层次分析——模糊数学综合评价方法在天水市黄土滑坡稳定性评价中的应用.pdf

第 3期 2 0 1 5年 6月 矿 山 测 量 MI NE SURVEYI NG NO 3 J u n 2 01 5 d o i i 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 13 5 8 X 2 0 1 5 0 3 1 4 层次分析一 模糊数学综合评价方法 在天水 市黄 土滑坡稳定性评价 中的应 用 李玲 玲 ( 甘 肃 工业职 业技 术学 院 地质 学院 ， 甘 肃 天水7 4 1 0 2 5 ) 摘 要 ： 文 中对层 次 分析 模糊 数 学综合评 价 方法进 行 了介 绍 ， 阐述 了该 方 法在 滑 坡稳 定性评 价 中 的步骤及 优 缺点 ； 建立 了天 水市黄 土滑坡 稳定 性评 价 的层 次分 析 结 构模 型 ； 确 定 了影 响 滑坡 稳 定性 因子权 重 ； 建立 了天水 市黄 土滑坡稳 定性 评价 的数 学模 型。 天水 市 黄土 滑坡 稳 定 性评 价 结 果说 明 ， 该方 法基 本合 理有 效 ， 可 以较 好 的应 用于黄 土滑坡稳 定性 评价 。 关键词 ：层 次分析 ； 模 糊数 学；滑坡 ； 稳 定性 评价 ；天水 中图分 类号 I T D 3 2 5 文献 标识 码 ： B 文 章编 号 ： 1 0 0 1 3 5 8 X( 2 0 1 5 ) O 3 0 0 4 0 0 3 天水市位 于陇西黄土高原东南部， 渭河及其支 流藉河河谷地带 ， 东西长近 3 0 k m ， 南北宽 2 3 k m ，呈条带状展布 ， 为典型的山间河谷盆地型城市 ， 境 内地 形复杂 ， 高 低 悬 殊 ， 绝 大 部 分 属 黄 土 丘 陵 区 ， 区 内黄土分布面广 ， 覆盖较厚 ， 加之黄土垂直节理、 裂 隙发育， 受特殊地形地貌 、 地质构造、 岩土性质 等的 控制 和影 响 ， 造 成 区内地质 环境 十 分 脆弱 ， 滑 坡 频繁 发生 ， 严重威胁着人民生命财产 的安全并制约着城 市 的发展 ， 因此 滑 坡 稳定 性 评 价 工 作 对 于 天水 市 的 发展 显得 尤 为重 要 ， 其评 价 结 果 准 确 与 否 直 接关 系 生命财产安全 ， 也是滑坡 防治 中的关键 问题之 一。 但 目前各种评价方法均有其适用条件和局 限性 ， 作 为工程技术人员所采用的滑坡稳定性评价方法各不 相 同 ， 评 价标准 也不尽 统 一 。因此 ， 本 文 进行 了层 次 分析模糊数学综合评价方法在天水市黄土滑坡 稳定 性评 价 中的应 用 研 究 ， 为 工 程 技 术 人 员 提 供 一 种简单易行且可靠度较高的定量评价模型 。 1 层 次分析 模 糊数 学综 合评 价方法 1 1 原 理 层 次分 析 模糊数 学综 合 评 价法 是 指 将层 次 分析法引人模糊数学评价方法 ， 以此确定模糊数 学评价方法中的权重 向量 ， 建立层次分析模糊 数学综合评价体系 ， 这样可以避免专家打分法 的主 观性带来的评价偏差 ， 使结果更加客观准确。 1 2 步骤 运用该 方法 进 行 滑 坡 稳 定 性 分 析 时 ， 可 主要 划 分 为 以下 几步 ： 4 0 ( 1 ) 进行 野外 滑坡调 查 ， 查 明滑 坡所 在处 的 地形 地貌 、 地层 岩性 、 地 质构 造 、 地下 水 、 岩 土体 的工 程地 质特征 等条 件 。 ( 2 ) 根据 野外 调查结 果进 行评 价 因子的选 择 。 ( 3 ) 建 立评价 集 。 ( 4 ) 确定 隶 属度 。采 用层 次分 析 法 进 行 权 重赋 值 ， 其过程为第一步建立递 阶层次结构 ， 第二步建立 判 断矩 阵 ， 第三 步计算 权 重 向量 。 ( 5 ) 进 行模糊 运算 。 ( 6 ) 分 析评价 结果 。 ( 7 ) 确 定滑 坡稳定 性 。 1 3 优 缺 点 层次分析模糊数学综合评 价法综合 了层次 分析 法 和模糊 数 学 评 价 法 的优 点 ， 是 一 种 不 确 定 性 的定量评 价方 法 ， 这 种方 法 系统性 强 ， 能 够将 不 易 量 化 、 边界 不清 的因素 量化 ， 在量 化 过 程 中较 大程 度 的 避 免主 观影 响 ， 结果 比较 清 晰客 观 ， 能较 好 地解 决 模 糊的、 难 以量化的问题 ， 适合滑坡稳定性评价问题 的 解决 。但在实 际应用 中也存在 一些 问题 ， 影 响 了结 果 的客 观性 ， 如评价 因子 的选 取 、 隶 属 函数 的确 定 以 及 指标 层 因子 的评 分 ， 不 同程度 的影 响评 价 结果 ， 因 此 ， 对 于该种 方 法 的 评 价 结 果也 要 与其 他 方 法 进 行 对 比分 析 。 2天水 黄 土滑坡 稳定性 评价 模型构 建 2 1 天 水黄土 滑坡 的特 点 天水市 滑坡 滑 呈 带 状 分 布 ， 主要 发 育 在 渭 河 及 其较大支流的两岸谷坡上 ， 如藉河 、 颍川河等。据不 笙 塑 奎 墨 坌堑=提 数学综合评价方法在天水市黄土滑坡稳定性评价中的应用 2 0 1 5年6月 完全统计 ， 截 至 2 0 1 2年底 ， 秦州和麦积 两区共排 查 对人民生命财产有危害的滑坡 7 8处 ， 其中秦州区 5 0 处 ， 麦积 区 2 8处 。天水市 两 区 的滑 坡 类 型 主要 为 黄 土滑坡、 黄土泥岩滑坡 2类 ， 大部分为大、 中型 滑坡 ， 巨型滑 坡次 之 ， 小 型滑 坡 最 少 。黄 土滑 坡 主 要 分 布在 高 阶地 前缘 陡坎 黄土 较 厚 的部 位 ，滑 坡体 为 黄土，滑动面位于黄土中， 滑坡后壁明显 ， 滑坡形 态 保存完整 ， 呈 圈椅状地貌 ， 具有爆发突然、 滑速较 高 的特点 。 天水 黄 土滑 坡 的 发 育受 特殊 地 形 地 貌 、 地 质 构 造 、 岩土 性质 等 的控制 和影 响 。首先 地 层 岩 性 ， 天水 市两区内广泛分布的马兰黄土、 离石黄土、 新近系泥 岩均 为易 滑 地层 ， 力 学 强度 低 ， 遇 水 易 软 化 ， 与 滑 坡 密切 相关 。其 次 地 形 地 貌 条 件 ， 天 水 主 要 属 于 黄 土 丘 陵地貌 ， 该地 貌被 渭河 及其 支 流切 割 强 烈 ， 部 分 地 区地形的坡度角在 6 0 。 以上。第三地质构造条件 ， 天 水地处祁 吕贺兰山字形构造体系西翼 与秦岭纬向构 造带的复合部位 ， 压性断裂与褶皱 十分 发育 ， 同时 ， 天水位于兰州天水地震带和南北方地震带的交 汇部位 ， 地震发生频繁且震级高。