本發(fā)明屬于地質災害風險評價領域，是一種滑坡災害風險評價方法。

背景技術：

我國地質條件復雜，構造活動強烈，因70％地域為山區(qū)，故滑坡發(fā)生密度大，頻率高，造成嚴重的危害。近年來隨著我國經濟的迅速發(fā)展以及城市化進程的大力推進，必然會更大范圍的開發(fā)利用土地，但由于一些不合理的開發(fā)利用方式，導致了危及人類安全的地質災害問題，比如滑坡災害給我國一些山地城市的建設造成了嚴重威脅，有的城市甚至被迫搬遷。

由此可見，滑坡災害的多發(fā)性與嚴重性是由其特有的自然地理環(huán)境決定的，并與社會經濟發(fā)展息息相關，直接影響到國家經濟、社會可持續(xù)發(fā)展和人們生活的各個方面。

滑坡災害給世界各國造成的經濟損失估計每年可達數十億美元，防災減災費用十分驚人。

人類與滑坡災害的斗爭始終沒有停止過，主要體現在認識滑坡機理、完善邊坡穩(wěn)定性分析理論和方法、開發(fā)滑坡預報和防治技術等方面。

通過開展滑坡災害風險評價理論的研究，合理判斷邊坡穩(wěn)定性并對防治方案進行優(yōu)化決策，采取經濟可靠的防治措施，減少滑坡災害造成的生命財產損失，節(jié)約防災減災工程費用，這是一項極具理論價值和重要實踐意義的研究課題。

通過國內外研究現狀可知，滑坡災害風險評價主要有危險性評價、易損性評價、破壞損失評價、防治工程評價等內容，還存在許多需要解決的問題，如現有的滑坡災害風險評價方法有多種，評價體系構成不夠完整，目標劃分不夠明確、各指標重要程度未加區(qū)別等不足。

在滑坡災害實踐工程中，需要同時考慮幾個防治方案供選擇，目前的方法主要是層次分析法(Analytic Hierarchy Process)，其英文縮寫AHP，層次分析法(AHP)不能夠體現滑坡災害風險評價內容之間的反饋作用，不能夠同時考慮危險性評價因子和易損性評價因子對防治方案優(yōu)化決策的影響。

網絡分析法(Analytic Network Process)，其英文縮寫ANP，網絡分析法(ANP)是層次分析法(AHP)的理論延續(xù)，由層次分析法(AHP)計算的只是相對權重，而網絡分析法(ANP)計算的是絕對權重，網絡分析法(ANP)更能夠準確的描述客觀事物之間的聯系，更適應于復雜系統(tǒng)的決策過程，該方法目前主要應用于滑坡災害危險區(qū)域的劃分，而在防治方案優(yōu)化決策中，尚未見本發(fā)明的滑坡災害風險評價方法的文獻報道和實際應用。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種科學合理，適用性強，工程應用價值高，效果佳的滑坡災害風險評價方法，該評價方法通過分析滑坡災害危險性、易損性、破壞損失、防治工程四個評價內容的反饋作用，基于網絡分析法(ANP)構建了滑坡災害風險評價的數學模型，同步實現危險性和易損性評價因子重要度排序以及防治方案的優(yōu)化決策，可以綜合考慮危險性評價因子和易損性評價因子對防治方案優(yōu)化決策的影響。

為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種滑坡災害風險評價方法，其特征是，以網絡分析法(ANP)算法為基礎，以絕對權重為指標，同步實現危險性和易損性的評價因子重要度排序以及防治方案的優(yōu)化決策，包括下述步驟：

