张满银等：基于云理论的油气管道滑坡危险性综合评价 ·433· 转化为权重值进行运算，充分反映评价过程的模糊 表4六项定量指标初始数据 性、随机性和复杂性3-0 Table 4 Initial data of six quantitative indexes 2.4综合评判 滑坡 斜坡地震水平。年均植被 管道与主管道 隐患点坡度，加速度，降雨量，覆盖度，滑向夹角，埋深， 承前文云转化的评价指标体系和云权重确定过 编号U:/(）Ug/gU61mm23/%U2/()Us1m 程，按照表1中云的四则运算法则，采用加权平均法 1号 22 0.15408.9 84 87 0.85 将评语集中底层评估结果传递给上一层，依次类推 2号 34 0.10 450.0 40 7 1.55 至目标层，即为评价对象的危险性结果云，可与标尺 3号 64 0.10335.4 16 46 1.80 云进行可视性分析与决策 4号 41 0.20 316.7 25 15 2.55 TC-c (13) 表5定性指标U4的准数据（地层岩性专家评语变量） 式中，TC为评价目标的综合云，C,和w:分别为第i Table 5 Quasi data (expert comments)of qualitative U 个指标云和权重云，ω，C:表示两个云相乘.此过程 专家序号 1号 2号 3号 4号 在传递不确定性推理的同时也使云理论概念不断得 高 较高 高 高 以跃升 较高 较低 必 较高 3工程例证分析 高 较高 中 高 高 中 较高 高 涩宁兰输气管道干线长900余公里，自柴达木 高 较高 高 较高 盆地中部的涩北首站，向东途径西宁，终止于黄河右 6 较高 中 中 中 岸的兰州西固末站，沿程约有四分之一线段敷设于 > 中 中 高 高 构造山丘和河谷阶地的斜坡上，且管道敷设地层以 8 较高 较高 较高 中 第四系残坡积、冲洪积和风积的松散物为主，又受干 9 高 中 % 高 旱、半干旱气候控制而多集中性降水，加之管道建设 10 较高 中 高 较高 与维修中的工程扰动等，为其沿线的滑坡等灾害发 育提供了便利条件和诱因. 数见表6 3.1数据来源 3.2结果计算 “十二五”期间，管道经营方组织实施了涩宁兰 先分别利用前述单条件单规则云推理(MAT- 管道地质灾害调查评价与防治规划工作，成果表明 LAB发生器循环1000次)和浮动云集结算法，依次 管线在穿越构造山区和湟水河谷阶地时，滑坡发育 计算出1~4号滑坡中15项指标所属等级的云数字 密集、规模大，易发性高，是全线地质灾害影响最严 特征值，见表6所列.再用表1中的运算法则对表6 重的线段.从上述线段的29处滑坡隐患点中，随机 中的指标云C理价和权重云C权重，依据式(13)由二级 挑选出位于管段K686+830、K737+700、K801+ 指标U上传于一级指标U:,再传递至评语集目标层 400和K924+230的4处滑坡隐患点（依次记为1~U,即得各滑坡危险性的结果云TC果，分别为TC 4号)作为危险性评价的例证样本.4处滑坡的定量 (0.60,0.0583,0.0076),TC2(0.56,0.0543, 指标初始数据从已有气象、地理、地质资料中查阅和 0.0070),T℃(0.68,0.0662,0.0084)和T℃4(0.65， 现场量测，结果列于表4：对于定性指标邀请专家组 0.0622,0.0080).之后将TC结果分别按照正向云算 进行现场评判，记录好每位专家针对每处滑坡不同 法步骤，生成如图5所示的管道滑坡危险性云朵 指标的评语。根据专家评语数越多云转化结果越符 由图5可见，1~4号滑坡的危险性结果云在形 合事实的原则0，邀请10位专家（含管道公司技术 态“骨架”上与标尺云基本相似，且均分布于“中”与 骨干2人)进行现场调查，对9项定性指标以5级标 “较高”云尺之间.具体表现为：3号云紧贴“较高 度规则逐一进行状态评定，获取了评语准数据.表5 云”，4号云靠近“较高云”，1号云偏向“较高云”，2 仅列出了4处滑坡地层岩性U4的10位专家评语， 号云靠近“中云”，滑坡对油气管道的危险性程度依 其余8项指标的评语可同理获取. 次为3号>4号>1号>2号. 同上，专家组10人依据表2和图3中对指标重 3.3结果分析 要性程度的语言描述，结合样本实际，对模型中各层 3.3.1与半定量法结果相比 次、各指标分别做出相对重要性评定，所得权重云参 为检验云理论在油气管道滑坡危险性评价中的张满银等: 基于云理论的油气管道滑坡危险性综合评价 转化为权重值进行运算，充分反映评价过程的模糊 性、随机性和复杂性［23--24］． 2. 