大型巖溶洼地綜合利用效果評(píng)價(jià)在FAST工程中的應(yīng)用

孫　洪　付君宜　吳　斌　王　鴻

(1.貴州正業(yè)工程技術(shù)投資有限公司，貴陽　550005；2.貴州省巖溶地基工程技術(shù)研究中心，貴陽　550005)

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大型巖溶洼地綜合利用效果評(píng)價(jià)在FAST工程中的應(yīng)用

孫洪1，2付君宜1，2吳斌1，2王鴻1，2

(1.貴州正業(yè)工程技術(shù)投資有限公司，貴陽550005；2.貴州省巖溶地基工程技術(shù)研究中心，貴陽550005)

【摘要】以500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)工程為研究對(duì)象，探討大型巖溶洼地作為建筑場地的綜合利用價(jià)值。通過實(shí)際工程情況、自然災(zāi)害的治理、對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響等多種綜合因素，評(píng)價(jià)出工程對(duì)于巖溶洼地綜合利用效果的優(yōu)劣。通過匯總專家意見確定各因素之間的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并借助模糊數(shù)學(xué)理論，建立一個(gè)客觀、全面、準(zhǔn)確的巖溶洼地綜合利用效果短期評(píng)價(jià)模型，從而可以真實(shí)反映巖溶洼地綜合利用情況。

【關(guān)鍵詞】巖溶洼地；FAST；隸屬函數(shù)；模糊評(píng)價(jià)

1引言

中國科學(xué)院國家天文臺(tái)500m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡工程(FivehundredmetersApertureSphericalTelescope，簡稱FAST)，位于貴州省南部喀斯特地區(qū)的洼地內(nèi)，F(xiàn)AST建成后將成為世界上最大口徑的射電望遠(yuǎn)鏡，在未來20至30年保持世界一流地位[1]。目前國內(nèi)尚無巖溶洼地進(jìn)行工程土石方開挖的先例[2]。

2巖溶洼地綜合利用效果短期評(píng)價(jià)模型

2.1建立評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)FAST工程臺(tái)址開挖過程中所涉及的典型問題，建立如表1所示的巖溶洼地綜合利用效果評(píng)價(jià)影響因子[3，4]。將巖溶洼地綜合利用效果評(píng)價(jià)影響級(jí)別分為三個(gè)級(jí)別，這三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分別為較好利用，一般利用，較差利用，對(duì)應(yīng)建立評(píng)語集V{V1，V2，V3}。

表1　評(píng)價(jià)因子分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.2確定權(quán)重

目前對(duì)于定性目標(biāo)通常采用專家打分法[5]確定權(quán)重，這里采用利用APH方法確定權(quán)重。

(1)構(gòu)造判斷矩陣

首先構(gòu)建n階判斷矩陣C，如表3所示，判斷矩陣中將同一層中各因子相對(duì)于上一層而言兩兩比較，對(duì)每一層中各因子相對(duì)重要性給出一定判斷。由熟悉FAST工程的專家根據(jù)表2中的賦值標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)判斷矩陣如下所示，權(quán)重W2和W4只有兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，直接給出權(quán)重不再構(gòu)建判斷矩陣。

(2)計(jì)算權(quán)重系數(shù)

根據(jù)判斷矩陣進(jìn)行層次單排序及層次總排序，進(jìn)而確定評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重。采用求和法和求根法計(jì)算權(quán)重系數(shù)，計(jì)算方法建參考文獻(xiàn)[6]。

計(jì)算所得各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重向量：W1={0.122，0.230，0.648}；W2={0.875，0.125}；W3={0.148，0.770，0.085}；W4={0.2，0.8}；W={0.586，0.218，0.072，0.124}。

2.3確定隸屬度

由于分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中既有定性評(píng)價(jià)因子又包含定量評(píng)價(jià)因子，對(duì)于定性評(píng)價(jià)因子的隸屬度構(gòu)建方法采用專家打分的方式進(jìn)行，對(duì)于定量評(píng)價(jià)因子采用分布函數(shù)的方式構(gòu)造。

(1)定性評(píng)價(jià)因子

表2　定性評(píng)價(jià)中各因子的隸屬關(guān)系

由表2可構(gòu)造出大型巖溶洼地綜合利用評(píng)價(jià)中各因子的隸屬集：

R11={0.733，0.267，0}，R12={0.60，0.333，0.0667}，R13={0.733，0.20，0.0667}；

R22={0.467，0.467，0.0667}；

R32={0.733，0.267，0}，R33={0.80，0.133，0.0667}；

R41={0.533，0.333，0.134}。

(2)定量評(píng)價(jià)因子

對(duì)于定量評(píng)價(jià)因子采用隸屬度分布函數(shù)的方式計(jì)算隸屬度，這里采用半梯形分布函數(shù)，函數(shù)表達(dá)式如下所示。式中，a1，a2，a3，為評(píng)價(jià)因子隸屬于各分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中的分界線，通常采用上限值確定，這種分界方法會(huì)使得評(píng)價(jià)結(jié)果趨于較好的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，這里將分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中的上限值和下限值的中值作為分界線[7]，以評(píng)價(jià)因子U2-1為例隸屬函數(shù)如下所示。

