層次分析法在棄渣場選址評價中的應用研究

席琳　喻斌　左松林　何楠

［關鍵詞］ 層次分析法；水土保持；棄渣場；選址；耿馬灌區(qū)

［摘 要］ 棄渣場是生產建設項目水土流失最嚴重、最易引發(fā)災害事件的區(qū)域，棄渣場選址不合理將對工程安全和人民生命財產安全帶來嚴重威脅，量化棄渣場選址評價方法有助于推動棄渣場科學選址工作。以云南省耿馬灌區(qū)工程為例，通過歸納總結棄渣場選址需要考慮的各種因素，引入層次分析法，從技術安全、場地條件、經濟因素3個方面構建包含11個指標的棄渣場選址評價指標體系，通過專家打分法確定指標權重，并提出各指標賦分標準；評價渠系工程2#棄渣場不同選址方案的合理性，分析棄渣場選址評價指標體系的適用性。結果表明：在11個指標中堆渣量、需進行專題論證、存在需挖除的軟弱面、棄渣運距等指標對棄渣場選址影響較大；基于棄渣場選址評價指標體系計算得到方案一綜合評分最高，除棄渣運距外其余各項指標均保持在較好水平，在滿足棄渣場穩(wěn)定安全要求的同時實現(xiàn)了經濟效益和生態(tài)效益的最大化，表明了層次分析法可用于棄渣場選址評價這一復雜問題中。

［中圖分類號］ S157［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1000－0941（2023）07－0021－04

我國每年由生產建設項目施工產生的棄渣高達50億m3，由此造成的水土流失達3億t[1]。棄渣場是生產建設項目水土流失最嚴重、最易引發(fā)災害事件的區(qū)域，若選址不合理將對工程安全和人民生命財產安全帶來嚴重威脅。雖然《中華人民共和國水土保持法》等相關法律法規(guī)對棄渣場選址作出了明確要求，但是隨著時代發(fā)展，棄渣場選址的影響因素在不斷增加和更新，仍需要不斷總結棄渣場選址的影響因素，探索評價棄渣場選址合理性的量化方法，以推動科學選址工作。目前許多學者對棄渣場選址的研究集中在定性分析上，還未形成完整的評價體系[2-3]。層次分析法可在研究問題的影響因素及其內在關系的基礎上，為解決多目標、多準則或無結構特性的復雜問題提供決策或評價方法[4]。本研究將層次分析法引入棄渣場選址評價中，以云南省臨滄市耿馬灌區(qū)工程渠系工程2#棄渣場選址為例，從技術安全、場地條件、經濟因素等方面構建評價指標體系，評價不同棄渣場選址方案的合理性，分析層次分析法在棄渣場選址評價中的適用性，以期推動棄渣場科學選址工作。

1 項目概況

耿馬灌區(qū)工程位于云南省臨滄市，項目區(qū)屬亞熱帶濕潤區(qū)，年均降水量1 315.6 mm，年均水面蒸發(fā)量1 647.3 mm，年均相對濕度75%，年均氣溫19.4 ℃，年均風速0.8 m/s，全年無霜期280 d；地帶性土壤為紅壤，伴有赤紅壤；土壤侵蝕以輕度水力侵蝕為主，兼有重力侵蝕；地震動峰值加速度為0.30g，地震基本烈度為8度。工程占地面積404.74 hm2，其中永久占地146.21 hm2，臨時占地258.53 hm2。棄渣量約264萬m3。工程包括樞紐工程和渠系工程兩個部分：樞紐工程為水源工程，布設有1處石料場和4處棄渣場；渠系工程包括地埋管道、明渠、暗渠等，渠系建筑物包括隧洞、倒虹吸、渡槽和泵站，布設有9處棄渣場。

2 研究方法

2.1 棄渣場選址評價指標體系構建

棄渣場選址的影響因素較多，其基本要求是不違反相關法律法規(guī)和規(guī)范標準中的強制性條款和制約性條款；不得位于滑坡泥石流易發(fā)區(qū)，生態(tài)保護紅線，自然保護區(qū)，河道、湖泊、水庫管理范圍內；不影響公共基礎設施、工礦企業(yè)、居民點、交通干線安全；盡量避免基本農田、森林公園等敏感區(qū)，當無法避免時應取得有關部門批準。此外，棄渣場選址應綜合考慮渣場穩(wěn)定性、施工的難易程度和成本、棄渣場帶來的生態(tài)環(huán)境影響等。依據(jù)層次分析法，建立目標層、準則層、指標層結構體系，表明層次遞進結構和從屬關系，結合項目區(qū)和工程施工的實際情況，從技術安全、場地條件、經濟因素3個方面建立棄渣場選址評價指標體系，具體見表1。

