基于模糊評(píng)價(jià)的尾礦庫(kù)綜合安全評(píng)價(jià)模型及實(shí)現(xiàn)?

邢 雪

（商洛學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院 商洛 726000）

1 引言

尾礦庫(kù)安全評(píng)價(jià)是一個(gè)典型的多屬性決策問題，由于信息的模糊性和不確定性的存在，因而很難用定量方法來(lái)解決［1］。許多學(xué)者在這一問題上進(jìn)行了研究，如江雅勤等［2］結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析中的判別分析思想，建立尾礦庫(kù)安全等級(jí)評(píng)價(jià)的Fisher判別模型。陽(yáng)富強(qiáng)［3］等通過滿足決策者不同風(fēng)險(xiǎn)偏好信息的區(qū)間數(shù)互反判斷矩陣計(jì)算權(quán)重，提出了基于風(fēng)險(xiǎn)偏好信息的尾礦庫(kù)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重方法。姜洲等［4］采用EAHP和熵權(quán)法結(jié)合的方式確定指標(biāo)權(quán)重，基于可拓理論評(píng)價(jià)尾礦庫(kù)的安全等級(jí)。陳國(guó)定［5］等采用堆棧式編碼器算法對(duì)尾礦庫(kù)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，該方法能夠克服多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)權(quán)值易陷入局部最小值的缺陷。許月等［6］在云模型理論的基礎(chǔ)上，運(yùn)用三角模糊理論，定量地進(jìn)行尾礦庫(kù)安全綜合評(píng)價(jià)。馬存金等［7］在顆粒流理論基礎(chǔ)上結(jié)合強(qiáng)度折減法模擬擴(kuò)建后尾礦壩潰壩過程中壩體內(nèi)部微觀例子的運(yùn)動(dòng)特性及潰壩演化規(guī)律，定量計(jì)算擴(kuò)建后尾礦壩壩坡穩(wěn)定系數(shù)。張?chǎng)蔚龋?］采用作業(yè)條件危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法（LEC法），對(duì)水源區(qū)尾礦庫(kù)建立了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)尾礦庫(kù)所屬風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，制定了不同應(yīng)對(duì)措施。文獻(xiàn)［9～11］通過構(gòu)建尾礦庫(kù)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，采用模糊層次分析方法確定各指標(biāo)的相應(yīng)權(quán)重，建立模糊綜合評(píng)價(jià)量化模型，結(jié)合各類算法對(duì)尾礦庫(kù)安全進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)。本文結(jié)合模糊評(píng)價(jià)方法構(gòu)建了尾礦庫(kù)綜合安全評(píng)價(jià)方法，并通過實(shí)例對(duì)此方法進(jìn)行驗(yàn)證。

2 尾礦庫(kù)綜合安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

安全評(píng)價(jià)指標(biāo)是尾礦庫(kù)綜合安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)的關(guān)鍵和前提。參考已有的關(guān)于尾礦庫(kù)安全評(píng)價(jià)研究［9，12～15］，本文結(jié)合商洛市尾礦庫(kù)的特點(diǎn)，根據(jù)尾礦庫(kù)的建設(shè)、運(yùn)行、管理情況，以及對(duì)商洛市歷年來(lái)的尾礦庫(kù)事故統(tǒng)計(jì)分析，確定商洛市尾礦庫(kù)不安全影響因素，并通過SPSS 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)度分析，確定影響因素之間關(guān)聯(lián)度的強(qiáng)弱，最后建立了安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。如圖1所示。

圖1 尾礦庫(kù)綜合安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.1 管理水平

管理水平主要指能夠準(zhǔn)確反映尾礦庫(kù)的安全管理的真實(shí)水平；包括制度實(shí)施水平、日常管理水平、應(yīng)急管理水平三個(gè)方面。其中每個(gè)方面均考慮到若干個(gè)因素點(diǎn)。如制度實(shí)施水平可細(xì)化為尾礦庫(kù)內(nèi)部安全規(guī)定的制定、法規(guī)貫徹和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的監(jiān)督、定期安全培訓(xùn)制度的實(shí)施和目標(biāo)責(zé)任制度的實(shí)施；日常管理水平可細(xì)化為日常巡檢工作、環(huán)保管理和重點(diǎn)部位的檢測(cè)；應(yīng)急管理水平可細(xì)化為應(yīng)急準(zhǔn)備和計(jì)劃、應(yīng)急響應(yīng)與保障、應(yīng)急評(píng)審與改進(jìn)等。

2.2 運(yùn)行水平

運(yùn)行水平主要指尾礦庫(kù)在日常生產(chǎn)運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性；主要包括排洪能力、回水系統(tǒng)、水利輸送、設(shè)備工作狀況四個(gè)方面。排洪能力主要考慮排洪設(shè)施的完好程度即能夠正常發(fā)揮排洪功能的程度。水利輸送主要考慮輸送系統(tǒng)泵站的可使用程度、尾礦輸送管道和濃縮設(shè)備等。設(shè)備工作狀況主要指設(shè)備的日常使用狀況。

2.3 尾礦庫(kù)自身因素

尾礦庫(kù)自身因素指尾礦庫(kù)建設(shè)的安全性；主要包括尾礦庫(kù)設(shè)計(jì)、尾礦堆存情況和周圍環(huán)境。其中尾礦庫(kù)設(shè)計(jì)主要考慮尾礦庫(kù)的設(shè)計(jì)級(jí)別、筑壩工藝材料及礦壩坡度坡高等。堆存情況主要考慮堆積密度、尾礦平均粒度、堆積平均坡比等。周圍環(huán)境主要考慮尾礦庫(kù)的選址（地質(zhì)、地形等）、地震烈度、壩體風(fēng)化程度等。

