道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究★

鄧益平 王 哲 董宏戈

(1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九O九水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，四川 綿陽(yáng) 621000； 2.西南科技大學(xué)，四川 綿陽(yáng) 621010)

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道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究★

鄧益平1王 哲2*董宏戈1

(1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九O九水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，四川 綿陽(yáng) 621000； 2.西南科技大學(xué)，四川 綿陽(yáng) 621010)

在闡述建立復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系重要性的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的說明了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立的原則和方法，并結(jié)合九環(huán)線映秀至日隆旅游公路沿線地質(zhì)災(zāi)害分布與地質(zhì)環(huán)境條件之間的關(guān)系，建立了復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系。最后，應(yīng)用專家—層次分析法確定了評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值。

道路工程，地質(zhì)環(huán)境，質(zhì)量，評(píng)價(jià)指標(biāo)，層次分析法

0 引言

我國(guó)西部山區(qū)地形地質(zhì)條件復(fù)雜，地質(zhì)環(huán)境脆弱，地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度高，導(dǎo)致公路選線設(shè)計(jì)和工程建設(shè)帶來極大困難，特別在“5·12汶川大地震”之后，在西南和西北部分地區(qū)，尤其給四川地區(qū)的道路的損毀所帶來的影響是致命的，可見，加強(qiáng)對(duì)山區(qū)公路的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)是非常有必要的。為了保證復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的客觀性，以及評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性，有必要構(gòu)建復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)于深刻分析地質(zhì)環(huán)境與工程建設(shè)之間的關(guān)系是十分必要的。因此，本文將結(jié)合“九環(huán)線映秀至日隆(四姑娘山)旅游公路改建工程”項(xiàng)目，探討復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立及各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。

1 道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立原則

復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立時(shí)，應(yīng)遵循客觀性、主導(dǎo)性、獨(dú)立性、簡(jiǎn)明性、可操作性、尺度性及定量與定性相結(jié)合的原則，結(jié)合九環(huán)線映秀至日隆(四姑娘山)旅游公路沿線地質(zhì)環(huán)境條件與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布特征，并考慮研究區(qū)高山區(qū)特殊的環(huán)境條件及資料的詳細(xì)程度，通過咨詢對(duì)該研究區(qū)較熟悉的專家來分析和篩選地質(zhì)環(huán)境中的各種影響因素，進(jìn)而確定能夠反映道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)因子。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立及方法

利用目標(biāo)分析方法，按照系統(tǒng)分解和逐層控制的原則，將目標(biāo)分解，直到子目標(biāo)能夠用定量或定性的獨(dú)立指標(biāo)來衡量為止，形成一個(gè)多層次分析的遞階結(jié)構(gòu)模型[1，2]。因此，以道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量為目標(biāo)層，以基本因素、影響因素及歷史災(zāi)害狀況為類指標(biāo)層，以能夠用定量或定性反映類指標(biāo)層的地層巖性、巖土體結(jié)構(gòu)類型、地形坡度、斷裂構(gòu)造發(fā)育情況、降雨量、凍融作用、地震強(qiáng)度、植被覆蓋率、歷史災(zāi)害狀況等作為基礎(chǔ)指標(biāo)層，建立多層遞階結(jié)構(gòu)的復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(如圖1所示)。

2 復(fù)雜地質(zhì)條件下道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算模型選取

由于在地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)中所選定的評(píng)價(jià)指標(biāo)，既有定量因素，也有定性因素，各指標(biāo)對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響的貢獻(xiàn)程度不同，而權(quán)重是衡量各指標(biāo)影響程度的數(shù)值，這就需要用精確的方法來描述模糊的概念。因此，為了增加賦值的科學(xué)性，降低主觀性，層次分析法(AHP)被認(rèn)為是一種較為理想的賦值途徑[3]。采用AHP法確定因子的權(quán)重，每次只需專家對(duì)兩個(gè)因子進(jìn)行比較做出判斷，提高了專家對(duì)因子重要性的把握程度，減小了專家評(píng)判的難度。而在構(gòu)建判斷矩陣時(shí)所采用“比例標(biāo)度法”，又進(jìn)一步使專家地質(zhì)環(huán)境條件的判斷得以量化體現(xiàn)。因此，對(duì)于道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量性評(píng)價(jià)來說，采用AHP法是建立相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型和數(shù)學(xué)模型的有效方法。

2.2 AHP法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

采用AHP法確定道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重可按下面步驟進(jìn)行。

1)建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型；2)構(gòu)造判斷矩陣，并進(jìn)行層次單排序及一致性檢驗(yàn)；3)層次總排序及一致性檢驗(yàn)。

2.2.1 建立系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

對(duì)研究區(qū)內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)就以地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量為目標(biāo)層，以基本因素、影響因素、災(zāi)害歷史狀況為類指標(biāo)層，各影響因子為基礎(chǔ)指標(biāo)層，建立如圖1所示的層次結(jié)構(gòu)模型。

2.2.2 構(gòu)造判斷矩陣并進(jìn)行層次單排序及一致性檢驗(yàn)

