基于聯(lián)系期望的泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)模型

方成杰，錢德玲，徐士彬，姚蘭飛，劉 杰,2

(1. 合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，安徽合肥 230009； 2. 新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，新疆烏魯木齊 830006)

基于聯(lián)系期望的泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)模型

方成杰1，錢德玲1，徐士彬1，姚蘭飛1，劉 杰1,2

(1. 合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，安徽合肥 230009； 2. 新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，新疆烏魯木齊 830006)

泥石流的發(fā)生受到多種自然條件的影響，泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)是一個(gè)復(fù)雜的不確定性問題。為了對(duì)中巴公路沿線泥石流進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)，應(yīng)用區(qū)間數(shù)理論與集對(duì)分析相耦合的方法，建立了基于聯(lián)系期望的泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)模型。該模型結(jié)合泥石流實(shí)地調(diào)查和遙感解譯結(jié)果，選取了14個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用區(qū)間數(shù)理論表示評(píng)價(jià)指標(biāo)量值和評(píng)價(jià)等級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，利用集對(duì)分析理論計(jì)算聯(lián)系期望，然后結(jié)合評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重得出指標(biāo)關(guān)于各易發(fā)性等級(jí)的綜合聯(lián)系數(shù)，最后根據(jù)最大聯(lián)系數(shù)原則判定易發(fā)性等級(jí)。通過中巴公路沿線泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)實(shí)例以及與其他評(píng)價(jià)方法對(duì)比表明：聯(lián)系期望模型能有效預(yù)測泥石流易發(fā)性等級(jí)，簡化區(qū)間數(shù)關(guān)系的分析過程，為解決類似不確定性問題提供了一種新方法。

泥石流； 易發(fā)性； 區(qū)間數(shù)； 集對(duì)分析； 聯(lián)系期望； 中巴公路

隨著我國西部大開發(fā)的大力推進(jìn)，新疆、西藏等西部高原地區(qū)公路交通建設(shè)如火如荼地進(jìn)行。但是由于高原區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜、植被稀少的環(huán)境特點(diǎn)，造成公路沿線泥石流頻發(fā)，給工程建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來了極大威脅。因此，公路沿線泥石流的易發(fā)性等級(jí)評(píng)價(jià)成為了工程建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

由于泥石流災(zāi)害的嚴(yán)重性和突然性，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)泥石流易發(fā)性問題開展了諸多研究，提出了大量評(píng)價(jià)方法，如：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[1]、集對(duì)分析法[2]和可拓學(xué)理論[3]等。 但是發(fā)生泥石流的區(qū)域往往自然條件復(fù)雜、流域面積大、地勢險(xiǎn)峻，易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)值難以精確獲得，只能獲得數(shù)據(jù)區(qū)間，應(yīng)用以上方法難以做到精確評(píng)價(jià)泥石流易發(fā)性等級(jí)。

鑒于泥石流評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)區(qū)間變化的特點(diǎn)，采用區(qū)間數(shù)理論來描述具有區(qū)間信息特點(diǎn)的泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，然后應(yīng)用集對(duì)分析方法聯(lián)系區(qū)間數(shù)期望分析兩者間的同異反關(guān)系，以確定待評(píng)樣本和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)間隸屬程度的關(guān)系[4]。本文根據(jù)泥石流的特點(diǎn)，為避免主、客觀誤差的產(chǎn)生，將區(qū)間數(shù)理論與集對(duì)分析相耦合，建立了聯(lián)系期望模型，從而為高原山區(qū)的公路泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)提供了一種新方法，有助于公路設(shè)計(jì)時(shí)的選線、建造施工以及后期養(yǎng)護(hù)。

1 泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)模型的建立

1.1 區(qū)間數(shù)理論

區(qū)間數(shù)代表了一種不確定性，在進(jìn)行多屬性決策或者多等級(jí)預(yù)測時(shí)，各個(gè)屬性往往無法用一個(gè)確切的數(shù)據(jù)表示，而用一個(gè)區(qū)間范圍表示。這種情況下采用區(qū)間數(shù)理論進(jìn)行事物屬性的描述更加準(zhǔn)確合理，結(jié)果更加符合事物的客觀本質(zhì)。