1）技術安全。從棄渣場選址的安全性和穩(wěn)定性方面考慮，選取了堆渣量、堆渣高度、與下游敏感點（居民點、重要基礎設施等）距離共3個指標。在設計與施工中，堆渣量超過50萬m3或堆渣高度超過20 m的棄渣場需引起高度重視，同時盡量避免棄渣場下游1 km范圍內存在居民點或重要基礎設施。

2）場地條件。從棄渣場修建的技術可行性方面考慮，選取了場地地質條件、上游匯水條件、交通條件、需進行專題論證共4個指標。一是棄渣場選址時優(yōu)先考慮地形平緩、巖性單一、地質構造簡單且不發(fā)育的區(qū)域，盡量避免地質條件復雜的區(qū)域，如地質災害發(fā)育強烈、工程地質不良等。二是盡量避免位于上游匯水面積超過1 km2的溝道范圍內。三是便于修建棄渣場運渣道路，避免需要修建橋涵等專門運渣道路的情況。四是盡量避免需要編制專題論證報告。例如當棄渣場選址影響河道行洪時需要開展棄渣場防洪影響評價；當棄渣場區(qū)存在軟弱夾層等不良地質時需要編制地質條件專題評價報告，同時保證修建棄渣場不會造成不良地質的發(fā)育和地質災害發(fā)生頻率的增加等。

3）經濟因素。經濟因素指棄渣場建設、施工、運行所需的費用，選取了棄渣運距、棄渣場類型、占用高生產力土地面積、存在需挖除的軟弱面共4個指標。一是線性工程的棄渣場一般選在隧洞進出口區(qū)域溝道內，可以大大縮短棄渣運距，減少棄渣運輸費用；二是棄渣場類型直接影響棄渣場修建成本，平地型棄渣場工程成本低，溝道型、坡地型、庫區(qū)型棄渣場工程成本高，且一般情況下棄渣場區(qū)坡度越高，其工程成本越高；三是由于高生產力土地征用難度大、補償標準高，因此應盡量避免占用高生產力土地；四是當棄渣場區(qū)存在需挖除的軟弱面時，會提高棄渣場工程成本。

2.2 指標得分和權重

本研究通過專家打分法確定棄渣場選址評價指標的權重。向水土保持、環(huán)境保護、工程建設等研究領域的18名專家進行咨詢并發(fā)放問卷，再回收問卷進行數(shù)據(jù)整理，將各位專家打分結果的平均值作為各指標的最終權重。本研究共發(fā)放問卷18份，回收18份，專家打分結果通過了一致性檢驗，最終確定各指標權重并進行權重排序（見表2）。由表2可知，在11個指標中堆渣量、需進行專題論證、存在需挖除的軟弱面、棄渣運距等因素對棄渣場選址影響較大，在進行棄渣場選址時需要重點考慮。

依據(jù)水土保持相關規(guī)范標準和線性工程棄渣場布設實際情況，結合項目區(qū)和工程實際情況，可以將棄渣場選址評價指標分為1分、2分、3分、4分、5分共5個等級，各指標的賦分標準見表3。各指標賦分與權重的乘積為該指標的得分，所有指標的得分總和為棄渣場選址評價的綜合評分，其中綜合評分越高，代表棄渣場選址的合理性越高。

3 實例研究

依據(jù)遙感影像分析和現(xiàn)場調查結果，制定了耿馬灌區(qū)工程渠系工程2#棄渣場修建方案一、方案二、方案三共3個方案。其中方案一中棄渣場位于渠系工程翁結隧洞出口東南側緊鄰翁達公路處，溝道存在裸露基巖較多，場地覆蓋層較薄，無軟土層，工程地質條件一般，兩側斜坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，地表水較發(fā)育，地表排水條件一般；方案二中棄渣場位于翁結隧洞出口東約1 km處，地下水埋藏深，兩側斜坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，棄渣場堆渣后具備形成滑坡、泥石流的條件，可將強風化石英砂巖及以下巖層作為攔渣墻地基持力層；方案三中棄渣場位于翁結隧洞出口西側一條沖溝內，為常年流水沖溝，地貌類型為中山沖溝地貌，兩側斜坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，可將強風化二云石英片巖及以下巖層作為攔渣墻地基持力層。依據(jù)棄渣場選址評價指標體系，對方案一、二、三進行打分并計算綜合評分，見表4。1）方案一棄渣場堆渣量7.3萬m3，堆渣高度45 m，下游無居民點、重要基礎設施等敏感點，地質條件中等，上游匯水面積1.42 km2，需修建長約5 km的運

