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生態敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動的評價方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510542161.8

申請日:

2015.08.28

公開號:

CN105046095A

公開日:

2015.11.11

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G06F 19/00申請日:20150828|||公開
IPC分類號: G06F19/00(2011.01)I 主分類號: G06F19/00
申請人: 中交第一公路勘察設計研究院有限公司
發明人: 張曉旭; 姚紅志; 史寶童; 黃嫚; 劉昭; 董長松; 王濤
地址: 710075陜西省西安市高新技術開發區科技二路63號
優先權:
專利代理機構: 西安創知專利事務所61213 代理人: 景麗娜
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510542161.8

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.01.16|||2015.12.09|||2015.11.11

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種生態敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動的評價方法,沿縱向延伸方向將所施工隧道劃分為多個隧道節段,對多個隧道節段的施工過程分別進行地下水環境擾動評價;對任一個隧道節段的施工過程進行地下水環境擾動評價時,包括步驟:一、擾動評價指標確定:對該隧道節段施工過程中的三類地下水環境擾動評價指標分別進行確定;二、擾動評價指標等級確定;三、擾動評價指標隸屬度確定;四、擾動評價指標主觀權重計算;五、擾動評價指標客觀權重計算;六、擾動評價指標組合權重計算;七、模糊綜合評價。本發明方法步驟簡單、設計合理且實現方便、使用效果好,能簡便、快速對隧道施工過程對地下水環境擾動進行準確評價。

權利要求書

1.一種生態敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動的評價方法,其特
征在于:沿縱向延伸方向將所施工隧道劃分為多個隧道節段,對多個所述
隧道節段的施工過程分別進行地下水環境擾動評價,所有隧道節段的施工
過程的地下水環境擾動評價方法均相同;對任一個隧道節段的施工過程進
行地下水環境擾動評價時,包括以下步驟:
步驟一、擾動評價指標確定:對該隧道節段施工過程中的三類地下水
環境擾動評價指標分別進行確定;三類所述地下水環境擾動評價指標分別
為C1、C2和C3,C1、C2和C3分別為地理氣象類擾動評價指標、水文地
質類擾動評價指標和隧道工程類擾動評價指標;
三類所述地下水環境擾動評價指標包括17個擾動評價指標;其中,
地理氣象類擾動評價指標包括5個擾動評價指標且5個擾動評價指標分別
為C11、C12、C13、C14和C15,C11、C12、C13、C14和C15分別為該隧道節段
所處施工區域的年平均降雨量、年平均蒸發量、降水入滲系數、地表水庫
與湖泊規模和地表匯水面積;水文地質類擾動評價指標包括6個擾動評價
指標且6個擾動評價指標分別為C21、C22、C23、C24、C25和C26,C21、C22、
C23、C24、C25和C26分別為該隧道節段的地層巖性、洞頂水頭壓力、巖體
節理裂隙發育程度、地下水位埋深、地下水化學類型和巖石透水性;隧道
工程類擾動評價指標包括6個擾動評價指標且6個擾動評價指標分別為
C31、C32、C33、C34、C35和C36,C31、C32、C33、C34、C35和C36分別為該
隧道節段的與生態敏感區水力聯系、隧道涌水量、隧道長度、隧道最大埋
深、突涌水段落比例和隧道施工方法;其中,涌突水段落比例為該隧道節
