西安市地質環境質量的灰色關聯與模糊綜合評價

劉永娟

（西安科技大學地質與環境學院陜西西安710054）

西安市地質環境質量的灰色關聯與模糊綜合評價

劉永娟

（西安科技大學地質與環境學院陜西西安710054）

本文分析了西安市區的地質環境，選取主要評價指標因子，建立了評價分級標準和指標體系。運用MAPGIS軟件建立了圖形數據庫，通過空間分析獲得各區評價指標值。用灰色關聯法-模糊綜合評判方法進行評價，對照相關標準把市區地質環境劃分為優、良、中、差四個質量等級，從而提出了預防整治和保護的合理措施及建議。

西安市；地質環境質量；評價；灰色關聯；模糊綜合評判

隨著城市建設擴張和發展，西安面臨的地質環境問題日益復雜。因此，評價西安市區地質環境質量，可以為開發控制低劣質量土地和對其的工程處理提供必要的理論支撐[1]。本文作者將灰色關聯與模糊綜合評判法對西安市區環境進行分區評價，為城市長遠發展的合理規劃提供科學依據。

1 研究區概況和評價單元的劃分

本研究區面積約361km2，地形大致為東南高而西北低。區內主要河流均屬黃河流域渭河水系，它們將渭河斷塊進一步分割形成次一級或更次一級斷塊[2]。本文按照地貌特征將西安市地質環境評價區分為五個單元，如圖1：

圖1 研究區工程地質環境分區圖（1：100000）

2 西安市地質環境質量因子的選取

由于城市地質環境質量的評價主要是針對城市規劃布局，因此通過查閱文獻和相關調研，結合咨詢該領域的專家，選定研究區西安市區地質環境的7個主要影響因素。

經結合研究區的實際情況，確定出的研究區地質環境質量評價指標體系與分級標準如表1所示(1-坡度，2-地裂縫，3-地面沉降斜率，4-黃土濕陷等級，5-斷裂密度，6-地基承載力，8-人類工程活動，其中地裂縫用影響面積/單位面積表示)：

表1 研究區地質環境質量評價指標體系及分級標準

3 基于模糊綜合評判法的評價

本文根據西安市地質環境的特點，選用模糊綜合評判建立評價指標體系。

3.1 數據處理

為了同中國地質環境監測院制定的規定一致，評價因素的指標界線分為四個等級。具體見表2研究區評價指標量化結果(編碼和單位同表1)。

表2 研究區評價指標量化結果

3.2 模型的建立及權重的計算

3.2.1 選取母因素，計算權重

根據選取的評價因子，通過資料調查法[3]和專家調查法，結合灰色關聯法計算的各指標權重分析，認定地裂縫這一影響因素對西安地質環境的破壞最嚴重，所以選擇地裂縫這一變量作為母因素[4]，其他影響因素為子因素，計算得關聯度依次為：

0.731 ；1；0.997；0.993；0.994；0.983；0.976

關聯序由大到小為：1，0.997，0.994，0.993，0.983，0.976，0.731

根據其對研究區影響程度大小分別給出評價等級指標，各子因素對母因素影響的大小順序依次是：地面沉降，黃土濕陷性，斷裂，地基承載力，人類工程活動，坡度。

由關聯度計算得到權重：

0.1095 ，0.1498,0.1494,0.1488,0.1493,1473,0.1095

3.2.2 模糊評判

確定評判因素集V，評語集U，權重集[X]

V={地形坡度，地裂縫，地面沉降，黃土濕陷性，斷裂，地基承載力人類工程活動}

U={優;良;中;差}

[X]={0.1095;0.1498;0.1494;0.1488;0.1493;0.1473;0.1462}

對關聯度歸一化處理之后得到各評價指標的權重，建立7個評價指標的評判因素集[5]。

假設環境質量評價等級確定為4個級別，即優，良，中，差，則可確定U集={優，良，中，差}對應[X]集={0.1095，0.1498，0.1494，0.1488，0.1493，0.1473，0.1462}根據表2，通過計算得到模糊關系矩陣，經過演算加權平均即可得：

[Y]I區=[0.60;0.25;0;0.15]，[Y]II區=[0.11;0.57;0.13;0.12]，[Y]III區=[0.23;0.15;0.48;0.15]，[Y]IV區=[0.15;0;0.06;0.79]，[Y]V區=[0.63; 0.07;0;0.30]

歸一處理的評價結果如下：

I區{0.60（優）,0.25（良）,0（中）,0.15（差）}；II區{0.11優）,0.57（良）,0.13（中）,0.12（差）}

III區{0.23（優）,0.15（良）,0.48（中）,0.15（差）}；IV區{0.15（優）, 0（良）,0.06（中）,0.79（差）}

V區{0.63（優）,0.07（良）,0（中）,0.30（差）}

4 評價結果分析

經過對以上計算分析，得到西安市地質環境質量分區等級：I區優；II區良；III區中；IV區差；V區優。

故評價結果為：I區和V區屬于優級地質單元，主要地質問題為斷裂；II區屬于良級地質單元，該區地基承載力和斷裂影響為中等，其他評價因子等級均為良級；III區為中等，主要地質問題為黃土濕陷性高和地基承載力低；IV區的地質問題最為嚴重，屬于地質環境質量最差的地質單元。該區地裂縫最嚴重，地面沉降率最大，黃土濕陷等級最高，另外，該區地基承載力等級最低，而且該區人類工程活動最為強烈。

5 防治與保護

具體措施如下：優級地質單元，應避開斷裂帶和不穩定的斜坡地帶，可規劃一般工民建筑，但應做好抗震防洪設防工作；對于良級地質單元，也應盡量避開斷裂帶的影響，方可布置各類建筑物；對于中等級別的地質單元，要對黃土地基的濕陷性進行處理，并避開地裂縫針，根據不同濕陷類型和建筑等級布置各類工程；對于地質環境質量最差的地質單元，要避開地裂縫，避免不必要的人類工程活動的破壞；而且盡量消除黃土濕陷性的影響，不能把雜填土作為天然地基。

[1]李顯忠.西安市城市地質環境與土地工程能力評價[J].地球科學-中國地質大學學報,2000,11,25：638-641.

[2]陜西省地質礦產廳.陜西省計劃委員會編.西安地區環境地質圖集[M].西安:西安地圖出版社,1999.

[3]索傳郿,王德潛,劉祖植.西安地裂縫地面沉降與防治對策[J].第四紀研究,2005,1,23（1）：23-28.

[4]劉永娟.西安市城區地質環境質量評價[D].西安:西安科技大學碩士學位論文,2009.

[5]吳天魁,王波,顧基發,等.基于模糊綜合評判與故障樹法的震壓造型機故障診斷[J].西安科技大學學報,2014,3（34）:368-372.

劉永娟（1978—），女，漢，陜西鳳翔人，工程師，碩士，主要從事城市地質環境評價研究及污水處理研究工作。