CN115271297A - 一种基于ahp和综合指数法的屋后切坡危险性评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于AHP和综合指数法的屋后切坡危险性评价方法,包括以下步骤:基于覆盖层高度与切坡高度的比值,将屋后切坡划分为多种类型,根据屋后切坡类型及影响因素构建易发性评价影响因素体系;采用层次分析法分析各影响因素对目标层的权重系数;对多类切坡分别选取对应的影响因素,每一类切坡影响因素权重不同;根据各影响因素对切坡易发性的影响程度,对影响因素进行分级;对全体评价影响因素进行综合累加,按照分级评价屋后切坡易发性;叠加有效降雨预警分级,确定屋后切坡的危险性及预警等级。本发明提出的技术方案的有益效果是:采用AHP和综合指数法对屋后切坡易发性进行评价,结合降雨阈值分级,得到不同降雨条件下屋后切坡危险性。
Description
技术领域
本发明涉及地质灾害风险评价技术领域,尤其涉及一种基于AHP和综 合指数法的屋后切坡危险性评价方法。
背景技术
边坡是工程建设活动及人类生存中常见的自然地质环境之一。边坡岩 土体失稳后产生的崩塌、滑坡等地质灾害会给人民的生命财产安全带来难 以估计的损失。
目前针对边坡评价体系主要是针对稳定性作一个定性评价,因此大多 数选取了岩土体物理力学参数及降雨强度等因素。对每个屋后切坡获取岩 土体参数会耗费大量的经费及人力,且获取这些因素后可以采取更加有效 的定量计算,比如极限平衡法或者数值模拟。因本研究旨在提供一种快速 易推广的易发性评价体系,可以通过野外观察快速获取评价影响因素。
现有的切坡评价体系存在以下几点问题:①针对复杂的地质环境条件, 评价影响因素体系应尽量满足不同地区评价的需要。具体地区在应用时, 又要根据具体情况进行影响因素优化和筛选。②在建立主要影响因素体系 时,应尽量避免这种区域差异,相对规范和通用,包括术语表达、影响因 素内容界定和具体的描述标准等。③通常研究人员为全面系统的描述地质 环境,往往选择较多的评价影响因素。多影响因素情况下,不但影响因素之间可能在内涵上存在重叠交叉,而且往往可操作性较差,对问题的研究 解决无大裨益。
发明内容
有鉴于此,本发明的实施例提供了一种基于AHP和综合指数法的屋后 切坡危险性评价方法,采用AHP和综合指数法对屋后切坡易发性进行评价, 结合降雨阈值分级,得到不同降雨条件下屋后切坡危险性。
本发明的实施例提供一种基于AHP和综合指数法的屋后切坡危险性评 价方法,包括以下步骤:
S1:基于覆盖层高度与切坡高度的比值,将屋后切坡划分为多种类型, 根据屋后切坡类型及影响因素构建易发性评价影响因素体系;
S2:采用层次分析法分析各影响因素对目标层的权重系数;
S3:对多类切坡分别选取对应的影响因素,每一类切坡影响因素权重 不同;根据各影响因素对切坡易发性的影响程度,对影响因素进行分级;
S4:对全体评价影响因素进行综合累加,按照分级评价屋后切坡易发 性;
S5:叠加有效降雨预警分级,确定屋后切坡的危险性及预警等级。
进一步地,步骤S1中,评价影响因素体系包括7类一级影响因素,18 项二级影响因素,即地形地貌(切坡高度、切坡坡度、自然坡角、剖面形 态);岩体性质(基岩岩性、岩体结构、基岩坚硬程度、风化程度);覆盖 层性质(覆盖层厚度、覆盖层土分类);地质构造(斜坡结构、节理密度、 节理组数);水文条件(汇水条件、地下水状态)、植被作用(植被覆盖度、植被类型);稳定性现状(变形迹象)。
进一步地,步骤S2包括以下步骤:
S21:构造准则层判断矩阵,计算准则层权重;
第i个目标对第j个目标的相对权重记为:aij=wi/wj,其中wi,wj分别 表示目标i和目标j的相对权重,n个准则层目标两两比较后得到判断矩阵 A:
根据Satty标度对准则层进行两两比较,判断两两影响因素间的相对重 要性,确定aij的值;
S22:计算判断矩阵A的最大特征根λmax及其对应的特征向量并归一化;
S23:检验一致性,确定层次排序权向量;
当CR<0.1,阶数n>2时,即认为判断矩阵A的不一致程度在容许范围 之内,具有满足一致性的要求,可用标准化后的特征向量作为权向量,否 则就要对判断矩阵A进行重新调整。