段中涌突水節段的總長度占該隧道節段總長度的比例;
17個擾動評價指標包括11個定量指標和6個定性指標;11個所述定
量指標分別為C11、C12、C13、C14、C15、C22、C24、C32、C33、C34和C35;6
個所述定性指標分別為C21、C23、C25、C26、C31和C36;
其中,對11個所述定量指標進行確定時,對各定量指標的數值分別
進行確定;對C21進行確定時,根據該隧道節段的圍巖成分,對該隧道節
段的圍巖種類進行確定;對C26進行確定時,通過測定該隧道節段圍巖的
滲透系數,對該隧道節段圍巖的透水性強弱程度進行確定;對C31進行確
定時,根據該隧道節段所處施工區域與生態敏感區之間的間距L,對該隧
道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度進行確定,且間距L的數值越大,
該隧道節段與生態敏感區水力聯系越弱;對C36進行確定時,對該隧道節
段施工過程中采用的N種類型隧道開挖施工方法的開挖長度比例分別進行
確定,其中每種類型隧道開挖施工方法的開挖長度比例為該類型隧道開挖
施工方法的開挖長度占該隧道節段總長度的比例;其中N為正整數且1≤N
≤5,N種類型隧道開挖施工方法中第n種類型隧道開挖施工方法的開挖長
度比例記作Wn,n為正整數且n=1、2、…、N;
步驟二、擾動評價指標等級確定:根據預先設定的擾動評價指標等級
劃分標準,對步驟一中所確定的17個所述擾動評價指標的等級分別進行
確定;
17個所述擾動評價指標按照對地下水環境擾動的強弱程度均劃分為
五個等級,五個所述等級分別為等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ;其中,等級Ⅰ
表示擾動程度為弱且其編號為1,等級Ⅱ表示擾動程度為較弱且其編號為
2,等級Ⅲ表示擾動程度為中等且其編號為3,等級Ⅳ表示擾動程度為較強
且其編號為4,等級Ⅴ表示擾動程度為強且其編號為5;
其中,對C36的等級進行確定時,對該隧道節段施工過程中采用的N
種類型隧道開挖施工方法的等級分別進行確定;
步驟三、擾動評價指標隸屬度確定:對步驟一中所確定的17個所述
擾動評價指標的隸屬度分別進行確定,并獲得三個隸屬度矩陣R1、R2和R3;
其中,隸屬度矩陣R1為地理氣象類擾動評價指標的隸屬度矩陣且其為
5×5矩陣;隸屬度矩陣隸屬度矩陣R1的第i行第j列
元素記作rij,rij為地理氣象類擾動評價指標中第i個擾動評價指標對編號為
j的等級的隸屬度;其中i為正整數且i=1、2、3、4、5,j為正整數且j=1、
2、3、4、5;
隸屬度矩陣R2為水文地質類擾動評價指標隸屬度矩陣且其為6×5矩
陣;隸屬度矩陣隸屬度矩陣R2的第p行第j列元素記
作Rpj,Rpj為水文地質類擾動評價指標中第p個擾動評價指標對編號為j的
等級的隸屬度;其中p為正整數且p=1、2、3、4、5、6;
隸屬度矩陣R3為隧道工程類擾動評價指標隸屬度矩陣且其為6×5矩
陣;隸屬度矩陣隸屬度矩陣R3的第p行第j列元
素記作R'pj,R'pj為隧道工程類擾動評價指標中第p個擾動評價指標對編號
為j的等級的隸屬度;
對步驟一中所確定的11個所述定量指標的隸屬度進行確定時,均先
采用梯形分布確定隸屬度函數,再利用所確定的隸屬度函數對各定量指標
對編號為j的等級的隸屬度進行計算;
對C21的隸屬度進行確定時,根據步驟二中所確定的C21的等級進行
確定,R1m=1且R1m'=0;其中,m為正整數且m為步驟二中所確定的C21的等
級編號;m'為正整數,m'=1、2、…、5且m'≠m;
對C23的隸屬度進行確定時,根據步驟二中所確定的C23的等級進行
確定,R2c=1且R2c'=0;其中,c為正整數且c為步驟二中所確定的C23的等
級編號;c'為正整數,c'=1、2、…、5且c'≠c;
對C25的隸屬度進行確定時,根據步驟二中所確定的C25的等級進行
確定,R5h=1且R5h'=0;其中,h為正整數且h為步驟二中所確定的C25的等
級編號;h'為正整數,h'=1、2、…、5且h'≠h;
對C26的隸屬度進行確定時,根據步驟二中所確定的C26的等級進行
確定,R6k=1且R6k'=0;其中,k為正整數且k為步驟二中所確定的C26的等
