韋立偉，付貴增，余雷，陳宇

（1.海河水利委員會(huì)海河流域水土保持監(jiān)測(cè)中心站，天津300170；2.渝萬(wàn)鐵路有限責(zé)任公司，重慶400014）

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性快速評(píng)價(jià)方法研究
——以新建重慶至萬(wàn)州鐵路為例

韋立偉1，付貴增1，余雷2，陳宇1

（1.海河水利委員會(huì)海河流域水土保持監(jiān)測(cè)中心站，天津300170；2.渝萬(wàn)鐵路有限責(zé)任公司，重慶400014）

棄渣場(chǎng)是生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目存放大量棄土、棄石等固體廢棄物的場(chǎng)地，是一種高勢(shì)能的人造泥石流源，一旦發(fā)生事故將會(huì)嚴(yán)重威脅到下游人民生命和財(cái)產(chǎn)安全。采用層次分析法，以新建重慶至萬(wàn)州鐵路為例，選取棄渣場(chǎng)類(lèi)型、渣體性質(zhì)、距重要設(shè)施距離、坡度、堆高、匯水面積、棄渣量、攔擋設(shè)施、截排水設(shè)施、密實(shí)度等10個(gè)指標(biāo)進(jìn)行研究，建立起新建重慶至萬(wàn)州鐵路的棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性快速評(píng)價(jià)模型，通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證，評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況有較好的一致性。

渝萬(wàn)鐵路；棄渣場(chǎng)；潛在危險(xiǎn)性；快速評(píng)價(jià)；層次分析法

棄渣場(chǎng)是生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目在施工期和生產(chǎn)運(yùn)行期產(chǎn)生的大量棄土、棄石等固體廢棄物的專門(mén)堆放場(chǎng)地[1]，是一種高勢(shì)能的人造泥石流源。棄渣場(chǎng)在降雨和上游來(lái)水的影響下，不但可能造成嚴(yán)重的水土流失，而且還可能誘發(fā)滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。

由于影響因子的復(fù)雜性，目前對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究較少，尚無(wú)統(tǒng)一的棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

本文基于系統(tǒng)理論的層次分析法，以新建重慶至萬(wàn)州鐵路（以下簡(jiǎn)稱渝萬(wàn)鐵路）為例，對(duì)棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性的影響因子進(jìn)行研究，建立渝萬(wàn)鐵路的棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性快速評(píng)價(jià)模型，以期為建設(shè)單位制定合理的安全防范措施提供必要的參考依據(jù)，提高棄渣場(chǎng)安全管理水平，降低潛在危險(xiǎn)性，確保棄渣場(chǎng)安全運(yùn)行。

1 工程概況

渝萬(wàn)鐵路位于重慶市境內(nèi)，南起重慶北站，向東北經(jīng)江北區(qū)、渝北區(qū)、長(zhǎng)壽區(qū)、墊江縣、梁平縣，終點(diǎn)萬(wàn)州北站。正線全長(zhǎng)247.256 km，設(shè)計(jì)總占地面積1 191.01 hm2，其中永久占地588.39 hm2、臨時(shí)占地602.62 hm2。計(jì)劃施工總工期4年，于2013年4月開(kāi)工建設(shè)。

工程所經(jīng)區(qū)為中低山丘陵地貌，海拔130～1 100 m，相對(duì)高差20～600 m；土壤類(lèi)型主要有黃壤、黃棕壤、紫色土、沖積土；山坡植被茂密，坡腳與斜坡多辟為旱地和林地，山勢(shì)較陡處以針葉林、針闊混交林為主，森林覆蓋率為15.05%～34.07%；為亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候類(lèi)型，夏熱冬暖，冬季多霧，霜雪少見(jiàn)，降水豐沛，降雨主要集中在5—8月；流經(jīng)河流均屬長(zhǎng)江水系，地表水資源豐富[2]。

渝萬(wàn)鐵路具有建設(shè)線路長(zhǎng)，施工周期長(zhǎng)，擾動(dòng)和破壞地表及植被面積大，挖、填、排、棄土石方量大，沿線棄渣場(chǎng)數(shù)量多等特點(diǎn)。項(xiàng)目地處長(zhǎng)江上游，屬三峽庫(kù)區(qū)范圍，生態(tài)區(qū)位重要。因此，做好工程建設(shè)中的水土保持特別是維護(hù)好全線棄渣場(chǎng)的安全，對(duì)于主體工程的安全運(yùn)行和相關(guān)地區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。

2 層次分析法原理

層次分析方法（Analytical Hierarchy Process，以下簡(jiǎn)稱AHP）是美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家T.L.Saaty首次提出的，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展現(xiàn)已成為一種較為成熟的決策方法。其原理是根據(jù)具體問(wèn)題的實(shí)質(zhì)及決策要求所要達(dá)到的目標(biāo)，將問(wèn)題劃分為不同的組成指標(biāo)，按照指標(biāo)之間的相互影響及隸屬關(guān)系進(jìn)行組合，形成一個(gè)多層次的遞階結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性和定量分析。這種方法的特點(diǎn)是在對(duì)復(fù)雜決策問(wèn)題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關(guān)系等進(jìn)行深入分析基礎(chǔ)上，利用較少的定量信息把決策者的決策思維過(guò)程數(shù)學(xué)化，從而為多目標(biāo)、多準(zhǔn)則或無(wú)結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜決策問(wèn)題提供簡(jiǎn)便的決策手段[3]。

