模糊综合评价法在泥石流沟危险性评价的中的应用

模糊综合评价法在泥石流沟危险性评价的中的应用
作者：丁京彬朱学峰
来源：《城市建设理论研究》2012年第35期
摘要：以西北地区某泥石流沟的环境地质背景为基础，选取了泥石流沟平均纵比降、流域面积等6项特征参数为影响因素，通过灰色关联度法确定各因素的权重，运用模糊综合评价法对泥石流沟危险性进行评价，计算结果显示方法可行。

对泥石流的防治有重要的参考价值。

关键词：泥石流沟；灰色关联法；模糊综合评价法
Abstract: In northwest region of a debris flow environmental geological background as the basis, selects the debris flow gully average longitudinal slope, watershed area of 6 characteristic parameters for influencing factors, through grey correlation method to determine the weight of each factor, use the fuzzy comprehensive evaluation method to risk assessment of debris flow, the calculation results show that the method is feasible. On the prevention of debris flow has an important reference value.
Key words: debris flow gully; gray relational analysis; fuzzy comprehensive evaluation method 中图分类号：P25
前言
泥石流危险性是指灾害事件在各种条件综合作用下的活动程度，对泥石流进行危险性评价是泥石流风险评估的重要组成部分，它是根据灾害活动情况和形成条件，在对泥石流的致灾因素进行调查、统计、分析的基础上，确定泥石流灾害的活动程度和强度，评价泥石流的破坏能力。

模糊综合评价法是对受多种因素影响的现象或事物进行总的评价。

泥石流的模糊综合评价法首先考虑单个因子对危险度等级的影响，再综合考虑每个因子的影响作用，应用模糊变换原理的最大隶属原则最后确定危险度等级的划分。

2、方法原理
2.1模糊综合评价的数学模型
设某事物的某一特性等待评价，则影响这一特性的众多因素的所组成的集合称为因素集。

因素集中每一个因素都可量化为确定的值，然后划分多个数值区间对单一因素进行评价，不同的数值区间组成的集合称为评价集。

因素集中的因素所对应的权重组成的集合称为权重集，其中且。

对因素集进行量化，通过隶属度函数矩阵确定因素对评价集中的隶属度为，构成因素对评价集的模糊子集，将各因素组合起来就形成了单因素评判矩阵为
则模糊综合评价法就可表示为：，再通过最大隶属度原则确定评价对象评判结果。

2.2因素集的确定
对于泥石流沟的危险性，其影响因素大致可分为五大类：松散固体物质条件，包括地质构造、新构造运动、地震、地层岩性、不良地质现象等因素；水源条件，包括降水、径流、汇流特性等因素；地貌条件，包括流域面积、主沟长度、高差、主沟平均比降等；人类活动状况，如流域内人口密度、垦殖指数等；泥石流特性，如一次泥石流最大冲出量、泥石流发生频率、流速等。

2.3评价集的确定
对于泥石流沟的危险性的评价标准大致可以分为四个等级，如无危险、轻微危险、中等危险、高度危险。

2.4权重集的确定
权重的确定方法有许多种，如根据调查统计的专家系统法、多元回归分析法、灰色系统关联度分析法等，其中灰色系统关联度分析法运用较为广泛，取得了不错的效果。

灰色系统关联度分析的具体过程如下：
①用均值化方法对原数据进行无量纲化处理，得均值化矩阵
式中：--灰色关联因子矩阵，即原始数据，为各不同样本，为关联因子；
--均值化数据矩阵；
--原始数据中第列因子的平均值。

②以主要因子序列为参考序列，求得差序列
式中：为主导因子与其它因子的绝对差值。

③计算关联系数
式中：，--两极最大差与最小差；
--经验系数，一般取0.5。

④计算关联度
式中：--主导因子与其它各因子的平均关联度；
--样本总数。

⑤各因素权重值
式中：当时，。

2.5隶属函数
根据评价的四个等级，对影响因素的评价采用四值逻辑分区（表1），即Ⅰ区为无危险，Ⅱ区为轻微危险，Ⅲ区为中等危险，Ⅳ区为高度危险。

隶属值的确定原则为：若x在某一区间中间，则这个区间的隶属值为1，两侧区间不受影响各为0；若x偏离区间中间，向一侧偏移，则本区间的隶属值开始从1减小，而偏向区间的隶属值从0开始增大，当x位于两区间的分界点时，两相邻区间的隶属值相同都为0.5。

四值逻辑评分的标准，是根据泥石流沟所在区域的流域特点确定的。

表1各等级隶属度确定表
方法应用
以西北黄河流域内某泥石流沟为基础，对其进行危险性评价。

该沟位于青海省东部地区，流域内沟壑纵横，地表岩层裸露，植被覆盖较差，此地海拔高，昼夜温差大，降水时期集中，使得泥石流等灾害极易发生。

通过收集黄河上游地区主要泥石流沟谷发育的基本条件等相关文献的基础上，根据国内外对泥石流评价重点考虑的影响因素，结合改泥石流沟的地质构造、地形地貌和水文气象等特点，在野外综合调查和室内综合分析的基础上，选取了泥石流沟平均纵比降、流域面积、流域相对高差、主沟长度、沟谷松散固体物质储量以及年均降水量6个因子作为泥石流危险度划分的主要关联因子，其中沟谷平均比降为主导因子。

建立因子集合U为：
评价集为即{无危险，轻微危险，中等危险，高度危险}。

通过搜集相关文献，得到黄河上游地区其它相似地区泥石流沟的特征参数（表2）。

表2黄河上游地区泥石流沟特征参数
根据初始数据计算，得出各因子与主导因子的平均关联度如下：
由此得到影响因子的权数:
根据该泥石流沟的特征参数初始数据，结合隶属度确定函数，可得该泥石流沟的单因素评判矩阵（表3）。

表3该泥石流沟单因素评判矩阵
所以该泥石流沟模糊综合评判为：
根据最大隶属度原则，取中最大值0.302，对应于中等危险等级，故该泥石流沟为中等危险泥石流沟。

结论
泥石流的形成和发生是一个复杂的过程和体系。

本次对泥石流沟危险度的评价采用了模糊综合判别法和灰色系统理论相互结合的方法，克服了单纯用灰色系统理论的不足之处，并且通过函数关系式，把影响泥石流沟的各类地质因素的实测值，转化为泥石流危险度的判别值，通过模糊综合判别法进行计算，结果可靠。

参考文献
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