級編號;k'為正整數,k'=1、2、…、5且k'≠k;
對C31的隸屬度進行確定時,根據步驟二中所確定的C31的等級進行
確定,R'1b=1且R'1b'=0;其中,b為正整數且b為步驟二中所確定的C31的
等級編號;b'為正整數,b'=1、2、…、5且b'≠b;
對C36的隸屬度進行確定時,根據步驟二中所確定的N種類型隧道開
挖施工方法的等級進行確定;R'6n=Wn,Wn為步驟一中確定的第n種類型隧
道開挖施工方法的開挖長度比例;R'6n'=0,n'為正整數,n'=1、2、…、5
且n'≠n;
步驟四、擾動評價指標主觀權重計算:采用層次分析法對C1、C2和
C3的主觀權重分別進行計算;其中,C1、C2和C3的主觀權重分別記作w1、
w2和w3;同時,采用層次分析法對C1中5個擾動評價指標、C2中6個擾
動評價指標和C3中6個擾動評價指標的主觀權重分別進行計算;其中,
C1中5個擾動評價指標的主觀權重分別記作w11、w12、w13、w14和w15,C2
中6個擾動評價指標的主觀權重分別記作w21、w22、w23、w24、w25和w26,
C3中6個擾動評價指標的主觀權重分別記作w31、w32、w33、w34、w35和w36;
本步驟中,對C1、C2和C3的主觀權重分別進行計算時,構造出的判
斷矩陣為第一判斷矩陣B1,所述第一判斷矩陣B1為3階矩陣;對C1中5
個擾動評價指標的主觀權重進行計算時,構造出的判斷矩陣為第二判斷矩
陣B2,所述第二判斷矩陣B2為5階矩陣;對C2中6個擾動評價指標的主
觀權重進行計算時,構造出的判斷矩陣為第三判斷矩陣B3,所述第三判斷
矩陣B3為6階矩陣;對C3中6個擾動評價指標的主觀權重進行計算時,
構造出的判斷矩陣為第四判斷矩陣B4,所述第四判斷矩陣B4為6階矩陣;
步驟五、擾動評價指標客觀權重計算:利用步驟四中所述的第一判斷
矩陣B1,且采用熵權法計算出C1、C2和C3的客觀權重μ1、μ2和μ3;利用
步驟四中所述的第二判斷矩陣B2,且采用熵權法計算出C1中5個擾動評
價指標的客觀權重μ11、μ12、μ13、μ14和μ15;利用步驟四中所述的第三判
斷矩陣B3,且采用熵權法計算出C2中6個擾動評價指標的客觀權重μ21、
μ22、μ23、μ24、μ25和μ26;同時,利用步驟四中所述的第四判斷矩陣B4,
且采用熵權法計算出C3中6個擾動評價指標的客觀權重μ31、μ32、μ33、μ34、
μ35和μ36;
步驟六、擾動評價指標組合權重計算:根據步驟四中計算得出的C1、
C2和C3的主觀權重w1、w2和w3以及步驟五中計算得出的C1、C2和C3的
客觀權重μ1、μ2和μ3,且按照公式λq=α1μq+(1-α1)wq(1),分別計算得
出C1、C2和C3的組合權重λ1、λ2和λ3,獲得第一組合權重向量T且T=(λ1,
λ2,λ3);式(1)中,q為正整數且q=1、2、3;將步驟四中計算得出的C1、
C2和C3的主觀權重w1、w2和w3按照從小到大的順序進行排序,排序后記
作w1'、w2'和w3',且w1'<w2'<w3';α1為主客觀權重間差異系數且
α 1 = 2 3 ( 1 w 1 , + 2 w 2 , + 3 w 3 , ) - 4 3 ; ]]>
根據步驟四中計算得出的C1中5個擾動評價指標的主觀權重和步驟
五中計算得出的C1中5個擾動評價指標的客觀權重,且按照公式
λ1s=α2μ1s+(1-α2)w1s(2),分別計算得出C1中5個擾動評價指標的組合
權重λ11、λ12、λ13、λ14和λ15,獲得第二組合權重向量T1且T1=(λ11,λ12,
λ13,λ14,λ15);式(2)中,s為正整數且s=1、2、3、4、5,λ1s為C1中
第s個擾動評價指標的組合權重,μ1s為步驟五中計算得出的C1中第s個擾
動評價指標的客觀權重,w1s為步驟四中計算得出的C1中第s個擾動評價
指標的主觀權重;將步驟四中計算得出的C1中5個擾動評價指標的主觀
權重w11、w12、w13、w14和w15按照從小到大的順序進行排序,排序后記作
w11'、w12'、w13'、w14'和w15',且w11'<w12'<w13'<w14'<w15';α2為主
