人为泥石流灾害严重等级的定量模糊综合评判

人为泥石流灾害严重等级的 定量模糊综合评判3 α 张汉雄 (中科院、水利部水土保持研究所, 陕西杨陵　712100) 摘　　要 根据神府2东胜矿区人为泥石流的调查分析, 选择 15 个因素 (含 5 个主控因素) 作为其严重程度的评价因子, 确定了四值逻辑 (严、中、轻、否)评判的定量。应用 模糊综合评判和分层定量模糊综合评判两种方法对该煤田 65 条泥石流沟的严重等 级进行综合判别, 准确性达 9311% , 它为保护该地煤田建设和工农业生产提供了重 要的科学依据。 主词: 泥石流　四值逻辑判别　模糊综合评判 中国图书分类号: 　P642. 23 1　矿区开发中的人为泥石流 神府2东胜煤田是晋、陕、蒙能源基地的核心, 煤炭储量丰富, 埋藏浅, 煤质优良, 是我国未 来重要的能源基地。已探明煤储量 2236×108 t, 为世界七大煤田之一, 面积 960 km 2, 主要位于 乌兰木伦河流域。自 1987 年煤田开发以来, 矿区基础设施建设已初具规模, 8 个大型煤矿和 200 多个中小型煤矿相继投产, 生产能力每年约 2000×104 t。 1. 1　脆弱的自然环境 该区地处鄂尔多斯台地与黄土丘陵的过渡带, 西邻毛乌素沙漠, 植被稀少, 气候干旱且多 风沙暴雨, 自然环境十分脆弱。20% 地面复盖着 30～ 50 m 厚的沙黄土, 其余为半固定或移动 式风积沙丘。基岩地层面积占 1815% , 主要为砒砂岩、沙岩、泥质页岩等沉积岩, 质地疏松脆 弱, 抗蚀性差, 是黄河中游的多沙粗沙区, 土壤侵蚀模数在 7000～ 10000 tökm 2·a。黄土侵蚀和 基岩产沙是侵蚀泥沙的主要来源, 矿区下游窟野河年平均输沙量达 15824 tökm 2·a, 洪水含沙 量一般在 300～ 500 kgöm 3, 最大达 1640 kgöm 3, 往往形成高含沙洪水泥流。 1. 2　采矿后人为泥石流显著增加 采矿中大规模工程建设对环境破坏强烈, 加速人为泥石流活动的形成与发展, 主要表现 在: ①大面积松动或破坏地表, 加速土壤侵蚀和泥沙聚积, 如母河沟小流域侵蚀模数由采矿前 的 9500 tökm 2·a 增加到 2×104 tökm 2·a, 增加约 1 倍; ②露天矿剥离土石沙, 修铁 (公) 路弃 土和采矿弃碴等大量固体松散物质外排, 大多堆积于沟道或沟坡, 坡度较陡, 为泥石流的发生 5 卷 3 期 1996 年 8 月　　　　　 自　然　灾　害　学　报 JOU RNAL O F NA TU RAL D ISA ST ER S　　　　　 V o l. 5,N o. 3 A ug. 1996　 α 3 该研究是中科院《山地灾害——滑坡、泥石流》基础研究特别基金资助课题 © 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net (5) 沟口堆积扇活动程度　由沟口堆积扇发育程度及大河的河势变化可反映泥石流的活 动程度, 可由现场调查堆积扇是否明显、新旧叠置、扇面冲淤变幅、河道弯曲变形等特征反映其 严重程度。 3　模糊综合评判的原理与方法 影响泥石流形成和运动的因素多, 度量标准不一, 有些可定量, 有些仅能定性描述。评判一 个泥石流沟不能只用简单的“是”与“否”来回答, 还要评价其严重程度和可能的发展趋势。应用 模糊综合评判方法可满意地解决该问题, 是研究泥石流多种因素内在联系与规律性的有效方 法。 3. 1　泥石流沟量化评判准则 泥石流沟综合评判有两方面: 一是根据潜在因素判别是否为泥石流沟, 二是评价在一 定暴雨激发下泥石流运动的规模与程度, 即严重程度。在方法上, 前者用模糊判别, 后者采用分 层量化模糊综合评判确定。 严重程度采用四值逻辑 (A、B、C、D 级)判别, 即 (1) 严重 (A 级) 　主导影响因素活跃, 其它因素亦较活跃, 处境严峻, 有威胁感, 有一触即 发之势, 必须加以警戒并应采取有效防治措施。 (2)中等严重 (B 级)　各影响因素均有一定程度活动或个别主导因素突出, 总的形势与威 胁感不突出, 须加强监测治理。 (3) 轻度严重 (C 级) 　各项影响因素均较稳定, 在一定时期内不会活动成灾的泥石流沟, 需采取预防措施。 (4)无问题 (D 级)　不属于泥石流沟。 依据矿区人为泥石流特点选择 15 项影响因素作为评价因子, 并根据泥石流沟参数的统计 分析、专家判别和参考国内其它地区泥石流的评判标准判定四级评分标准, 按因素重要性赋于 权重, 制定了矿区人为泥石流严重程度数量化评分标准 (表 1)。其中 10 项为定量因子, 5 项为 定性描述的量化处理因子。 对任一泥石流沟均可用表 1 中评分值进行综合评判, 其 15 项因子总分值为 N = ∑ 15 i= 1 N A + ∑ 15 i= 1 N B + ∑ 15 i= 1 N C + ∑ 15 i= 1 N D = 125+ 97+ 69+ 15= 306 各等级量化分级标准为 　　　　　　 严重　N ≥N 1= 12 (∑ 15 i= 1 N A + ∑ 15 i= 1 N B ) = 111 中等　N 1≥N ≥N 2= 12 (∑ 15 i= 1 N B + ∑ 15 i= 1 N C) = 83 轻微　N 2≥N ≥N 3= 12 (∑ 15 i= 1 N C+ ∑ 15 i= 1 N D ) = 42 一般　N ≤N 3= 42 以下 (1) ·26· 自　然　灾　害　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　5 卷 © 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 提供了丰富的物质源。据调查, 矿区排弃松散物总量约 140712×104 m 3, 沙土约占 2ö3, 碎石、 石块占 1ö3, 而堆积于易形成泥石流的沟坡部位约 710×104 m 3, 占总量一半; ③修路或建筑中 大范围深挖方, 破坏地层结构, 基岩裸露, 易侵蚀、风化散落, 往往导致滑坡、崩塌或坍塌, 增加 松散物质聚积, 加速人为泥石流发展。据调查, 采矿前矿区有泥石流沟 35 条, 小型滑坡 7 处, 密 度分别为 316 条ö100 km 2 和 017 处ö100 km 2; 采矿后 1994 年调查有泥石流沟 150 条, 中小型 滑坡崩塌 23 处, 密度分别为 1516 条ö100 km 2 和 214 处ö100 km 2, 泥石流沟增加了 313 倍, 滑 坡崩塌增加了 213 倍。 2　人为泥石流形成与运动的环境因素分析 矿区泥石流活动的影响因素除一般的自然因素外, 矿区建设中人为活动起着主要作用。为 确定人为泥石流形成与运动的影响因素, 必须研究诸多因素的综合影响与组合效应, 以确定人 为泥石流形成的潜在能级 (严重程度)以及发生的可能性与空间分布。暴雨是泥石流形成的动 力条件, 属随机水文因素, 拟另文专述, 本文仅考虑地面环境因素。 2. 1　因素类型 根据矿区自然环境条件和泥石流形成条件, 影响人为泥石流的地面环境因素可分为三类 15 项因素, 其中 5 项为影响人为泥石流的关键因素, 即主导因素。 (1) 流域地表特征　在一定程度上反映是否存在形成泥石流的地形地貌条件, 直观性强。 主要包括沟道流域面积、主沟比降、相对高差、植被盖度和耕垦程度 5 个因子。 (2) 固体松散物质的产生与存在状况 (即泥沙产状) 　充足的松散物质贮备是形成泥石流 的重要物质条件, 坡面侵蚀、重力侵蚀和弃碴堆积则是矿区松散物质来源。该类中包括侵蚀模 数、弃碴贮量、泥沙沿程补给比、滑坡崩塌程度和岩性类型 5 个因子。 (3) 泥石流运动的河沟构造特征　此类因子反映泥石流运动的汇流特性、规模与程度, 包 括沟谷断面形状、阻塞程度、沟岸山坡坡度、沟口堆积扇发育程度及石块比例 5 个因子, 可区分 属高含沙泥石流与粘性泥石流。 2. 2　主导因素 主导因素是对泥石流形成和运动有明显影响和决定作用的因素, 是现场调查和专家评判 优先考虑的因子, 应对其特征作详述。 (1)主沟纵坡　是指沟口以上沟段或流通区与形成区沟段之平均比降, 可由现场调查或从 1ö50000 地形图或航片量算取得, 它是泥石流运动能量的重要条件。 (2) 土壤侵蚀程度　它反映流域内细颗粒物质来源的程度, 用侵蚀模数度量, 可由侵蚀分 布图或水文资料分析取得。 (3)弃碴 (固体松散物质)贮量　它是采矿人为加速泥石流形成的定量评价因子, 主要是露 天矿剥离物外排、修铁路公路弃土石、井矿弃碴和采石弃碴外排的土、石、沙混合物, 可现场调 查其堆积量、堆积坡度、有无防护措施, 计量单位为m 3ökm 2。 (4)沟道沿程补给长度比　它是流域内泥沙贮量、分布、补给程度的综合评价因子, 对泥石 流汇流和运动规模有重要影响, 可按总补给长度与主沟长度之比度量。 ·16·3 期　　　　　　　　　　张汉雄: 人为泥石流灾害严重等级的定量模糊综合评判 © 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 初测时可按表 1 中 5 项主控因子初评, 若 5 项总分大于 35 分, 则肯定属泥石流沟, 然后再 对其它因子详查, 进行综合判定。判别准则是: 总分N ≥111 分属严重级, 总分在 83～ 110 分属 中等严重级, 总分在 42～ 82 分为轻微级, 总分小于 42 分则不属泥石流沟。用该准则对矿区 65 条泥石流沟野外调查判别验证, 其中 9018◊ (59 条) 与专家评判相符, 不符合者占 912◊ , 故该 准则可用。 3. 2　模糊综合评判原理 根据泥石流严重等级的四值判别准则, 设影响泥石流活动的因素集为X , 其严重程度的评 语集为 Y , 则有 X = {x 1, x 2, ⋯, x m }　　　m = 1, 2, ⋯, 15 (2) Y = {y 1, y 2, ⋯, y 4} (3) X 到 Y 的模糊关系为R～ , 即 R～ = X × Y →〔0, 1〕 则R～ 可用一个m ×4 阶的矩阵表示 R～ = r11 r12 r13 r14 r21 r22 r23 r24 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ rm 1 rm 2 rm 3 rm 4 (4) 式中 rij是R～ 的隶属函数 ΛR～ (x i, y j ) , r ij∈[ 0, 1 ], 即从第 i 个因子着眼对第 j 种评分的可能程度, 且 r ij应满足 0≤r ij≤1 和 ∑ n j= 1 r ij = 1　　i = 1, 2, ⋯,m ; 　j = 1, 2, ⋯, 4 (5) 　　对第 i 个因子来说, 向量 (r i1, ri2, r i3, ri4) 是 y i 的特征向量, 即 Y 的模糊评语子集, 亦称第 i 个因子的单因子评判, 即 y i = (严, 中, 轻, 否) 对于多因子综合评判, 由于各因子影响程度差异大, 专家对各因子重要性评价不完全一致, 故 应给评价因子赋于权重。权重分配可表示为X 的一个模糊子集A～ , x i 对A～ 的隶属度称作 x i 的 权系数, 全部因子的权重应满足 ∑ m i= 1 ΛA～ (x i) = 1 (6) 若上式不等于 1, 可进行归一化处理, 即令 ∑ m i= 1 ΛA～ (x i) = ΛA～ (x 1) + ΛA～ (x 2) + ⋯ + ΛA～ (x m )ΛA～ (x ′i) = ΛA～ (x i) ∑ m j= 1 ΛA～ (x j ) (7) 则 ∑ m i= 1 ΛA～ (x ′i) = ∑m i= 1 ΛA～ (x i) ∑ m j= 1 ΛA～ (x j ) = 1 (8) ·46· 自　然　灾　害　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　5 卷 © 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 　　给定综合评判模糊关系阵R～ 和权重分配阵A～ , 就可求出综合评判结果阵B～。