(1)

1.2 聯(lián)系期望模型構(gòu)建

1.2.1 集對(duì)分析理論 客觀事物及其發(fā)展的多樣性決定了不確定性問題的復(fù)雜性，而集對(duì)分析理論就是用來刻畫和度量不確定性問題的一種行之有效的方法。集對(duì)分析理論認(rèn)為事物的不確定性與確定性共處同一對(duì)矛盾體，提出了“同異反”三個(gè)概念來研究事物之間的相互轉(zhuǎn)化，引入聯(lián)系數(shù)來統(tǒng)一描述和表達(dá)。

集對(duì)是指有一定聯(lián)系的2個(gè)集合構(gòu)成的對(duì)子，對(duì)于集合A，B，其組成的集對(duì)可表示為：H=(A,B)，集對(duì)的聯(lián)系數(shù)表達(dá)式如下：

μ=a+bi+cj

(2)

集對(duì)分析理論巧妙地利用差異度系數(shù)i為一個(gè)取值范圍，視情況確定取值的特點(diǎn)，將事物的確定性和不確定性結(jié)合在聯(lián)系數(shù)表達(dá)式中。因此，聯(lián)系數(shù)是集對(duì)分析結(jié)果精確與否的關(guān)鍵。

1.2.2 聯(lián)系期望及其同異反定義 上述集對(duì)方法主要用于描述具體數(shù)值與區(qū)間的關(guān)系，而在研究泥石流易發(fā)性時(shí)關(guān)于泥石流溝的數(shù)據(jù)大部分無法精確獲取，常用一個(gè)數(shù)值區(qū)間表示，無法用傳統(tǒng)的聯(lián)系數(shù)概念來進(jìn)行描述。因此，結(jié)合區(qū)間數(shù)理論中的期望，提出了聯(lián)系期望概念，將期望間的聯(lián)系數(shù)定義為聯(lián)系期望，用聯(lián)系期望來定量刻畫同一、差異和對(duì)立之間的相互關(guān)系。

圖1 聯(lián)系期望同一與對(duì)立關(guān)系Fig.1 Sketch of identity and contrary relationships of connectional expectation

1.2.3 聯(lián)系期望的計(jì)算 泥石流易發(fā)性等級(jí)評(píng)價(jià)中，評(píng)價(jià)指標(biāo)根據(jù)其數(shù)值增長與評(píng)價(jià)等級(jí)變化的關(guān)系，可分為效益型指標(biāo)和成本型指標(biāo)。效益型指標(biāo)是指數(shù)值越大越容易發(fā)生泥石流，而成本型指標(biāo)則反之，是指數(shù)值越小越容易發(fā)生泥石流。不同類型的易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，聯(lián)系期望計(jì)算公式也不相同[5]。

對(duì)于效益型指標(biāo)，其聯(lián)系期望計(jì)算式如下：

(3)

對(duì)于成本型指標(biāo)，其聯(lián)系期望式計(jì)算如下：

(4)

1.2.4 評(píng)價(jià)等級(jí)的判定 按照上述(3)，(4)兩式可以計(jì)算得到第m條泥石流各個(gè)易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)n關(guān)于易發(fā)性等級(jí)k的聯(lián)系期望，采用式(5)計(jì)算綜合聯(lián)系數(shù)：

(5)

式中：μm,k為待評(píng)樣本m關(guān)于易發(fā)性等級(jí)k的綜合聯(lián)系數(shù)；ωn為第n個(gè)泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。最后根據(jù)最大聯(lián)系數(shù)原則，即

(6)

則泥石流待評(píng)樣本m的易發(fā)性等級(jí)為i。

2 聯(lián)系期望模型在中巴公路泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

2.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于天山山脈南支，屬于西昆侖山腹地構(gòu)造單元。中巴公路奧依塔克—布倫口段沿線長約70 km，蓋孜河南北貫穿整個(gè)區(qū)域。在南部高山區(qū)，山勢陡峻，河流侵蝕下切作用強(qiáng)烈，溝谷較深。多為“V”型，海拔高差逾越1 km。在北部及蓋孜河下游，溝谷寬闊，為典型的“U”型谷。該段河流堆積作用明顯、物源充分，是泥石流暴發(fā)的聚集地[6]。

