張國信，劉興榮，周自強，張座雄，賈雪梅

［關(guān)鍵詞］ 泥石流攔擋壩；評價體系；AHP模糊綜合法；等級分類

［摘要］ 對治理工程進(jìn)行效果評價是保障泥石流溝道安全運行的重要環(huán)節(jié)。以隴南地區(qū)泥石流攔擋壩為例，通過野外調(diào)查獲取了影響泥石流攔擋壩運行效果的變量信息，采用AHP模糊綜合法，構(gòu)建了包含4個要素層、13個指標(biāo)層的綜合評價體系，并對評價結(jié)果進(jìn)行了量化分級，結(jié)果表明：隴南地區(qū)約94%的攔擋壩達(dá)到較優(yōu)及以上級別，工程運行良好，應(yīng)吸取成功經(jīng)驗；評價為較差及以下的攔擋壩約占6%，為帶病運行或失效工程，需要重修或者加固，應(yīng)引起高度關(guān)注。

［中圖分類號］ P642.23［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A［文章編號］ 1000－0941（2023）06－0045－03

泥石流防治工程的研究多著重于防治前的參數(shù)選取和工程結(jié)構(gòu)的更新，對防治工程運行狀況的研究較少，以至于還未形成較成熟的、統(tǒng)一的泥石流防治工程評價方法。王念秦等[1-2]采用層次分析法建立了泥石流防治工程效果后評價指標(biāo)體系；張文濤等[3]以2019年“8·20”泥石流為背景，結(jié)合現(xiàn)場考察，對四川汶川縣臥龍幸福溝泥石流巖土防治工程的治理效果進(jìn)行了分析和評價；陳寧生等[4]認(rèn)為防治工程評價應(yīng)較全面地考慮攔擋壩的攔蓄和調(diào)節(jié)泥石流固體物質(zhì)總量及溝道微地貌的變化；叢凱等[5]認(rèn)為FLO-2D軟件在泥石流治理工程的評價方面具有借鑒和參考意義。以上研究主要針對流域內(nèi)泥石流防治工程的整體效果進(jìn)行評價，而針對單體工程運行狀況進(jìn)行逐一評價的研究較少。本研究使用0.1～0.9標(biāo)度下的AHP模糊綜合評價法，結(jié)合隴南市武都區(qū)泥石流防治工程的運行狀況，構(gòu)建了一套泥石流防治工程評價方法，旨在為單體工程評價提供理論依據(jù)。

1研究區(qū)概況

武都區(qū)位于甘肅省東南部的隴南市中部，屬白龍江流域。氣候由北亞熱帶半濕潤向暖溫帶半干旱過渡，其垂直差異明顯，區(qū)內(nèi)雨量充沛，多集中于4—10月，尤其5—9月易發(fā)生強降雨或暴雨事件。武都區(qū)為西秦嶺構(gòu)造的中高山地，山高坡陡、河谷深切，地域內(nèi)多見侵蝕和剝蝕地貌，脆弱碎屑巖廣布[6]。地表裸露范圍大，未裸露地表由棕壤、黃棕壤、暗棕壤、黃土和松散堆積物覆蓋[7-8]。受濕潤的季風(fēng)氣候影響和特殊的地質(zhì)構(gòu)造作用，武都區(qū)成為全國泥石流災(zāi)害多發(fā)區(qū)之一[9]。

自“5·12”汶川地震以來，武都區(qū)已多次實施泥石流治理工程[10]。治理模式主要為攔排結(jié)合，材料多采用漿砌石砌筑，少數(shù)采用混凝土或者鋼筋混凝土澆筑。攔排結(jié)合的工程措施使泥石流快速形成水石分離，一方面降低了泥石流容重，削減了泥石流的破壞力，另一方面抬高了溝床基準(zhǔn)面，減少了溝岸坍塌，改善了流域地質(zhì)環(huán)境[11]。本研究以隴南市武都區(qū)54條溝道內(nèi)167道攔擋壩為例，進(jìn)行泥石流防治工程運行現(xiàn)狀評價。