第 四降水 ， 雨季大 量的降水沿黄土层中的垂直节理渗入土体 ， 使得土 体的容量增大 ， 增加坡体的 自重降低抗滑力 ， 同时浸 润了下部的软弱结构面 ， 降低结构面的强度而使土 体失稳 ， 造成滑动 。第五地下水 ， 区内存在的体松散 岩类孔隙潜水赋存于滑动面附近 ， 在雨期到来之后 ， 大量降水人渗导致滑带稳定性降低。最后是人类工 程 活动 ， 近几 年 由于 开 垦 荒 山荒 坡 、 采 石 取 沙 活 动 、 基础建设 中的大量开挖土 石和不合理削坡 、 建 筑加 载、 城市垃圾不合理堆放等人类工程活动诱 发了滑 坡 的滑 动 。 2 2评价 模 型构建 2 2 1 评 价 因子选 取 评价因子的合理选取和分类及评价指标体系的 科学建立是滑坡稳定性正确评价 的前提 ， 对评价结 果 的正确 与否 非常关 键 。 以野外 调 查 的实 际资 料 为 基础 ， 将影 响滑 坡稳 定性 的要 素 进 行分 类 ， 建 立 准则 层三个评价 因素 组成的集合 A= B 1 ( 地 质因素) ， B 2 ( 滑坡 特征 ) ， B 3 ( 诱发 因素 ) 。 指标层组成集合 B 1= c 1 ( 地形地貌 ) ， C 2( 地 层岩性 ) ， C 3 ( 地 质 构 造 ) ， C 4( 水 文 地 质 ) ， C 5 ( 植 被 覆盖) ， B 2= C 6 ( 滑坡裂隙) ， c 7 ( 滑动面形态) ， C 8 ( 滑坡坡脚 ) ， B 3= c 9( 地震 ) ， C 1 0 ( 降水 ) ， C 1 1 ( 人类工程活动 ) 。( 见图 1 ) A( 稳 定 性) l l l B ( 地 质 因 素 ) l B z ( 滑 坡 特 征 ) B 3 ( 诱 发 因 素 ) I I I I 1 L L J 1一 上 1 - _ 上 I f一 0 n n n 地 地 地 水 植 滑 滑 滑 地 降 人 形 层 质 文 被 坡 动 坡 震 水 类 地 构 地 覆 裂 面 坡 工 貌 性 造 质 形 隙 脚 程 态 活 动 图 1 评价体系图 2 2 2建立评 语集 本文将评价集按百分制建立 ， 分为 6个等级 ， 具 体 评判 指标分 级标 准如表 1 1 。 表 1 滑坡稳定性评价集 2 2 3确定隶属度 采用三角形分布函数作为隶属度 函数来确定评 价因素对稳定性等级 的隶属度。根据滑坡所在地区 的气象水文条件 、 地质条件、 水文地质条件 以及工程 地质条件等， 采用专家评 分法对各指标层 因素特征 进行评分 ， 然后代入隶属度函数计算隶属度。 2 2 4 层次分析法确定权重赋值 41 第 3期 矿 山 测 量 2 0 1 5年 6月 ( 1 ) 确定准则层元素的权重( 参见表 2 ) 表 2准则层 因素判断矩阵及 因素 ( 2 ) 确定指 标层元 素 的权重 ( 参见 表 3一表 5 ) 表 3地质 因素判断矩阵及因素 ( 3 ) 综合计算各因素权重 表 6 准则层及指标层各因素权重排序 2 2 5 模 糊运 算 首 先进行 地 质 因素 、 诱 发 因素 和 滑 坡 体 特 征 因 素 的模 糊运算 ， 然 后进行 稳定 性模 糊运算 。 