研究區(qū)內(nèi)地層構(gòu)造較為復(fù)雜，從古生界到新生界地層皆有分布。構(gòu)造活躍，以強(qiáng)烈擠壓、褶皺和隆起為主，因而形成高聳的褶皺和斷塊山。地震活動(dòng)頻繁，基本烈度為Ⅷ，是典型的高烈度、高海拔山區(qū)。再加上強(qiáng)烈的凍融循環(huán)作用，促使巖體剝落，為泥石流暴發(fā)提供了物源條件[6]。

線路所處區(qū)域總降水量稀少，據(jù)氣象記錄記載，該研究區(qū)年平均降水量為97.2～127.5 mm，最大降雨量41.7 mm(1966年9月)，且大多集中在5—9月份，占全年降水量的77.2%[7]，同時(shí)由于所處區(qū)域海拔高，夏季溫度升高使得大量積雪融化，為冰川消融型泥石流的發(fā)生提供了良好的水力條件，因此中巴公路沿線泥石流在夏季暴發(fā)特別頻繁。

研究區(qū)內(nèi)線路沿線共發(fā)育泥石流125處，分布線密度為每千米1.78處，規(guī)模以中小型泥石流和群發(fā)性泥石流為主，且大部分為稀性泥石流。其中溝谷型泥石流54處，山坡型泥石流71處，由于所處區(qū)域?yàn)楦吆０紊絽^(qū)，其中有4處為冰川融雪型泥石流，主要分布于公路K1584+000之后。區(qū)域泥石流暴發(fā)頻繁，活躍型泥石流占總數(shù)的82.3%，其暴發(fā)頻率主要集中在1年1次。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇

泥石流的發(fā)生受到地形、地質(zhì)和植被條件等各種因素影響，選擇的評(píng)價(jià)指標(biāo)恰當(dāng)與否將會(huì)很大程度上決定評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。考慮到影響泥石流易發(fā)性指標(biāo)間的相關(guān)性，本著評(píng)價(jià)指標(biāo)簡單、易于測定的原則，選取對(duì)泥石流發(fā)生起主要控制作用的指標(biāo)。根據(jù)《泥石流災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范》[8]，選取以下14個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)：水土流失嚴(yán)重程度、泥沙沿程補(bǔ)給長度比、溝口泥石流堆積活動(dòng)程度、河溝縱坡、區(qū)域構(gòu)造影響程度、流域植被覆蓋率、巖性影響、沿溝松散物儲(chǔ)量、溝岸山坡坡度、產(chǎn)沙區(qū)溝槽橫斷面、產(chǎn)沙區(qū)松散物平均厚度、流域面積、流域相對(duì)高差、河溝堵塞程度。

為了驗(yàn)證本模型的可行性和可靠性，從實(shí)地調(diào)查后建立的中巴公路泥石流災(zāi)害數(shù)據(jù)庫中，隨機(jī)選取了研究區(qū)10條典型泥石流進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)。需要說明的是，在14個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中對(duì)于“產(chǎn)沙區(qū)松散物平均厚度”指標(biāo)的取值，本課題小組在實(shí)地調(diào)查過程中對(duì)產(chǎn)沙區(qū)5個(gè)有代表性的點(diǎn)進(jìn)行開挖，這5個(gè)點(diǎn)處的松散物平均厚度即為該指標(biāo)數(shù)值，然后將此平均厚度乘以產(chǎn)沙區(qū)面積作為估算的“沿溝松散物儲(chǔ)量”。溝谷的各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)期望值如表1所示。同時(shí)為了保證評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性，對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重也同樣采用《泥石流災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范》[8]中的權(quán)重進(jìn)行賦值，評(píng)價(jià)指標(biāo)的具體權(quán)重見表2所示。

表1 泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)期望值Tab.1 Expectations of evaluation index of debris flow susceptibility

表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重Tab.2 Weight coefficients of evaluation indexes