1)通過分析滑坡災害危險性、易損性、破壞損失、防治工程四個評價內容的反饋作用，基于網絡分析法(ANP)構建滑坡災害風險評價數學模型：

(1)滑坡災害風險評價包括危險性、易損性、破壞損失、防治工程四個方面，所述危險性評價因子包括土體力學性質、地形地貌、水文地質、不良地質環(huán)境、地震影響和人為活動因素；所述易損性評價因子包括經濟、資源環(huán)境、生命和社會因素；所述破壞損失評價因子包括可能性和災害損失；所述防治工程評價因子包括消方減載、疏干排水、網絡錨固、攔石壩法和抗滑擋墻；其中危險性評價因子按災害體的類型分為孕災環(huán)境和致災因子，即內因和外因兩個方面的內容，體現了滑坡災害的自然屬性；易損性評價因子按受災體類型分為經濟、資源環(huán)境、生命、社會四個大類，體現了滑坡災害的社會屬性；破壞損失評價是在危險性和易損性評價基礎上定量化分析滑坡災害造成損失程度的過程，評價因子為不同滑坡強度對應的概率，即可能性，以及不同破壞率對應的期望損失，即災害損失；防治工程評價包括防治方案的技術可行性、經濟合理性、社會及環(huán)境效益評價內容，為滑坡災害防治方案決策提供依據；

(2)滑坡災害是致災體作用于受災體的結果，通過危險性評價分析致災體條件，通過易損性評價分析受災體條件，并以危險性評價分析致災體條件和易損性評價分析受災體條件為基礎進行災害損失計算，即不同的危險性評價因子和易損性評價因子對破壞損失的貢獻率是不同的，由破壞損失評價為判斷標準對危險性評價因子和易損性評價因子重要度進行排序，當滑坡災害不可接受時應采取防治措施，即防治工程評價對破壞損失評價起控制作用；

(3)防治工程治理對象是危險性評價因子，包括對土體力學性質和降雨排水的處理，這是技術可行性的評價標準，也是有些評價模型將其作為滑坡災害強度修正因素的原因；防治工程評價標準還包括易損性評價的內容，如經濟合理性和社會環(huán)境效益，這也是易損性評價中人類主動應對災害能力的體現，即危險性評價和易損性評價對防治工程評價存在控制作用；受災體自身的抗災能力，是受災體被動的應對危險性評價因子對其影響的體現，不同易損性評價因子對危險性的抵抗能力是不同的，即以危險性評價因子為判斷準則對易損性評價因子重要度進行排序；

2)網絡分析法(ANP)體現了許多復雜系統(tǒng)內部元素的依存關系和下層元素對上層元素的反饋影響，各元素的關系用類似網絡結構表示；

3)基于網絡分析法(ANP)，將危險性、易損性、破壞損失、防治工程四個評價內容構成一個風險評價數學模型，其中控制層中的目標為滑坡災害風險評價，無準則層，網絡層中的元素組為四個評價內容，元素為四個評價內容中對應的因子；

4)建立判斷矩陣，包括相關聯元素的判斷矩陣和相關聯元素組的判斷矩陣；

5)判斷矩陣編號如下：以破壞損失評價中可能性因子為準則的危險性評價因子判斷矩陣D₁，以災害損失為準則的易損性評價因子判斷矩陣D₂₁；以危險性評價因子為準則的易損性評價因子判斷矩陣D₂₂，危險性評價因子分為內因和外因兩類，以其為準則的防治工程判斷矩陣分別為D₃₁和D₃₂；以易損性評價因子為準則的防治工程判斷矩陣D_4i，i＝1、2、3、4分別對應經濟、資源環(huán)境、生命、社會四個因子；以防治工程評價為準則的破壞損失評價因子判斷矩陣D₅；兩個相關聯元素組判斷矩陣，其中D₆₁是以破壞損失評價為準則的危險性評價和易損性評價兩者組成的矩陣，D₆₂是以危險性評價為準則的防治工程評價和易損性評價兩者組成的矩陣；

6)由相關聯元素構建的判斷矩陣計算初始超矩陣W₀，由相關聯元素組構建的判斷矩陣計算組間權重矩陣ω，兩者相乘為加權超矩陣W＝ω×W₀，對其進行無窮次冪運算得極限超矩陣W_∞，公式如下：