客觀權重間差異系數且 α 2 = 2 5 ( 1 w 1 1 , + 2 w 1 2 , + 3 w 1 3 , + 4 w 1 4 , + 5 w 1 5 , ) - 6 5 ; ]]>
根據步驟四中計算得出的C2中6個擾動評價指標的主觀權重和步驟
五中計算得出的C2中6個擾動評價指標的客觀權重,且按照公式
λ2s′=α3μ2s′+(1-α3)w2s′(3),分別計算得出C2中6個擾動評價指標的組
合權重λ21、λ22、λ23、λ24、λ25和λ26,獲得第三組合權重向量T2且T2=(λ21,
λ22,λ23,λ24,λ25,λ26);式(3)中,s′為正整數且s′=1、2、3、4、5、
6,λ2s′為C2中第s′個擾動評價指標的組合權重,μ2s′為步驟五中計算得出
的C2中第s′個擾動評價指標的客觀權重,w2s′為步驟四中計算得出的C2
中第s′個擾動評價指標的主觀權重;將步驟四中計算得出的C2中6個擾動
評價指標的主觀權重w21、w22、w23、w24、w25和w26按照從小到大的順序
進行排序,排序后記作w21'、w22'、w23'、w24'、w25'和w26',且w21'<w22'
<w23'<w24'<w25'<w26';α3為主客觀權重間差異系數且
α 3 = 2 6 ( 1 w 2 1 , + 2 w 2 2 , + 3 w 2 3 , + 4 w 2 4 , + 5 w 2 5 , + 6 w 2 6 , ) - 7 6 ; ]]>
根據步驟四中計算得出的C3中6個擾動評價指標的主觀權重和步驟
五中計算得出的C3中6個擾動評價指標的客觀權重,且按照公式
λ3s′=α4μ3s′+(1-α4)w3s′(4),分別計算得出C3中6個擾動評價指標的組
合權重λ31、λ32、λ33、λ34、λ35和λ36,獲得第四組合權重向量T3且T3=(λ31,
λ32,λ33,λ34,λ35,λ36);式(4)中,s′為正整數且s′=1、2、3、4、5、
6,λ3s′為C3中第s′個擾動評價指標的組合權重,μ3s′為步驟五中計算得出
的C3中第s′個擾動評價指標的客觀權重,w3s′為步驟四中計算得出的C3
中第s′個擾動評價指標的主觀權重;將步驟四中計算得出的C3中6個擾動
評價指標的主觀權重w31、w32、w33、w34、w35和w36按照從小到大的順序
進行排序,排序后記作w31'、w32'、w33'、w34'、w35'和w36',且w31'<w32'
<w33'<w34'<w35'<w36';α4為主客觀權重間差異系數且
α 4 = 2 6 ( 1 w 3 1 , + 2 w 3 2 , + 3 w 3 3 , + 4 w 3 4 , + 5 w 3 5 , + 6 w 3 6 , ) - 7 6 ; ]]>
步驟七、模糊綜合評價:根據步驟三中所述的隸屬度矩陣R1、R2和R3,
并結合步驟六中所述的第二組合權重向量T1、第三組合權重向量T2和第四
組合權重向量T3,按照公式C1=T1R1(5)、C2=T2R2(6)和C3=T3R3(7),
分別計算得出地理氣象類指標隸屬度向量C1、水文地質類指標隸屬度向量
C2和隧道工程類指標隸屬度向量C3,并獲得擾動評價指標隸屬度矩陣R且
R = C 1 C 2 C 3 ; ]]>再結合步驟六中所述的第一組合權重向量T,按照公式C=TR
(8),計算得出該隧道節段的模糊綜合評價矩陣C且C=(c1,c2,c3,c4,
c5),并利用模糊綜合評價矩陣C對該隧道節段施工過程對地下水環境擾
動的影響程度進行評價;該隧道節段施工過程對地下水環境擾動的影響程
度分為五個等級且五個等級分別為影響等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ,c1、c2、
c3、c4和c5分別為評價出的影響等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的比重。
2.按照權利要求1所述的生態敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動
的評價方法,其特征在于:步驟七中模糊綜合評價完成后,還需進行有效
性檢驗;實際進行有效性檢驗時,先根據公式計算得出最大
