基于白化權(quán)函數(shù)灰色聚類法的覆土油罐地質(zhì)災(zāi)害分析

趙勉 趙曉剛 郭湛

摘要：為研究覆土油罐地質(zhì)災(zāi)害危險性，建立覆土油罐地質(zhì)災(zāi)害危險性評價指標(biāo)體系，包含地貌因素、地質(zhì)因素、水文因素、誘發(fā)因素、歷史災(zāi)害因素等五個單元。為解決安全評價中觀測數(shù)據(jù)灰度較大的問題，建立了基于白化權(quán)函數(shù)的灰色變權(quán)聚類評價模型，降低了觀測數(shù)據(jù)的誤差對評價結(jié)果的影響，提高了評價結(jié)果的可靠性。最后將模型應(yīng)用于某油庫覆土油罐的常見地質(zhì)災(zāi)害安全評價，識別出影響較大的致因因素，驗證了該模型的可行性。

Abstract： In order to study the geologic hazard of buried tank， we establishes the evaluation index system of geological hazard risk of buried tank， which includes five parts， such as geomorphic factors， geological factors， hydrological factors， induced factors， historical disaster factors and so on. In order to solve the problem which the grayscale of the observed data is large in safety evaluation， we establish a grey variable weight clustering evaluation model based on definite weighted functions， which reduces the error of observation data and improves the reliability of the evaluation results. Finally， the model is applied on the safety assessment of geological hazards in clad oil tanks of oil depots， and the factors which have great influence are identified， and the feasibility of the model is verified.

關(guān)鍵詞：覆土油罐；地質(zhì)災(zāi)害；安全評價；灰色聚類分析

Key words： soil oil tank；geological hazard；safety evaluation；grey clustering analysis

中圖分類號：TE81；TU45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）29-0240-04

0 引言

覆土油罐是指由覆土構(gòu)成護(hù)體，且頂部和周圍的護(hù)體覆土厚度≥0.5m的油罐，多采用立式固定頂鋼制油罐，它具有一定的防護(hù)能力，隱蔽偽裝性好，安全度高，溫度變化小等多種優(yōu)點。但覆土油罐一般建在丘陵或山區(qū)地帶，其理想地形是帶有“爪”支溝的山溝，與普通油庫相比易受到地質(zhì)災(zāi)害的威脅。因此需要通過客觀準(zhǔn)確的安全評價方法對覆土油罐常見的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行分析評價，確定覆土油罐整體地質(zhì)安全水平，達(dá)到確定影響因素的危險程度、識別重點防護(hù)對象、提高油庫安全管理水平的目的。

目前關(guān)于地質(zhì)災(zāi)害評價的研究大多面向由于礦區(qū)、道路、水庫等，針對覆土油罐的地質(zhì)災(zāi)害評價研究卻極少。另一方面，又有覆土油罐的地質(zhì)災(zāi)害具有不確定性和隨機(jī)性，事故致因難以精確量化，體現(xiàn)出一定程度上的灰色特征，因此本文將在覆土油罐地質(zhì)災(zāi)害評價指標(biāo)結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上，運(yùn)用白化權(quán)函數(shù)灰色聚類評價模型對各指標(biāo)觀測值進(jìn)行分析處理，建立評價矩陣，結(jié)合指標(biāo)權(quán)重，得出評價結(jié)果。

1 基于白化權(quán)函數(shù)的灰色變權(quán)聚類評價模型

基于白化權(quán)函數(shù)的灰色變權(quán)聚類是指根據(jù)白化權(quán)函數(shù)，通過各指標(biāo)觀測值將各指標(biāo)劃分為具體定義的類別，結(jié)合不同指標(biāo)的權(quán)重計算綜合聚類系數(shù)?；疑垲惥褪歉鶕?jù)各單元關(guān)于指標(biāo)的觀測值或評分值，將各個單元劃分為“優(yōu)”、“良”、“中”、“差”四類。

下面結(jié)合某覆土油罐觀測數(shù)據(jù)，可以得到其具體的安全評價結(jié)果。

2 實例應(yīng)用

2.1 建立覆土油罐地質(zhì)災(zāi)害評價指標(biāo)體系

覆土油罐由于對隱蔽性以及建造施工的特殊要求，因此多建于山區(qū)、丘陵等地帶，通過對歷史數(shù)據(jù)的分析，最常見的地質(zhì)災(zāi)害一般為滑坡、崩塌。目前針對滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害的研究較為豐富，各項研究各有其側(cè)重點，通過分析總結(jié)，可以將影響滑坡、崩塌的事故致因概括為以下五個方面：地貌因素、地質(zhì)因素、水文因素、誘發(fā)因素、歷史災(zāi)害因素。因此我們以這五個方面作為準(zhǔn)則層，建立指標(biāo)體系，如圖2所示。

