基于改進(jìn)組合賦權(quán)物元可拓模型的泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

強(qiáng)躍　李莉　李紹紅　何建

摘要：針對(duì)泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中權(quán)重和危險(xiǎn)度，基于改進(jìn)的組合賦權(quán)物元可拓評(píng)價(jià)模型，提出確定權(quán)重的優(yōu)化算法。首先，根據(jù)文獻(xiàn)分析泥石流危險(xiǎn)度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，建立危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)指標(biāo)，然后結(jié)合可拓物元評(píng)價(jià)理論，針對(duì)可拓法各指標(biāo)權(quán)重確定的問(wèn)題，將層次分析法計(jì)算得到的主觀權(quán)重結(jié)合投影尋蹤法所得到的客觀權(quán)重通過(guò)距離函數(shù)進(jìn)行耦合，從而獲取各指標(biāo)最終的綜合權(quán)重，結(jié)合投影尋蹤法優(yōu)化蝙蝠算法進(jìn)行求解，形成泥石流評(píng)價(jià)的組合賦權(quán)物元可拓模型。最后，借助Mat lab語(yǔ)言，調(diào)用內(nèi)嵌工具箱和相應(yīng)數(shù)學(xué)函數(shù)，編制程序得以實(shí)現(xiàn)。結(jié)合已有工程實(shí)例驗(yàn)證表明：危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)與實(shí)際工程相符合，評(píng)價(jià)結(jié)果相對(duì)合理，具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：泥石流；危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)；物元可拓模型；組合賦權(quán)

中圖分類號(hào)：P642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-1683（2017）05-0104-06

泥石流是一種危害甚大的地質(zhì)災(zāi)害，通常暴發(fā)在中高山溝谷侵蝕地區(qū)，一般具有爆發(fā)突然、運(yùn)動(dòng)快速、歷時(shí)短暫等特點(diǎn)。由于泥石流形成機(jī)制復(fù)雜、影響因素眾多，很難對(duì)具體發(fā)育過(guò)程進(jìn)行量化和監(jiān)測(cè)。從防災(zāi)減災(zāi)的角度出發(fā)，針對(duì)不同的危險(xiǎn)區(qū)域，根據(jù)泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果采取相應(yīng)的防治措施，對(duì)保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全有著重要的意義。

近年來(lái)，隨著一些現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法和交叉學(xué)科的發(fā)展，泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的研究也步入一個(gè)多學(xué)科交叉階段。曹洪洋、金星等將改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)分析用于泥石流危險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究；寧娜等基于信息熵和模糊數(shù)學(xué)方法，建立了泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的熵權(quán)模糊評(píng)判模型；曹水合等對(duì)大渡河色斯?jié)M溝泥石流形成條件及風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行了評(píng)價(jià)；劉海、任光明等基于層次分析法，建立了泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的層次識(shí)別模型；安玉華等將突變模型用于對(duì)泥石流危險(xiǎn)性的劃分；曹祿來(lái)等將模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于泥石流的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中；同時(shí)，根據(jù)不同區(qū)域泥石流應(yīng)用地質(zhì)調(diào)查、特征分析及不同尺度建立了危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)基礎(chǔ)體系。上述探討或研究，都取得了一定的成果，但也存在一些的不足。例如灰色關(guān)聯(lián)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需要大量的先驗(yàn)樣本，而且網(wǎng)絡(luò)的泛化性能難以保證導(dǎo)致在某些情況下產(chǎn)生誤判，模糊評(píng)判的主觀影響因素較多，未知測(cè)度理論中的置信水平確定缺乏一定的標(biāo)準(zhǔn)，突變理論的指標(biāo)排列順序過(guò)于主觀。

可拓學(xué)借助形式化的工具研究非相容和對(duì)立的矛盾，從定性和定量?jī)蓚€(gè)方面去解決矛盾中的規(guī)律和方法，目前主要用于巖爆等級(jí)和隧道瓦斯突出的識(shí)別。然而，可拓評(píng)價(jià)的權(quán)重確定往往采用單一的方法，如層次分析法、熵權(quán)法、簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)函數(shù)法等，導(dǎo)致不能有效的考慮主客觀因素?；诂F(xiàn)狀，本文將層次分析法所計(jì)算而得的主觀權(quán)重和由投影尋蹤法所得的客觀權(quán)重通過(guò)距離函數(shù)進(jìn)行耦合，提出泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的改進(jìn)組合賦權(quán)可拓評(píng)價(jià)模型，并通過(guò)工程實(shí)例驗(yàn)證所提出方法的有效性。

1泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

涉及到評(píng)價(jià)問(wèn)題時(shí)，首先需選擇合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)也是如此。待評(píng)區(qū)域的地形地貌特征、地質(zhì)構(gòu)造和地層巖性特征、自然氣候區(qū)域人口分布等都可能對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果造成影響。為了對(duì)泥石流危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，需要從影響特征方面提取出具體的危險(xiǎn)因子。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合研究現(xiàn)狀，建立表1所示泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)因子。確定待選定具體有關(guān)危險(xiǎn)因子后，需要對(duì)具體指標(biāo)的區(qū)間進(jìn)行劃分，具體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2，將泥石流危險(xiǎn)性分為4級(jí)，從N級(jí)到0級(jí)，等級(jí)越高表示該待評(píng)區(qū)域泥石流危險(xiǎn)程度越高，應(yīng)予以重點(diǎn)關(guān)注。

2可拓評(píng)價(jià)模型

2.1確定經(jīng)典域和節(jié)域

由可拓學(xué)易知經(jīng)典域?yàn)椋篹ndprint