3 基于模糊算法的安全評(píng)價(jià)方法及實(shí)現(xiàn)

3.1 模糊算法及評(píng)估模型

本文應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)理論來(lái)解決尾礦庫(kù)存在的不確定性問題，以構(gòu)建其綜合安全評(píng)價(jià)的解決算法。闡述了模糊評(píng)判的基本原理；提出了應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)理論解決工藝決策中不確定性問題的研究思路。以商洛市某尾礦庫(kù)綜合安全等級(jí)評(píng)判為例，建立數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行求解。

模糊綜合評(píng)判是在模糊的環(huán)境中，針對(duì)某一目的，考慮了多種因素的影響，對(duì)某事物作出的綜合決斷或決策。設(shè)U={u1，u2，…，un}為n 種評(píng)判因素構(gòu)成的集合，稱為因素集；由m 種決斷構(gòu)成集合V={v1，v2，…，vm}稱為評(píng)判集。一般地，各因素對(duì)事物的影響是不一致的，故因素的權(quán)重分配可視為U上的模糊集，記為

ai表示第i個(gè)因素ui的權(quán)重，它們滿足歸一化條件：。另外，m個(gè)決定也并非都是絕對(duì)的肯定和否定，因此綜合后的評(píng)判也應(yīng)看作為V 上的模糊集，記為

其中bj反映了第j種決斷在評(píng)判總體V中所占的地位。

假定有一個(gè)U 與V 之間的模糊關(guān)系R=(rij)n×m∈mn×m，則利用R 就可以得到一個(gè)模糊變換元R，這樣便不難構(gòu)造一個(gè)模糊綜合評(píng)判模型。它的三個(gè)基本要素：

1）因素集U={u1，u2，…，un}；

2）評(píng)判集V={v1，v2，…，vm}；

3）單因素評(píng)判，即模糊映射：

由R再誘導(dǎo)一個(gè)模糊變換：

這意味著三元體（U，V，R）構(gòu)成了一個(gè)這樣的評(píng)判模型。

3.2 尾礦庫(kù)綜合安全的模糊評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)

1）評(píng)價(jià)因素集的確定

對(duì)尾礦庫(kù)綜合安全評(píng)價(jià)主要著眼于性，其評(píng)價(jià)因素最好能夠全面反映影響尾礦庫(kù)安全。為此，本文從三個(gè)方面綜合考量，各因素所占的權(quán)重在征求各位專家意見后，一并確定如下：

（1）尾礦庫(kù)的管理水平因素集U1={u11，u12，u13}

其中：u11為管理制度實(shí)施水平；u12為日常管理水平；u13為尾礦庫(kù)應(yīng)急管理水平。

本文中三種因素的權(quán)重向量為

（2）反映尾礦庫(kù)日常運(yùn)行水平的因素集U2={u21，u22，u23，u24}

其中：u21為排洪能力；u22為回水系統(tǒng)；u23為水利輸送；u24為設(shè)備工作狀況。

本文中四種因素的權(quán)重向量為

（3）尾礦庫(kù)自身的因素集U3={u31，u32，u33}

其中u31為尾礦庫(kù)設(shè)計(jì)。u32為尾礦堆存情況。u33為尾礦庫(kù)周圍環(huán)境情況。

本文中這三種因素的權(quán)重向量為

對(duì)于U1、U2、U3三種性質(zhì)的因素集的權(quán)重分配如下：

2）評(píng)論集的確定

評(píng)論集V={v1，v2，v3}

其中：v1為簡(jiǎn)單；v2為中等；v3為復(fù)雜。

3）隸屬度函數(shù)的確定

（1）確定每一因素評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)的因素等級(jí)。

每一個(gè)因素對(duì)評(píng)價(jià)集合V 中各等級(jí)隸屬標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定是非常關(guān)鍵的，因?yàn)檫@一標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定是否合理，直接關(guān)系到評(píng)判結(jié)果是否客觀。在收集整理商洛市歷年來(lái)尾礦庫(kù)事故統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)前期確定影響因素之間關(guān)聯(lián)度的強(qiáng)弱，結(jié)合相關(guān)管理和研究部門的意見，確定出各因素評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)取值。

（2）隸屬度函數(shù)關(guān)系的確定

按照評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，可以理解如圖2 中的（a）、（b）和（c）所示的各因素在不同的值段對(duì)各評(píng)判等級(jí)的隸屬程度。圖2（a）表示決斷V1的隸屬度；圖2（b）表示決斷V2的隸屬度；圖（c）表示決斷V3的隸屬度。從圖中可清楚地知道：超出范圍，則隸屬度值逐漸減小，直至為零，符合實(shí)際。

據(jù)圖2（a），可得到隸屬度函數(shù)表達(dá)式：

據(jù)圖2（b），可得到隸屬度函數(shù)表達(dá)式：

據(jù)圖2（c），可得到隸屬度函數(shù)表達(dá)式：

式中：a1、a2取值見評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

圖2 不同階段的隸屬程度

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)商洛市尾礦庫(kù)安全管理現(xiàn)狀，不能適應(yīng)現(xiàn)代安全管理需求；提出了考慮多因素的尾礦庫(kù)綜合安全評(píng)價(jià)模型，為后續(xù)的安全決策提供技術(shù)支持，結(jié)合尾礦庫(kù)綜合安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建了其決策分析方法，并發(fā)展了基于模糊數(shù)學(xué)理論的不確定安全因素分析模型，確定了安全影響因素評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)的因素等級(jí)，并確定了其隸屬度的函數(shù)關(guān)系，結(jié)果與評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)比較可得該評(píng)價(jià)方法符合實(shí)際要求。