隸屬度α;其中β為步驟七中c1、c2、c3、c4和c5中的第一大數值,γ為c1、
c2、c3、c4和c5中的第二大數值;再對α進行數值比較:當α<0.5時,
采用加權平均原則對該隧道節段施工過程對地下水環境擾動的影響程度
進行評價;否則,采用最大隸屬度原則對該隧道節段施工過程對地下水環
境擾動的影響程度進行評價。
3.按照權利要求1或2所述的生態敏感區公路隧道施工對地下水環境
擾動的評價方法,其特征在于:步驟四中所述層次分析法為九標度法。
4.按照權利要求1或2所述的生態敏感區公路隧道施工對地下水環境
擾動的評價方法,其特征在于:步驟一中進行擾動評價指標確定時,根據
該隧道節段所處施工區域的地理氣象資料,對C11、C12、C13、C14和C15
分別進行確定;并且,根據該隧道節段所處施工區域的水文地質勘察報告,
對C21、C22、C23、C24、C25和C26分別進行確定;對C32和C33進行確定時,
先對該隧道節段的隧道長度和隧道最大埋深分別進行測量。
5.按照權利要求1或2所述的生態敏感區公路隧道施工對地下水環境
擾動的評價方法,其特征在于:步驟二中所述擾動評價指標等級劃分標準
包括11個所述定量指標的等級劃分標準;
其中,C11的等級劃分標準如下:當x11<200mm時,C11的等級為等級
Ⅰ;當200mm≤x11<500mm時,C11的等級為等級Ⅱ;當500mm≤x11<800mm
時,C11的等級為等級Ⅲ;當800mm≤x11<1200mm時,C11的等級為等級Ⅳ;
當x11≥1200mm時,C11的等級為等級Ⅴ;其中,x11為步驟一中所確定C11
的數值;
C12的等級劃分標準如下:當x12>1000mm時,C12的等級為等級Ⅰ;
當800mm<x12≤1000mm時,C12的等級為等級Ⅱ;當600mm<x12≤800mm
時,C12的等級為等級Ⅲ;當400mm<x12≤600mm時,C12的等級為等級Ⅳ;
當x12≤400mm時,C12的等級為等級Ⅴ;其中,x12為步驟一中所確定C12
的數值;
C13的等級劃分標準如下:當x13<0.05時,C13的等級為等級Ⅰ;當
0.05≤x13<0.15時,C13的等級為等級Ⅱ;當0.15≤x13<0.30時,C13
的等級為等級Ⅲ;當0.30≤x13<0.50時,C13的等級為等級Ⅳ;當x13≥
0.50時,C13的等級為等級Ⅴ;其中,x13為步驟一中所確定C13的數值;
C14的等級劃分標準如下:當x14<1m3時,C14的等級為等級Ⅰ;當1
×104m3≤x14<10×104m3時,C14的等級為等級Ⅱ;當10×104m3≤x14<100
×104m3時,C14的等級為等級Ⅲ;當100×104m3≤x14<1000×104m3時,C14
的等級為等級Ⅳ;當x14≥1000×104m3時,C14的等級為等級Ⅴ;其中,x14
為步驟一中所確定C14的數值;
C15的等級劃分標準如下:當x15<10km2時,C15的等級為等級Ⅰ;當
10km2≤x15<20km2時,C15的等級為等級Ⅱ;當20km2≤x15<40km2時,C15
的等級為等級Ⅲ;當40km2≤x15<80km2時,C15的等級為等級Ⅳ;當x15≥
80km2時,C15的等級為等級Ⅴ;其中,x15為步驟一中所確定C15的數值;
C22的等級劃分標準如下:當x22<0.5MPa時,C22的等級為等級Ⅰ;
當0.5MPa≤x22<1.0MPa時,C22的等級為等級Ⅱ;當1.0MPa≤x22<3.0MPa
時,C22的等級為等級Ⅲ;當3.0MPa≤x22<5.0MPa時,C22的等級為等級
Ⅳ;當x22≥5.0MPa時,C22的等級為等級Ⅴ;其中,x22為步驟一中所確
定C22的數值;
C24的等級劃分標準如下:當x24>50m時,C24的等級為等級Ⅰ;當
30m<x24≤50m時,C24的等級為等級Ⅱ;當10m<x24≤30m時,C24的等
級為等級Ⅲ;當5m<x24≤10m時,C24的等級為等級Ⅳ;當x24≤5m時,
C24的等級為等級Ⅴ;其中,x24為步驟一中所確定C24的數值;
C32的等級劃分標準如下:當x32<100m3/d時,C32的等級為等級Ⅰ;