B～ 为A～ 通过R～ 的模糊变换得到的综合评判初始模型, 即 B～ = A～õ R～ = (b1, b2, b3, b4) (9) bj = ∨ m i= 1 (a i ∧ r ij ) (10) 且各元素满足 0 ≤ bj ≤ 1 (11) 及 ∑ 4 j = 1 bj = 1 (12) 应用 (9)式即可对泥石流沟的严重程度进行定量评判。 4　模糊综合评判的计算方法 (1)数据采集处理　影响泥石流活动的因素复杂, 涉及面广, 全面采集十分困难。进行泥石 流的调查时, 主要依据前述 15 个因子调查, 除特殊情况需作补充调查外, 一般均能满足。对采 集的数据分项统计分析, 确定因素的上、下限量级, 作为专家评判的基础。由于数据量大, 一般 需建立数据库, 以便分类、贮存、调用和判别分析。 (2) 建立模糊关系阵 R～ 　通常由专家评分法确定 r ij。设 P 个专家对第 i 个因素调查分析 后, 分别有 P 1、P 2、P 3、P 4 人认为该因子属于严、中、轻、否, 则第 i 行的元素为 r ij = P j öP 　　　　　j = 1, 2, 3, 4 (13) 　　若设 60 位专家中, 分别有 18、24、14、4 人认为该因子属于严、中、轻、否, 则由上式计算的 r ij为 r i = (0. 30, 0. 40, 0. 23, 0. 07) 依此类推, 可求出其它因子的四值判别向量, 建立模糊关系阵R～。 (3)确定权重阵A～ 　设有m 个因子, 权重集为一行向量, 即 A～ = (A 1,A 2, ⋯,A m )　　　m = 1, 2, ⋯, 15 设专家对m 个因子的四值评分分别为 S i1、S i2、S i3、S i4, 则 A i = ∑ 4 i= 1 S ij ∑ 15 i= 1 ∑ 4 j= 1 S ij = S i ∑ 15 i= 1 S ij (14) 式中 S ij为第 i 个因子第 j 个等级评分值, S i 为第 i 个因子的总评分, 则可计算出表 1 各因子的 权重。例如流域面积因子的S i= 13 分, ∑S i= 306 分,A i= 13ö306= 0. 042, 其余依此类推可求 出各A i 值。 ( 4) 模糊变换与判别　现以实例说明其计算方法: 矿区高家畔泥石流沟流域面积 0115 km 2, 主沟比降 0121, 土壤侵蚀模数 7500 tökm 2, 弃碴贮量 7500 m 3, 即 50000 m 3ökm 2, 泥沙沿 程补给比为 45◊ , 沟口有堆集扇发育, 河道弯曲。现按 5 个主导因子对该沟的严重程度作综合 评判。由 5 个因子值从表 1 求得总分为 43 分, 因 43> 35, 故属泥石流沟。然后由专家评分结果 ·56·3 期　　　　　　　　　　张汉雄: 人为泥石流灾害严重等级的定量模糊综合评判 © 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 由 (13)式求出模糊关系阵为 R～ = 0. 30 0. 40 0. 20 0. 10 0. 37 0. 47 0. 13 0. 03 0. 44 0. 30 0. 23 0. 03 0 0. 32 0. 43 0. 25 0. 13 0. 45 0. 35 0. 07 　　由表 1 查出 5 因子的权重为 ΛA～ (x i) = (01062, 01082, 01015, 01092, 01101) , 再按 (6) 式作 归一化处理, 此处m = 5, 则得 5 个主导因子的权重向量 　　A～ = (0. 13, 0. 17, 0. 31, 0. 19, 0. 20) 则评判矩阵 　　B～ = A～ ·R～ = [ 0113∨0117∨0131∨0∨0113, 　0113∨0117∨0130∨0119∨0120, 　 0113∨0113∨0123∨0119∨0120, 　0110∨0103∨0103∨0119∨0107 ] = [ 0131, 0130, 0123, 0119 ]= (严、中、轻、否) 结果表明, 0131 最大, 该沟属“严重”级, 因弃碴量和侵蚀严重, 且其权重大, 在综合评判时 起主要作用。 