咨詢專家意見并按照1～9標(biāo)度法[4]對(duì)各層中的因子對(duì)上一層次目標(biāo)的相對(duì)重要性進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造一級(jí)及二級(jí)判斷矩陣，并參照文獻(xiàn)[4]進(jìn)行層次單排序及一致性檢驗(yàn)，其結(jié)果如表1～表3所示。

λmax=3.053 7；CI=0.268；RI=0.58；CR=0.046 3<0.10，滿足一致性檢驗(yàn)。

表1 一級(jí)判別矩陣(A-U)

表2 二級(jí)判別矩陣(U1-u)

λmax=5.213 7；CI=0.053 4；RI=1.12；CR=0.047 7<0.10，滿足一致性檢驗(yàn)。

表3 二級(jí)判別矩陣(U2-u)

λmax=3.018 3；CI=0.009 2；RI=0.58；CR=0.015 8<0.10，滿足一致性檢驗(yàn)。

由于參評(píng)要素U3中只包含地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，所以地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度u31的權(quán)重值是1，λmax=1.0，CI=0，RI=0，CR=0<0.1，顯然滿足一致性檢驗(yàn)。

2.2.3 層次總排序及一致性檢驗(yàn)

在層次單排序的基礎(chǔ)上，根據(jù)文獻(xiàn)[2]和文獻(xiàn)[4]中闡述的相關(guān)公式進(jìn)行從高層次到低層次逐層的總排序(A-u)，其計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 層次組合總排序(A-u)

最后進(jìn)行層次總排序一致性檢驗(yàn)，根據(jù)文獻(xiàn)[2]和文獻(xiàn)[4]中層次總排序一致性檢驗(yàn)公式可知：

(0.411 1，0.261 1，0.327 8)T=0.024 355。

(0.411 1，0.261 1，0.327 8)T=0.611 87。

則第3層對(duì)第1層的組合一致性比率CR(3)為：

通過層次總排序的結(jié)果可反映出各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量貢獻(xiàn)大小和相對(duì)重要程度。其中，災(zāi)害歷史狀況指標(biāo)(u31)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的影響作用最為顯著，其次為斷裂構(gòu)造發(fā)育情況(u14)，而斷裂構(gòu)造發(fā)育程度又影響到地震及巖土體結(jié)構(gòu)等指標(biāo)。

3 結(jié)語(yǔ)

1)本文在綜合分析了九環(huán)線映秀至日隆(四姑娘山)旅游公路沿線地質(zhì)環(huán)境條件與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布特征的基礎(chǔ)上，以道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量為目標(biāo)層，以基本因素、影響因素及歷史災(zāi)害狀況為類指標(biāo)層，以地層巖性、巖土體結(jié)構(gòu)類型、地形坡度、斷裂構(gòu)造發(fā)育情況、降雨量、凍融作用、地震強(qiáng)度、植被覆蓋率、歷史災(zāi)害狀況等作為基礎(chǔ)指標(biāo)層，建立了復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為開展復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)道路工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)奠定了基礎(chǔ)。

2)采用專家—層次分析法構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)判斷矩陣，并對(duì)研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的影響因子進(jìn)行層次總排序，其結(jié)果表明：災(zāi)害歷史狀況指標(biāo)(u31)對(duì)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的影響作用最為顯著，權(quán)重值為0.327 8，其次為斷裂構(gòu)造發(fā)育情況(u14)，權(quán)重值為0.165 8，這樣說明了復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造條件的復(fù)雜性，進(jìn)而導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育及巖土體結(jié)構(gòu)的不完整性，而地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度是其直接的表現(xiàn)形式之一。

[1] 李國(guó)和,王思敬,等.金沙江水電開發(fā)區(qū)域工程地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)[J].地球科學(xué)—中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào),2001,26(3):309-313.

[2] 趙煥臣,許樹柏,和金生.層次分析法[M].北京:科學(xué)出版社,1986.

[3] 陸雍森.環(huán)境評(píng)價(jià)[M].第2版.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1999.

[4] 王 哲,李海峰.地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究[J].山西建筑,2015,41(23):39-41.

The research on system of evaluation index

about geological environmental quality of road engineering★

Deng Yiping1Wang Zhe2*Dong Hongge1

(1.SichuanBureauofGeologyandMineralResourcesof909GeologicalBrigade,Mianyang621000,China;

2.SouthwestUniversityofScienceandTechnology，Mianyang621010，China)

Abstrac： Based on expounding signification about establishing evaluation index of geological environmental quality of road engineering in complex geological environment， the text systematically expatiates principle of establishing system of evaluation index. Simultaneously, considering the relationship between the two distribution of geological hazards and conditions of geological environment on the Ying(xiu)-Ri(long) tourist road， system of evaluation index was established about geological environmental quality of road engineering in complex geological environment. Finally, the application of experts-analytic hierarchy process to determine evaluation index weights.

road engineering, geological environmental, quality, evaluation index, analytic hierarchy process

1009-6825(2016)27-0169-02

2016-07-14

鄧益平(1981- )，男，工程碩士，工程師; 董宏戈(1981- )，男，工程師

王 哲(1979- )，男，博士，講師

X822

A

★：科技部支撐計(jì)劃項(xiàng)目“龍門山地震帶小流域滑坡泥石流災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)研究與示范”(項(xiàng)目編號(hào)：2011BAK12B02)