渣道路，屬“肚大口小”的溝道型渣場，占用土地類型為其他林地，不需作專題論證，沒有需挖除的軟弱面。方案一綜合評分為4.22分，其中C11、C13、C24、C34共4個指標得分為5分，C23得分為4分，C12、C21、C22、C31、C32、C33共6個指標得分為3分。

2）方案二棄渣場堆渣量11 萬m3，堆渣高度55 m，下游無居民點、重要基礎設施等敏感點，地質條件中等，上游匯水面積1.71 km2，需修建長約2 km的運渣道路，屬溝道型棄渣場，占用土地類型為園地和旱地，不需作專題論證，施工前需挖除4 m厚的軟弱面。方案二綜合評分為3.57分，其中C13、C24共2個指標得分為5分，C11、C23、C31共3個指標得分為4分，C12、C21、C22、C32共4個指標得分為3分，C33得分為2分，C34得分為1分。

3）方案三棄渣場堆渣量7.3萬m3，堆渣高度45 m，棄渣場距離下游30 kV電力塔850 m，地質條件中等，上游匯水面積1.40 km2，需修建長約0.8 km的運渣道路，運渣道路穿過1個村莊，屬溝道型棄渣場，占用土地類型為水田、水澆地等高生產力耕地，不需作專題論證，沒有需挖除的軟弱面。方案三綜合評分為4.12分，其中C11、C24、C31、C34共4個指標得分為5分，C32得分為4分，C12、C21、C22、C23共4個指標得分為3分，C13得分為2分，C33得分為1分。

基于棄渣場選址評價指標體系，方案一綜合評分最高。方案二與方案一相比，C11、C33、C34指標得分較低，C31指標得分較高；方案三與方案一相比，C13、C23、C33指標得分較低，C31、C32指標得分較高。由此可以看出，方案一除棄渣運距相比其余兩個方案較長外，其余選址影響因素均保持在較好水平。依據(jù)方案一，渠系工程2#棄渣場選擇在渠系工程翁結隧洞出口東南側緊鄰翁達公路處，可以在滿足棄渣場穩(wěn)定安全要求的同時實現(xiàn)經濟效益和生態(tài)效的最大化。

4 結論與討論

棄渣場作為生產建設項目水土流失最嚴重、安全隱患最高的區(qū)域，量化其選址評價方法已成為當前需要迫切解決的關鍵問題。本研究以云南省臨滄市耿馬灌區(qū)為例，通過歸納總結棄渣場選址需要考慮的各種因素，引入層次分析法，結合項目區(qū)和工程實際情況，從技術安全、場地條件、經濟因素3個方面構建包含11個指標的棄渣場選址評價指標體系，通過專家打分法確定指標權重，并提出各指標賦分標準，通過評價渠系工程2#棄渣場不同選址方案的合理性，分析棄渣場選址評價指標體系的適用性。結果表明：在11個指標中堆渣量、需進行專題論證、存在需挖除的軟弱面、棄渣運距等指標對棄渣場選址影響較大；基于棄渣場選址評價指標體系計算得到方案一綜合評分最高，除棄渣運距外其余各項指標均保持在較好水平，可以在滿足棄渣場穩(wěn)定安全要求的同時實現(xiàn)經濟效益和生態(tài)效益的最大化，表明了層次分析法可用于棄渣場選址評價這一復雜問題中。

然而，基于層次分析法建立的棄渣場選址評價指標體系仍存在局限性。一是層次分析法創(chuàng)造性不足，只能從已有解決方案中選擇出最優(yōu)方案，且很大程度上受專家打分結果的影響，人為因素干擾較大；二是棄渣場選址影響因素十分復雜，需要基于不同地區(qū)的自然條件、不同工程的施工工藝針對性制定指標體系，并應根據(jù)水土保持行業(yè)政策、規(guī)范標準的不斷更新及時調整和完善指標體系及其權重。棄渣場水土流失防治工作對生產建設項目水土保持工作十分重要，棄渣場選址的規(guī)范化、標準化、科學化可以在有效防止生產建設項目水土流失的同時降低工程建設成本，實現(xiàn)生態(tài)效益和經濟效益的最大化，未來需要更多的相關研究來推動棄渣場科學選址工作。

[參考文獻]

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[3] 顧小華，蘇子清，張文聰.生產建設項目棄渣場選址探討[J].中國水土保持，2021（12）：23-25，40.

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收稿日期： 2022-10-26

第一作者： 席琳（1983—），女，河南洛陽人，高級工程師，碩士，研究方向為水土保持和植被恢復。

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（責任編輯 李佳星）