生产建设项目弃渣场潜在危险性快速评价方法研究——以新建重庆至万州铁路为例

韦立伟，付贵增，余雷，陈宇

（1.海河水利委员会海河流域水土保持监测中心站，天津300170；2.渝万铁路有限责任公司，重庆400014）

生产建设项目弃渣场潜在危险性快速评价方法研究
——以新建重庆至万州铁路为例

韦立伟1，付贵增1，余雷2，陈宇1

（1.海河水利委员会海河流域水土保持监测中心站，天津300170；2.渝万铁路有限责任公司，重庆400014）

弃渣场是生产建设项目存放大量弃土、弃石等固体废弃物的场地，是一种高势能的人造泥石流源，一旦发生事故将会严重威胁到下游人民生命和财产安全。采用层次分析法，以新建重庆至万州铁路为例，选取弃渣场类型、渣体性质、距重要设施距离、坡度、堆高、汇水面积、弃渣量、拦挡设施、截排水设施、密实度等10个指标进行研究，建立起新建重庆至万州铁路的弃渣场潜在危险性快速评价模型，通过实例验证，评价结果与实际情况有较好的一致性。

渝万铁路；弃渣场；潜在危险性；快速评价；层次分析法

弃渣场是生产建设项目在施工期和生产运行期产生的大量弃土、弃石等固体废弃物的专门堆放场地[1]，是一种高势能的人造泥石流源。弃渣场在降雨和上游来水的影响下，不但可能造成严重的水土流失，而且还可能诱发滑坡、泥石流等地质灾害，对下游人民生命财产安全造成严重威胁。

由于影响因子的复杂性，目前对生产建设项目弃渣场潜在危险性评价研究较少，尚无统一的弃渣场潜在危险性评价标准。

本文基于系统理论的层次分析法，以新建重庆至万州铁路（以下简称渝万铁路）为例，对弃渣场潜在危险性的影响因子进行研究，建立渝万铁路的弃渣场潜在危险性快速评价模型，以期为建设单位制定合理的安全防范措施提供必要的参考依据，提高弃渣场安全管理水平，降低潜在危险性，确保弃渣场安全运行。

1 工程概况

渝万铁路位于重庆市境内，南起重庆北站，向东北经江北区、渝北区、长寿区、垫江县、梁平县，终点万州北站。正线全长247.256 km，设计总占地面积1 191.01 hm2，其中永久占地588.39 hm2、临时占地602.62 hm2。计划施工总工期4年，于2013年4月开工建设。

工程所经区为中低山丘陵地貌，海拔130～1 100 m，相对高差20～600 m；土壤类型主要有黄壤、黄棕壤、紫色土、冲积土；山坡植被茂密，坡脚与斜坡多辟为旱地和林地，山势较陡处以针叶林、针阔混交林为主，森林覆盖率为15.05%～34.07%；为亚热带季风性湿润气候类型，夏热冬暖，冬季多雾，霜雪少见，降水丰沛，降雨主要集中在5—8月；流经河流均属长江水系，地表水资源丰富[2]。

渝万铁路具有建设线路长，施工周期长，扰动和破坏地表及植被面积大，挖、填、排、弃土石方量大，沿线弃渣场数量多等特点。项目地处长江上游，属三峡库区范围，生态区位重要。因此，做好工程建设中的水土保持特别是维护好全线弃渣场的安全，对于主体工程的安全运行和相关地区人民生命财产安全具有重要意义。

2 层次分析法原理

层次分析方法（Analytical Hierarchy Process，以下简称AHP）是美国运筹学家T.L.Saaty首次提出的，经过多年发展现已成为一种较为成熟的决策方法。其原理是根据具体问题的实质及决策要求所要达到的目标，将问题划分为不同的组成指标，按照指标之间的相互影响及隶属关系进行组合，形成一个多层次的递阶结构，在此基础上进行定性和定量分析。这种方法的特点是在对复杂决策问题的本质、影响因素及其内在关系等进行深入分析基础上，利用较少的定量信息把决策者的决策思维过程数学化，从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策手段[3]。

AHP步骤如下：①建立层次结构模型；②将问题中的各个要素划分为不同的层次结构，以框架结构说明各层次之间的从属关系；③构造判断矩阵，通过专家对因子间的相对重要程度打分，并用矩阵表示打分结果；④检验层次分析结果[4]。