2評價模型

武都區(qū)的泥石流防治工程已經(jīng)運行了10余年，降低了泥石流的含沙量和破壞力，達(dá)到了治理泥石流的目的。但經(jīng)過長年累月的泥石流作用后，少數(shù)工程已被破壞，部分?jǐn)r擋工程也局部或全部淤滿。依據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)可知，39%的攔擋壩已淤滿，26%的攔擋壩發(fā)生了不同程度的破損或基礎(chǔ)下切?，F(xiàn)狀條件下這些工程是否還能達(dá)到防災(zāi)效果、是否需要增設(shè)加強工程、防治工程自身是否安全等問題，迫切需要一套科學(xué)、合理和可量化評價方法進(jìn)行評估。本研究通過前期設(shè)計資料和現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)對比分析，構(gòu)建了泥石流防治工程運行現(xiàn)狀評價指標(biāo)體系，全面地評價了武都區(qū)泥石流防治工程的運行現(xiàn)狀。

2.1指標(biāo)體系的構(gòu)建

本研究以2008年“5·12”汶川地震以來修建的攔擋壩為研究對象，涉及地理位置為104°34′25″～105°38′28″E、32°47′48″～33°42′25″N。以2019—2020年調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以資料收集、現(xiàn)場實測、訪問調(diào)查及無人機輔助勘測等手段獲取數(shù)據(jù)，對涉及的54條溝道進(jìn)行了梳理。根據(jù)專家學(xué)者、泥石流危害區(qū)居民和管理部門的評分結(jié)果，最終構(gòu)建了攔擋壩工程評價體系。其要素層涵蓋了方案布局、施工概況、運行工況和運行效果4個方面，依次用X1、X2、X3和X4表示。根據(jù)攔擋壩不同階段發(fā)揮的不同作用及特征，在4個要素層下又涵蓋了13個指標(biāo)層。其評價指標(biāo)體系見表1。

2.2評價模型的建立

評價模型采用的是AHP模糊綜合法[12-13]，判斷值范圍為0.1～0.9。

2.2.1構(gòu)建判斷矩陣

根據(jù)打分結(jié)果，分別對照判斷賦值，構(gòu)建相應(yīng)的判斷矩陣。要素層的判斷矩陣為A=u11…u1i… u1m

ui1…uii…uim

um1 … umi…umm（1） 式中：A為m行m列的目標(biāo)層判斷矩陣；u為要素層判斷值；i為要素層數(shù)，i=1，2，…，m。

指標(biāo)層的判斷矩陣公式為 Xi=v11…v1j…v1n

vj1…vjj…vjn

vn1…vnj…vnn（2）式中：Xi為n行n列的要素層判斷矩陣；v為指標(biāo)層判斷值；j為指標(biāo)層數(shù)，j=1，2，…，n。

2.2.2求取指標(biāo)分量及暫時權(quán)重

矩陣行向量相乘， 張國信等：AHP模糊綜合法在泥石流防治工程運行現(xiàn)狀評價中的應(yīng)用得到指標(biāo)所占分量，公式為Ui=Πmb=1uib（3）

Vij=Πnc=1vjc（4）通過指標(biāo)所占分量比重獲取暫時權(quán)重：Wi=Ui/∑mi=1Ui（5）

Lij=Vij/∑nj=1Vij（6）式中：Ui為要素層各項要素所占分量；Vij為指標(biāo)層各項指標(biāo)所占分量；Wi為各要素層暫時權(quán)重;Lij為指標(biāo)層暫時權(quán)重。

2.2.3求取最終權(quán)重

要素層和指標(biāo)層所占分量兩兩相乘，可得到指標(biāo)層的最終權(quán)重，公式為Wij=Wi×Lij（7）式中：Wij為指標(biāo)層的最終權(quán)重值。

經(jīng)計算得出攔擋壩指標(biāo)層的權(quán)重，見表2。

2.2.4求取模糊評價值

泥石流防治工程運行現(xiàn)狀評價由模糊評價值決定，其值越高，說明運行效果越好。求取模糊評價值公式為Kij=Wij×Q（8）式中：Kij為治理工程量化評價值；Q為攔擋壩對應(yīng)指標(biāo)層調(diào)查值，由專業(yè)人員或管理人員打分獲得，分為3個等次，即調(diào)查結(jié)果優(yōu)秀（外觀無破損且防御功能強）打3分，中等（外觀有破損但仍有防御功能）打2分，差（失去防御功能）打1分。

