模糊聚類理論下的地質工程適宜性研究

朱志松，潘金匹

（安徽省地勘局第二水文工程地質勘查院，安徽 蕪湖 241000）

隨著當代經濟帶產業轉移的高速發展，進一步貫徹工業企業發展的主導思想，強調要堅持生態優先、綠色發展、把產業轉移和提高可持續發展的能力結合起來[1，2]。為此，本文以地質工程建設適宜性為例，運用模糊聚類理論下的地質工程建設適宜性研究，為沿江經濟帶地質工程建設的合理布局提供參考。

1 評價原則及指標的選取

1.1 評價原則

包括地質周圍生態優先原則、適宜性與限制性相結合原則、評價結果可比性原則、綜合分析與主導因素相結合原則。

1.2 評價指標的選取

按照地質環境因子對地質工程建設建設的敏感性程度劃分為：敏感因子、重要因子和一般因子。確定地質地形坡度和已有資源為敏感因子[3]。地形地貌、巖土體類型、地質地下水、潛在的工程地質問題作為重要因子，評價標準見表1。

表1 地質結構重要因子及其評價等級劃分表

地質災害 地質災害易發區 不 易發區低易發區中易發區 高易發區水文地質 地下水埋深（m） ≥10 5～10 3～5 1～3 ＜1

1.3 評價因子權重確定

本次評價采用層次分析法綜合確定各評價因子的權重值見表2。各因子適宜性等級對應的分值見表3。

表2 評價因子權重值表

表3 各因子適宜性等級對應分值表

2 評價模型

2.1 評價單元劃分及賦值

對于特殊地貌單元和地形地質界線則按照不規則多邊形網格劃分法來處理，單元的合并和拆分以單元中權重最大的評價因子為準。根據以上單元劃分方法，將評價區劃分為92 個評價單元。

利用收集的鉆孔采用工程地質條件類比分析結合1：50000 地形圖，對各評價單元格的基巖埋深、2m～5m 承載力特征值、水位埋深、地面高程、相對高度、坡度等參數予以賦值[4]。

2.2 評價數學模型

本次評價采用了多目標決策的敏感因子—模糊聚類綜合評判法，其具體步驟如下：

第一步：通過對評價工程地質環境條件分析，對其構成要素和環境因子進行定性描述，將它們分為敏感因子、重要因子和一般因子。

第二步：劃分評價單元。

第三步：選擇敏感因子進行敏感因子評價。對評價區就所有的敏感因子逐個進行檢驗評價，凡是評價單元中有一個敏感因子存在，即判定該單元為地質工程建設用地適宜性差，不存在敏感因子的則進行下一步評價。

第四步：對不存在敏感因子的單元，選擇重要因子進行模糊聚類綜合工程建設評價。

第五步：綜合敏感因子和重要因子的評價結果，將相同等級的評價單元合并，編制適宜性評價分區圖。

當進行完敏感因子評價后，選定加權平均數學模型開展重要因子的模糊聚類綜合評價。加權平均型：為本次采用的數學模型，此模型考慮到地質工程建設中各種因素對最后結果的貢獻，實踐證明該法對于影響因素眾多的地質環境評價是一種行之有效的評價模型[5]。

3 地質工程建設適宜性分區

3.1 適宜性分級

根據上述評價方法，進行計算評價，將地質工程建設適宜性相同的單元連成片，并按工程地質條件進行了適當修正，編制成地質工程建設適宜性分區圖。

評價結果分為五級：適宜、較適宜、基本適宜、適宜性較差和適宜性差，其中：①適宜區面192.7km2，占評價區總面積的17.3%。②較適宜區面積512.0km2，占評價區總面積的45.8%。③基本適宜區面積185.1km2，占評價區總面積的16.6%。④適宜性較差區面積98.8km2，占評價區總面積的8.8%。⑤適宜性差區面積128.6km2，占評價區總面積的11.5%，評價結果見表4。

表4 地質工程建設適宜性評價結果表

3.2 適宜性分區評價

3.2.1 地質工程建設適宜區（Ⅰ）

主要分布于馬塘街道—四褐山、三山經濟開發區、新港—蕪湖長江大橋綜合開發區、漳河東側—魯港街道、黃山寺—大塘—孫莊、土橋社區—三房李等。

該區主要地處一級階地、河漫灘，地形較平坦，坡度小于5°；地層巖性為第四系更新統下蜀組（Qpx）的硬塑狀粉質粘土及全新統蕪湖組（Qhw）的粉質粘土，無軟土，部分地段基巖埋藏淺或出露地表，地基承載力高。地下水位埋深一般在2m～5m，對地質工程建設問題不突出。該工程地質條件優越，工程建設施工難度小，成本低，且安全性較高。

3.2.2 地質工程建設較適宜區（Ⅱ）

工程區域主要分布無銅界、汪家莊、新港西、蕪湖高新產業開發區等。

該區主要地處河漫灘，地形平坦。該區域地質環境條件較為優越、工程建設施工難度較小，成本較低。局部軟土厚度小，埋藏淺，易于處理。

3.2.3 地質工程建設基本適宜區（Ⅲ）

該區主要位于河漫灘，部分位于山前斜地，河漫灘地形平坦、主要地層為第四系全新統蕪湖組（Qhw）的粉質粘土、淤泥質粉質粘土、粉細砂組成，地層厚度一般在10m～20m，地基承載力較低。地下水位埋深一般在1m～3m。該區域地質環境條件一般，地質工程建設階段應查明區內結構的分布，并采取相應的措施加以處理。

3.2.4 地質工程建設適宜性較差區（Ⅳ）

該區主要位于地勢低洼區域，其地下水水網發育良好。地層巖性為第四系全新統蕪湖組（Qhw）的粉質粘土、淤泥質粉質粘土、粉細砂組成，軟土深厚、基巖埋藏深。該區域地質環境條件較差，施工難度較大，地基處理等費用較高。地質工程建設階段應查明區內地質結構的分布及物理力學性質等特征。

3.2.5 地質工程建設適宜性差區（Ⅴ）

主要分布于邊坡崩岸段、生態濕地保護區，以及獲港低山丘陵區、赭山、神山等地區、大荊山、白馬山等丘陵區。

該區邊坡部分岸線崩塌嚴重，邊坡的穩定性較差，部分地段軟土分布較厚，工程地質條件差；研究區域受沖淤影響，岸線變化大，地質工程建設條件差，部分地段為濕地保護區，生態環境敏感；低山丘陵區地形起伏大，地形地勢條件復雜，局部人工切坡發生小規模崩塌。

4 結論

通過對敏感因子及重要因子的選取，采用加權平均型數學模型，對地質工程建設建設適宜性影響因子進行相應的賦值，建立模糊聚類理論下的地質工程建設適宜性的確定方法。

通過實踐及實地復查：用模糊聚類綜合評判所確定的工程建設適宜性影響因子權重，相較于常規的專家打分法所確定的權重，更具有客觀性、精準性，以模糊聚類綜合評判所確定的工程建設適宜性結果是可行的。