水電站庫岸坡穩定性量化評價指標體系研究

　　［摘 要］水電站庫岸坡穩定性量化評價是一項復雜的系統工程，影響因素多而復雜，如何從眾多因素中提取評價指標，建立評價指標體系并準確地進行量化是岸坡穩定性量化評價的難點。采用定性分析與定量計算相結合的方法建立岸坡穩定性量化評價指標體系，并提出了評價指標的量化標準。模糊綜合評判結果較合理地反映了岸坡穩定性現狀，說明了該指標體系和量化標準的有效性和合理性。
　　［關鍵詞］岸坡穩定性;評價指標體系;量化標準
　　［中圖分類號］TD824.7 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1005-6432（2011）10-0035-02
　　
　　1 評價目標
　　
　　岸坡穩定性量化評價是在建立評價指標體系的基礎上，根據各指標對岸坡穩定性的影響程度給定一定的權重值，應用不確定數學方法，按照某種原則(如最大隸屬度原則)，對岸坡穩定性等級給出綜合性判斷及預測結論(如穩定、不穩定等)。國內外學者往往選取坡度、坡高、沖溝發育程度、庫岸線曲率、地層巖性、巖土體物理力學性質、巖層傾角、地層與斜坡走向夾角、結構面發育特征、構造、潛在滑動面的傾角、潛在滑動面阻抗比、潛在滑動面內摩擦角、岸坡變形破壞跡象、庫岸水面寬度、波浪作用、巖土層含水性、徑
　　排條件、人為作用程度、植被發育程度、降雨量、地震等因素作為評價指標。無論是采用由地質資料的原始數據得到的評價指標還是對評價因素總結分類得出的評價指標，都在一定程度上加入了人為的判斷，更增加了評價指標量化的不確定性。如何選擇適當的評價指標，并準確地進行量化，成為邊坡穩定性量化評價的一大難題。
　　
　　2 評價指標體系的建立
　　
　　2.1 制定原則
　　(1)建立岸坡穩定性評價指標體系，應保證指標體系的系統性、客觀性和實用性；
　　(2)所選指標應具有代表性、全面性、協調性和層次性；
　　(3)必須分析指標間的相互關系，確定指標體系的結構。
　　2.2 指標的選擇
　　影響岸坡穩定性的因素多而復雜，但往往有起控制性作用的因素，如何將復雜的問題簡單化，從眾多的影響因素中提取對岸坡穩定性起控制性作用的因素，成為指標選擇的重點和難點。岸坡穩定性量化評價結論的可靠性與對岸坡的認識水平密切相關，因此加強對地質原形的理論分析，有利于提高量化評價的可靠性。
　　岸坡地質條件一般包括地質結構特征、地形地貌特征、河流地質作用、岸坡的變形破壞特征以及其他影響因素。地質結構特征包括岸坡結構類型、地層巖性、結構面特征、構造等；地形地貌特征包括岸坡高度、坡度、沖溝發育程度等；邊坡的變形破壞特征指已有地質災害特征、地表變形情況等；影響因素包括降雨、地震、人類工程活動等。斜坡的變形破壞往往是多種因素綜合作用的結果，但對于一個特定的滑坡而言，往往有起主導作用的因素。因此，從眾多影響因素中選取主要控制因素，對岸坡穩定性的評價具有重要意義。
　　2.3 指標體系的建立
　　根據現場調查結果分析，岸坡穩定性主要受地質結構特征控制，同時地形因素也有一定的影響，上述的影響因素是滑坡崩塌發生的誘發因素。因此岸坡變形破壞主要控制因素包括：地層巖性、岸坡結構類型、地質構造、地形、河流地質作用、岸坡現今變形活動狀況等，降雨對已有崩滑體的復活起重要作用。影響岸坡穩定性的因素很多，而評價指標太多可能會導致因素的重合，從而突出了某幾個影響因素。選擇評價指標應滿足指標全面性和代表性，不遺漏信息又沒有信息重疊。因此，選擇地層巖性、岸坡結構類型、構造影響程度、坡度、河流地質作用、岸坡變形破壞特征、降雨影響程度、地震、人類工程活動等九個評價指標。
