·428 工程科学学报，第40卷，第4期 the four pipeline-landslide-risk evaluations are basically consistent with the results of the semi-quantitative method,which is consistent with the actual situation.This method softens the hard divisions between the inner boundaries of the index and simplifies the prepro- cessing of index data.It fuses the qualitative and quantitative evaluation aspects using composite decision-making and improves the ac- curacy,rationality,and visualization of the results KEY WORDS oil and gas pipeline:landslide risk;cloud theory;evaluation system;uncertainty reasoning:expert group language: floating cloud preference algorithm 管道地质灾害山是指对输送石油和天然气的 组合赋权的改进二元语义模型进行了滑坡诱发管道 管道本体工程安全和运营环境造成威胁和危害的地 失效的可能性分析，为定性指标参与模型运算开辟 质作用或地质环境的演变过程.按其灾种主要包括 了新途径. 滑坡、崩塌、泥石流、水毁（河沟道、坡面和台田地）、 管道滑坡危险性是由滑体易发性和管道易损性 地面塌陷、特殊土不良地质作用（黄土湿陷、冻胀融 两者统一而成的系统，受众多因素影响，其评价组织 沉、风蚀沙埋和盐渍土)等.通常油气管道选线时会 具有多属性、多层次和多指标的特点，且定量与定性 绕避不稳定斜坡区，发生滑坡群的可能性不大，对管 指标兼而有之.如何使这些同时存在随机性、模糊 道单体滑坡的研究更具现实意义.事实表明，单次 性和量级、量纲各异的不确定性指标有机融合并参 滑坡的危害相比水毁、塌陷等造成的后果更为严重， 与危险性评价，是决定评价成败和结果准确与否的 常可使管道破裂、断裂而失效停输，亦可引发次生灾 关键所在.上述诸方法以及其他一些管道地质灾 害).如2015年西气东输二线广深支干线管道因 害8-0的研究中，一方面多采用简易的定性法11 滑坡冲击而破裂，天然气外泄且引发爆炸；2017年 和半定量法2,4.16.回，对参评指标或进行打分赋 中缅管道贵州段因路基边坡侧滑下陷挤压断裂，天 值、或进行语言模糊归类，二者均因人为的生硬划分 然气泄露燃爆，造成8人死亡、35人受伤的较大安 而忽视了样本指标内在的模糊性或随机性，转化中 全事故等.为尽可能避免滑坡灾害对在役管道的巨 存在顾此失彼和主观随意性强的缺点，使得评价结 大危害和影响，减少次生灾害的发生，确保能源通道 果准确性降低：另一方面过于依赖历史资 的长效安全，应采取科学、有效的方法和手段，客观、 料243,15.20，不宜在滑坡资料缺乏或新建线路的评 准确地对管线沿程发育或潜在的单体滑坡进行危险 价中应用.云理论即是一种用来描述事物定性与 性评价是进行监测预防、工程治理等措施规划决策 定量之间不确定性关系转化的有力数学工具，集成 的关键依据0，也是油气管道完整性管理的重要 了模糊数学和概率统计的优势，能够同时有效反映 环节均 事物属性的随机性和模糊性，并构成定性与定量之 当前，国内外学者对油气管道在滑坡作用下的 间的相互映射，使得定性概念与定量数值之间的转 应力应变、极限状态等力学行为P6和其监测预 换变得清晰、具体和可控.近20年来，该理论和方 警B,90方面的研究较为聚焦且成熟，而针对管道 法已在系统评估与控制2-、数据挖掘7-网、群体 滑坡危险性识别评价方面的研究偏少.林冬等四 决策90等领域广泛应用.本文以在役天然气管 以管道敷设方式和滑坡要素为依据进行了油气管道 道穿越滑坡隐患点为研究对象，提出基于云理论的 滑坡分类和命名的初步研究：方浩与高姣姣网在管 油气管道滑坡危险性综合评价模型，简化定量数据 道滑坡案例分析基础上建立了专家评价系统的计算 的预处理程序，优化定性语言的云化方法和结果，并 机模块，对输入信息可按预设的区间推理进行沿程 将云结果与半定量法结果进行对比，检验模型的有 滑坡危险性分区：李俊彦等围通过统计滑坡发生与 效性与合理性，为长输油气管道地质灾害研究提供 影响因子间的逻辑回归关系提出了管线沿程滑坡危 参考 险性的确定系数区划法：杜曼等采用可拓模型结 1云理论 合层次分析法对滑坡区管道失效危险性进行了多指 标打分的分区评价；Alvarado-Franco等的利用蒙特· 1.1基本概念 卡罗法对哥伦比亚中部山区的滑坡高易发性与管道 给定的定量论域U,XCU,T是U空间上的定 失效概率间的相关性进行了数值模拟分析：刘迎春 性概念，若定量数值x(x∈X)对T的隶属度C,(x)∈ 等a利用规范推荐的指标评分法口对管道滑坡进 0,1],是种具有稳定倾向的随机数，如式(1)，则概 行半定量风险评价的应用：姚安林叨等采用主客观 念T从论域U到区间D,1]的映射在数域空间的分工程科学学报，第 40 卷，第 4 期 the four pipeline-landslide-risk evaluations are basically