当ζ≤0.1时,将切坡视为岩质切坡;当0.1<ζ≤0.9时,将切坡视为岩土 切坡;当0.9<ζ时,将切坡视为土质切坡。
进一步地,土质切坡的影响因素为:切坡高度、自然坡角、切坡坡度、 剖面形态、覆盖层土分类、汇水条件、地下水状态、植被覆盖度、植被类 型和变形迹象。
进一步地,岩质切坡的影响因素为:切坡高度、切坡坡度、剖面形态、 基岩岩性、岩体结构、基岩坚硬程度、风化程度、斜坡结构、节理密度、 节理组数、汇水条件、地下水状态、植被覆盖度、植被类型和变形迹象。
进一步地,岩土混合切坡的影响因素为:切坡高度、自然坡角、切坡坡 度、剖面形态、基岩岩性、岩体结构、基岩坚硬程度、风化程度、覆盖层 厚度、覆盖层土分类、斜坡结构、节理密度、节理组数、汇水条件、地下 水状态、植被覆盖度、植被类型和变形迹象。
进一步地,步骤S4中,屋后切坡易发性综合指数的计算公式为:
式中,Qj为第j切坡的易发性指数;Wi为影响第j切坡易发性程度的第 i影响因素作用权重;λi为第i影响因素影响该边坡易发性程度的数值。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是:通过将屋后切坡 类型及影响因素进行总结,分为多种不同类型的切坡,多项影响因素,全 面系统的描述地质环境对于切坡易发性的影响。在建立主要影响因素体系 时,采用了通用的术语表达指数标准。通过专家打分及文献调研确定了不 同切坡类型的影响因素权重。利用综合指数法确定屋后切坡易发性,并考 虑加固措施的效益。最后考虑降雨阈值分级,结合易发性可以得到不同降 雨量下切坡的危险性,为地质灾害精细化风险评价提供参考。
附图说明
图1是本发明提供的基于AHP和综合指数法的屋后切坡危险性评价方 法一实施例的方法流程图;
图2是本发明提供的影响因素评价体系示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本 发明实施方式作进一步地描述。
本发明的实施例提供一种基于AHP和综合指数法的屋后切坡危险性评 价方法,包括以下步骤:
S1:基于覆盖层高度与切坡高度的比值,将屋后切坡划分为多种类型, 根据屋后切坡类型及影响因素构建易发性评价影响因素体系。
边坡地质环境是一个复杂的系统,它既包含自然地质条件因素,又包 含人类活动的因素,不仅因素之间相互关系极为复杂,因素的量化也很困 难。影响因素体系的合理性将在很大程度上直接影响到评价预测的结果。 传统工程地质的评价预测工作,往往在评价影响因素的确定上带有很大的 人为性和主观性,影响因素的提取不规范,可操作性差,不易推广,这些 都是本项研究力图解决的。影响因素的选取应遵循以下原则:
(1)系统性和普适性
对于复杂的地质环境条件,评价影响因素体系应尽量满足不同地区评 价的需要。具体地区在应用时,又要根据具体情况进行影响因素优化和筛 选。
(2)规范性和可比性
虽然地质环境条件具有显著的区域性,但在建立主要影响因素体系时, 应尽量避免这种区域差异,相对规范和通用,包括术语表达、影响因素内 容界定和具体的描述标准等。
(3)阶段性和精度适应性
影响因素体系应满足不同精度和不同阶段工作的需要。对于初期勘测 阶段的评价,资料信息有限,影响因素体系应具有描述宏观的能力。随着 工作的深入和资料的积累,对地质环境条件的认识进一步深化,此时,影 响因素体系在一定程度上应具有描述细观的能力。
(4)简明性和可操作性
通常研究人员为全面系统的描述地质环境,往往选择较多的评价影响 因素。多影响因素情况下,不但影响因素之间可能在内涵上存在重叠交叉, 而且往往可操作性较差,对问题的研究解决无大裨益。因此,本文在针对 具体问题选择影响因素体系时,考虑问题的阶段性、针对性,尽量选择有 代表性的影响因素并避免影响因素之间的重叠交叉。
根据上述选取原则,本实例选取了对易发性评价与实际边坡检查有重 要意义的多项评价影响因素,评价影响因素体系包括7类一级影响因素, 18项二级影响因素,即地形地貌(切坡高度、切坡坡度、自然坡角、剖面 形态);岩体性质(基岩岩性、岩体结构、基岩坚硬程度、风化程度);覆 盖层性质(覆盖层厚度、覆盖层土分类);地质构造(斜坡结构、节理密度、 节理组数);水文条件(汇水条件、地下水状态)、植被作用(植被覆盖度、 植被类型);稳定性现状(变形迹象)。