式中k為自然數；

7)極限超矩陣W_∞每列都相同，該數值為對應元素的絕對權重值，由其排序可得危險性和易損性評價因子重要度排序以及防治方案的優(yōu)化決策。

與現有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1.能夠體現滑坡災害風險評價內容之間的反饋作用，能夠深入探討滑坡災害風險各個評價內容的內在聯系與影響機理；

2.全面涵蓋了滑坡災害風險評價體系的各個內容，構建的滑坡災害風險評價體系組成內容更加完整，深刻反應了滑坡災害風險評價的本質；

3.可以同步實現危險性和易損性評價因子重要度排序，能夠同時考慮危險性評價因子和易損性評價因子對防治方案優(yōu)化決策的影響，實現防治工程方案的安全最大化和成本最小化；

4.科學合理，適用性強，工程應用價值高，效果佳。

附圖說明

圖1是網絡分析法(Analytic Network Process，ANP)的網絡結構示意圖；

圖2是滑坡災害風險評價方法元素組關聯圖；

圖3是滑坡災害風險評價方法的滑坡災害風險評價數學模型示意圖；

圖4是滑坡災害風險評價方法絕對權重計算流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方案做進一步的詳細說明。

本發(fā)明的一種滑坡災害風險評價方法，以網絡分析法(ANP)算法為基礎，以絕對權重為指標，同步實現危險性和易損性的評價因子重要度排序以及防治方案的優(yōu)化決策，包括下述步驟：

1)通過分析滑坡災害危險性、易損性、破壞損失、防治工程四個評價內容的反饋作用，基于網絡分析法(ANP)構建滑坡災害風險評價數學模型：

(1)滑坡災害風險評價包括危險性、易損性、破壞損失、防治工程四個方面，所述危險性評價因子包括土體力學性質、地形地貌、水文地質、不良地質環(huán)境、地震影響和人為活動因素；所述易損性評價因子包括經濟、資源環(huán)境、生命和社會因素；所述破壞損失評價因子包括可能性和災害損失；所述防治工程評價因子包括消方減載、疏干排水、網絡錨固、攔石壩法和抗滑擋墻；其中危險性評價因子按災害體的類型分為孕災環(huán)境和致災因子，即內因和外因兩個方面的內容，體現了滑坡災害的自然屬性；易損性評價因子按受災體類型分為經濟、資源環(huán)境、生命、社會四個大類，體現了滑坡災害的社會屬性；破壞損失評價是在危險性和易損性評價基礎上定量化分析滑坡災害造成損失程度的過程，評價因子為不同滑坡強度對應的概率，即可能性，以及不同破壞率對應的期望損失，即災害損失；防治工程評價包括防治方案的技術可行性、經濟合理性、社會及環(huán)境效益評價內容，為滑坡災害防治方案決策提供依據；

(2)滑坡災害是致災體作用于受災體的結果，通過危險性評價分析致災體條件，通過易損性評價分析受災體條件，并以危險性評價分析致災體條件和易損性評價分析受災體條件為基礎進行災害損失計算，即不同的危險性評價因子和易損性評價因子對破壞損失的貢獻率是不同的，由破壞損失評價為判斷標準對危險性評價因子和易損性評價因子重要度進行排序，當滑坡災害不可接受時應采取防治措施，即防治工程評價對破壞損失評價起控制作用；

(3)防治工程治理對象是危險性評價因子，包括對土體力學性質和降雨排水的處理，這是技術可行性的評價標準，也是有些評價模型將其作為滑坡災害強度修正因素的原因；防治工程評價標準還包括易損性評價的內容，如經濟合理性和社會環(huán)境效益，這也是易損性評價中人類主動應對災害能力的體現，即危險性評價和易損性評價對防治工程評價存在控制作用；受災體自身的抗災能力，是受災體被動的應對危險性評價因子對其影響的體現，不同易損性評價因子對危險性的抵抗能力是不同的，即以危險性評價因子為判斷準則對易損性評價因子重要度進行排序；