AHP步驟如下：①建立層次結(jié)構(gòu)模型；②將問(wèn)題中的各個(gè)要素劃分為不同的層次結(jié)構(gòu)，以框架結(jié)構(gòu)說(shuō)明各層次之間的從屬關(guān)系；③構(gòu)造判斷矩陣，通過(guò)專家對(duì)因子間的相對(duì)重要程度打分，并用矩陣表示打分結(jié)果；④檢驗(yàn)層次分析結(jié)果[4]。

3 評(píng)價(jià)模型建立

按照層次分析法評(píng)價(jià)指標(biāo)體系設(shè)置的原則和指標(biāo)選取的方法，結(jié)合渝萬(wàn)鐵路特點(diǎn)和專家意見(jiàn)，運(yùn)用層次分析法構(gòu)建棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分成3個(gè)層次：第一層次目標(biāo)層（A）、第二層次一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)層（B）和第三層次二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)層（C）。其中，第一層次指生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性的大小；第二層次表示生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中的一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，包括3個(gè)同級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)：棄渣場(chǎng)類(lèi)型特征B1，棄渣場(chǎng)形態(tài)特征B2，棄渣場(chǎng)防護(hù)措施B3；第三層次表示生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，包含10個(gè)同級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)：棄渣場(chǎng)類(lèi)型C1、渣體性質(zhì)C2、距重要設(shè)施距離C3、坡度C4、堆高C5、匯水面積C6、棄渣量C7、攔擋設(shè)施C8、截排水設(shè)施C9、渣體密實(shí)度C10。棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性層次模型，如圖1所示。

圖1 棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性層次模型

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)通過(guò)10個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重和賦值完成，在評(píng)價(jià)過(guò)程中，將10個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行賦值，再將各個(gè)指標(biāo)的賦值D和相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重WC相乘，得到對(duì)應(yīng)棄渣場(chǎng)的潛在危險(xiǎn)性值A(chǔ)。

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型為：

式中：A為生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性值；Di為二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)定量賦值；Wci為二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

4 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

4.1 一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)判斷矩陣通過(guò)專家打分的方式構(gòu)建，請(qǐng)3位專家對(duì)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行兩兩相互比較，按照1—9九個(gè)標(biāo)度分別進(jìn)行打分，評(píng)價(jià)指標(biāo)不同重要程度分別賦予不同的分值，見(jiàn)表1。

表1 判斷矩陣標(biāo)度及其含義[5]

對(duì)各專家判斷矩陣加權(quán)幾何平均，得到集結(jié)后的判斷矩陣，準(zhǔn)則層指標(biāo)集結(jié)后的判斷矩陣見(jiàn)表2。

表2 一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)集結(jié)后的判斷矩陣

特征向量經(jīng)過(guò)歸一化處理后得到生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性指標(biāo)中的一級(jí)評(píng)價(jià)的指標(biāo)權(quán)重WB分別為：WB1=0.309 7，WB2=0.271 5，WB3=0.418 8；指標(biāo)排序?yàn)椋篧B3＞W(wǎng)B1＞W(wǎng)B2。從評(píng)價(jià)結(jié)果得到，3個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)中WB3的權(quán)重最大，即棄渣場(chǎng)防護(hù)措施B3是影響生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性的最重要的因素，其次為棄渣場(chǎng)類(lèi)型特征B1，再次為棄渣場(chǎng)形態(tài)特征B2。

4.2 二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)判斷矩陣也通過(guò)專家打分的方式構(gòu)建，請(qǐng)3位專家對(duì)屬于同一類(lèi)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)下的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行兩兩相互比較，按照1—9九個(gè)標(biāo)度進(jìn)行打分，評(píng)價(jià)指標(biāo)不同重要程度分別賦予不同的分值。對(duì)各專家判斷矩陣加權(quán)幾何平均，得到集結(jié)后的判斷矩陣，再經(jīng)過(guò)歸一化處理后得到二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的指標(biāo)權(quán)重，見(jiàn)表3。

表3 二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的指標(biāo)權(quán)重

10個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)中WC9最大，即截排水設(shè)施C9是影響生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性的最重要的因素，其次為攔擋設(shè)施C8，再次為距重要設(shè)施距離C3[4-10]。

5 評(píng)價(jià)指標(biāo)定量賦值

對(duì)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的定量賦值D規(guī)則為：將10個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)按照權(quán)重大小排序。從權(quán)重最小的指標(biāo)開(kāi)始賦值1分，權(quán)重倒數(shù)第二小的指標(biāo)給予2分，依次從1到10分別加1分，直到權(quán)重最大的指標(biāo)為10分。根據(jù)各個(gè)指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，若指標(biāo)測(cè)量值屬于最低級(jí)，則統(tǒng)一給予1分。如果屬于上一級(jí)，則根據(jù)它在10個(gè)因子中的排序位置加相應(yīng)的分值。之后，向上按等差級(jí)數(shù)遞增。這樣設(shè)計(jì)不僅體現(xiàn)了評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的重要程度，也將各評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相互重要性定量地表現(xiàn)出來(lái)。二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的定量賦值D，見(jiàn)表4。