S2:采用层次分析法AHP分析各影响因素对目标层的权重系数;
S21:构造准则层判断矩阵,计算准则层权重;
第i个目标对第j个目标的相对权重记为:aij=wi/wj,其中wi,wj分别 表示目标i和目标j的相对权重,n个准则层目标两两比较后得到判断矩阵 A:
根据Satty标度对准则层进行两两比较,如表1,按照1~9标度法对其 进行打分,判断两两影响因素间的相对重要性,确定aij的值。
表1层次分析法赋值方法
S22:计算判断矩阵A的最大特征根λmax及其对应的特征向量并归一化, 具体地,求解最大特征根的方法采用方根法进行求解;
S23:检验一致性,确定层次排序权向量,为了避免专家的主观偏向性, 保证权重分配的合理,应对判断矩阵进行一致性验证。
当CR<0.1,阶数n>2时,即认为判断矩阵A的不一致程度在容许范围 之内,具有满足一致性的要求,可用标准化后的特征向量作为权向量,否 则就要对判断矩阵A进行重新调整。
表2影响因素RI数值表
S3:对多类切坡分别选取对应的影响因素,每一类切坡影响因素权重 不同;根据各影响因素对切坡易发性的影响程度,对影响因素进行分级。
对影响因素进行分级,每一种等级按照易发性从小到大的顺序分别取 1-5指数。
S4:对全体评价影响因素进行综合累加,按照分级评价屋后切坡易发 性。
屋后切坡易发性综合指数的计算公式为:
式中,Qj为第j切坡的易发性指数;Wi为影响第j切坡易发性程度的第 i影响因素作用权重;λi为第i影响因素影响该边坡易发性程度的数值。
一到四级分别对应的评分为(1,2],(2,3],(3,4],(4,5],对于最终的评价 结果按照评分分别为低易发性,中易发性,高易发性,极高易发性。加固 措施能够降低切坡的易发性,通过评价加固措施的优劣来判断降低的易发 性程度,采取削坡、喷浆措施的可以降低一级易发性、采取干砌石挡墙和 浆砌石挡墙可以降低两级易发性。
S5:叠加有效降雨预警分级,确定屋后切坡的危险性及预警等级。将 降雨阈值分为四级,结合切坡易发性可以得到不同降雨量下切坡的危险性。
实施例:
1.研究区概况
庙源溪流域位于浙江省衢州市柯城区北部,面积约35km2,近中心地理 坐标约为东经118°47′58.0″,北纬29°06′07.0″。研究区西北为七里乡,南为 九华乡和石梁镇,东临衢江区。研究区属于侵蚀剥蚀岩浆岩丘陵-低山-中山 地貌,最高海拔为九华山1050米,最低海拔为160米,高差890米,山体 自然地形坡度25~35°,植被发育,以毛竹为主,覆盖率约70%。该地区大 部分地表上覆第四系风化层,厚度为2-5m。
2.评价影响因素体系建设
评价影响因素体系是基于野外调查对切坡影响因素的总结分析。首先 基于覆盖层高度与切坡高度的比值,将切坡划分为三种类型。然后对三类 切坡分别选取适宜的影响因素,每一种类型的切坡影响因素权重不同。通 过对三个现场实例进行易发性评价,与野外初判相同,验证了模型的准确 性。最后叠加降雨工况,就可以对切坡进行预警预报。将切坡型滑坡按照 岩土类型分为岩质、土质和岩土混合切坡,野外判断三种类型的切坡根据覆盖层厚度hs与切坡高度H的比值ζ:
当ζ≤0.1时则将切坡视为岩质切坡;当0.1<ζ≤0.9时则视为岩土切坡; 当0.9<ζ则视为土质切坡。针对三种类型的切坡选取代表性的影响因素, 土质切坡的影响因素为:切坡高度、自然坡角、切坡坡度、剖面形态、覆 盖层土分类、汇水条件、地下水状态、植被覆盖度、植被类型和变形迹象。 岩质切坡的影响因素为:切坡高度、切坡坡度、剖面形态、基岩岩性、岩 体结构、基岩坚硬程度、风化程度、斜坡结构、节理密度、节理组数、汇 水条件、地下水状态、植被覆盖度、植被类型和变形迹象。岩土混合切坡 的影响因素为:切坡高度、自然坡角、切坡坡度、剖面形态、基岩岩性、 岩体结构、基岩坚硬程度、风化程度、覆盖层厚度、覆盖层土分类、斜坡 结构、节理密度、节理组数、汇水条件、地下水状态、植被覆盖度、植被类型和变形迹象。
3.不同切坡类型影响因素权重确定