3 评价模型建立

按照层次分析法评价指标体系设置的原则和指标选取的方法，结合渝万铁路特点和专家意见，运用层次分析法构建弃渣场潜在危险性评价指标体系。弃渣场潜在危险性评价指标体系分成3个层次：第一层次目标层（A）、第二层次一级评价指标层（B）和第三层次二级评价指标层（C）。其中，第一层次指生产建设项目弃渣场潜在危险性的大小；第二层次表示生产建设项目弃渣场潜在危险性评价中的一级评价指标，包括3个同级评价指标：弃渣场类型特征B1，弃渣场形态特征B2，弃渣场防护措施B3；第三层次表示生产建设项目弃渣场潜在危险性评价中的二级评价指标，包含10个同级评价指标：弃渣场类型C1、渣体性质C2、距重要设施距离C3、坡度C4、堆高C5、汇水面积C6、弃渣量C7、拦挡设施C8、截排水设施C9、渣体密实度C10。弃渣场潜在危险性层次模型，如图1所示。

图1 弃渣场潜在危险性层次模型

生产建设项目弃渣场潜在危险性评价通过10个二级评价指标的权重和赋值完成，在评价过程中，将10个二级评价指标按照一定的标准进行赋值，再将各个指标的赋值D和相应指标的权重WC相乘，得到对应弃渣场的潜在危险性值A。

生产建设项目弃渣场潜在危险性评价模型为：

式中：A为生产建设项目弃渣场潜在危险性值；Di为二级评价指标定量赋值；Wci为二级评价指标的权重。

4 评价指标权重计算

4.1 一级评价指标权重计算

一级评价指标判断矩阵通过专家打分的方式构建，请3位专家对一级评价指标进行两两相互比较，按照1—9九个标度分别进行打分，评价指标不同重要程度分别赋予不同的分值，见表1。

表1 判断矩阵标度及其含义[5]

对各专家判断矩阵加权几何平均，得到集结后的判断矩阵，准则层指标集结后的判断矩阵见表2。

表2 一级评价指标集结后的判断矩阵

特征向量经过归一化处理后得到生产建设项目弃渣场潜在危险性指标中的一级评价的指标权重WB分别为：WB1=0.309 7，WB2=0.271 5，WB3=0.418 8；指标排序为：WB3＞WB1＞WB2。从评价结果得到，3个一级评价指标中WB3的权重最大，即弃渣场防护措施B3是影响生产建设项目弃渣场潜在危险性的最重要的因素，其次为弃渣场类型特征B1，再次为弃渣场形态特征B2。

4.2 二级评价指标权重计算

二级评价指标判断矩阵也通过专家打分的方式构建，请3位专家对属于同一类一级评价指标下的二级评价指标进行两两相互比较，按照1—9九个标度进行打分，评价指标不同重要程度分别赋予不同的分值。对各专家判断矩阵加权几何平均，得到集结后的判断矩阵，再经过归一化处理后得到二级评价指标的指标权重，见表3。

表3 二级评价指标的指标权重

10个二级评价指标中WC9最大，即截排水设施C9是影响生产建设项目弃渣场潜在危险性的最重要的因素，其次为拦挡设施C8，再次为距重要设施距离C3[4-10]。

5 评价指标定量赋值

对二级评价指标的定量赋值D规则为：将10个二级评价指标按照权重大小排序。从权重最小的指标开始赋值1分，权重倒数第二小的指标给予2分，依次从1到10分别加1分，直到权重最大的指标为10分。根据各个指标的分级标准，若指标测量值属于最低级，则统一给予1分。如果属于上一级，则根据它在10个因子中的排序位置加相应的分值。之后，向上按等差级数递增。这样设计不仅体现了评价指标之间的重要程度，也将各评价指标之间的相互重要性定量地表现出来。二级评价指标的定量赋值D，见表4。

表4 二级评价指标定量赋值（D）

6 潜在危险性分级

生产建设项目弃渣场潜在危险性根据潜在危险性值A来综合确定。将同一类别中各评价指标的定量赋值D分别与其权重WC相乘后求和，得出不同级别的分类值，其计算公式为：

式中：A为不同等级潜在危险度阈值；Wci为各二级评价指标的权重；Dj为分类赋值。

按照上面的计算公式，得到生产建设项目弃渣场潜在危险性的3个评价等级：①1≤A≤7.841 2，弃渣场潜在危险性低；②7.841 2＜A≤14.682 4，弃渣场潜在危险性中等；③14.682 4＜A≤21.523 6，弃渣场潜在危险性高。

