模糊综合评价法在滑坡治理工程设计中应用分析

1、模糊综合评价法在滑坡治理工程设计中应用分析0 引言模糊综合评价法诞生于本世纪六十年代中期，它是运用模糊数学理论对方案的优劣进行多个因素评价的一种数学综合分析方法【1】，能够很好的把定性、定量因素与工程经验、专家知识结合起来，使方案比选更客观。因此该方法在工程方案的优选、设计、施工和管理的优化等方面显示出巨大的作用。滑坡整治工程通常耗资巨大，动辄上百万甚至上千万，而目前模糊综合评价法在滑坡治理方案比选方面的应用并不多见。本文以重庆涪陵五中滑坡治理项目为例，运用该方法对整治工程的方案设计和优化严格把关，科学决策，实践证明该方法是有效可行的。1 模糊综合评价法原理及步骤1.1 确定评判因素集U因素集

2、合与方案优选决策相关，因素的具体选择取决于工程本身涉及的范围。通常记为：U=u1，u2，…uni=（1，2，…n）1.2 建立评判集VV=v1，v2，…vm根据工程的实际情况和本次评价的目的，选取适当的评价等级（如优、良、中、差等）。1.3 确定权重集W权重集W是反映各因素的重要程度。因此，它对该治理方案的综合评判非常重要。通常采用强制确定法（FD法）、环比评分法（DARE法）、多比例评分法、逻辑评分法等确定各因素的相对重要度W。W=w1，w2…wn满足条件：wi=1，wi？叟0它是U上的一个模糊子集。Wi是单因素Ui在总评价中的影响程度

3、大小，在一定程度上也代表根据单因素Ui评定等级的能力，一般为权重系数。1.4 找出评判矩阵RUxV→，rij=R（ui，vj）式中R-评价因素集U到评价尺度集V的一个模糊关系；rij-因素Ui对评价尺度Vj的隶属度。1.5 综合评价计算替代方案AK的综合评定向量Bk。在R与W已确定后，AK的综合评定向量Bk=b，b，…，b可以通过模糊变换来求得。Bk=W？莓R这里，符号？莓;可理解为有任何一种模糊算子构成的合成运算，常用的为札德算子（∨，∧）。模糊综合评定向量描述了替代方案的所有评价因素隶属于评价尺度的加权和。1.6 计算替代方案AK的优先度Pk（即综合评

4、价值）Pk=Bk-VT。替代方案的优先度Pk，充分利用了综合评定向量Bk所带来的信息，并结合了评价尺度V的等级评价参数。根据它的大小，就可对各替代方案进行优先顺序的排列，为决策提供信息。2 对滑坡治理方案的模糊评价（实例）2.1 滑坡概况重庆涪陵五中滑坡位于国道319公路K2270+440K2270+960段（涪陵迎宾大道五中后门）【2】。滑坡平面形态呈圈椅状，沿319国道长约390m，东西平均宽约180m，面积7.02x104m2，滑体平均厚度18m，体积约126.4x104m3。前缘高程246.00256.00m，后缘高程357.00362.00m。滑坡主滑方向与岩层倾向基本一致，为中层大

5、型顺层岩质滑坡。该滑坡灾害涉及面广，危及人员众多，社会影响大，对其进行勘查及治理尤为必要。2.2 滑坡治理方案依据滑坡特征和治理要求，设计单位对该滑坡做了三个平行方案，且均是在清方的基础上完成的。其中方案在滑坡上部较大量清方，然后在路基内侧设置支挡工程，该方案的工程造价约为3096万元；方案尽量少清方，在路基内侧及上级滑坡剪出口附近各设置抗滑桩进行支挡，工程造价约为3208万元；方案则全部清除滑体，工程造价约为2728万。由于南区南端存在潜在滑动面，不排除将来在不利工况下产生滑动的可能，因此方案和方案均设置支挡予以防护。具体可对三个方案设计结果应用综合评价模型进行评价。2.3 治理方案评价分析

6、2.3.1 方案的影响因素和评价尺度为了对3个设计方案进行对比分析，特邀请了10名专家对各项性能指标进行模糊综合评价【3】，从中进行方案优选。通过讨论确定评价因素集U=u1，u2，…un由以下七个因素构成：确保国道319公路K2270+440K2270+960段的运营畅通（u1）；保证坡体后部移民区房屋的安全（u2）；在正常使用条件下，坡体在规定的设计年限内稳定（u3）；工程造价影响（u4）；施工工期合理，施工过程对周边影响较小（u5）；技术难度上是否可接受（u6）；坡面的美化、绿化（u7）。同时，确定该项目评价尺度V分为5级：V=v1，v2，v3，v4，v5=非常满意、很满意、

7、满意、一般、不太满意，由专家评议决定其对应的评定值为0.9、0.7、0.5、0.3、0.1。2.3.2 确定权重集本文中各影响因素权重值的确定采用环比评分法（DARE法）计算加权系数。该方法是指从上至下依次比较相邻两个指标的重要程度，给出功能重要度值，然后令最后一个被比较的指标的重要度值为1（作为基数），根据功能重要度比值依次计算各功能的重要度值，最后分别用各功能的重要度值去除以所有功能的重要度值之和，即得各指标权重。各评价目标的相对重要度系数表示为：W=w1，w2…wn2.3.3 建立方案模糊评价矩阵，确定综合评价向量针对三个治理方案，以方案1为例，邀请以上10位专家对各个单因

8、素进行评价，得诸因素的评价统计值见表2，并计算各评价尺度的隶属度如下：r=d/d=6/10=0.6，r=2/10=0.2，r=2/10=0.2，r=0/10=0，r=0/10=0故得：R=（0.6，0.2，0.2，0，0）由此可得方案1的隶属度矩阵R1为：R1=0.6 0.2 0.2 0 00.1 0.5 0.4 0 00.5 0.3 0.2 0 00 0.3 0.6 0.1 00.2 0.4 0.3 0.1 00 0.2 0.4 0.4 00 0.2 0.5 0.3 0计算综合评定向量：B1=WοR1=（0.37，0.3，0.2，0.1，0）B2=WοR2=（

9、0.37，0.2，0.3，0.12，0）B3=WοR3=（0.30，0.2，0.3，0.2，0.03）2.3.4 计算各替代方案的优先度（即综合评价值）根据已知的综合评价值，可计算方案1的优先度P1为：P1=B1-VT=（0.37，0.3，0.2，0.1，0）（0.9，0.7，0.5，0.3，0.1）T=0.673同样方案1和方案3的优先度为：P2=0.659，P3=0.623从计算结果可以看出，方案1的优先度较方案2和方案3大，方案2次之。因此方案1最优，即考虑清除上级滑体，然后在路基内侧设置抗滑桩进行支挡；可以优先采用。2.4 治理工程的实施效果在实际工程设计中，通过充分利用模糊决策方法对该项目的治理方案进行优选，可供业主决策参考，经专家委员会审查，业主最终也选择了方案1进行治理工程施工图设计和实施。施工实践证明，该方案有工程质量有保障、工期短、环保等优点，通过对部分分部分项工程的技术优化，节约了一定的建设资金，并达到了预期的治理效果。3 结论和建议以涪陵五中大型顺层岩石滑坡治理工程为例，运用模糊综合评价法进行治理方案的设计和优化，得到以下几方面有益认识：模糊综合评价法把定性、定量因素与工程经验、专家知识结合起来，可使滑坡整治工程方案比选更客观。以涪陵五中大型顺层岩石滑坡治理工程方案设计和优化为依托。采用模糊综合评价法对三种治理方案进行对比分析。经分