层次分析法在弃渣场选址评价中的应用研究

席琳　喻斌　左松林　何楠

［关键词］ 层次分析法；水土保持；弃渣场；选址；耿马灌区

［摘 要］ 弃渣场是生产建设项目水土流失最严重、最易引发灾害事件的区域，弃渣场选址不合理将对工程安全和人民生命财产安全带来严重威胁，量化弃渣场选址评价方法有助于推动弃渣场科学选址工作。以云南省耿马灌区工程为例，通过归纳总结弃渣场选址需要考虑的各种因素，引入层次分析法，从技术安全、场地条件、经济因素3个方面构建包含11个指标的弃渣场选址评价指标体系，通过专家打分法确定指标权重，并提出各指标赋分标准；评价渠系工程2#弃渣场不同选址方案的合理性，分析弃渣场选址评价指标体系的适用性。结果表明：在11个指标中堆渣量、需进行专题论证、存在需挖除的软弱面、弃渣运距等指标对弃渣场选址影响较大；基于弃渣场选址评价指标体系计算得到方案一综合评分最高，除弃渣运距外其余各项指标均保持在较好水平，在满足弃渣场稳定安全要求的同时实现了经济效益和生态效益的最大化，表明了层次分析法可用于弃渣场选址评价这一复杂问题中。

［中图分类号］ S157［文献标识码］ A［文章编号］ 1000－0941（2023）07－0021－04

我国每年由生产建设项目施工产生的弃渣高达50亿m3，由此造成的水土流失达3亿t[1]。弃渣场是生产建设项目水土流失最严重、最易引发灾害事件的区域，若选址不合理将对工程安全和人民生命财产安全带来严重威胁。虽然《中华人民共和国水土保持法》等相关法律法规对弃渣场选址作出了明确要求，但是随着时代发展，弃渣场选址的影响因素在不断增加和更新，仍需要不断总结弃渣场选址的影响因素，探索评价弃渣场选址合理性的量化方法，以推动科学选址工作。目前许多学者对弃渣场选址的研究集中在定性分析上，还未形成完整的评价体系[2-3]。层次分析法可在研究问题的影响因素及其内在关系的基础上，为解决多目标、多准则或无结构特性的复杂问题提供决策或评价方法[4]。本研究将层次分析法引入弃渣场选址评价中，以云南省临沧市耿马灌区工程渠系工程2#弃渣场选址为例，从技术安全、场地条件、经济因素等方面构建评价指标体系，评价不同弃渣场选址方案的合理性，分析层次分析法在弃渣场选址评价中的适用性，以期推动弃渣场科学选址工作。

1 项目概况

耿马灌区工程位于云南省临沧市，项目区属亚热带湿润区，年均降水量1 315.6 mm，年均水面蒸发量1 647.3 mm，年均相对湿度75%，年均气温19.4 ℃，年均风速0.8 m/s，全年无霜期280 d；地带性土壤为红壤，伴有赤红壤；土壤侵蚀以轻度水力侵蚀为主，兼有重力侵蚀；地震动峰值加速度为0.30g，地震基本烈度为8度。工程占地面积404.74 hm2，其中永久占地146.21 hm2，临时占地258.53 hm2。弃渣量约264万m3。工程包括枢纽工程和渠系工程两个部分：枢纽工程为水源工程，布设有1处石料场和4处弃渣场；渠系工程包括地埋管道、明渠、暗渠等，渠系建筑物包括隧洞、倒虹吸、渡槽和泵站，布设有9处弃渣场。

2 研究方法

2.1 弃渣场选址评价指标体系构建

弃渣场选址的影响因素较多，其基本要求是不违反相关法律法规和规范标准中的强制性条款和制约性条款；不得位于滑坡泥石流易发区，生态保护红线，自然保护区，河道、湖泊、水库管理范围内；不影响公共基础设施、工矿企业、居民点、交通干线安全；尽量避免基本农田、森林公园等敏感区，当无法避免时应取得有关部门批准。此外，弃渣场选址应综合考虑渣场稳定性、施工的难易程度和成本、弃渣场带来的生態环境影响等。依据层次分析法，建立目标层、准则层、指标层结构体系，表明层次递进结构和从属关系，结合项目区和工程施工的实际情况，从技术安全、场地条件、经济因素3个方面建立弃渣场选址评价指标体系，具体见表1。