5　多层次量化模糊综合评判 在多因素影响的系统中, 因素有不同层次, 上述模糊综合评判虽给各因子赋于权重, 而模 糊矩阵采取先取小后取大的复合运算, 实际上泯没了所有因素之影响, 使评判值很小, 有时甚 至难以区分 (如上例中 0131 稍大于 0130)或得不到有意义的结果。为此, 可采用分层模糊评判 方法, 即把 15 个因子分为三类二个层次, 即流域地表特征、泥沙产状、河沟构造特征。先对每类 5 个因子评判, 再进行类之间的高层次综合评判。 5. 1　基本原理 用上述专家评分法建立模糊关系阵直观性强, 计算简便。其缺点是各参数评分标准不统 一, 量化分级不均匀。因此, 可采用量化模糊判别, 即将表 1 评分值转化为归一化的判别系数, 以 0125、0150、0175 为界取其中值作为严、中、轻、否的标准值 (表 2) , 则可由因素值确定R～ i 值。 表 2　　数量化四值评分标准 严重程度 严重 中等 轻微 否 　界　限　值 1≥r i1≥0. 75 0. 75≥r i2≥0. 50 0. 50≥r i3≥0. 25 r i4< 0. 25 　标　准　值 0. 875 0. 625 0. 375 0. 1253 流域面积 km 2 0. 05～ 0. 20 0. 20～ 0. 80 < 0. 05, 0. 80～ 5. 0 > 5. 0 　　3 其它因素定量分级标准同表 1, 可参阅此表取其标准值。 设总评判集分为 3 个子集, 每子集含 5 个因子 (表 1) , 则可由表 2 计算各子集R～ i 和由表 1 计算权重阵A～ i, 则 B～ i = A～õ R～ T = (b1, b2, b3)　　　i = 1, 2, 3 (15) ·66· 自　然　灾　害　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　5 卷 © 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 则总评判矩阵 R～ = B～ 1 B～ 2 B～ 3 = (bij ) m ×n (16) 和 B～ 3 = A～õ R～ = A～õ A～ 1 õ R～ 1A～ 2 õ R～ 2 A～ 3 õ R～ 3 (17) 它既是子集的综合评判结果, 也是总体评判结果, 可按一般矩阵相乘。 5. 2　计算方法 现仍以矿区高家畔泥石流沟实例说明其评判计算方法。 (1)确定 R～ 1、R～ 2、R～ 3　它表示地表特征、泥沙产状和沟河构造特征分别属于严、中、轻、否的 模糊关系阵, 由表 2 选用。例如该流域面积 0115 km 2, 属严重级, 取标准值 01875; 相对高差 85 m 轻度级, 取 01375; 主沟比降 0121, 取 01625; 植被盖度 35◊ , 取 01375; 耕垦程度 8◊ , 取 01125。同理, 可得出 R～ 1、R～ 2、R～ 3 各因子 (依表 1 因素顺序, 因子值略)的判断向量为 　　R～ 1= (0. 875, 0. 375, 0. 625, 0. 375, 0. 125) = (严、轻、中、轻、否) R～ 2= (0. 625, 0. 625, 0. 625, 0. 375, 0. 875) = (中、中、中、轻、严) R～ 3= (0. 875, 0. 625, 0. 375, 0. 875, 0. 125) = (严、中、轻、严、否) 另外, 还可用隶属函数求 r ij。此例主沟坡度 x 可用戒下型隶属函数表示为Λx～ (r j ) = 1 x ≥ 0. 500. 75 + (x - 0. 25) 0. 25 ≤ x < 0. 500. 50 + x - 0. 200. 20 0. 20 ≤ x < 0. 250. 25 + x - 0. 100. 40 0. 10 ≤ x < 0. 20 0. 125 + x - 0. 050. 4 0. 05 ≤ x < 0. 10 0 x < 0. 05 (18) 　　由上式计算的 rij = 01505 与表 2 中等级标准值 01625 相差较大。显然, 表 2 中不能体现同 一等级参数值大小差异, 而隶属函数能对参数值精确地模糊计量。