边坡治理综合评价方法研究

赵二平，曹秀军

(1.三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌443002;2.鹤壁无线电器厂，河南鹤壁458030)

在水电、公路等建设工程施工中，经常会遇到各种天然或者人工边坡，边坡治理不仅可确保工程安全，更可获得较高的经济效益.

国内外一些专家学者对边坡治理方案的选取方法以及治理效果进行了研究.邓擎旗等［1］结合某特殊边坡对边坡治理设计中方案的优选进行了分析，通过方案优选，节约工程投资800万元.房锐［2］对公路边坡治理工程效果建立了综合评价系统;刘怀相等［3］建立了基于层次分析法的边坡治理方案评价模型，并利用该评价模型对某边坡治理方案的选取进行了实践.杨海红等［4］应用层次分析法对黄土边坡的治理方案进行了优选.李汀［5］探讨了在高边坡治理过程中，保护生态环境的重要性，并介绍了一些治理岩质高边坡的新技术、新方法.韩新强等［6］从安全和社会经济效益两方面探讨了公路边坡的治理方法的选取.综合以上研究，笔者考虑边坡治理工程中的经济、技术和环境方面的影响因素，研究边坡治理的综合评价方法.

边坡治理效果的综合评价具有一定的模糊性［7］，在之前的研究中，未对不同行业专家的意见和建议进行定量考虑.笔者综合分析不同行业专家的意见，建立边坡治理评估体系，以层析分析法、直觉模糊集理论为基础，建立边坡治理综合评价方法，并结合实例验证该方法的可行性、适用性和有效性.

1 边坡治理效果综合评价方法

应用运筹学和模糊数学理论将边坡治理工程中的各种定性因素定量化，是进行边坡治理综合评价的重要思路和发展趋势.

1.1 边坡治理效果综合评价体系的建立

边坡治理的目的是确保人民生命、财产不受或少受损失，所以对边坡治理工程治理效果的评价是边坡治理工程的关键环节.全面、科学、合理、高效的评价指标体系必不可少.通过对边坡治理效果各影响因素的综合分析，建立了边坡治理效果综合评价体系，如图1所示.

图1 边坡治理效果综合评价体系

1.2 层次分析法确定各方案的权重系数

层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)将定性与定量问题有机结合，最终得出量化的评价指标.其一般步骤为:首先按照问题性质和总目标将问题分成不同层次，构成一个多层次的分析结构模型;然后确定最低层对于最高层的相对重要性权值.具体步骤如下.

1)写出针对上一层某元素的判断矩阵B.

bij是某一层次第i项指标与第j项指标的重要程度对比，其取值遵循以下规律:bij=1，第i项指标与第j项指标同样重要;bij=3，第i项指标比第j项指标稍微重要;bij=5，第i项指标比第j项指标明显重要;bij=7，第i项指标比第j项指标重要得多;bij=9，第i项指标比第j项指标极端重要;bij=2，4，6，8，介于以上各情况之间;bij=1/bji，两个元素的反比较;且只要bij满足以上关系，判断矩阵B就具有完全一致性.

2)用和积法求出各层的最大特征向量W，得出层次单排序，W=(w1，w2，…，wn)T.

3)利用层次单排序的结果，进一步综合得出对更上一层次的优劣顺序，即计算层次总排序.

1.3 直觉模糊集理论确定治理方案优劣

直觉模糊集与传统模糊集的区别是增加了非隶属度函数，能更加真实地描述客观世界的模糊性本质.利用模糊集理论中直觉模糊数的加权平均(IFWA)算子和混合集结(IFHA)算子［8－9］将专家权重引入效果评价，对边坡治理进行综合属性值的排序，确定各工程项目治理效果的好坏排序.

2 实例分析

假定某工程项目部计划对甲、乙两个人工开挖边坡进行边坡治理效果的综合评价，对比两个边坡治理效果的优劣.通过对边坡进行综合考察与分析，建立边坡治理效果的层次分析模型(图1)，同时邀请3位专家对各主要评价指标进行评价，最终得出治理效果比较好的边坡.

1)建立层间判断矩阵，计算B层各指标综合权重.O－A层和A－B层的层间判断矩阵如下.

O－A层判断矩阵:

A1－B层判断矩阵:

A2－B层判断矩阵:

A3－B层判断矩阵:

通过计算，得到B层各指标的权重为

2)确定专家的直觉模糊信息.3位专家的权重向量 w=(0.3，0.4，0.3)，通过对两个边坡的综合考察及分析，专家1，2，3对甲、乙两边坡治理项目的决策矩阵见表1—3.

3)利用IFWA算子得到3个专家对甲、乙两个项目的个体综合属性值.

表1 决策矩阵1

表2 决策矩阵2

表3 决策矩阵3

4)利用IFHA算子得到甲、乙两项目的群体综合属性值.

r1=(0.788，0.199)， r2=(0.781，0.128).则甲、乙两个边坡治理方案的群体综合属性值的得分分别为:

因为S(r1)＞S(r2)，所以可以判断边坡甲比乙的治理效果好.

3 结语

边坡的稳定性涉及到工程的安全，而边坡治理效果的综合评价可以体现边坡治理方案治理效果的好坏.以层次分析法、直觉模糊集理论为基础，提出的边坡治理综合评价方法，经实例验证，该方法将不同行业专家评价信息的模糊性以定量的方式描述，可以较全面地应用专家信息，为边坡治理工程设计方案的选取提供参考.但是，应用此方法时，为了保证评价结果的客观、真实性，针对不同的边坡，在层次结构的建立和专家组成员的选择上必须做到合情合理.

［1］邓擎旗，王峰.高边坡治理方案设计优化分析［J］.陕西建筑，2009(171):66－70.

［2］房锐.公路边坡治理工程效果评价系统研究［D］.北京:中国铁道科学研究院，2009.

［3］刘怀相，曾胜，朱罡.基于层次分析法的边坡治理方案优化选择［J］.中外公路，2007，27(5):27 －31.

［4］杨海红，李红英.层次分析法在黄土边坡治理方案优选中的应用［J］.长江科学院院报，2006，23(3):55 －58.

［5］李汀.岩质高边坡治理与景观设计［J］.科技情报开发与经济，2006，16(18):90 －291.

［6］韩新强，王洪兴，李涛.公路边坡治理中的综合开发探讨［J］.中国水运，2008，6(1):120－121.

［7］高秋野.综合决策在边坡治理中的研究与应用［D］.青岛:山东科技大学，2008.

［8］张学军，卫贵武.基于直觉模糊集的风险投资项目风险群体评价方法［J］.科技管理研究，2009(7):448－450.

［9］俞有光，钟子发.基于直觉模糊集的通信信号重要性评估方法研究［C］∥中国通信学会学术工作委员会.中国通信学会第六届学术年会论文集(上).北京:国防工业出版社，2009.