當100m3/d≤x32<1000m3/d時,C32的等級為等級Ⅱ;當1000m3/d≤x32<
10000m3/d時,C32的等級為等級Ⅲ;當10000m3/d≤x32<100000m3/d時,
C32的等級為等級Ⅳ;當x32≥100000m3/d時,C32的等級為等級Ⅴ;其中,
x32為步驟一中所確定C32的數值;
C33的等級劃分標準如下:當x33<0.5km時,C33的等級為等級Ⅰ;當
0.5km≤x33<1.0km時,C33的等級為等級Ⅱ;當1.0km≤x33<3.0km時,
C33的等級為等級Ⅲ;當3.0km≤x33<10.0km時,C33的等級為等級Ⅳ;當
x33≥10.0km時,C33的等級為等級Ⅴ;其中,x33為步驟一中所確定C33的
數值;
C34的等級劃分標準如下:當x34<50m時,C34的等級為等級Ⅰ;當
0.5km≤x34<1.0km時,C34的等級為等級Ⅱ;當1.0km≤x34<3.0km時,
C34的等級為等級Ⅲ;當3.0km≤x34<10.0km時,C34的等級為等級Ⅳ;
當x34≥10.0km時,C34的等級為等級Ⅴ;其中,x34為步驟一中所確定C34
的數值;
C35的等級劃分標準如下:當x35<5%時,C35的等級為等級Ⅰ;當5%
≤x35<20%時,C35的等級為等級Ⅱ;當20%≤x35<35%時,C35的等級為
等級Ⅲ;當35%≤x35<50%時,C35的等級為等級Ⅳ;當x35≥50%時,C35
的等級為等級Ⅴ;其中,x35為步驟一中所確定C35的數值。
6.按照權利要求5所述的生態敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動
的評價方法,其特征在于:步驟三中利用所確定的隸屬度函數對C11對等
級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
r 11 = { 1 x 1 1 200 350 - x 1 1 150 200 < x 1 1 < 350 0 x 1 1 350 , ]]> r 12 = x 1 1 - 200 150 200 < x 1 1 350 650 - x 1 1 300 350 < x 1 1 < 650 0 x 1 1 650 ; x 1 1 200 , ]]>
r 13 = x 1 1 - 350 300 350 < x 1 1 650 1000 - x 1 1 350 650 < x 1 1 < 1000 0 x 1 1 1000 ; x 1 1 350 , ]]> r 14 = x 1 1 - 650 350 650 < x 1 1 1000 1200 - x 1 1 200 1000 < x 1 1 < 1200 0 x 1 1 650 ; x 1 1 1200 ]]>
r 15 = x 1 1 - 1000 200 1000 < x 1 1 < 1200 0 x 1 1 1000 1 x 1 1 1200 , ]]>分別進行計算;
對C12對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
r 21 = { 1 x 1 2 1000 x 1 2 - 900 100 900 < x 1 2 < 1000 0 x 1 2 900 , ]]> r 22 = x 1 2 - 700 200 700 < x 1 2 900 1000 - x 1 2 100 900 < x 1 2 < 1000 0 x 1 2 1000 ; x 1 2 700 , ]]>
r 23 = { x 1 2 - 500 200 500 < x 1 2 700 900 - x 1 2 200 700 < x 1 2 < 900 0 x 1 2 900 ; x 1 2 500 , ]]> r 24 = 700 - x 1 2 200 500 < x 1 2 < 700 x 1 2 - 400 100 400 < x 1 2 500 0 x 1 2 400 ; x 1 2 700 ]]>
r 25 = { 1 x 1 2 400 0 x 1 2 500 500 - x 1 2 100 400 < x 1 1 < 500 , ]]>分別進行計算;
