基于模糊网络分析法的尾矿库安全评价模型初步研究

张广鹏　张林良

摘 要 本文构建了尾矿库安全风险评价指标体系，通过将层次分析法、网络分析法、模糊综合评价进行结合，初步建立基于模糊网络分析法的尾矿库安全评价模型，该模型为尾矿库安全风险分析提供了一种新方法。

关键词 模糊网络;尾矿库;安全评价

尾矿库是金属、非金属矿山用于堆放尾矿或其他废渣的场所，此外，尾矿库坝体较高，库中常存有大量水，加之各种不利的管理因素、自然因素等，使尾矿库成为一个具有高势能的人造泥石流的危险源。尾矿库一旦发生事故，往往会对周边造成较大的生命财产损失，也对环境造成较大影响。

近年来，尾矿库的安全越来越引起人们的重视，并通过多种方法对尾矿库的安全性进行了评价研究。姚景新[1]通过深度神经网络对尾矿库安全趋势进行了预测;杨泽[2]等建立了基于SPA模糊聚类的综合评价方法;尹君[3]等将集对分析理论应用到对尾矿库的安全评价和预测中;高振兴[4]等运用熵值法对尾矿库评价指标的重要性进行了排序，并根据突变理论进行计算，得到了尾矿库的安全状况等级;李凤娟[5]等将AHP与TOPSIS法结合，建立了尾矿库安全评价模型。

学者们对尾矿库安全评价方法的研究具有积极的作用，本文尝试将模糊综合评价与网络分析法结合，建立模糊网络分析模型，以探索尾矿库安全评价的新方法。

1模糊网络分析的理论

1.1 层次分析法

层次分析法（AHP）是美国学者T.L.saaty于20世纪70年代初正式提出，近几十年来其应用已遍及工程技术、经济金融、农业、教育等行业，层次分析法的主要步骤为：

（1）对系统中各因素间的关联进行分析，构建层次结构;

（2）在某一准则重要程度进行比较，建立判别矩阵;

（3）根据判别矩阵确定单一准则下元素的相对权重;

（4）对各层元素合成权重进行计算和排序。

1.2 网络分析法

网络分析法（ANP）是层次分析法在依赖和反馈问题中的延伸，是一种能用来处理具有依赖和反馈关系的复杂决策问题的定量化方法。該方法由Saaty教授于1996年提出，网络分析法将系统元素划分为两大部分，即控制层与网络层，典型的网络分析法结构如图1所示。

1.3 模糊综合评价

模糊综合评价法是运用模糊理论对多因素影响的事物做出评价的一种方法，该方法自提出后便在各个领域得到了广泛应用。模糊综合评价一般步骤如图2所示。

2尾矿库模糊网络分析安全评价模型

2.1 安全风险评价指标体系

选取的尾矿库安全风险评价指标[6]如图3所示。

2.2 构建F-ANP模型

（1）根据层次分析法原理构建指标集：

一级影响因素集：

U={U1，U2，U3}={管理因素，工程因素，地质环境};

二级影响因素集：

U1={u11，u12，u13}={监测设备，事故应急，日常管理};

U2={u21，u22，u23，u24，u25，u26}={排洪设施，浸润线高度，现状坝高，下游坡比，堆积容量，平均粒径};

U3={u31，u32，u33}={水文地质，地震烈度，库区地质特点}。

（2）构建风险程度评价集

本次安全评价模型从各种风险对尾矿库影响程度的大小考虑，将评价等级分为五个，即：

V={v1，v2，v3，v4，v5}={高风险、较高风险、中等风险、较低风险、低风险}。

（3）构建模糊关系矩阵

风险的描述可以用风险损失、发生概率和可控制性三个特性来描述：

R=f（L，P，C）

其中，R——风险;

L——风险发生后造成的损失;

P——风险发生的概率;

C——风险的可控制性。

对安全风险的三个特性进行单因素模糊评判，分别建立U到V的模糊关系R。通过对二级指标进行单因素评价，从而得到三种特性对安全风险因素的重要程度。

2.3 模糊网络分析结果

在确定尾矿库风险指标总排序后，可明确哪些二级指标对尾矿库安全风险的影响，从而反馈到一级指标对尾矿库的影响，得出某项指标影响某项风险，并确定对相关风险的影响程度。在具体操作中按照隶属度最大原则来确定风险的等级，从而采取相应的风险防范措施，防止或降低风险造成的损失。

3结论与展望

本文采用模糊网络分析法初步构建了尾矿库安全风险评价模型，是在尾矿库安全风险评价理论与实践上一种新的探索，有助于完善尾矿库安全风险管理理论。该方法可较好地处理各指标因素之间的关联，具有一定的实际意义。但在运用中数据受专家主观意见影响较大，其客观性仍需进一步改进。

参考文献

[1] 姚景新.深度神经网络算法在尾矿库安全评价中的应用研究[D].杭州：浙江工业大学，2015.

[2] 杨泽，周科平，康海岳，等.SPA和模糊数学在尾矿库安全评价中的应用研究[J]. 环境工程，2016，34（1）：108-111，140.

[3] 尹君，王玉杰，吕林，等. 基于模糊层次和集对分析的尾矿库安全评价及预测[J]. 金属矿山，2010（10）：159-161，188.

[4] 高振兴，郭进平.基于熵值法—突变理论的尾矿库安全评价研究[ED/OL]. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/62.1112.tf.20200511.1334.004.html，2020-07-03.

[5] 李凤娟，章光，刘明泽，等.基于AHP-TOPSIS模型的湖南黄金洞尾矿库系统安全综合评价[J].有色金属（矿山部分），2018，70（3）：70-76.

[6] 魏勇，许开立.集对分析法在尾矿坝稳定性安全评价中的应用[J].中国安全生产科学技术，2012，8（9）：101-105.

作者简介

张广鹏（1987-），男，山东烟台人;毕业院校：山东科技大学，专业：采矿工程，学历：硕士研究生，现就职单位：重庆朔风科技有限公司，研究方向：安全技术服务及安全评价。