但确定四值逻辑的隶属函数 较为困难, 工作量大, 不合理的隶属函数反而会导致错误判断, 故文中采用标准值计量。 (2)计算A～ 1、A～ 2、A～ 3　计算权重A～ i 的方法与一般模糊评判方法相同, 即由表 1 采用各因子 权系数, 再按 (7) 式对各类因子的权重分配作归一化处理, 于是得到三类各因子 (依表 1 序号) 的权重向量 　　A～ 1= (0. 155, 0. 122, 0. 303, 0. 228, 0. 192) A～ 2= (0. 183, 0. 335, 0. 205, 0. 161, 0. 116) A～ 3= (0. 221, 0. 359, 0. 186, 0. 117, 0. 117) ·76·3 期　　　　　　　　　　张汉雄: 人为泥石流灾害严重等级的定量模糊综合评判 © 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net (3)计算B～ 1、B～ 2、B～ 3　确定了R～ i 和A～ i 之后, 分类评判矩阵B～ i ( i= 1, 2, 3) 可按 (15) 式计算, 即 B～ 1 = A～ 1 õ R～ T1 = (0. 155, 0. 122, 0. 303, 0. 228, 0. 192) õ 0. 8750. 3750. 625 0. 375 0. 125 = 0. 480 　　同样, 可算出B～ 2= 01614, B～ 3= 01604, 即第二层次分类评判结果。由于 0125< 0148< 0150, 故地表特征属轻度严重级; 因 0150< 01614< 0175 和 0150< 01604< 0175, 故泥沙产状和河沟 特征均属中等严重级泥石流沟。 (4)总体评判　由计算的B～ i 值可构造总体评判模糊关系阵 　　　R～ = B～ 1 B～ 2 B～ 3 = 0. 480 0. 614 0. 604 将计算的A～ i 值分类求和作归一处理, 则得总体分类权重分配 　　　A～ = (A～ 1,A～ 2,A～ 3) = (0. 271, 0. 509, 0. 218) 最终总体评判结果按 (17)式计算, 即 B～ 3 = A～õ R～ = (0. 271, 0. 509, 0. 218) õ 0. 4800. 614 0. 604 = 0. 574 　　由于 0150< 01574< 0175, 故总体评判结果属“中等严重”的泥石流沟。此结果与上例 5 个 主控因子评判结果稍有差异。不难看出, 上例 0131> 0130 相差甚微, 即刚进入“严”之列, 且仅 由 5 个因子判别不一定精确, 只能作为判别“是”与“否”的依据。该结果对 15 个因子分层判别, 全面考虑了各因素的综合影响, 评判精度和可信度均较高。因此, 分层定量模糊综合评判更能 准确地反映泥石流沟的严重程度。 6　矿区泥石流沟综合评判结果分析 应用上述两种模糊综合判别方法, 我们对神府2东胜矿区 65 条泥石流沟进行判别。首先将 现场调查的资料分类处理分析, 建立数据库管理系统。然后选择 5 项主控因素进行初步判别筛 选, 即 5 项总分小于 35 分为“否”, 有 7 条沟初判为非泥石流沟。对其余 58 条泥石流沟用分层 定量模糊综合评判方法详评结果为: 属于“严重”级 18 条,“中等严重”级 27 条,“轻微”级 13 条, 分别占沟总数的 3110◊ 、4616◊ 和 2214◊ 。详评结果与实际比较, 58 条沟均属泥石流沟, 但个别沟的量级稍有差异,“严重”级中有 1 条应属“中等”级;“中等”级中有 2 条应属“轻微” 级, 一条应属“严重”级;“轻度”级完全相符。即 4 条沟与实际不符, 其余 54 条完全相符, 总评判 有效性达 9311◊ , 评判有相当高的准确性。 现从评判的泥石流沟中随机选取 15 条沟的判别结果 (表 3)加以分析。