层次分析法在水电工程高边坡风险评估中的应用

石小庆黄倩花

（1.陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南 714000；2.陕西渭南高新区建设工程质量安全监督站，陕西渭南 714000）

层次分析法在水电工程高边坡风险评估中的应用

石小庆1黄倩花2

（1.陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南 714000；2.陕西渭南高新区建设工程质量安全监督站，陕西渭南 714000）

某大型水电工程左岸高边坡工程规模巨大，左岸基础地质条件非常复杂，边坡的安全稳定对整个主体工程的安全顺利施工有严重的影响，左岸边坡的安全稳定性问题不容忽视。利用层次分析法构建递阶层次结构，采用专家打分法给每个影响因子主观赋值，最后计算出高边坡加固前后的风险评价值，对高边坡加固前后进行风险评价。

层次分析法 高边坡 风险

1 引言

常见的边坡稳定分析方法主要有极限平衡理论、有限单元法、模糊综合评价法、灰色聚类评价法、可靠度分析法、神经网络法、塑性极限分析等评价方法，这些评价方法各有所长，但都存在一定程度的缺陷和局限性，有的算法过于复杂，有的可操作性不强，有的误差过大。而层次分析法是一种定性与定量分析相结合的多目标决策分析方法，将复杂的问题分解成多个组成因素，通过建立递阶层次结构，将复杂的指标进行分级分类，建立层次分析图，能较全面的涵盖影响边坡稳定性的因素，对高边坡进行风险评价，能较大程度的克服以上方法的缺陷，简化计算。

2 层次分析法在某水电工程左岸高边坡风险评估中的应用

2.1 高边坡风险因素识别及权重值估计

（1）左岸高边坡风险因素层次模型的建立。高边坡风险评价的层次结构模型以左岸高边坡总风险作为第一层，第二层由岩体质量、地应力、水因素、边坡形态、地震和其他因素6个因素组成，并进一步细分成为第三层共20个因子项。左岸高边坡层次结构模型见图1。

（2）根据层次结构模型，对风险因素进行评价。

首先对模型中的各个指标因素赋权。如，总目标层 A=（B1，B2，B3，B4，B5，B6），通过咨询数位专门研究该水电站左岸高边坡的专家，根据风险标度规定进行取值，可得判断矩阵B为：

表1 某水电站左岸高边坡风险因子权重值及评估值

然后利用和法求取各个因素的权重值，得权重向量：

得出 CR =0. 068＜0.1，满足一致性要求。

同理，岩体质量 B1= （C11，C12，C13，C14），其判断矩阵B1为：求其权重向量为：

且 λmax=5.231，得出 CR =0 .052＜0.1，满足一致性要求。

水因素 B2= （C21，C22，C23），其判断矩阵 B2为：

求其权重向量为： W2=（0.6 23，0.137，0.240）。且 λmax=3.018，得出 CR =0. 016＜0.1，满足一致性要求。

地应力因素 B3= （C31，C32），其判断矩阵B3为：

求其权重向量为： W3=（0.8 33，0.167）。且 λmax=2，得出CR =0＜0.1，满足一致性要求。

边坡结构形态因素 B4= （C41，C42，C43，C44，C45），其判断矩阵B4为：

求其权重向量为： W4=（0.1 14，0.052，0.189，0.189，0.457）。且λmax=5.086，得出 CR =0. 019＜0.1，满足一致性要求。

地震因素 B5= （C51，C52，C53），其判断矩阵B5为：

求其权重向量为： W5=（0.6 33，0.260，0.106）。且 λmax=3.039，得出 CR =0. 033＜0.1，满足一致性要求。

其他因素 B6= （C61，C62，C63），其判断矩阵 B6为：

求其权重向量为： W6=（0.7 24，0.193，0.083）。且 λmax=3.066，得出 CR =0. 057＜0.1，满足一致性要求。

将两层因素相对权重综合计算后得到各因素相对于总目标层的综合权重值，见表1。

其中风险因素的各个指标的具体评估值根据对左岸边坡的现场勘察和各项因素试验实测值进行评价。

2.2 左岸高边坡风险值等级

因此加固前边坡风险值：

R=0.343×5.07+0.066×5.38+0.179×5.83+0.317× 6.65+0.059×5.63+0.035×4.92=5.8

根据风险值等级划分标准，加固前，基于风险值的边坡风险等级为Ⅱ级。

加固后边坡风险值：

R=0.343×5.07+0.066×5.38+0.179×2.83+0.317× 2.68+0.059×5.27+0.035×3.47=3.9

根据风险值等级划分标准，加固后，基于风险值的边坡风险等级为Ⅳ级。

可见，加固前左岸高边坡风险较大，这样风险因素一旦发生不利于边坡稳定的变化，边坡总风险就会进一步恶化而发生边坡灾害事故。而加固后，边坡风险值明显减小，进一步加强了边坡的稳定性，因此对进行边坡加固和治理是必须的。

3 结语

（1）层次分析法能将复杂的高边坡问题进行分层次的、拟定量的、规范化的处理，充分考虑各个方面的影响因素，使评价结果更能反映实际情况，计算简单，便于推广，实际应用价值大。

（2）根据层次分析法，加固后的高边坡风险值明显小于加固前的，因此对边坡进行加固和治理是必须的。