大型岩溶洼地综合利用效果评价在FAST工程中的应用

孙　洪　付君宜　吴　斌　王　鸿

(1.贵州正业工程技术投资有限公司，贵阳　550005；2.贵州省岩溶地基工程技术研究中心，贵阳　550005)



大型岩溶洼地综合利用效果评价在FAST工程中的应用

孙洪1，2付君宜1，2吴斌1，2王鸿1，2

(1.贵州正业工程技术投资有限公司，贵阳550005；2.贵州省岩溶地基工程技术研究中心，贵阳550005)

【摘要】以500米口径球面射电望远镜(FAST)工程为研究对象，探讨大型岩溶洼地作为建筑场地的综合利用价值。通过实际工程情况、自然灾害的治理、对生态环境的影响等多种综合因素，评价出工程对于岩溶洼地综合利用效果的优劣。通过汇总专家意见确定各因素之间的分级标准，并借助模糊数学理论，建立一个客观、全面、准确的岩溶洼地综合利用效果短期评价模型，从而可以真实反映岩溶洼地综合利用情况。

【关键词】岩溶洼地；FAST；隶属函数；模糊评价

1引言

中国科学院国家天文台500m口径球面射电望远镜工程(FivehundredmetersApertureSphericalTelescope，简称FAST)，位于贵州省南部喀斯特地区的洼地内，FAST建成后将成为世界上最大口径的射电望远镜，在未来20至30年保持世界一流地位[1]。目前国内尚无岩溶洼地进行工程土石方开挖的先例[2]。

2岩溶洼地综合利用效果短期评价模型

2.1建立评价指标

根据FAST工程台址开挖过程中所涉及的典型问题，建立如表1所示的岩溶洼地综合利用效果评价影响因子[3，4]。将岩溶洼地综合利用效果评价影响级别分为三个级别，这三级标准分别为较好利用，一般利用，较差利用，对应建立评语集V{V1，V2，V3}。

表1　评价因子分级标准

2.2确定权重

目前对于定性目标通常采用专家打分法[5]确定权重，这里采用利用APH方法确定权重。

(1)构造判断矩阵

首先构建n阶判断矩阵C，如表3所示，判断矩阵中将同一层中各因子相对于上一层而言两两比较，对每一层中各因子相对重要性给出一定判断。由熟悉FAST工程的专家根据表2中的赋值标准构判断矩阵如下所示，权重W2和W4只有两个评价指标，直接给出权重不再构建判断矩阵。

(2)计算权重系数

根据判断矩阵进行层次单排序及层次总排序，进而确定评价评价因子的权重。采用求和法和求根法计算权重系数，计算方法建参考文献[6]。

计算所得各评价因子的权重向量：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确定隶属度

由于分级标准中既有定性评价因子又包含定量评价因子，对于定性评价因子的隶属度构建方法采用专家打分的方式进行，对于定量评价因子采用分布函数的方式构造。

(1)定性评价因子

表2　定性评价中各因子的隶属关系

由表2可构造出大型岩溶洼地综合利用评价中各因子的隶属集：

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)定量评价因子

对于定量评价因子采用隶属度分布函数的方式计算隶属度，这里采用半梯形分布函数，函数表达式如下所示。式中，a1，a2，a3，为评价因子隶属于各分级标准中的分界线，通常采用上限值确定，这种分界方法会使得评价结果趋于较好的分级标准，这里将分级标准中的上限值和下限值的中值作为分界线[7]，以评价因子U2-1为例隶属函数如下所示。

(1)

(2)

(3)

由隶属分布函数得出洼地地质灾害治理，洼地综合治理效果，拼装场地使用效果和其他因素的二级模糊矩阵：

2.4岩溶洼地综合利用效果短期评价结果

由于评价体系为二级评价体系，首先利用二级权重向量和二级模糊矩阵进行复合运算，这里复合运算采用矩阵乘法[8]，并通过所得结果构造一级模糊矩阵。计算结果分别为：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为一级评价也因子的隶属向量，构造大型岩溶洼地综合利用评价的一级模糊矩阵：

利用一级权重向量和一级模糊矩阵进行矩阵乘法运算：S=W·R=(0.805，0.164，0.0429)，大型岩溶洼地综合利用评价结果根据最大隶属度原则，属于V1(较好利用)。

3结论

由于FAST项目特殊的工程条件，目前国内尚无在岩溶洼地内工程建设的先例，工程建设对于大型岩溶洼地的综合利用效果评价也尚无相关文献。根据FAST工程建设特点，针对性的提出了影响大型岩溶洼地综合利用效果的影响因素，并通过专家意见建立大型岩溶洼地综合利用效果的影响因子评价因子分级标准。借助模糊数学理论，建立了岩溶洼地综合利用效果短期评价模型。

参考文献：

[1]南仁东.500m球反射面射电望远镜FAST[J].中国科学 G辑 物理学 力学 天文学，2005，35(5)：449-466.

[2]赵硕，郭 明.500米口径球面射电望远镜台址的岩土工程问题探讨[J].水利与建筑工程学报，2012.

[3]吴斌，杨振杰.岩溶洼地开挖设计关键技术的研究和应用[J].科学技术与工程，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]谢全敏，夏元友.岩体边坡治理决策的模糊层次分析方法研究[J].岩石力学与工程学报，2003，22(7)：1117-1120.

[6]叶 珍.基于AHP的模糊综合评价方法研究及应用[D].华南理工大学，2010，5.

[7]徐兵兵，张妙仙.改进的模糊层次分析法在南苕溪临安段水质评价中的应用[J].环境科学学报，2011，31(9)：2066-2072.

[8]杨文东.武汉市大气环境质量评价模糊数学模型的研究[D].武汉理工大学，2002.

作者简介：孙洪，学士，高级工程师，主要研究方向为岩土工程

中图分类号：X21

文献标识码：A

文章编号：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

项目资助：贵州省科技计划项目(黔科合SY字(2014)3086)；贵州省科技计划项目(黔科合机字[2011]4002号)

引用文献格式：孙洪等.大型岩溶洼地综合利用效果评价在FAST工程中的应用[J].环境与可持续发展，2016，41(4)：236-238.