可以看出, 属于“严 ·86· 自　然　灾　害　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　5 卷 © 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 重”级的泥石流沟, 泥沙产状均为严, 地表特征和河沟构造亦为“严”或“中”, 弃碴贮量均在 8× 104 m 3ökm 2 以上, 侵蚀模数亦较大, 即人为活动起主要作用。属于“中等”级沟道, 泥沙产状亦 为“中”或“严”, 其余两类属“中”或“轻”; 属于“轻微”级沟, 泥沙产状均为“轻”, 其余两项为“轻” 或“中”。这说明泥沙产状因素类及其 3 个主导因子是人为泥石流的重要评判因子,“严重”级和 “中等”级泥石流沟主要是人为活动所造成。因此, 该评判结果对研究矿区人为泥石流的形成与 运动特点及其防治有十分重要的参考价值。 表 3　　矿区部分泥石流沟严重程度评判结果 序 号 泥石流 沟道 主要因素 流域 面积 (km 2) 主沟 比降 　　 侵蚀 模数 ( tökm 2) 弃碴贮量(m 3) 泥沙补给比(◊ ) 堆积扇发育　　 类评判结果地表特征 泥沙产状 河沟构造 总评结果 与实际比较 1 羊路渠 1 号 0. 309 0. 166 12000 6510 65. 5 有堆积 中 中 轻 中 完全相符 2 羊路渠 2 号 0. 225 0. 150 11000 7600 58. 5 明显堆积 轻 中 中 中 完全相符 3 木头沟 2 号 0. 045 0. 133 9500 1450 56. 5 明显堆积 轻 中 中 中 完全相符 4 木头沟 3 号 2. 094 0. 145 10000 36800 29. 4 有堆积 轻 轻 轻 轻 完全相符 5 李家畔 1 号 0. 930 0. 137 8500 42000 46. 6 发育明显 轻 中 中 中 完全相符 6 李家畔 2 号 0. 028 0. 263 7600 2810 67. 2 发育明显 中 严 中 严 完全相符 7 李家畔 3 号 0. 056 0. 240 8000 6500 57. 8 发育明显 中 严 中 严 介于中严之间 8 李家畔 5 号 0. 032 0. 257 8500 4650 56. 4 严重堆积 严 严 严 严 完全相符 9 李家畔 6 号 0. 349 0. 172 11500 20520 56. 8 有堆积 中 中 轻 中 完全相符 10 大海子沟 0. 098 0. 205 13000 1525 47. 5 有堆积 中 轻 轻 轻 完全相符 11 母河沟 0. 381 0. 124 12500 5760 46. 3 发育明显 轻 轻 中 轻 完全相符 12 王渠沟 1 号 0. 024 0. 305 14000 3255 75. 2 发育明显 严 严 中 中 完全相符 13 王渠沟 2 号 0. 059 0. 352 13500 4756 71. 0 严重堆积 严 严 严 严 完全相符 14 王渠沟 3 号 0. 128 0. 245 12000 9470 68. 7 发育明显 严 严 中 严 完全相符 15 王渠沟 5 号 0. 187 0. 185 12500 16505 69. 6 发育明显 中 严 中 中 完全相符 7　结论 综上所述, 可得如下结论: 1. 从影响人为泥石流活动的多因素中选择 15 项因素 (含 5 个主导因子) 进行模糊综合评 判, 能综合反映泥石流沟的严重程度。评判的基础是通过大量调查资料分析和专家评分确定合 理的评判准则和量级标准。 2. 用“严、中、轻、否”四值逻辑判别方法可将泥石流活动程度定量化。模糊评分判别法直观 性强, 但易泯没多因素影响; 分层定量模糊综合判别法可综合反映多因素影响, 层次分明, 评判 准确性高。 ·96·3 期　　　　　　　　　　张汉雄: 人为泥石流灾害严重等级的定量模糊综合评判 © 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 3. 初评时可选 5 个主控因子判别“是”与“否”泥石流沟, 5 项总分大于 35 分即泥石流沟。 然后对 15 个因子分层详评, 这种筛选剔除法可减少评判工作量, 提高判别准确性。 4. 