(1)

(2)

(3)

由隸屬分布函數(shù)得出洼地地質(zhì)災(zāi)害治理，洼地綜合治理效果，拼裝場地使用效果和其他因素的二級(jí)模糊矩陣：

2.4巖溶洼地綜合利用效果短期評(píng)價(jià)結(jié)果

由于評(píng)價(jià)體系為二級(jí)評(píng)價(jià)體系，首先利用二級(jí)權(quán)重向量和二級(jí)模糊矩陣進(jìn)行復(fù)合運(yùn)算，這里復(fù)合運(yùn)算采用矩陣乘法[8]，并通過所得結(jié)果構(gòu)造一級(jí)模糊矩陣。計(jì)算結(jié)果分別為：S1=W1·R1=(0.703，0.239，0.0585)；S2=W2·R2=(0.933，0.058，0.0083)；S3=(0.915，0.0824，0.00567)；S4=(0.875，0.117，0.00883)。

式中，Si為一級(jí)評(píng)價(jià)也因子的隸屬向量，構(gòu)造大型巖溶洼地綜合利用評(píng)價(jià)的一級(jí)模糊矩陣：

利用一級(jí)權(quán)重向量和一級(jí)模糊矩陣進(jìn)行矩陣乘法運(yùn)算：S=W·R=(0.805，0.164，0.0429)，大型巖溶洼地綜合利用評(píng)價(jià)結(jié)果根據(jù)最大隸屬度原則，屬于V1(較好利用)。

3結(jié)論

由于FAST項(xiàng)目特殊的工程條件，目前國內(nèi)尚無在巖溶洼地內(nèi)工程建設(shè)的先例，工程建設(shè)對(duì)于大型巖溶洼地的綜合利用效果評(píng)價(jià)也尚無相關(guān)文獻(xiàn)。根據(jù)FAST工程建設(shè)特點(diǎn)，針對(duì)性的提出了影響大型巖溶洼地綜合利用效果的影響因素，并通過專家意見建立大型巖溶洼地綜合利用效果的影響因子評(píng)價(jià)因子分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。借助模糊數(shù)學(xué)理論，建立了巖溶洼地綜合利用效果短期評(píng)價(jià)模型。

參考文獻(xiàn)：

[1]南仁東.500m球反射面射電望遠(yuǎn)鏡FAST[J].中國科學(xué) G輯 物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)，2005，35(5)：449-466.

[2]趙碩，郭 明.500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡臺(tái)址的巖土工程問題探討[J].水利與建筑工程學(xué)報(bào)，2012.

[3]吳斌，楊振杰.巖溶洼地開挖設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)的研究和應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2015，15(25)：187-191.

[4]Habibagahi G，Meidani M.Reliability of slo Pstability analysis evaluated using fuzzy set approach[C].Proc.Of 5thInternational Conference on Civil Engineering.Ferdowsi University，2000：29-36.

[5]謝全敏，夏元友.巖體邊坡治理決策的模糊層次分析方法研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2003，22(7)：1117-1120.

[6]葉 珍.基于AHP的模糊綜合評(píng)價(jià)方法研究及應(yīng)用[D].華南理工大學(xué)，2010，5.

[7]徐兵兵，張妙仙.改進(jìn)的模糊層次分析法在南苕溪臨安段水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，31(9)：2066-2072.

[8]楊文東.武漢市大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)模糊數(shù)學(xué)模型的研究[D].武漢理工大學(xué)，2002.

作者簡介：孫洪，學(xué)士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)閹r土工程

中圖分類號(hào)：X21

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-288X(2016)04-0236-03

Comprehensive Utilization Effect Evaluation Large Karst Depression Application in FAST

SUN Hong1FU Junyi1，2WU Bin1，2WANG Hong1，2

(1.Guizhou Zhengye Engineering and Investment Incorporation Limited，Guiyang 550000，China；2.Guizhou Karst Foundation Engineering Technology Research Center，Guiyang 550000，China)

Abstract：Five hundred meters Aperture Spherical Telescope(FAST) was as a research object，the comprehensive utilization value of large karst depression which was a construction site had been discussed.The pros and cons of the project for comprehensive utilization of karst depression effect had evaluated though the actual engineering，the control of natural disasters，the impact on the ecological environment and so on.Classification standard between various factors had been ensured by summary of expert opinions and fuzzy theory，establishing an objective，comprehensive and accurate comprehensive utilization of short-term evaluation model of karst depression，which can reflect the comprehensive utilization of karst depression.

Keywords：karst depression；FAST；membershi Pfunction；fussy evaluation

項(xiàng)目資助：貴州省科技計(jì)劃項(xiàng)目(黔科合SY字(2014)3086)；貴州省科技計(jì)劃項(xiàng)目(黔科合機(jī)字[2011]4002號(hào))

引用文獻(xiàn)格式：孫洪等.大型巖溶洼地綜合利用效果評(píng)價(jià)在FAST工程中的應(yīng)用[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41(4)：236-238.