针对不同类型的切坡,依照国内外文献及专家评价进行打分。岩质切 坡和岩土混合切坡一级影响因素打分如表3、4所示。土质切坡由于一级影 响因素下二级影响因素较少,因此全部选择二级影响因素进行打分,如表5 所示。岩土混合切坡地形地貌、覆盖层性质打分如表6、7所示,岩质切坡 地形地貌打分如表8,其余的岩土混合和岩质切坡二级影响因素采用相同的 打分形式如表9、10、11、12。
表3岩质切坡一级影响因素打分
地形地貌 | 岩体性质 | 地质构造 | 水文作用 | 植被作用 | 稳定性现状 | |
地形地貌 | 1 | 0.33 | 0.50 | 0.50 | 3.00 | 0.33 |
岩体性质 | 3 | 1 | 2.00 | 1.00 | 3.00 | 0.50 |
地质构造 | 2 | 0.5 | 1 | 1/2 | 3 | 1/3 |
水文作用 | 2 | 1 | 2 | 1 | 4 | 1/2 |
植被作用 | 1/3 | 0.333333 | 1/3 | 1/4 | 1 | 1/4 |
变形 | 3 | 2 | 3 | 2 | 4 | 1 |
表4岩土混合切坡一级影响因素打分
表5土质切坡影响因素打分
表6岩土混合切坡地形地貌影响因素打分
坡高/m | 切坡坡度 | 自然坡角/° | 剖面形态 | |
坡高/m | 1.00 | 4.00 | 0.33 | 3.00 |
切坡坡度 | 0.25 | 1.00 | 0.20 | 0.50 |
自然坡角/° | 3.00 | 5.00 | 1.00 | 4.00 |
剖面形态 | 0.33 | 2 | 0.25 | 1.00 |
表7岩质切坡地形地貌影响因素打分
坡高/m | 切坡坡度 | 剖面形态 | |
坡高/m | 1.00 | 3.00 | 2.00 |
切坡坡度 | 0.33 | 1.00 | 0.50 |
剖面形态 | 0.50 | 2 | 1.00 |
表8岩体性质影响因素打分
表9覆盖层性质影响因素打分
表10地质构造影响因素打分
斜坡结构 | 节理密度 | 节理组数 | |
斜坡结构 | 1.00 | 2.00 | 3.00 |
节理密度 | 0.50 | 1.00 | 3.00 |
节理组数 | 0.33 | 0.33 | 1.00 |
表11水文条件影响因素打分
汇水条件 | 地下水状态 | |
汇水条件 | 1 | 3 |
地下水状态 | 0.33333333 | 1 |
表12植被作用影响因素打分
植被类型 | 植被覆盖度 | |
植被类型 | 1 | 3 |
植被覆盖度 | 0.33333333 | 1 |
三种类型切坡的影响因素权重由上表求得,按照野外调查及文献调研 结果,对二级影响因素划分等级,对每一种等级按照易发性从小到大的顺 序分别取1-5指数。最终得到三种类型切坡的易发程度评价影响因素体系及 量化分值如表13-15所示。
表13土质切坡易发程度评价影响因素体系及量化分值表
表14岩土混合切坡易发程度评价影响因素体系及量化分值表
表15岩质切坡易发程度评价影响因素体系及量化分值表
屋后切坡易发性综合指数计算公式如下:
式中,Qj为某一切坡的易发性指数;Wi为该切坡易发性程度的某个因 子作用权重;λi为影响该边坡易发性程度的数值。一到四级分别对应的评分 为(1,2],(2,3],(3,4],(4,5]。对于最终的评价结果按照评分分别为低易发性, 中易发性,高易发性,极高易发性。如表16,将降雨阈值分为四级,叠加 有效降雨预警分级,结合切坡易发性可以得到不同降雨量下切坡的危险性 及预警等级,分为低危险性、中危险性、高危险性和较高危险性。加固措施能够降低切坡的易发性,通过评价加固措施的优劣来判断降低的易发性 程度,采取削坡、喷浆措施的可以降低一级易发性、采取干砌石挡墙和浆 砌石挡墙可以降低两级易发性。
表16坡型滑坡降雨预警分级