3評價與分析

3.1分類等級劃分

本研究使用AHP模糊綜合法進(jìn)行了攔擋壩防治工程運行情況的評價，對式（8）的評價結(jié)果進(jìn)行了分類，分類間距以等間隔為準(zhǔn)，取0.28。再按評價結(jié)果進(jìn)行了分類，將防治工程效果歸納為5個不同等級，依次為差、較差、較優(yōu)、優(yōu)和最優(yōu)。統(tǒng)計結(jié)果見表3。

3.2攔擋壩工程效果評價與分析

由表3可知，攔擋壩工程最優(yōu)的涉及纏坡溝、東江水溝等47條溝的123座壩，占調(diào)查攔擋壩的73.7%，此類攔擋壩治理效果突出，當(dāng)?shù)厝罕娫u價高，屬于精品工程，要作為學(xué)習(xí)、推廣和科學(xué)研究的重點，只要定期進(jìn)行巡查即可；攔擋壩工程評價優(yōu)的涉及清水溝、燕兒溝等15條泥石流溝的32座壩，占調(diào)查攔擋壩的19.2%，此類攔擋壩工程治理效果較好，能達(dá)到治理目的，但存在一定不足，屬于能正常運行工程，要加大運行監(jiān)管力度，尤其要加強雨季巡查；攔擋壩工程較優(yōu)的涉及甘家溝、馬槽溝等2條溝的2座壩，占調(diào)查攔擋壩的1.2%，是臨界失效工程，此類攔擋壩仍有防治功能，但局部有破損，工程自身具有較大安全隱患，需要及時修復(fù)；攔擋壩較差的涉及泥灣溝、馬槽溝等2條溝的7座壩，占調(diào)查攔擋壩的4.2%，此類攔擋壩防治功能已明顯不足，需要增加輔助設(shè)施和進(jìn)行壩體修復(fù)，屬于帶病工程；攔擋壩工程差的涉及泥灣溝的3座壩，占調(diào)查攔擋壩的1.7%，此類攔擋壩結(jié)構(gòu)已損毀，已失去防治泥石流功能，需要重建，屬于失效工程。

在攔擋壩現(xiàn)狀運行中需要重點關(guān)注的是評價為較差和差的2個等級，占調(diào)查攔擋壩的5.9%，要增加輔助設(shè)施、修復(fù)或者重新治理。如兩水鎮(zhèn)泥灣溝1～6號攔擋壩性能綜合評價為差或較差，主要原因為災(zāi)害機理認(rèn)知度差，參數(shù)取值不合理，加上實施難度大，導(dǎo)致設(shè)計結(jié)構(gòu)不合理、工程安全性低，已失去攔擋性能，當(dāng)?shù)鼐用癫粷M意。綜合評價泥灣溝壩體受損嚴(yán)重，應(yīng)重新治理。

4結(jié)論

本研究使用工作人員現(xiàn)場調(diào)查和訪問的數(shù)據(jù)，構(gòu)建了隴南市武都區(qū)泥石流工程現(xiàn)狀運行評價指標(biāo)體系，該體系由防治工作的方案布局、施工概況、運行工況和運行效果4個方面組成，采用AHP模糊綜合法進(jìn)行評價，從而獲得泥石流防治工程指標(biāo)體系結(jié)果值，得出以下結(jié)論：

（1）工程評價體系涵蓋了4個要素層、13個指標(biāo)層，較全面地覆蓋了泥石流防治工程評價指標(biāo)。

（2）評價結(jié)果表明隴南市武都區(qū)泥石流防治工程現(xiàn)狀約94%為較優(yōu)及以上，約6%為差和較差。

（3）采用AHP模糊綜合法得出的評價結(jié)果與實際調(diào)查較吻合，能較好地評價和預(yù)測泥石流治理工程的運行工況，也能較好地優(yōu)化泥石流治理工程設(shè)計方案和完善運行工程的管理措施。

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［作者簡介］ 張國信（1987—），男，甘肅靜寧人，助理研究員，碩士，研究方向為地質(zhì)災(zāi)害防治；通信作者劉興榮（1979—），男，甘肅靖遠(yuǎn)人，研究員，碩士，研究方向為地質(zhì)災(zāi)害防治。

［收稿日期］ 2022-05-07

（責(zé)任編輯楊傲秋）