1）技术安全。从弃渣场选址的安全性和稳定性方面考虑，选取了堆渣量、堆渣高度、与下游敏感点（居民点、重要基础设施等）距离共3个指标。在设计与施工中，堆渣量超过50万m3或堆渣高度超过20 m的弃渣场需引起高度重视，同时尽量避免弃渣场下游1 km范围内存在居民点或重要基础设施。

2）场地条件。从弃渣场修建的技术可行性方面考虑，选取了场地地质条件、上游汇水条件、交通条件、需进行专题论证共4个指标。一是弃渣场选址时优先考虑地形平缓、岩性单一、地质构造简单且不发育的区域，尽量避免地质条件复杂的区域，如地质灾害发育强烈、工程地质不良等。二是尽量避免位于上游汇水面积超过1 km2的沟道范围内。三是便于修建弃渣场运渣道路，避免需要修建桥涵等专门运渣道路的情况。四是尽量避免需要编制专题论证报告。例如当弃渣场选址影响河道行洪时需要开展弃渣场防洪影响评价；当弃渣场区存在软弱夹层等不良地质时需要编制地质条件专题评价报告，同时保证修建弃渣场不会造成不良地质的发育和地质灾害发生频率的增加等。

3）经济因素。经济因素指弃渣场建设、施工、运行所需的费用，选取了弃渣运距、弃渣场类型、占用高生产力土地面积、存在需挖除的软弱面共4个指标。一是线性工程的弃渣场一般选在隧洞进出口区域沟道内，可以大大缩短弃渣运距，减少弃渣运输费用；二是弃渣场类型直接影响弃渣场修建成本，平地型弃渣场工程成本低，沟道型、坡地型、库区型弃渣场工程成本高，且一般情况下弃渣场区坡度越高，其工程成本越高；三是由于高生产力土地征用难度大、补偿标准高，因此应尽量避免占用高生产力土地；四是当弃渣场区存在需挖除的软弱面时，会提高弃渣场工程成本。

2.2 指标得分和权重

本研究通过专家打分法确定弃渣场选址评价指标的权重。向水土保持、环境保护、工程建设等研究领域的18名专家进行咨询并发放问卷，再回收问卷进行数据整理，将各位专家打分结果的平均值作为各指标的最终权重。本研究共发放问卷18份，回收18份，专家打分结果通过了一致性检验，最终确定各指标权重并进行权重排序（见表2）。由表2可知，在11个指标中堆渣量、需进行专题论证、存在需挖除的软弱面、弃渣运距等因素对弃渣场选址影响较大，在进行弃渣场选址时需要重点考虑。

依据水土保持相关规范标准和线性工程弃渣场布设实际情况，结合项目区和工程实际情况，可以将弃渣场选址评价指标分为1分、2分、3分、4分、5分共5个等级，各指标的赋分标准见表3。各指标赋分与权重的乘积为该指标的得分，所有指标的得分总和为弃渣场选址评价的综合评分，其中综合评分越高，代表弃渣场选址的合理性越高。

3 实例研究

依据遥感影像分析和现场调查结果，制定了耿马灌区工程渠系工程2#弃渣场修建方案一、方案二、方案三共3个方案。其中方案一中弃渣场位于渠系工程翁结隧洞出口东南侧紧邻翁达公路处，沟道存在裸露基岩较多，场地覆盖层较薄，无软土层，工程地质条件一般，两侧斜坡处于稳定状态，地表水较发育，地表排水条件一般；方案二中弃渣场位于翁结隧洞出口东约1 km处，地下水埋藏深，两侧斜坡处于稳定状态，弃渣场堆渣后具备形成滑坡、泥石流的条件，可将强风化石英砂岩及以下岩层作为拦渣墙地基持力层；方案三中弃渣场位于翁结隧洞出口西侧一条冲沟内，为常年流水冲沟，地貌类型为中山冲沟地貌，两侧斜坡处于稳定状态，可将强风化二云石英片岩及以下岩层作为拦渣墙地基持力层。依据弃渣场选址评价指标体系，对方案一、二、三进行打分并计算综合评分，见表4。1）方案一弃渣场堆渣量7.3万m3，堆渣高度45 m，下游无居民点、重要基础设施等敏感点，地质条件中等，上游汇水面积1.42 km2，需修建長约5 km的运

渣道路，属“肚大口小”的沟道型渣场，占用土地类型为其他林地，不需作专题论证，没有需挖除的软弱面。方案一综合评分为4.22分，其中C11、C13、C24、C34共4个指标得分为5分，C23得分为4分，C12、C21、C22、C31、C32、C33共6个指标得分为3分。