在本文中,所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于 图中以及零部件相互之间的位置来定义的,只是为了表达技术方案的清楚 及方便。应当理解,所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下,本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结 合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发 明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在 本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于AHP和综合指数法的屋后切坡危险性评价方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:基于覆盖层高度与切坡高度的比值,将屋后切坡划分为多种类型,根据屋后切坡类型及影响因素构建易发性评价影响因素体系;
S2:采用层次分析法分析各影响因素对目标层的权重系数;
S3:对多类切坡分别选取对应的影响因素,每一类切坡影响因素权重不同;根据各影响因素对切坡易发性的影响程度,对影响因素进行分级;
S4:对全体评价影响因素进行综合累加,按照分级评价屋后切坡易发性;
S5:叠加有效降雨预警分级,确定屋后切坡的危险性及预警等级。
2.如权利要求1所述的基于AHP和综合指数法的屋后切坡危险性评价方法,其特征在于,步骤S1中,评价影响因素体系包括7类一级影响因素,18项二级影响因素,即地形地貌(切坡高度、切坡坡度、自然坡角、剖面形态);岩体性质(基岩岩性、岩体结构、基岩坚硬程度、风化程度);覆盖层性质(覆盖层厚度、覆盖层土分类);地质构造(斜坡结构、节理密度、节理组数);水文条件(汇水条件、地下水状态)、植被作用(植被覆盖度、植被类型);稳定性现状(变形迹象)。
3.如权利要求1所述的基于AHP和综合指数法的屋后切坡危险性评价方法,其特征在于,步骤S2包括以下步骤:
S21:构造准则层判断矩阵,计算准则层权重;
第i个目标对第j个目标的相对权重记为:aij=wi/wj,其中wi,wj分别表示目标i和目标j的相对权重,n个准则层目标两两比较后得到判断矩阵A:
根据Satty标度对准则层进行两两比较,判断两两影响因素间的相对重要性,确定aij的值;
S22:计算判断矩阵A的最大特征根λmax及其对应的特征向量并归一化;
S23:检验一致性,确定层次排序权向量;
当CR<0.1,阶数n>2时,即认为判断矩阵A的不一致程度在容许范围之内,具有满足一致性的要求,可用标准化后的特征向量作为权向量,否则就要对判断矩阵A进行重新调整。
5.如权利要求4所述的基于AHP和综合指数法的屋后切坡危险性评价方法,其特征在于,土质切坡的影响因素为:切坡高度、自然坡角、切坡坡度、剖面形态、覆盖层土分类、汇水条件、地下水状态、植被覆盖度、植被类型和变形迹象。
6.如权利要求4所述的基于AHP和综合指数法的屋后切坡危险性评价方法,其特征在于,岩质切坡的影响因素为:切坡高度、切坡坡度、剖面形态、基岩岩性、岩体结构、基岩坚硬程度、风化程度、斜坡结构、节理密度、节理组数、汇水条件、地下水状态、植被覆盖度、植被类型和变形迹象。
7.如权利要求4所述的基于AHP和综合指数法的屋后切坡危险性评价方法,其特征在于,岩土混合切坡的影响因素为:切坡高度、自然坡角、切坡坡度、剖面形态、基岩岩性、岩体结构、基岩坚硬程度、风化程度、覆盖层厚度、覆盖层土分类、斜坡结构、节理密度、节理组数、汇水条件、地下水状态、植被覆盖度、植被类型和变形迹象。
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CN117391438A (zh) * | 2023-10-08 | 2024-01-12 | 广东省科学院广州地理研究所 | 区域性群发性坡面型泥石流风险评价方法、系统和介质 |
CN117391438B (zh) * | 2023-10-08 | 2024-07-09 | 广东省科学院广州地理研究所 | 区域性群发性坡面型泥石流风险评价方法、系统和介质 |
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