2.3 泥石流易發(fā)性等級(jí)及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

泥石流易發(fā)性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)不一，參照《泥石流災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范》[8]和泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)等相關(guān)研究成果[9-11],根據(jù)中巴公路改造工程的實(shí)際需要，將泥石流易發(fā)性等級(jí)從低到高劃分為：不易發(fā)、輕度易發(fā)、中等易發(fā)和極易發(fā)4個(gè)等級(jí)，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表3。由于評(píng)價(jià)指標(biāo)中有定性指標(biāo)，故按照參考文獻(xiàn)[12]的方法，將其分別表示為區(qū)間數(shù)[0,0.25],[0.25,0.5],[0.5,0.75],[0.75,1]對(duì)應(yīng)易發(fā)性等級(jí)低易發(fā)、輕度易發(fā)、中等易發(fā)和極高易發(fā)，以便于后續(xù)聯(lián)系期望的計(jì)算。同時(shí)將評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)于易發(fā)性等級(jí)的量值范圍表示成區(qū)間數(shù)形式，見表4。

表3 泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)Tab.3 Standards of evaluation indexes of debris flow susceptibility

表4 泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)間數(shù)表示Tab.4 Classification standards of evaluation indexes of debris flow susceptibility in interval numbers

2.4 泥石流易發(fā)性等級(jí)的判定

根據(jù)表4中評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)間數(shù)表示，利用式(1)可求得評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)于各個(gè)易發(fā)性等級(jí)的區(qū)間數(shù)期望。同時(shí)結(jié)合表1中評(píng)價(jià)指標(biāo)的期望值，代入式(3)和(4)，利用Matlab編程計(jì)算，即可求出待評(píng)樣本與評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)間的聯(lián)系期望。在14個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中，流域植被覆蓋率、流域面積為成本型指標(biāo)，采用式(4)計(jì)算；其余指標(biāo)均為效益型指標(biāo)，采用式(3)計(jì)算聯(lián)系期望。然后,將計(jì)算得到的聯(lián)系期望和評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，通過式(5)計(jì)算得到待評(píng)泥石流關(guān)于各個(gè)易發(fā)性等級(jí)的集成聯(lián)系期望，并按照最大聯(lián)系期望原則即式(6)，判斷待評(píng)泥石流的易發(fā)性等級(jí)。為了驗(yàn)證本模型評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，采用與本模型相同的評(píng)價(jià)指標(biāo)、分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)權(quán)重，應(yīng)用理論較為成熟的可拓學(xué)方法和在處理不確定性問題方面有明顯優(yōu)勢的云模型分別對(duì)樣本進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)。表5中列出了基于可拓學(xué)方法的評(píng)價(jià)結(jié)果和云模型的評(píng)價(jià)結(jié)果，以便與本方法結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

表5 中巴公路泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.5 Evaluation results of debris flow susceptibility of Karakoram highway

從表5可以看出，采用聯(lián)系期望模型對(duì)泥石流易發(fā)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，10條待評(píng)泥石流易發(fā)性等級(jí)主要為中等易發(fā)和極易發(fā)，占樣本總數(shù)的90%，其中中等易發(fā)泥石流3條，極易發(fā)泥石流6條，輕度易發(fā)泥石流只有1條，很符合該地區(qū)泥石流暴發(fā)頻率高的現(xiàn)象。該方法評(píng)價(jià)結(jié)果與可拓學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果和云模型評(píng)價(jià)結(jié)果相比較，3種方法的評(píng)價(jià)結(jié)果能夠很好地吻合，說明應(yīng)用基于聯(lián)系期望的方法評(píng)價(jià)泥石流易發(fā)性合理可行，并且該方法能表示各影響因素變化的動(dòng)態(tài)趨勢，更利于實(shí)際應(yīng)用。

同時(shí)將評(píng)價(jià)結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)地調(diào)查記錄相比較，以再次驗(yàn)證模型的可行性。以樁號(hào)為K1562+129的泥石流為例，根據(jù)泥石流災(zāi)害數(shù)據(jù)庫的描述：“成因類型：雨洪型；溝谷類型：山溝型；暴發(fā)頻率：每年暴發(fā)；活躍程度：強(qiáng)烈。”從描述可見，該方法將其易發(fā)性等級(jí)劃分為“極易發(fā)”合情合理，且與現(xiàn)場調(diào)查初步判斷的易發(fā)性等級(jí)一致。因此，這從與現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果對(duì)比中再次驗(yàn)證了聯(lián)系期望模型的可行性。

