铁路防沙工程方案的模糊综合评价

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2020.00132

摘要/Abstract

摘要：

风沙灾害是威胁沙漠铁路安全运营的主要因素，科学合理的防沙工程可减小风沙危害和保护生态环境，但目前关于铁路防沙工程的评价方法还不多见。为了对防沙工程方案进行科学合理地评价，在分析铁路防沙工程影响因素的基础上，将其划分为工程设计因素和地理环境因素，利用提取的主影响因子建立铁路防沙工程模糊综合评价模型，将指数标度法与区间标度法结合，通过改进的层次分析法计算各影响因子的权重。方案评价时先确定单个评判对象对评语集的隶属程度建立单因素评判矩阵，再通过模糊综合评判矩阵计算评价值来实现方案评价。以敦格铁路某段的防沙工程为例，进行了实例验证。结果表明：该方法可适用于铁路防沙工程的方案评价，评价结果与工程实际情况基本吻合，具有一定的合理性和工程应用价值。

关键词: 防沙工程, 铁路, 模糊综合评价, 改进层次分析法, 隶属度

Abstract:

Wind sand disaster is the main factor threatening the safe operation of desert railway. Sand control engineering designed scientifically and reasonably can reduce the wind-sand damage and protect the ecological environment. But at present， there are few evaluation methods of the sand control engineering. In order to make the scheme evaluation of sand control engineering more practical and scientific， on the basis of analyzing the influencing factors of engineering design， the factors are divided into engineering factors and geographical environment factors. The fuzzy evaluation model of railway sand control engineering is established by using the main influence factors that have been extracted. Combining the index scale method with the interval scale method， the weight of every factor is calculated by the improved analytic hierarchy process. The membership of a single evaluation object to the evaluation set is determined first， and the single factor evaluation matrix is established. Then， the evaluation value is calculated by fuzzy comprehensive evaluation matrix to realize the scheme evaluation. Taking a sand control project of the Dunhuang-Golmud railway as an example， the above method is verified by a case study. The results show that this method can be applied to the scheme evaluation of railway sand control engineering， and the evaluation results are basically consistent with the actual situation of the engineering， which has certain rationality and engineering application value.

Key words: sand control engineering, railway, fuzzy comprehensive evaluation, improved analytic hierarchy process, membership

中图分类号:

X169

高玉祥, 董晓峰, 韩峰. 铁路防沙工程方案的模糊综合评价[J]. 中国沙漠, 2021, 41(2): 75-82.

Yuxiang Gao, Xiaofeng Dong, Feng Han. Fuzzy comprehensive evaluation of railway sand control engineering scheme[J]. Journal of Desert Research, 2021, 41(2): 75-82.

图/表 9

参考文献 25

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25	中铁第一勘察设计院集团.新建敦煌至格尔木线可行性研究报告［R］.西安：中铁第一勘察设计院集团有限公司，2010.

二级指标	影响因素	类型	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
植被覆盖X₁₁	原有植被的破坏	定性	无	有	严重
	对景观的影响	定性	无	一般	明显
	恢复植被所占的面积	定量	数值
野生动物X₁₂	动物通道阻隔	定性	无	部分阻隔	完全阻隔
野生动物X₁₂	动物生活环境的扰动	定性	无扰动	弱扰动	强扰动
水环境X₁₃	穿越的地表水体数目	定量	0	0—2	>2
水环境X₁₃	对地下水的影响	定性	无	有
土壤环境X₁₄	造成水土流失	定性	无	基本没有	有
	占用土地面积	定量	数值
	对土壤结构影响	定性	无	一般	明显
防护效果X₂₁	抵抗风沙能力	定性	优	较优	一般
	防护效果衰减性	定量	年损失率<2%	2%≤年损失率≤5%	年损失率>5%
	使用时间	定量	数值
植物固沙难易X₂₂	可供植物栽植面积	定量	数值
	地下水位深度	定量	≤ 4 m	4—30 m	>30 m
	可供利用的地表水	定性	有	无
	单项工程风沙危害路径	定性	弱影响	一般影响	明显影响
工程投资X₂₃	工程造价	定量	数值
工程投资X₂₃	维护费用	定量	<造价10%	造价10%—20%	>造价20%
施工难易度X₂₄	材料获取便捷性	定性	就地取材	外地运输
	地形条件	定性	平坦	微起伏	明显起伏
	机械化施工程度	定性	高	中	低
	施工保护措施	定性	无	有
后期维护X₂₅	维护周期	定量	>10 a	5—10 a	<5 a
后期维护X₂₅	首次维护时间	定量	>20 a	10—20 a	<10 a

二级指标	影响因素	类型	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
植被覆盖X₁₁	原有植被的破坏	定性	无	有	严重
	对景观的影响	定性	无	一般	明显
	恢复植被所占的面积	定量	数值
野生动物X₁₂	动物通道阻隔	定性	无	部分阻隔	完全阻隔
野生动物X₁₂	动物生活环境的扰动	定性	无扰动	弱扰动	强扰动
水环境X₁₃	穿越的地表水体数目	定量	0	0—2	>2
水环境X₁₃	对地下水的影响	定性	无	有
土壤环境X₁₄	造成水土流失	定性	无	基本没有	有
	占用土地面积	定量	数值
	对土壤结构影响	定性	无	一般	明显
防护效果X₂₁	抵抗风沙能力	定性	优	较优	一般
	防护效果衰减性	定量	年损失率<2%	2%≤年损失率≤5%	年损失率>5%
	使用时间	定量	数值
植物固沙难易X₂₂	可供植物栽植面积	定量	数值
	地下水位深度	定量	≤ 4 m	4—30 m	>30 m
	可供利用的地表水	定性	有	无
	单项工程风沙危害路径	定性	弱影响	一般影响	明显影响
工程投资X₂₃	工程造价	定量	数值
工程投资X₂₃	维护费用	定量	<造价10%	造价10%—20%	>造价20%
施工难易度X₂₄	材料获取便捷性	定性	就地取材	外地运输
	地形条件	定性	平坦	微起伏	明显起伏
	机械化施工程度	定性	高	中	低
	施工保护措施	定性	无	有
后期维护X₂₅	维护周期	定量	>10 a	5—10 a	<5 a
后期维护X₂₅	首次维护时间	定量	>20 a	10—20 a	<10 a

定义	标度区间
同等重要	[e^-1/4,e^1/4]=[0.78,1.28]
稍微重要	[e^1/4,e^3/4]=[1.28,2.12]
明显重要	[e^3/4,e^5/4]=[2.12,3.49]
强烈重要	[e^5/4,e^7/4]=[3.49,5.76]
极端重要	[e^7/4,e^9/4]=[5.76,9.49]
相邻判断中间值	[e^0/4,e^2/4],[e^2/4,e^4/4],[e^4/4,e^6/4],[e^6/4,e^8/4]

定义	标度区间
同等重要	[e^-1/4,e^1/4]=[0.78,1.28]
稍微重要	[e^1/4,e^3/4]=[1.28,2.12]
明显重要	[e^3/4,e^5/4]=[2.12,3.49]
强烈重要	[e^5/4,e^7/4]=[3.49,5.76]
极端重要	[e^7/4,e^9/4]=[5.76,9.49]
相邻判断中间值	[e^0/4,e^2/4],[e^2/4,e^4/4],[e^4/4,e^6/4],[e^6/4,e^8/4]

因子	组合权重	因子	组合权重
X₁₁	0.164	X₂₂	0.095
X₁₂	0.109	X₂₃	0.123
X₁₃	0.065	X₂₄	0.060
X₁₄	0.062	X₂₅	0.117
X₂₁	0.205