3 应 用实例 潘 集寨 滑坡 、 柏林 村滑 坡 、 锻压 机 床 厂滑 坡 和 芦 家湾滑坡 是天 水市 的典 型滑坡 ， 采用 上述 层次分 析 模糊 数学 综 合 评 价 模 型 进 行 评 价 ， 并 与 其 它 方法评 价结 果进 行对 比 ( 见 表 7 表 9 ) 表 7 典型滑坡指标层各因素评分表 表8 典型滑坡层次分析 一 模糊数学综合评价结果表 以上对 比分析发现层次分析模糊数学综合 评 价结果 与其 它 方 法 评 价 结 果 基本 吻 合 ， 说 明 该模 型应 用 于天水市 黄 土滑坡 的稳 定性 评 价 基本 合 理 有 效 。 表 9 典型 滑坡 评价 结果 对 比 4 2 ( 下 转 第 7 1页 ) 8 O O O O 3 7 4 6 9 5 1 2 O O 0 2 2l l 3 1 2 3 2 1 l 1 ； C C C 箜 塑 均： 基于两台手持 G P S 的面积测量方法探析 2 0 1 5 年6月 根据表 4 、 表 5中基线长度结果的分析和 比较， 双机测量的成果精度高， 稳定性好 ， 面积也比单 台测 量的面积精度要高 ， 由表 3和表 5就可 以直观看出。 双 台手持 G P S接收机 同 时测 量 利用基 线 角度 法 测面 积可有 效 消除部 分 电离层 和 对 流层 误 差 。通 过 本次实验数据 ， 得 出利用双台手持 C , P S进行面积测 量较以前的单台手持 G P S测面积， 精度有较大提高， 稳定 性 比较 好 。但 由于 手 持 G P S本 身 的精 度较 低 ， 对卫星和天气的依赖性比较强 ， 在手持 G P S测量时， 应注 意天气 和 所 测 地 域 ， 如 果 条 件 不 理 想 可 多 测 几 次取其平均值 ， 提高精度。总得说来 ， 利用两 台手持 G P S进 行面积 测 量 ， 观测 点 之 间 不需 通 视 而 且 可 以 全天候工作 ， 操 作简单 ， 并且精度也 比较可观 ， 可广 泛应 用于农 业 、 林业 、 电力 等方面 。 参考文献 ： 1 程新文 ， 陈性 义 手 持 式 G P S定位 精度研 究 J 测绘 ( 上接 第4 2页) 4 结 论 层次分析模糊综合评价 法系统性强 ， 能够 将黄 土滑坡 不 易量化 、 边 界不 清 的 因素 量化 ， 在 量 化 过程中较大程度的避免主观性 ， 结果 比较清晰客观， 适合 天水 市黄 土滑坡 稳定 性评价 问题 的解 决 。 建立 的天 水市 黄土 滑坡稳 定 性评 价 的层 次分 析 结构模型， 以及影响滑坡稳定性 的因子权重 ， 符合天 水 黄土 滑坡 的 实 际情 况 ， 可 以较 好 的应 用 于 黄 土 滑 坡稳 定性 评价 。 参 考 文 献 1 杨锋 ，冯亮 ，冯佐 海 桂林 国家高新 区苏桥 园 B区地 质 灾害危险性模 糊 综合 评价 J 中国地质 灾害与 防 治学报 ， 2 0 0 9 ， 2 0 ( 3 ) ： 6 9 7 5 通报 ， 2 0 o 4 ( 9 ) ： 2 O一 2 2 2 赵鹏祥 ， 李卫忠 ， 等 无测积 手持型 G P S面积测 量及其 精度评价 J 西 北 林 学 院 学报 ， 2 0 0 4 ， 1 9( 4) ： 1 5 8 1 61 3 夏友福 G P S测量 面积的 方法研 究 J 西南林 学院 学 报 ， 2 0 0 5， 1 ( 2 5) ： 6 56 7 4 袁 江红 提 高 G P S手持机 定位 精度方 法研 究 J 上海 地 质 ， 2 0 0 5(