　　評價指標確定后，指標間的結構并沒有表現出來，將評價指標分為兩個層次：六個基本地質因素，即地層巖性、岸坡結構類型、坡度、地質構造、河流地質作用、岸坡變形破壞狀況；三個影響因素，即降雨、地震、人類工程活動，作為穩定性評價指標。將岸坡穩定性程度劃分為四個等級，即穩定性低、穩定性較低、穩定性較高、穩定性高，建立岸坡穩定性評價指標體系。指標體系中地層巖性、岸坡結構類型、構造影響程度、已有地質災害以及降雨影響程度、地震、人類工程活動為定性指標，坡度為定量指標。對定性指標進行量化使其轉化為定量數據是建立評價標準的關鍵，應在綜合分析評價指標對岸坡穩定性影響的基礎上按以下方法量化。坡度采用實際值；岸坡變形破壞狀況可以用岸坡變形破壞密度(D)表示；集中降雨對岸坡尤其是已有災害地區穩定性影響顯著，因此降雨影響程度用日降雨量表示；而地層巖性、岸坡結構類型、構造影響程度、河流地質作用、地震、人類工程活動等按定性分析結果分別賦予量化值。
　　根據評價指標與岸坡變形破壞的相關性統計分析：泥巖、泥質粉砂巖組成的岸坡是變形破壞發生的最危險地段，而灰巖、白云巖岸坡穩定性較好；平緩傾外層狀岸坡和斜向傾內層狀岸坡是滑坡的易發地段，崩塌則在陡傾內逆向層狀岸坡和斜向傾內層狀岸坡中最易發生，變形體(危巖體)主要集中發生于平緩傾內層狀岸坡、中一陡傾外層狀岸坡和緩傾內層狀岸坡中；岸坡變形破壞主要發生在坡角為10°～50°的范圍中；岸坡變形破壞主要發生在河流走向與巖層走向的夾角(β″)為0°～25°和50°～90°范圍內。在此基礎上，對評價指標進行量化，大體上遵循這樣一個原則：對岸坡穩定性越為不利，則量化值越大。
　　
　　3 權重的確定
　　
　　評價指標體系中各指標對岸坡穩定性影響的重要程度具有一定的差異，評價中需按照其對評價目標的重要性給出一定的權重值。本文嘗試采用定性與定量相結合的綜合分析法確定各指標權重值。主觀判斷與客觀分析相結合的綜合分析法是將層次分析(AHP)法與最優綜合評價模型結合起來，用層次分析法計算相對重要性大小，用最優綜合評價模型確定相對離散程度大小并進行并和。具體步驟如下：
　　
　　4 岸坡穩定性模糊綜合評判
　　
　　模糊綜合評判就是應用模糊變換原理和最大隸屬度原則，考慮與評價事物相關的各因素，對其所作的綜合評價。
　　(1)首先確定因素集U和評價集V。
　　U={地層巖性，坡度，岸坡結構類型，構造影響程度，河流地質作用，已有地質災害，降雨影響程度}，V={穩定性高，穩定性較高，穩定性較低，穩定性低}。
　　(2)確定U中各因素對評價集V的隸屬度。在實際應用中，定量指標的隸屬度取值常采用線性隸屬度函數分別描述各因子對評價集中各因子隸屬程度。而定性指標則根據其對岸坡穩定性的影響程度賦予隸屬度值。
　　
　　5 結 論
　　
　　結果表明，岸坡結構類型及巖性對岸坡穩定性的影響最為顯著，岸坡變形破壞密度及構造影響程度次之，河流地質作用、構造影響程度、坡度、地震、人類工程活動、降雨對岸坡穩定性的影響最小。評價指標體系的建立包括評價指標的選擇及量化兩方面的內容，針對岸坡穩定性量化評價，目前尚無統一的評價指標體系，且在評價指標的選擇及分級、權重的分配等方面還沒有完善的理論，只能根據具體工程有針對性地劃分適合研究區的標準，這方面還有待于進一步研究。
　　
　　［作者簡介］曹鴻儒(1965—)，男，安徽合肥人，大專，工程師;曹原(1985—)，男，安徽合肥人，解放軍后勤指揮學院碩士研究生，研究方向：軍事交通。