對C13對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
r 31 = { 1 x 1 3 0.05 0.1 - x 1 3 0.05 0.05 < x 1 3 < 0.1 0 x 1 3 0.1 , ]]> r 32 = { x 1 3 - 0.05 0.05 0.05 < x 1 3 0.1 0.225 - x 1 3 0.125 0.1 < x 1 3 < 0.225 0 x 1 3 0.225 ; x 1 3 0.05 , ]]>
r 33 = x 1 3 - 0.1 0.125 0.1 < x 1 3 0.225 0.4 - x 1 3 0.175 0.225 < x 1 3 < 0.4 0 x 1 3 0.4 ; x 1 3 0.1 , ]]> r 34 = x 1 3 - 0.225 0.175 0.225 < x 1 3 0.4 0.5 - x 1 3 0.1 0.4 < x 1 3 < 0.5 0 x 1 3 0.225 ; x 1 3 0.5 ]]>
r 35 = x 1 3 - 0.4 0.1 0.4 < x 1 3 < 0.5 0 x 1 3 0.5 1 x 1 3 0.4 , ]]>分別進行計算;
對C14對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
r 41 = { 1 x 1 4 1 5.5 - x 1 4 4.5 1 < x 1 4 < 5.5 0 x 1 4 5.5 , ]]> r 42 = x 1 4 - 1 4.5 1 < x 1 4 5.5 55 - x 1 4 49.5 5.5 < x 1 4 < 55 0 x 1 4 1 ; x 1 4 55 , ]]>
r 43 = x 1 4 - 5.5 49.5 5.5 < x 1 4 55 550 - x 1 4 495 55 < x 1 4 < 550 0 x 1 4 5.5 ; x 1 4 550 , ]]> r 44 = x 1 4 - 55 495 55 < x 1 4 550 5500 - x 1 4 4950 550 < x 1 4 < 5500 0 x 1 4 55 ; x 1 4 5500 ]]>
r 45 = { 0 x 1 4 550 1 x 1 4 5500 x 1 4 - 550 4950 550 < x 1 4 < 5500 , ]]>分別進行計算;
對C15對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
r 51 = { 1 x 1 5 10 15 - x 1 5 5 10 < x 1 5 < 15 0 x 1 5 15 , ]]> r 52 = x 1 5 - 10 5 10 < x 1 5 15 30 - x 1 5 15 15 < x 1 5 < 30 0 x 1 5 10 ; x 1 5 30 , ]]>
r 53 = { x 1 5 - 15 15 15 < x 1 5 30 60 - x 1 5 30 30 < x 1 5 < 60 0 x 1 5 15 ; x 1 5 60 , ]]> r 54 = x 1 5 - 30 30 30 < x 1 5 60 80 - x 1 5 20 60 < x 1 5 < 80 0 x 1 5 30 ; x 1 5 80 ]]>
r 55 = { 0 x 1 5 60 1 x 1 5 80 x 1 5 - 60 20 60 < x 1 5 < 80 , ]]>分別進行計算;
對C22對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
R 21 = { 1 x 2 2 0.5 0 x 2 2 0.75 0.75 - x 2 2 0.25 0.5 < x 2 2 < 0.75 , ]]> R 22 = x 2 2 - 0.5 0.25 0.5 < x 2 2 0.75 2 - x 2 2 1.25 0.75 < x 2 2 < 2 0 x 2 2 0.5 ; x 2 2 2 , ]]>