对矿区 65 条泥石流沟的综合判别表明, 评判准确性达 9311◊ , 能充分反映人为泥石流 的特点, 所选因子和评判方法合理。判别属于“严重”和“中等”的泥石流沟, 应采取不同的防治 措施, 以免造成灾害损失, 这对矿区建设和工农业生产均有重要意义。 5. 多因素模糊综合评判所需资料和计算量大, 需建立数据管理信息系统, 以便贮存、调用 和处理数据; 亦可根据参数变化及时进行评判, 对泥石流沟的活动发展状况实行动态监测。 泥石流沟模糊综合评判目前仍处于探索阶段, 无统一的评判准则, 尤其是人为泥石流尚无 成熟经验可资借鉴。本文系初步探讨, 难免有谬误之处, 有待今后深入研究, 使之完善。 参　考　文　献 1　袁嘉祖, 冯晋臣编著. 模糊数学及其在林业中的应用. 北京: 中国林业出版社, 1988; (10) : 147～ 155 2　沈寿长, 谭炳炎主编. 泥石流防治理论与实践. 成都: 西南交通大学出版社, 1991; 51～ 61 3　谭炳炎. 泥石流沟严重程度的数量化综合评判, 水土保持通报. 1986; 1 (29) : 51～ 57 4　王文龙, 张平仑等. 神府东胜矿区一、二期工程与人为泥石流, 水土保持研究. 1994; 1 (4) : 54～ 59 (1995 年 11 月 24 日收稿) A FUZZY COM PREHENSIVE JUD GEM ENT ON THE SER IOUS D EGREE OF ARTIF IC IAL D EBR IS FLOW D ISASTER Zhang H anx iong ( Inst itu te of So il and W ater Conservation, Ch inese A cadem y of Sciences and M in istry of w ater R esource, Yangling, Shaanx i) ABSTRACT Based on the invest iga t ion and analysis on art if icia l deb ris frow in Shenfu2Dongsheng coal m in ing, f if teen facto rs ( including five leading facto rs) are cho sen as the judgem en t fac2 to rs of seriou s degree of art if icia l deb ris f low and the quan t ity standard of fou r logics ( seri2 ou s, m edium , ligh t, no ) are determ ined. T he seriou s degree of 65 art if icia l deb ris f low gu llies are judged by the fuzzy comp rehen sive judgem en t m ethod and the t ier2quan t ity fuzzy comp re2 hen sive judgem en t m ethod, the accu racy of the judgem en t resu lts is 9311% , w ich give a rea2 sonab le basis to p ro tect the coal m in ing and the indu stry and agricu ltu re p roduct ion in the re2 gion. KEY WORD S: A rt if icia l deb ris f low 　Fou r logics　Fuzzy comp rehen sive judgem en t ·07· 自　然　灾　害　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　5 卷 © 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net