2）方案二弃渣场堆渣量11 万m3，堆渣高度55 m，下游无居民点、重要基础设施等敏感点，地质条件中等，上游汇水面积1.71 km2，需修建长约2 km的运渣道路，属沟道型弃渣场，占用土地类型为园地和旱地，不需作专题论证，施工前需挖除4 m厚的软弱面。方案二综合评分为3.57分，其中C13、C24共2个指标得分为5分，C11、C23、C31共3个指标得分为4分，C12、C21、C22、C32共4个指标得分为3分，C33得分为2分，C34得分为1分。

3）方案三弃渣场堆渣量7.3万m3，堆渣高度45 m，弃渣场距离下游30 kV电力塔850 m，地质条件中等，上游汇水面积1.40 km2，需修建长约0.8 km的运渣道路，运渣道路穿过1个村庄，属沟道型弃渣场，占用土地类型为水田、水浇地等高生产力耕地，不需作专题论证，没有需挖除的软弱面。方案三综合评分为4.12分，其中C11、C24、C31、C34共4个指标得分为5分，C32得分为4分，C12、C21、C22、C23共4个指标得分为3分，C13得分为2分，C33得分为1分。

基于弃渣场选址评价指标体系，方案一综合评分最高。方案二与方案一相比，C11、C33、C34指标得分较低，C31指标得分较高；方案三与方案一相比，C13、C23、C33指标得分较低，C31、C32指标得分较高。由此可以看出，方案一除弃渣运距相比其余两个方案较长外，其余选址影响因素均保持在较好水平。依据方案一，渠系工程2#弃渣场选择在渠系工程翁结隧洞出口东南侧紧邻翁达公路处，可以在满足弃渣场稳定安全要求的同时实现经济效益和生态效的最大化。

4 结论与讨论

弃渣场作为生产建设项目水土流失最严重、安全隐患最高的区域，量化其选址评价方法已成为当前需要迫切解决的关键问题。本研究以云南省临沧市耿马灌区为例，通过归纳总结弃渣场选址需要考虑的各种因素，引入层次分析法，结合项目区和工程实际情况，从技术安全、场地条件、经济因素3个方面构建包含11个指标的弃渣场选址评价指标体系，通过专家打分法确定指标权重，并提出各指标赋分标准，通过评价渠系工程2#弃渣场不同选址方案的合理性，分析弃渣场选址评价指标体系的适用性。结果表明：在11个指标中堆渣量、需进行专题论证、存在需挖除的软弱面、弃渣运距等指标对弃渣场选址影响较大；基于弃渣场选址评价指标体系计算得到方案一综合评分最高，除弃渣运距外其余各项指标均保持在较好水平，可以在满足弃渣场稳定安全要求的同时实现经济效益和生态效益的最大化，表明了层次分析法可用于弃渣场选址评价这一复杂问题中。

然而，基于层次分析法建立的弃渣场选址评价指标体系仍存在局限性。一是层次分析法创造性不足，只能从已有解决方案中选择出最优方案，且很大程度上受专家打分结果的影响，人为因素干扰较大；二是弃渣场选址影响因素十分复杂，需要基于不同地区的自然条件、不同工程的施工工艺针对性制定指标体系，并应根据水土保持行业政策、规范标准的不断更新及时调整和完善指标体系及其权重。弃渣场水土流失防治工作对生产建设项目水土保持工作十分重要，弃渣场选址的规范化、标准化、科学化可以在有效防止生产建设项目水土流失的同时降低工程建设成本，实现生态效益和经济效益的最大化，未来需要更多的相关研究来推动弃渣场科学选址工作。

[参考文献]

[1] 林田苗，孙中峰.弃渣场水土保持合理性探讨[J].中国水土保持，2022（2）：47-52.

[2] 乌云飞，阮帮贤，张朝辉，等.西南山区高速公路弃渣场选址及设计方法[J].公路，2022，67（5）：67-74.

[3] 顾小华，苏子清，张文聪.生产建设项目弃渣场选址探讨[J].中国水土保持，2021（12）：23-25，40.

[4] 方晓，胡淦林，樊子豪，等.基于AHP层次分析法的郑州市东风渠生态健康评价[J].河南农业大学学报，2021，55（3）：544-550.

收稿日期： 2022-10-26

第一作者： 席琳（1983—），女，河南洛阳人，高级工程师，硕士，研究方向为水土保持和植被恢复。

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（责任编辑 李佳星）