基于層次分析法的新疆地區(qū)礦山水文地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

王洪迪

（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)水資源管理中心，新疆 烏魯木齊 830000）

對(duì)新疆地區(qū)礦山地質(zhì)條件進(jìn)行地質(zhì)勘查與實(shí)地考察，在區(qū)域內(nèi)，對(duì)最新發(fā)現(xiàn)的礦化蝕變帶分布區(qū)，按照1.0：1.0 比例的地質(zhì)草測(cè)技術(shù)、1.0：1.0×104 比例的土壤化探測(cè)量技術(shù)、1.0：1.0×105 比例的物探激電中梯掃面技術(shù)，對(duì)區(qū)域礦山水文地質(zhì)條件進(jìn)行測(cè)深，綜合探測(cè)結(jié)果，可圈定區(qū)域內(nèi)含礦斷裂區(qū)域的物化探異常反應(yīng)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證此種異常，以槽探工程作為工程實(shí)施的主要手段，通過此種方式，揭露并驗(yàn)證含礦斷裂和物化探異常，以此為依據(jù)，選擇有利地段進(jìn)行少量深部鉆探工程驗(yàn)證[1]。2018 年4 月23 日至25 日，新疆維吾爾自治區(qū)國土資源廳聘請(qǐng)地質(zhì)專家對(duì)地區(qū)礦帶進(jìn)行了野外驗(yàn)收工作。綜合驗(yàn)收結(jié)果可知，新疆地區(qū)勘查工程施工及野外地質(zhì)工作質(zhì)量總體符合設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求，與實(shí)際相符，但預(yù)計(jì)找礦效果較差，主要是由于地區(qū)礦帶地形與地勢(shì)較為復(fù)雜，存在地質(zhì)災(zāi)害潛在發(fā)生概率。而此種問題不僅會(huì)影響到我國礦山工程的有序?qū)嵤踔烈矔?huì)在一定程度上對(duì)礦山工作者的個(gè)人安全造成威脅，為了解決與此方面的相關(guān)問題，本文將以新疆地區(qū)為例，引進(jìn)層次分析法，設(shè)計(jì)一種針對(duì)此區(qū)域的水文地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法，以此種方式，進(jìn)一步掌握礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境變化規(guī)律。

1 基于層次分析法的新疆地區(qū)礦山水文地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法設(shè)計(jì)

1.1 提取新疆地區(qū)水文地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)因子

綜合礦山工作者通過多次調(diào)研反饋的數(shù)據(jù)與資料可知，新疆地區(qū)礦山是一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)，為了進(jìn)一步掌握災(zāi)害發(fā)生的可能性，需要在設(shè)計(jì)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法前，提取災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)因子。在此過程中，可采用構(gòu)建評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)的方式，構(gòu)建一個(gè)可用于描述新疆地區(qū)礦山水文地質(zhì)的概況圖，并按照網(wǎng)絡(luò)的層次化結(jié)構(gòu)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)圖結(jié)構(gòu)進(jìn)行填充，以此用于描述新疆地區(qū)的礦山水文地質(zhì)原貌[2]。如下圖1 所示。

圖1 新疆地區(qū)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)因素網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

按照上述圖1 中提出的內(nèi)容，獲取新疆地區(qū)地質(zhì)基本條件、植被賦存條件、災(zāi)害發(fā)育程度、人類活動(dòng)等信息，將與此相關(guān)的信息作為危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)因子。

1.2 基于層次分析法構(gòu)造危險(xiǎn)性判斷矩陣

在完成對(duì)評(píng)價(jià)因子的提取后，引進(jìn)AHP 評(píng)價(jià)法，對(duì)不同評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，及其對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生可能性的影響進(jìn)行分析。在評(píng)價(jià)因子重要性時(shí)，可根據(jù)不同因子的發(fā)生次數(shù)進(jìn)行專家判斷，例如，新疆地區(qū)礦山內(nèi)，人類活動(dòng)次數(shù)較低，區(qū)域內(nèi)的礦產(chǎn)資源正處于一種待開發(fā)狀態(tài)，因此，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜[3]。以此可得出礦山地勢(shì)因子的危險(xiǎn)度>人類工程活動(dòng)因子的危險(xiǎn)度。同時(shí)，考慮到區(qū)域內(nèi)當(dāng)下仍沒有工程對(duì)其進(jìn)行生態(tài)規(guī)劃，因此大部分區(qū)域的地貌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，賦存的植被也屬于原生類植被，以此可得出地形坡度因子的危險(xiǎn)度>原生植物因子的危險(xiǎn)度。按照依次遞減的層級(jí)結(jié)構(gòu)，對(duì)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)因子的等級(jí)進(jìn)行排序：a（新疆地區(qū)礦山地勢(shì)陡峭坡度）>b（地質(zhì)結(jié)構(gòu)）>c（原生植物覆蓋率）>d（地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育密度）>e（人類工程活動(dòng)）。以此為依據(jù)，構(gòu)建一個(gè)初步的危險(xiǎn)性判斷矩陣，如下公式所示。

公式（1）中：A 表示為判斷矩陣表達(dá)式。在完成對(duì)危險(xiǎn)性判斷矩陣的構(gòu)建后，計(jì)算對(duì)應(yīng)矩陣A 中，每行的幾何平均值，以此作為描述因子指標(biāo)權(quán)重值的依據(jù)。計(jì)算過程如下。

