基于粗糙集-改进层次分析法对安县枇杷沟泥石流危险性的评价.pdf

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1、路基工程·28·SubgradeEngineering2014年第1期(总第172期)DOI：10．13379／j．issn．1003·8825．2014．01．06基于粗糙集一改进层次分析法对安县枇杷沟泥石流危险性的评价刘明，裴向军(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都610059)摘要：由于影响泥石流的危险性的因素很多，且各因素的影响程度不尽相同，很难精准地对泥石流的危险性进行描述和定量分析。以安县枇杷沟为例，采用基于粗糙集一改进层次分析法综合定权和模糊数学理论，对泥石流的危险性进行了定性、定量评价。

2、选取泥石流一次最大冲出量、流域面积、主沟长度、沟道两侧坡度、弯曲系数、流域相对高差、最大日降雨量、植被覆盖率、人口密度、松散固体物质储量共10项指标作为评价因子。评价结果表明，枇杷沟泥石流为轻度危险。该方法对泥石流的监测、防治具有现实意义。关键词：泥石流；危险性评价；粗糙集；改进分析层次分析法中图分类号：U416．165文献标志码：A文章编号：1003—8825(2014)01—0028—060引言1．1确定因素集和评价集“5．12“汶川地震以后，地震灾区大部分山坡岩因素集V=，，⋯，)表示影响泥石流沟危土体异常松散破碎，孕育

3、了数以万计的滑坡、崩塌险性的因素，且各因素相互独立。评价集U={13,，等不良地质体，为泥石流的形成创造了非常有利的1,，⋯，11,}表示泥石流危险性的程度。合理、客观地条件。地震灾区的泥石流与其它地方相比，具有规选择因素集，可提高评价集的可信程度。模大、来势猛、冲出物异常丰富等特点。目前，国1．2建立综合权值内对泥石流的危险性评价，主要基于4种基础理论1．2．1粗糙集理论确定评价因子相对重要性模型：模糊数学综合评价法，灰色系统评价法，回粗糙集理论是一种用于处理不精确性、不一致、归分析法及神经网络⋯。其中，模糊数学综合评价不完

4、整等各种不完备信息的一种数学工具。该理论法在泥石流危险性的评判研究中的各危险度因子的有如下几个定义：权值取法不一，将直接影响到评价结果的可信程度。定义1，信息系统：四元组S=(M，A，N，为因此，本文对安县枇杷沟泥石流危险性，以粗糙集、一个信息系统，其中表示论域；A表示属性的非空层次分析法以及模糊数学理论为基础，改进求解影有限集；N表示属性的值域集；f表示信息函数，f=响泥石流危险度因子权值，并进行模糊数学综合评M×A—}Ⅳ。价，评价结果：枇杷沟泥石流为轻度危险。定义2，不可分辨关系：P为条件属性C的一个非空子集，则P的不可分

5、辨关系IND(P)={(，)，)1模糊数学评价过程∈M×MIVa∈P，，a)=Y，a)}，其中，a)泥石流的形成，受所处的复杂多样的地质环境表示论域元素∈M关于属性a的取值；IND(P)构控制。同时，与降雨量等外在因素联系紧密。因此，成了对论域M的一个分类，记作U／IIVD(P)。评价因子具有不确定性和模糊性。而模糊数学恰能定义3，上、下近似：对于M，PA且P≠很好地处理上述问题。咖，V的上近似P={∈Ml【]肿fP)nV≠}；收稿日期：2013—05—29下近似P-!-{∈Ml【]V}，下近似也称基金项目：科技部支撑计划项目

6、(2011BAK12B03)作关于A的正域，记作POS()。作者简介：刘明(1988一)，男，四川成都人。硕士研究生，主定义4，粗糙依赖度：对于知识库K=(M，P)，要从事地质灾害评价与预测方面的研究工作。E-mail：97O9148@qq．com。P是上的一族等价关系，且R，QP；当IND()刘明，等：基于粗糙集一改进层次分析法对安县枇杷沟泥石流危险眭的评价·29·0≤S1，>S3IND(Q)，称知识Q依赖于知识R。知识Q对Rr的依赖度(Q)：Card[POS(Q)]／Card(M)，其Y2={(—S1)／(S2一S1)S1

7、<≤S2(6)中Card表示集合的基数。在泥石流评价中，知识表【(S3一x)／(S3一S2)S2<≤S3达系统无决策属性，仅有条件属性C。某一评价因0≤S2，>S4r子C的重要度由(C)=1一一C(C)计算。y3={(—S2)／(S3一S：)S：<≤S3(7)通过各评价因子的重要度归一化处理，即得到【(S4一x)／(S4一S3)S3<≤S4各评价因子的相对重要性0≤roti：÷————一(1，2，⋯，凡)(1I)，∑(C'i)y4={(—S3)／(S4一S3)S3<≤S4(8)【1>Js1．2．2改进层次分析法模型权值确定改进

8、层次分析法即三标度法，三标度法是对式中：s，S：，S和s为评价指标对应的泥石流危1～9标度法的一种改进，提高构建判断矩阵时权重险性等级的分级阀值，分级阀值取分级标准区间平选择的精确性。该方法无需进行逻辑一致性检验。均值；为实测值。根据各因子评价标准及式(5)一求解过程为式(8