consistent with the results of the semi-quantitative method，which is consistent with the actual situation． This method softens the hard divisions between the inner boundaries of the index and simplifies the prepro￾cessing of index data． It fuses the qualitative and quantitative evaluation aspects using composite decision-making and improves the ac￾curacy，rationality，and visualization of the results． KEY WOＲDS oil and gas pipeline; landslide risk; cloud theory; evaluation system; uncertainty reasoning; expert group language; floating cloud preference algorithm 管道地质灾害［1］是指对输送石油和天然气的 管道本体工程安全和运营环境造成威胁和危害的地 质作用或地质环境的演变过程． 按其灾种主要包括 滑坡、崩塌、泥石流、水毁( 河沟道、坡面和台田地) 、 地面塌陷、特殊土不良地质作用( 黄土湿陷、冻胀融 沉、风蚀沙埋和盐渍土) 等． 通常油气管道选线时会 绕避不稳定斜坡区，发生滑坡群的可能性不大，对管 道单体滑坡的研究更具现实意义． 事实表明，单次 滑坡的危害相比水毁、塌陷等造成的后果更为严重， 常可使管道破裂、断裂而失效停输，亦可引发次生灾 害［2--4］． 如 2015 年西气东输二线广深支干线管道因 滑坡冲击而破裂，天然气外泄且引发爆炸; 2017 年 中缅管道贵州段因路基边坡侧滑下陷挤压断裂，天 然气泄露燃爆，造成 8 人死亡、35 人受伤的较大安 全事故等． 为尽可能避免滑坡灾害对在役管道的巨 大危害和影响，减少次生灾害的发生，确保能源通道 的长效安全，应采取科学、有效的方法和手段，客观、 准确地对管线沿程发育或潜在的单体滑坡进行危险 性评价是进行监测预防、工程治理等措施规划决策 的关键依据［1］，也是油气管道完整性管理的重要 环节［5］． 当前，国内外学者对油气管道在滑坡作用下的 应力应变、极限状态等力学行为［2，6--8］ 和其监测预 警［3，9--10］方面的研究较为聚焦且成熟，而针对管道 滑坡危险性识别评价方面的研究偏少． 林冬等［11］ 以管道敷设方式和滑坡要素为依据进行了油气管道 滑坡分类和命名的初步研究; 方浩与高姣姣［12］在管 道滑坡案例分析基础上建立了专家评价系统的计算 机模块，对输入信息可按预设的区间推理进行沿程 滑坡危险性分区; 李俊彦等［13］通过统计滑坡发生与 影响因子间的逻辑回归关系提出了管线沿程滑坡危 险性的确定系数区划法; 杜曼等［14］采用可拓模型结 合层次分析法对滑坡区管道失效危险性进行了多指 标打分的分区评价; Alvarado-Franco 等［15］利用蒙特· 卡罗法对哥伦比亚中部山区的滑坡高易发性与管道 失效概率间的相关性进行了数值模拟分析; 刘迎春 等［16］利用规范推荐的指标评分法［1］对管道滑坡进 行半定量风险评价的应用; 姚安林［17］等采用主客观 组合赋权的改进二元语义模型进行了滑坡诱发管道 失效的可能性分析，为定性指标参与模型运算开辟 了新途径． 管道滑坡危险性是由滑体易发性和管道易损性 两者统一而成的系统，受众多因素影响，其评价组织 具有多属性、多层次和多指标的特点，且定量与定性 指标兼而有之． 如何使这些同时存在随机性、模糊 性和量级、量纲各异的不确定性指标有机融合并参 与危险性评价，是决定评价成败和结果准确与否的 关键所在． 上述诸方法以及其他一些管道地质灾 害［18--20］的研究中，一方面多采用简易的定性法［11，18］ 和半定量法［12，14，16--17，19］，对参评指标或进行打分赋 值、或进行语言模糊归类，二者均因人为的生硬划分 而忽视了样本指标内在的模糊性或随机性，转化中 存在顾此失彼和主观随意性强的缺点，使得评价结 果 准 确 性 降 低; 另一方面过于依赖历史资 料［12--13，15，20］，不宜在滑坡资料缺乏或新建线路的评 价中应用． 云理论［21］是一种用来描述事物定性与 定量之间不确定性关系转化的有力数学工具，集成 了模糊数学和概率统计的优势，能够同时有效反映 事物属性的随机性和模糊性，并构成定性与定量之 间的相互映射，使得定性概念与定量数值之间的转 换变得清晰、具体和可控． 近 20 年来，该理论和方 法已在系统评估与控制［22--26］、数据挖掘［27--28］、群体 决策［29--30］等领域广泛应用． 本文以在役天然气管 道穿越滑坡隐患点为研究对象，提出基于云理论的 油气管道滑坡危险性综合评价模型，简化定量数据 的预处理程序，优化定性语言的云化方法和结果，并 将云结果与半定量法结果进行对比，检验模型的有 效性与合理性，为长输油气管道地质灾害研究提供 参考． 1 云理论 1. 1 基本概念 给定的定量论域 U，XU，T 是 U 空间上的定 性概念，若定量数值 x ( x∈X) 对 T 的隶属度 CT ( x) ∈ ［0，1］，是种具有稳定倾向的随机数，如式( 1) ，则概 念 T 从论域 U 到区间［0，1］的映射在数域空间的分 · 824 ·