公式（2）中：wi表示為評(píng)價(jià)因子i 的幾何權(quán)重值；n 表示為A 對(duì)應(yīng)的行數(shù)；a表示為元素?cái)?shù)量；i表示為評(píng)價(jià)因子；j表示為A 對(duì)應(yīng)的列數(shù)。其中i 的取值為[1，n]中任意一個(gè)整數(shù)值，為了確保計(jì)算結(jié)果與新疆地區(qū)礦山水文地質(zhì)環(huán)境具備一定適配性，可按照i 在A 中對(duì)應(yīng)的層次，對(duì)其進(jìn)行歸一處理。處理過程可用如下計(jì)算公式表示。

公式（4）中：CI表示為對(duì)A 中位于同一行、同一列的元素一致化檢驗(yàn)結(jié)果；CR表示為平均一致性隨機(jī)指標(biāo)；RI表示為隨機(jī)一致率；λmax表示為危險(xiǎn)性最大特征。按照上述計(jì)算公式，將新疆地區(qū)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果與計(jì)算公式進(jìn)行匹配，輸出真實(shí)的計(jì)算結(jié)果。在計(jì)算結(jié)果中，當(dāng)CR小于或等于0.1 時(shí)，此時(shí)可認(rèn)為構(gòu)造的判斷矩陣A 中各個(gè)元素具有一致性特征，即使用A評(píng)價(jià)危險(xiǎn)性是合理的。當(dāng)CR大于0.1 時(shí)，此時(shí)可認(rèn)為構(gòu)造的判斷矩陣A 中各個(gè)元素不具備一致性特征，即無法將A 作為評(píng)價(jià)危險(xiǎn)性依據(jù)，有必要重新選定評(píng)價(jià)因子。

1.3 基于危險(xiǎn)性等級(jí)的評(píng)價(jià)結(jié)果量化

在完成上述相關(guān)研究后，引進(jìn)指數(shù)綜合評(píng)價(jià)模型，量化處理評(píng)價(jià)因子，對(duì)照不同評(píng)價(jià)因子在判斷矩陣中的權(quán)重，對(duì)其危險(xiǎn)性等級(jí)進(jìn)行劃分。其中指數(shù)綜合評(píng)價(jià)模型的表達(dá)式如下。

公式（5）中：I k表示為對(duì)新疆地區(qū)礦山內(nèi)k 單元災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的結(jié)果；iW表示為第i 個(gè)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重值；P表示為區(qū)域環(huán)境危險(xiǎn)性系數(shù)。按照上述公式計(jì)算結(jié)果，對(duì)評(píng)價(jià)因子危險(xiǎn)性等級(jí)進(jìn)行賦值，如下表1 所示。

表1 新疆地區(qū)礦山水文地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性等級(jí)

按照上述表1 中內(nèi)容，對(duì)應(yīng)危險(xiǎn)性系數(shù)計(jì)算結(jié)果，便可完成對(duì)新疆地區(qū)礦山水文地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

綜合本文上述論述，結(jié)合層測(cè)分析法對(duì)新疆地區(qū)礦山水文地質(zhì)的災(zāi)害危險(xiǎn)性，提出了一種全新的評(píng)價(jià)方法，為進(jìn)一步驗(yàn)證該方法在實(shí)際應(yīng)用中的效果，將其與傳統(tǒng)基于多目標(biāo)模型的評(píng)價(jià)方法應(yīng)用到相同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境當(dāng)中，驗(yàn)證兩種方法的實(shí)際應(yīng)用效果。將新疆地區(qū)某礦山作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，分別利用兩種評(píng)價(jià)方法對(duì)其水文地質(zhì)的危險(xiǎn)性進(jìn)行分析，被評(píng)價(jià)區(qū)域的整體面積約為82.32km2。在被評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)隨機(jī)劃分五個(gè)不同分區(qū)，并將其分別標(biāo)號(hào)為1～5，利用兩種評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用思路，完成評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果代入公式（4）中，利用該公式完成對(duì)兩種評(píng)價(jià)方法得出結(jié)果的一致性進(jìn)行檢驗(yàn)，并將其繪制成如圖2 所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖。

圖2 兩種評(píng)價(jià)方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

從圖2 中得出的兩種評(píng)價(jià)方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，本文評(píng)價(jià)方法得出的結(jié)果CR值均小于0.1，而傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法得出的結(jié)果均超過0.1。通過本文上述可知，CR值越小，則說明其一致性越高，得出的評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際水文地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性情況越接近，反之同理。因此，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明，本文提出的評(píng)價(jià)方法在應(yīng)用到實(shí)際礦山當(dāng)中，針對(duì)其水文地質(zhì)的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果更準(zhǔn)確，充分體現(xiàn)了該方法的準(zhǔn)確性和合理性。

3 結(jié)語

相關(guān)水文地質(zhì)災(zāi)害的研究，一直是我國礦山工作者的關(guān)注重點(diǎn)，為了進(jìn)一步落實(shí)與此方面相關(guān)的研究，本文結(jié)合對(duì)新疆地區(qū)地勢(shì)、地形、地貌的考察，對(duì)水文地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法展開設(shè)計(jì)，并在完成與此相關(guān)的研究后，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方式，證明了此方法在評(píng)價(jià)危險(xiǎn)性方面，具有真實(shí)的應(yīng)用效果，并且，可在真正意義上為我國礦山工程的有序?qū)嵤┨峁椭?/p>