2.2 確定指標(biāo)量化分類

指標(biāo)體系中的指標(biāo)可分為定量指標(biāo)和定性指標(biāo)，定量指標(biāo)是指坡度、坡高等可以通過測量使用準(zhǔn)確數(shù)值衡量的指標(biāo)；定性指標(biāo)包括巖土體風(fēng)化程度、斷裂帶規(guī)模等，其衡量數(shù)值需要借助專家經(jīng)驗來確定，劃分標(biāo)準(zhǔn)為優(yōu)（8-10），良（6-8），中（4-6），差（0-4）。

安全評價過程中，為了使各指標(biāo)的觀測值或評分值能夠應(yīng)用于安全評級模型的運(yùn)算，需要將指標(biāo)數(shù)值進(jìn)行相應(yīng)的計算轉(zhuǎn)換，分級定量描述各指標(biāo)的危險類屬，不同危險類屬的邊界值可以通過查閱文獻(xiàn)、標(biāo)準(zhǔn)和操作手冊等確定，見表1。

2.3 確定指標(biāo)權(quán)重

本文的模型突出了評價過程中的變權(quán)，不同指標(biāo)擁有不同的權(quán)重，相比簡單地求取平均數(shù)，更符合實際，更強(qiáng)調(diào)專家意見。在此之前，以調(diào)查問卷的方式獲得專家數(shù)據(jù)，通過分析得到了各項指標(biāo)的權(quán)重，如表2所示。

2.4 安全評價

2.4.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

評價對象為某油庫，具體測量數(shù)據(jù)如表3所示。

2.4.2 各指標(biāo)白化權(quán)函數(shù)值

根據(jù)各指標(biāo)觀測值和指標(biāo)在各屬類的λk，可以計算出各指標(biāo)觀測值相對應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)值，即各指標(biāo)關(guān)于優(yōu)、良、中、差的隸屬度，見表4。

2.4.3 整體及各單元綜合聚類系數(shù)

根據(jù)各指標(biāo)層次權(quán)重，可以計算得出各單元關(guān)于各類屬地質(zhì)安全綜合聚類系數(shù)，見表5、表6。

根據(jù)各指標(biāo)綜合權(quán)重可以得到覆土油罐總體地質(zhì)安全綜合聚類系數(shù)，如表5、表6所示。根據(jù)可以得出，地形地貌單元安全性為“良”； 地質(zhì)因素單元安全性為“優(yōu)”； 水文因素單元安全性為“優(yōu)”；誘發(fā)因素單元安全性為“中”； 歷史災(zāi)害單元安全性為“優(yōu)”；覆土油罐總體地質(zhì)安全性為“優(yōu)”。其中誘發(fā)因素單元雖然評價結(jié)果為“優(yōu)”，但關(guān)于降雨量的三個指標(biāo)評價結(jié)果均為“中”，因此在制定相應(yīng)安全措施時需要特別注意雨季監(jiān)測及防護(hù)。

3 結(jié)論

本文建立了基于白化權(quán)函數(shù)的灰色變權(quán)聚類評價模型，并對某油庫地質(zhì)災(zāi)害危險性進(jìn)行安全評價，根據(jù)評價結(jié)果可以得出以下結(jié)論：①建立的基于白化權(quán)函數(shù)的灰色變權(quán)聚類評價模型，可以很好地解決地質(zhì)災(zāi)害評價中指標(biāo)觀測值灰度較大的問題，減少了觀測誤差對評價結(jié)果的影響，提高了評價結(jié)果的可靠性，為地質(zhì)災(zāi)害評價提供了新的方法。②通過觀測數(shù)據(jù)分析，識別出了某油庫覆土油罐較易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的因素，主要包括庫區(qū)降雨、植被覆蓋以及巖土體類型，因此油庫需要根據(jù)實際情況改善罐區(qū)植被覆蓋，做好雨季地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警，完善災(zāi)后應(yīng)急預(yù)案。

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