4 综合评判 承前文云转化的评价指标体系和云权重确定过 程，按照表 1 中云的四则运算法则，采用加权平均法 将评语集中底层评估结果传递给上一层，依次类推 至目标层，即为评价对象的危险性结果云，可与标尺 云进行可视性分析与决策． TC = ∑ n i = 1 ωiCi ∑ n i = 1 ωi ( 13) 式中，TC 为评价目标的综合云，Ci 和 ωi 分别为第 i 个指标云和权重云，ωi Ci表示两个云相乘． 此过程 在传递不确定性推理的同时也使云理论概念不断得 以跃升． 3 工程例证分析 涩宁兰输气管道干线长 900 余公里，自柴达木 盆地中部的涩北首站，向东途径西宁，终止于黄河右 岸的兰州西固末站，沿程约有四分之一线段敷设于 构造山丘和河谷阶地的斜坡上，且管道敷设地层以 第四系残坡积、冲洪积和风积的松散物为主，又受干 旱、半干旱气候控制而多集中性降水，加之管道建设 与维修中的工程扰动等，为其沿线的滑坡等灾害发 育提供了便利条件和诱因． 3. 1 数据来源 “十二五”期间，管道经营方组织实施了涩宁兰 管道地质灾害调查评价与防治规划工作，成果表明 管线在穿越构造山区和湟水河谷阶地时，滑坡发育 密集、规模大，易发性高，是全线地质灾害影响最严 重的线段． 从上述线段的 29 处滑坡隐患点中，随机 挑选出位于管段 K686 + 830、K737 + 700、K801 + 400 和 K924 + 230 的4 处滑坡隐患点( 依次记为1 ～ 4 号) 作为危险性评价的例证样本． 4 处滑坡的定量 指标初始数据从已有气象、地理、地质资料中查阅和 现场量测，结果列于表 4; 对于定性指标邀请专家组 进行现场评判，记录好每位专家针对每处滑坡不同 指标的评语． 根据专家评语数越多云转化结果越符 合事实的原则［30］，邀请 10 位专家( 含管道公司技术 骨干 2 人) 进行现场调查，对 9 项定性指标以 5 级标 度规则逐一进行状态评定，获取了评语准数据． 表 5 仅列出了 4 处滑坡地层岩性 U14的 10 位专家评语， 其余 8 项指标的评语可同理获取． 同上，专家组 10 人依据表 2 和图 3 中对指标重 要性程度的语言描述，结合样本实际，对模型中各层 次、各指标分别做出相对重要性评定，所得权重云参 表 4 六项定量指标初始数据 Table 4 Initial data of six quantitative indexes 滑坡 隐患点 编号 斜坡 坡度， U11 /( °) 地震水平 加速度， U13 /g 年均 降雨量， U16 /mm 植被 覆盖度， U23 /% 管道与主 滑向夹角， U32 /( °) 管道 埋深， U33 /m 1 号 22 0. 15 408. 9 84 87 0. 85 2 号 34 0. 10 450. 0 40 7 1. 55 3 号 64 0. 10 335. 4 16 46 1. 80 4 号 41 0. 20 316. 7 25 15 2. 55 表 5 定性指标 U14的准数据( 地层岩性专家评语变量) Table 5 Quasi data ( expert comments) of qualitative U14 专家序号 1 号 2 号 3 号 4 号 1 高 较高 高 高 2 较高 较低 中 较高 3 高 较高 中 高 4 高 中 较高 高 5 高 较高 高 较高 6 较高 中 中 中 7 中 中 高 高 8 较高 较高 较高 中 9 高 中 中 高 10 较高 中 高 较高 数见表 6． 3. 2 结果计算 先分别利用前述单条件单规则云推理( MAT￾LAB 发生器循环 1000 次) 和浮动云集结算法，依次 计算出 1 ～ 4 号滑坡中 15 项指标所属等级的云数字 特征值，见表 6 所列． 再用表 1 中的运算法则对表 6 中的指标云 C评价和权重云 C权重，依据式( 13) 由二级 指标 Uij上传于一级指标 Ui，再传递至评语集目标层 U，即得各滑坡危险性的结果云 TC结果，分别为 TC1 ( 0. 60，0. 0583，0. 0076 ) ，TC2 ( 0. 56，0. 0543， 0. 0070) ，TC3 ( 0. 68，0. 0662，0. 0084) 和 TC4 ( 0. 65， 0. 0622，0. 0080) ． 之后将 TC结果分别按照正向云算 法步骤，生成如图 5 所示的管道滑坡危险性云朵． 由图 5 可见，1 ～ 4 号滑坡的危险性结果云在形 态“骨架”上与标尺云基本相似，且均分布于“中”与 “较高”云尺之间． 具体表现为: 3 号云紧贴“较高 云”，4 号云靠近“较高云”，1 号云偏向“较高云”，2 号云靠近“中云”，滑坡对油气管道的危险性程度依 次为 3 号 ＞ 4 号 ＞ 1 号 ＞ 2 号． 3. 3 结果分析 3. 3. 1 与半定量法结果相比 为检验云理论在油气管道滑坡危险性评价中的 · 334 ·