表4 二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)定量賦值（D）

6 潛在危險(xiǎn)性分級(jí)

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性根據(jù)潛在危險(xiǎn)性值A(chǔ)來(lái)綜合確定。將同一類(lèi)別中各評(píng)價(jià)指標(biāo)的定量賦值D分別與其權(quán)重WC相乘后求和，得出不同級(jí)別的分類(lèi)值，其計(jì)算公式為：

式中：A為不同等級(jí)潛在危險(xiǎn)度閾值；Wci為各二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重；Dj為分類(lèi)賦值。

按照上面的計(jì)算公式，得到生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性的3個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)：①1≤A≤7.841 2，棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性低；②7.841 2＜A≤14.682 4，棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性中等；③14.682 4＜A≤21.523 6，棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性高。

7 實(shí)例驗(yàn)證

選取2015年6月渝萬(wàn)鐵路有代表性的5個(gè)棄渣場(chǎng)作為例子進(jìn)行評(píng)價(jià)方法的實(shí)例驗(yàn)證，各棄渣場(chǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)見(jiàn)表5。

表5 渝萬(wàn)鐵路代表性棄渣場(chǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)（2015年6月）

根據(jù)評(píng)價(jià)模型和二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)賦值標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各典型棄渣場(chǎng)的潛在危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 渝萬(wàn)鐵路代表性棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性值（A）（2015年6月）

按照生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，1號(hào)棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性值小于7.841 2，表明潛在危險(xiǎn)性屬于低；3、4、5號(hào)棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性值處于7.841 2～14.682 4，表明潛在危險(xiǎn)性屬于中等；2號(hào)棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性值處于14.682 4～21.523 6，表明潛在危險(xiǎn)性屬于高。此評(píng)價(jià)結(jié)果與專家現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查結(jié)果基本擬合。

8 結(jié)論

運(yùn)用層次分析法對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性進(jìn)行定量分析，根據(jù)渝萬(wàn)鐵路工程具體情況，選取了評(píng)價(jià)指標(biāo)，計(jì)算了各指標(biāo)權(quán)重，建立了基于渝萬(wàn)鐵路棄渣場(chǎng)的潛在危險(xiǎn)性快速評(píng)價(jià)模型。選取2015年6月渝萬(wàn)鐵路具有代表性的5個(gè)棄渣場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)代入模型，進(jìn)行棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況相一致，評(píng)價(jià)方法具有良好的擬合性和實(shí)際指導(dǎo)價(jià)值。

層次分析法是一種評(píng)價(jià)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性較好的方法，但實(shí)際評(píng)價(jià)由于測(cè)量值的誤差和專家經(jīng)驗(yàn)的不同，評(píng)價(jià)結(jié)果會(huì)有些偏差。在今后研究中可以考慮采用衍生層次分析法等，對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)作進(jìn)一步探討。

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)潛在危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)是一項(xiàng)探索性研究，本文意在拋磚引玉，吸引相關(guān)科技人員做更深入的研究和探索，以期提高棄渣場(chǎng)的管理水平，確保棄渣場(chǎng)和主體工程運(yùn)行安全。

[1]中國(guó)水土保持學(xué)會(huì)水土保持規(guī)劃設(shè)計(jì)專業(yè)委員會(huì).生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持設(shè)計(jì)指南[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2011：279-320.

[2]中鐵二院集團(tuán)有限責(zé)任公司.新建重慶至萬(wàn)州鐵路水土保持方案報(bào)告書(shū)[R].成都：中鐵二院集團(tuán)有限責(zé)任公司，2010.

[3]樊曉一.層次分析法在典型滑坡危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2004，13（1）：72-76.

[4]鐵永波.層次分析法在單溝泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2006，17（4）：79-84.

[5]許樹(shù)柏.層次分析法原理[M].天津：天津大學(xué)出版社，1988：145-165.

[6]劉濤.層次分析法在泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)中的應(yīng)用——以北京市密云縣為例[J].水土保持通報(bào)，2008，28（5）：6-10.

[7]侯蘭功.單溝泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究[J].水土保持研究，2004，11（2）：125-128.

[8]王學(xué)武.多級(jí)模糊綜合評(píng)判方法在泥石流評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].災(zāi)害學(xué)，2004，19（2）：1-6.

[9]郭金玉.層次分析法的研究與應(yīng)用[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2008，18（5）：148-153.

[10]劉豹.層次分析法——規(guī)劃決策的工具[J].系統(tǒng)工程，1984，2（2）：23-30.

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

WEI Li-wei1，F(xiàn)U 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

韋立偉（1985—），男，碩士，工程師，主要從事水土保持監(jiān)測(cè)工作。