2)網絡分析法(ANP)體現了許多復雜系統(tǒng)內部元素的依存關系和下層元素對上層元素的反饋影響，各元素的關系用類似網絡結構表示；

3)基于網絡分析法(ANP)，將危險性、易損性、破壞損失、防治工程四個評價內容構成一個風險評價數學模型，其中控制層中的目標為滑坡災害風險評價，無準則層，網絡層中的元素組為四個評價內容，元素為四個評價內容中對應的因子；

4)建立判斷矩陣，包括相關聯元素的判斷矩陣和相關聯元素組的判斷矩陣；

5)判斷矩陣編號如下：以破壞損失評價中可能性因子為準則的危險性評價因子判斷矩陣D₁，以災害損失為準則的易損性評價因子判斷矩陣D₂₁；以危險性評價因子為準則的易損性評價因子判斷矩陣D₂₂，危險性評價因子分為內因和外因兩類，以其為準則的防治工程判斷矩陣分別為D₃₁和D₃₂；以易損性評價因子為準則的防治工程判斷矩陣D_4i，i＝1、2、3、4分別對應經濟、資源環(huán)境、生命、社會四個因子；以防治工程評價為準則的破壞損失評價因子判斷矩陣D₅；兩個相關聯元素組判斷矩陣，其中D₆₁是以破壞損失評價為準則的危險性評價和易損性評價兩者組成的矩陣，D₆₂是以危險性評價為準則的防治工程評價和易損性評價兩者組成的矩陣；

6)由相關聯元素構建的判斷矩陣計算初始超矩陣W₀，由相關聯元素組構建的判斷矩陣計算組間權重矩陣ω，兩者相乘為加權超矩陣W＝ω×W₀，對其進行無窮次冪運算得極限超矩陣W_∞，公式如下：

式中k為自然數；

7)極限超矩陣W_∞每列都相同，該數值為對應元素的絕對權重值，由其排序可得危險性和易損性評價因子重要度排序以及防治方案的優(yōu)化決策。

本實施例以一般區(qū)域地質滑坡災害風險評價為例，本發(fā)明的滑坡災害風險評價方法，基于附圖1的ANP網絡結構圖，以絕對權重為指標，同步實現危險性和易損性評價因子的重要度分析以及防治方案的優(yōu)化決策，并綜合考慮危險性和易損性評價因子對防治方案優(yōu)化決策的影響，包括下述步驟：

1.按附圖2滑坡災害風險評價方法元素組關聯圖，構建附圖3所示的滑坡災害風險評價數學模型，確定危險性、易損性、破壞損失、防治工程四個評價內容對應的評價因子：

(1)危險性評價包括：孕災環(huán)境，即內因為土體力學性質、地形地貌、水文地質，致災因子，即外因為其它因素，其它因素包括不良地質環(huán)境、地震影響、人為活動因素；

(2)易損性評價：經濟，資源環(huán)境，生命，社會；

(3)破壞損失評價：可能性，災害損失；

(4)防治工程評價：消方減載，疏干排水，網絡錨固，攔石壩法，抗滑擋墻；

2.按表1的標準度和表2的矩陣編號建立判斷矩陣：

表1判斷矩陣標準度的意義

(表中u1與u2表示不同評價因子)