7 实例验证

选取2015年6月渝万铁路有代表性的5个弃渣场作为例子进行评价方法的实例验证，各弃渣场评价指标见表5。

表5 渝万铁路代表性弃渣场评价指标（2015年6月）

根据评价模型和二级评价指标赋值标准，对各典型弃渣场的潜在危险性进行评价，计算结果见表6。

表6 渝万铁路代表性弃渣场潜在危险性值（A）（2015年6月）

按照生产建设项目弃渣场潜在危险性分级标准，1号弃渣场潜在危险性值小于7.841 2，表明潜在危险性属于低；3、4、5号弃渣场潜在危险性值处于7.841 2～14.682 4，表明潜在危险性属于中等；2号弃渣场潜在危险性值处于14.682 4～21.523 6，表明潜在危险性属于高。此评价结果与专家现场实地调查结果基本拟合。

8 结论

运用层次分析法对生产建设项目弃渣场潜在危险性进行定量分析，根据渝万铁路工程具体情况，选取了评价指标，计算了各指标权重，建立了基于渝万铁路弃渣场的潜在危险性快速评价模型。选取2015年6月渝万铁路具有代表性的5个弃渣场实际数据代入模型，进行弃渣场潜在危险性评价，评价结果与实际情况相一致，评价方法具有良好的拟合性和实际指导价值。

层次分析法是一种评价生产建设项目弃渣场潜在危险性较好的方法，但实际评价由于测量值的误差和专家经验的不同，评价结果会有些偏差。在今后研究中可以考虑采用衍生层次分析法等，对生产建设项目弃渣场潜在危险性评价作进一步探讨。

生产建设项目弃渣场潜在危险性评价是一项探索性研究，本文意在抛砖引玉，吸引相关科技人员做更深入的研究和探索，以期提高弃渣场的管理水平，确保弃渣场和主体工程运行安全。

[1]中国水土保持学会水土保持规划设计专业委员会.生产建设项目水土保持设计指南[M].北京：中国水利水电出版社，2011：279-320.

[2]中铁二院集团有限责任公司.新建重庆至万州铁路水土保持方案报告书[R].成都：中铁二院集团有限责任公司，2010.

[3]樊晓一.层次分析法在典型滑坡危险度评价中的应用[J].自然灾害学报，2004，13（1）：72-76.

[4]铁永波.层次分析法在单沟泥石流危险度评价中的应用[J].中国地质灾害与防治学报，2006，17（4）：79-84.

[5]许树柏.层次分析法原理[M].天津：天津大学出版社，1988：145-165.

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[7]侯兰功.单沟泥石流灾害危险性评价研究[J].水土保持研究，2004，11（2）：125-128.

[8]王学武.多级模糊综合评判方法在泥石流评价中的应用[J].灾害学，2004，19（2）：1-6.

[9]郭金玉.层次分析法的研究与应用[J].中国安全科学学报，2008，18（5）：148-153.

[10]刘豹.层次分析法——规划决策的工具[J].系统工程，1984，2（2）：23-30.

Research on Rapid Assessment to Potential Risk of Production and Construction Projects Spoil Ground

WEI Li-wei1，FU Gui-zeng1，YU Lei2，CHEN Yu1
（1.Haihe Basin Soil and Water Conservation Monitor Center，HWCC，Tianjin 300170，China；2.Chongqing-Wanzhou Railway Co.，LTD，Chongqing 400014，China）

Construction and production projects spoil ground is special stacking site for a large number of soil，rock and oth⁃er solid waste，which is high potential man-made debris flow source.In the case of a possible accident，spoil ground will be serious threat to the downstream people′s life and property security.Taking the new Chongqing-Wanzhou railway as a study case，this study uses AHP to quantify 10 factors（ground type，physical property，distance，slope，hight，catchment area，slag amount，retaining wall，drain，density）and constructs a model for the new Chongqing-Wanzhou railway spoil ground risk degree assessment.The model is applied to assess the risk degree of the new Chongqing-Wanzhou railway spoil ground.Result obtained has a high relativity to the real situation.

Chongqing-Wanzhou railway；spoil ground；potential risk；rapid assessment；AHP

S157

A

1004-7328（2016）06-0041-04

10.3969/j.issn.1004-7328.2016.06.013

2016—08—10

韦立伟（1985—），男，硕士，工程师，主要从事水土保持监测工作。