響級別分為三個級別，這三級標準分別為較好利用，一般利用，較差利用，對應建立評語集V{V1，V2，V3}。

表1　評價因子分級標準

2.2確定權重

目前對于定性目標通常采用專家打分法[5]確定權重，這里采用利用APH方法確定權重。

(1)構造判斷矩陣

首先構建n階判斷矩陣C，如表3所示，判斷矩陣中將同一層中各因子相對于上一層而言兩兩比較，對每一層中各因子相對重要性給出一定判斷。由熟悉FAST工程的專家根據表2中的賦值標準構判斷矩陣如下所示，權重W2和W4只有兩個評價指標，直接給出權重不再構建判斷矩陣。

(2)計算權重系數

根據判斷矩陣進行層次單排序及層次總排序，進而確定評價評價因子的權重。采用求和法和求根法計算權重系數，計算方法建參考文獻[6]。

計算所得各評價因子的權重向量：W1={0.122，0.230，0.648}；W2={0.875，0.125}；W3={0.148，0.770，0.085}；W4={0.2，0.8}；W={0.586，0.218，0.072，0.124}。

2.3確定隸屬度

由于分級標準中既有定性評價因子又包含定量評價因子，對于定性評價因子的隸屬度構建方法采用專家打分的方式進行，對于定量評價因子采用分布函數的方式構造。

(1)定性評價因子

表2　定性評價中各因子的隸屬關系

由表2可構造出大型巖溶洼地綜合利用評價中各因子的隸屬集：

R11={0.733，0.267，0}，R12={0.60，0.333，0.0667}，R13={0.733，0.20，0.0667}；

R22={0.467，0.467，0.0667}；

R32={0.733，0.267，0}，R33={0.80，0.133，0.0667}；

R41={0.533，0.333，0.134}。

(2)定量評價因子

對于定量評價因子采用隸屬度分布函數的方式計算隸屬度，這里采用半梯形分布函數，函數表達式如下所示。式中，a1，a2，a3，為評價因子隸屬于各分級標準中的分界線，通常采用上限值確定，這種分界方法會使得評價結果趨于較好的分級標準，這里將分級標準中的上限值和下限值的中值作為分界線[7]，以評價因子U2-1為例隸屬函數如下所示。

(1)

(2)

(3)

由隸屬分布函數得出洼地地質災害治理，洼地綜合治理效果，拼裝場地使用效果和其他因素的二級模糊矩陣：

2.4巖溶洼地綜合利用效果短期評價結果

由于評價體系為二級評價體系，首先利用二級權重向量和二級模糊矩陣進行復合運算，這里復合運算采用矩陣乘法[8]，并通過所得結果構造一級模糊矩陣。計算結果分別為：S1=W1·R1=(0.703，0.239，0.0585)；S2=W2·R2=(0.933，0.058，0.0083)；S3=(0.915，0.0824，0.00567)；S4=(0.875，0.117，0.00883)。

式中，Si為一級評價也因子的隸屬向量，構造大型巖溶洼地綜合利用評價的一級模糊矩陣：

利用一級權重向量和一級模糊矩陣進行矩陣乘法運算：S=W·R=(0.805，0.164，0.0429)，大型巖溶洼地綜合利用評價結果根據最大隸屬度原則，屬于V1(較好利用)。

3結論

由于FAST項目特殊的工程條件，目前國內尚無在巖溶洼地內工程建設的先例，工程建設對于大型巖溶洼地的綜合利用效果評價也尚無相關文獻。根據FAST工程建設特點，針對性的提出了影響大型巖溶洼地綜合利用效果的影響因素，并通過專家意見建立大型巖溶洼地綜合利用效果的影響因子評價因子分級標準。借助模糊數學理論，建立了巖溶洼地綜合利用效果短期評價模型。

參考文獻：

[1]南仁東.500m球反射面射電望遠鏡FAST[J].中國科學 G輯 物理學 力學 天文學，2005，35(5)：449-466.

[2]趙碩，郭 明.500米口徑球面射電望遠鏡臺址的巖土工程問題探討[J].水利與建筑工程學報，2012.

[3]吳斌，楊振杰.巖溶洼地開挖設計關鍵技術的研究和應用[J].科學技術與工程，2015，15(25)：187-191.

[4]Habibagahi G，Meidani M.Reliability of slo Pstability analysis evaluated using fuzzy set approach[C].Proc.Of 5thInternational Conference on Civil Engineering.Ferdowsi University，2000：29-36.

[5]謝全敏，夏元友.巖體邊坡治理決策的模糊層次分析方法研究[J].巖石力學與工程學報，2003，22(7)：1117-1120.

[6]葉 珍.基于AHP的模糊綜合評價方法研究及應用[D].華南理工大學，2010，5.

[7]徐兵兵，張妙仙.改進的模糊層次分析法在南苕溪臨安段水質評價中的應用[J].環境科學學報，2011，31(9)：2066-2072.

[8]楊文東.武漢市大氣環境質量評價模糊數學模型的研究[D].武漢理工大學，2002.

作者簡介：孫洪，學士，高級工程師，主要研究方向為巖土工程

中圖分類號：X21

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2016)04-0236-03

Comprehensive Utilization Effect Evaluation Large Karst Depression Application in FAST

SUN Hong1FU Junyi1，2WU Bin1，2WANG Hong1，2

(1.Guizhou Zhengye Engineering and Investment Incorporation Limited，Guiyang 550000，China；2.Guizhou Karst Foundation Engineering Technology Research Center，Guiyang 550000，China)

Abstract：Five hundred meters Aperture Spherical Telescope(FAST) was as a research object，the comprehensive utilization value of large karst depression which was a construction site had been discussed.The pros and cons of the project for comprehensive utilization of karst depression effect had evaluated though the actual engineering，the control of natural disasters，the impact on the ecological environment and so on.Classification standard between various factors had been ensured by summary of expert opinions and fuzzy theory，establishing an objective，comprehensive and accurate comprehensive utilization of short-term evaluation model of karst depression，which can reflect the comprehensive utilization of karst depression.

Keywords：karst depression；FAST；membershi Pfunction；fussy evaluation

項目資助：貴州省科技計劃項目(黔科合SY字(2014)3086)；貴州省科技計劃項目(黔科合機字[2011]4002號)

引用文獻格式：孫洪等.大型巖溶洼地綜合利用效果評價在FAST工程中的應用[J].環境與可持續發展，2016，41(4)：236-238.