表2所有判斷矩陣編號

3.由表1的判斷矩陣標準度構建相關聯元素的判斷矩陣和相關聯元素組的判斷矩陣，所有的判斷矩陣編號見表2，相關判斷矩陣表格如下：

(1)由表1的判斷矩陣標準度構建判斷矩陣D₁，并計算權重值，如下表所示，其中a_mn(m＝1～4，n＝1～4)表示標準度，a_o(o＝1～4)表示權重值：

判斷矩陣D₁

(2)由表1的判斷矩陣標準度構建判斷矩陣D₂₁，并計算權重值，如下表所示，其中b_mn(m＝1～4，n＝1～4)表示標準度，b_o(o＝1～4)表示權重值：

判斷矩陣D₂₁

(3)由表1的判斷矩陣標準度構建判斷矩陣D₂₂，并計算權重值，如下表所示，其中c_mn(m＝1～4，n＝1～4)表示標準度，c_o(o＝1～4)表示權重值：

判斷矩陣D₂₂

(4)由表1的判斷矩陣標準度構建判斷矩陣D₃₁，并計算權重值，如下表所示，其中d_mn(m＝1～5，n＝1～5)表示標準度，d_o(o＝1～5)表示權重值：

判斷矩陣D₃₁

(5)由表1的判斷矩陣標準度構建判斷矩陣D₃₂，并計算權重值，如下表所示，其中e_mn(m＝1～5，n＝1～5)表示標準度，e_o(o＝1～5)表示權重值：

判斷矩陣D₃₂

(6)由表1的判斷矩陣標準度構建判斷矩陣D₄₁，并計算權重值，如下表所示，其中f_mn(m＝1～5，n＝1～5)表示標準度，f_o(o＝1～5)表示權重值：

判斷矩陣D₄₁

(7)由表1的判斷矩陣標準度構建判斷矩陣D₄₂，并計算權重值，如下表所示，其中g_mn(m＝1～5，n＝1～5)表示標準度，g_o(o＝1～5)表示權重值：

判斷矩陣D₄₂

(8)由表1的判斷矩陣標準度構建判斷矩陣D₄₃，并計算權重值，如下表所示，其中h_mn(m＝1～5，n＝1～5)表示標準度，h_o(o＝1～4)表示權重值：

判斷矩陣D₄₃

(9)由表1的判斷矩陣標準度構建判斷矩陣D₄₄，并計算權重值，如下表所示，其中i_mn(m＝1～5，n＝1～5)表示標準度，i_o(o＝1～5)表示權重值：

判斷矩陣D₄₄

(10)由表1的判斷矩陣標準度構建判斷矩陣D₅，并計算權重值，如下表所示，其中j_mn(m＝1～2，n＝1～2)表示標準度，j_o(o＝1～2)表示權重值：

判斷矩陣D₅

(11)由表1的判斷矩陣標準度構建組間判斷矩陣D₆₁，并計算權重值，如下表所示，其中k_mn(m＝1～2，n＝1～2)表示標準度，k_o(o＝1～2)表示權重值：

組間判斷矩陣D₆₁

(12)由表1的判斷矩陣標準度構建組間判斷矩陣D₆₂，并計算權重值，如下表所示，其中l(wèi)_mn(m＝1～2，n＝1～2)表示標準度，l_o(o＝1～2)表示權重值：

組間判斷矩陣D₆₂

4.由圖4絕對權重計算圖，根據以上的判斷矩陣權重計算值構建初始超矩陣W₀、組間權重矩陣ω、加權超矩陣W＝ω×W₀、極限超矩陣W_∞：

(1)初始超矩陣W₀如下：

(2)組間權重矩陣ω如下：

(3)加權超矩陣W公式如下：

(4)對W其進行無窮次冪運算得極限超矩陣W_∞，公式如下：

式中k為自然數。

該矩陣每列都相同，對應數值即為各評價因子對應絕對權重，由此可得危險性評價和易損性評價因子的重要度排序以及防治方案優(yōu)化決策。

通過本發(fā)明的滑坡災害風險評價方法的實施流程可以看到，該評價方法建立的數學模型能夠體現滑坡災害風險評價內容之間的反饋作用、內在聯系與影響機理，全面涵蓋了滑坡災害風險評價體系的各個內容，構建的滑坡災害風險評價體系組成內容更加完整，可以同步實現危險性和易損性評價因子重要度排序以及防治方案的優(yōu)化決策，能夠同時考慮危險性評價因子和易損性評價因子對防治方案優(yōu)化決策的影響。

本發(fā)明具體實施方式僅為有限的實施例，而非對本發(fā)明進行的限制，所屬領域的普通技術人員應當理解，依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。