3 結(jié) 語

泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)是一個(gè)復(fù)雜的不確定性問題，易發(fā)性等級(jí)受到多種因素的影響，同時(shí)又由于流域面積大、地勢險(xiǎn)峻等原因?qū)е略u(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)無法精確獲取。從這一難點(diǎn)出發(fā)，采用基于區(qū)間數(shù)理論和集對(duì)分析相耦合的方法，用區(qū)間數(shù)理論來表示泥石流易發(fā)性指標(biāo)的變化趨勢，探討了基于聯(lián)系期望的泥石流易發(fā)性等級(jí)評(píng)價(jià)模型，并結(jié)合中巴公路沿線泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)實(shí)例驗(yàn)證了模型的可行性。實(shí)例應(yīng)用表明，在評(píng)價(jià)過程中該計(jì)算模型不僅能充分反映實(shí)際數(shù)據(jù)波動(dòng)區(qū)間特點(diǎn)，還可有效克服以往區(qū)間數(shù)分析過程繁瑣的缺點(diǎn)，為不確定性問題的處理提供了新的參考。對(duì)于聯(lián)系期望模型，在進(jìn)一步研究過程中將會(huì)著重探討區(qū)間數(shù)間的聯(lián)系問題、泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)的精簡以及指標(biāo)分級(jí)時(shí)在分級(jí)界限處的等級(jí)模糊性問題，從而使得聯(lián)系期望模型評(píng)價(jià)結(jié)果更加精確，更好地滿足工程實(shí)際需要。

[1]曹祿來, 徐林榮, 陳舒陽, 等. 基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì)， 2014, 41(2): 144- 147. (CAO Lulai, XU Linrong, CHEN Shuyang, et al. Assessment of debris flow hazard based on fuzzy neutral network[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2014, 41(2): 144- 147. (in Chinese))

[2]吳燕華, 曹叔尤, 楊奉廣. 集對(duì)分析方法在區(qū)域泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究[J]. 四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版), 2012, 44(增刊1): 54- 59. (WU Yanhua, CAO Shuyou, YANG Fengguang. A new approach to regional debris flow risk assessment based on set pair analysis[J]. Journal of Sichuan University(Engineering Science Edition), 2012, 44(Suppl1): 54- 59. (in Chinese))

[3]匡樂紅, 徐林榮, 劉寶琛. 基于可拓方法的泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[J]. 中國鐵道科學(xué), 2006, 27(5): 1- 6. (KUANG Lehong, XU Linrong, LIU Baochen. Debris flow hazard assessment based on extension method[J]. China Railway Science, 2006, 27(5):1- 6. (in Chinese))

[4]汪明武, 趙奎元, 張立彪. 基于聯(lián)系期望的膨脹土和改良土脹縮性評(píng)價(jià)模型[J]. 巖土工程學(xué)報(bào), 2014, 36(8): 1553- 1557. (WANG Mingwu, ZHAO Kuiyuan, ZHANG Libiao. A novel evaluation model based on connectional expectation for swelling-shrinkage grade of untreated and treated expansive clay[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2014, 36(8): 1553- 1557. (in Chinese))

[5]汪明武, 金菊良, 周玉良. 集對(duì)分析耦合方法與應(yīng)用[M]. 北京： 科學(xué)出版社， 2014. (WANG Mingwu, JIN Juliang, ZHOU Yuliang. Set pair analysis based coupling methods and applications[M]. Beijing: Science Press, 2014. (in Chinese))

[6]魏小佳， 裴向軍， 蒙明輝. 中巴公路奧依塔克-布倫口段高寒山區(qū)泥石流特征[J]. 水土保持通報(bào)， 2015， 35(3): 354- 358. (WEI Xiaojia, PEI Xiangjun, MENG Minghui. Characteristic of debris flow at Aoyitake-Bulunkou section of Sino-Pakistan Highway in Alpine Mountains[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2015, 35(3): 354- 358. (in Chinese))

[7]劉杰， 毛愛民， 王立波， 等. 中巴喀喇昆侖公路奧依塔克鎮(zhèn)～布倫口段泥石流災(zāi)害及防治[J]. 公路， 2015(12): 8- 14. (LIU Jie, MAO Aimin, WANG Libo, et al. Debris flow disaster and pevention on the Aoyitage-Bulunkou section of Karakoram Highway from China to Pakistan[J]. Highway, 2015(12): 8- 14. (in Chinese))

[8]DZ/T 0220—2006 泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范[S]. (DZ/T 0220—2006 Specification of geological investigation for debris flow stabilization[S]. (in Chinese))

[9]王哲， 易發(fā)成. 基于層次分析法的綿陽市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報(bào)， 2009， 18(1)： 14- 23. (WANG Zhe, YI Facheng. AHP-based evaluation of occurrence easiness of geological disasters in Mianyang City[J]. Journal of Natural Disaster, 2009, 18(1): 14- 23. (in Chinese))

[10]王念秦， 薛瑤瓊， 李少兵， 等. 基于粗糙集理論的泥石流易發(fā)性綜合評(píng)判模型[J]. 水土保持研究， 2014， 21(3)： 246- 250. (WANG Nianqin, XUE Yaoqiong, LI Shaobing, et al. Debris flow liability comprehensive evaluation model on rough set theory[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2014, 21(3): 246- 250. (in Chinese))

[11]程英建， 石豫川， 石勝偉， 等. 數(shù)量化理論在泥石流易發(fā)性預(yù)測中的應(yīng)用[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì)， 2015， 41(1)： 140- 153. (CHENG Yingjian, SHI Yuchuan, SHI Shengwei, et al. Prediction of debris flow occurrence based on the quantification theory[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2015, 41(1): 140- 153. (in Chinese))

[12]馬強(qiáng). 吉林省泥石流災(zāi)害易發(fā)性分析與評(píng)價(jià)[D]. 吉林: 吉林大學(xué), 2015. (MA Qiang. Susceptibility analysis and assessment of the debris flow disaster in Jilin Province[D]. Jilin: Jilin University, 2015. (in Chinese))

An assessment model for debris flow liability to occurrencebased on connectional expectation

FANG Chengjie1, QIAN Deling1, XU Shibin1, YAO Lanfei1, LIU Jie1，2

(1.SchoolofCivilandHydraulicEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China; 2.XinjiangTransportationPlanning,SurveyingandDesignInstitute,Urumqi830006,China)

The risk assessment of the debris flow liability to occurrence is a complex and uncertain problem as it is influenced by some natural conditions. In order to evaluate the liability to occurrence of the debris flow on Karakoram highway, the coupling of the interval number theory and a set pair analysis method were comprehensively applied to establishing the assessment model for the debris flow liability to occurrence based on the connectional expectation. Based on in-situ investigations and the results of the remote sensing image interpretation, 14 evaluation indexes were selected in this model. Then the values of evaluation indexes and the classification standards of each evaluation degree were also determined by the interval number theory. The connectional expectation was calculated by a set pair analysis and then combined with the weight coefficients of the evaluation indexes, the comprehensive connectional numbers of each evaluation index to the degree of debris flow liability to occurrence were introduced. Finally, the degree of the debris flow liability to occurrence was determined according to the principle of the maximum connectional number. Compared with other methods, the calculated results of an experimental example of the debris flow liability to occurrence of Karakoram highway indicate that the model can efficiently predict the debris flow liability to occurrence and simplify the analytical process of the interval number relationships, which has given a new approach to solving these similar uncertain problems in the future.

debris flow; liability to occurrence; the interval number; set pair analysis; connectional expectation; Karakoram highway

10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.02.008

2016-04-08

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51378168);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(2012HGZY0024)

方成杰(1991—)，男，浙江杭州人，碩士研究生，主要從事巖土工程方面研究。E-mail: fchjhfut@163.com

P642.23

A

1009-640X(2017)02-0059-08

方成杰， 錢德玲， 徐士彬， 等. 基于聯(lián)系期望的泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)模型[J]. 水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào), 2017(2): 59-66. (FANG Chengjie, QIAN Deling, XU Shibin, et al. An assessment model for debris flow liability to occurrence based on connectional expectation[J]. Hydro-Science and Engineering, 2017(2): 59-66. (in Chinese))