R 23 = { x 2 2 - 0.75 1.25 0.75 < x 2 2 2 4 - x 2 2 2 2 < x 2 2 < 4 0 x 2 2 0.75 ; x 2 2 4 , ]]> R 24 = x 2 2 - 2 2 2 < x 2 2 4 5 - x 2 2 4 < x 2 2 < 5 0 x 2 2 2 ; x 2 2 5 ]]>
R 25 = { 0 x 2 2 4 1 x 2 2 5 x 2 2 - 4 4 < x 2 2 < 5 , ]]>分別進行計算;
對C24對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
R 41 = { 1 x 2 4 50 x 2 4 - 40 10 40 < x 2 4 < 50 0 x 2 4 40 , ]]> R 42 = x 2 4 - 20 20 20 < x 2 4 40 50 - x 2 4 10 40 < x 2 4 < 50 0 x 2 4 50 ; x 2 4 20 , ]]>
R 43 = x 2 4 - 7.5 12.5 7.5 < x 2 4 20 40 - x 2 4 20 20 < x 2 4 < 40 0 x 2 4 40 ; x 2 4 7.5 , ]]> R 44 = 20 - x 2 4 12.5 7.5 < x 2 4 < 20 x 2 4 - 5 2.5 5 < x 2 4 7.5 0 x 2 4 5 ; x 2 4 20 ]]>
R 45 = { 1 x 2 4 5 0 x 2 4 7.5 7.5 - x 2 4 2.5 5 < x 2 4 < 7.5 , ]]>分別進行計算;
對C32對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
R , 21 = { 1 lg ( x 3 2 ) 2 0 lg ( x 3 2 ) 2.5 2.5 - lg ( x 3 2 ) 0.5 2 < lg ( x 3 2 ) < 2.5 , ]]>
R , 22 = lg ( x 3 2 ) - 2 0.5 2 < lg ( x 3 2 ) 2.5 3.5 - lg ( x 3 2 ) 2.5 < l g ( x 3 2 ) < 3.5 0 l g ( x 3 2 ) 2 ; l g ( x 3 2 ) 3.5 , ]]>
R , 22 = l g ( x 3 2 ) - 2.5 2.5 < l g ( x 3 2 ) 3.5 4.5 - l g ( x 3 2 ) 3.5 < l g ( x 3 2 ) < 4.5 0 l g ( x 3 2 ) 2.5 ; l g ( x 3 2 ) 4.5 , ]]>
R , 24 = lg ( x 3 2 ) - 3.5 3.5 < lg ( x 3 2 ) 4.5 5 - lg ( x 3 2 ) 0.5 4.5 < lg ( x 3 2 ) < 5 0 lg ( x 3 2 ) 3.5 ; lg ( x 3 2 ) 5 ]]>
R , 25 = { 0 lg ( x 3 2 ) 4.5 1 lg ( x 3 2 ) 5 lg ( x 3 2 ) - 4.5 0.5 4.5 < lg ( x 3 2 ) < 5 , ]]>分別進行計算;
對C33對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
R , 31 = { 0 x 3 3 0.75 1 x 3 3 0.5 0.75 - x 3 3 0.25 0.5 < x 3 3 < 0.75 , ]]> R , 32 = x 3 3 - 0.5 0.25 0.5 < x 3 3 0.75 2 - x 3 3 1.25 0.75 < x 3 3 < 2 0 x 3 3 0.5 ; x 3 3 2 , ]]>
R , 33 = { x 3 3 - 0.75 1.25 0.75 < x 3 3 2 6.5 - x 3 3 4.5 2 < x 3 3 < 6.5 0 x 3 3 6.5 ; x 3 3 0.75 , ]]> R , 34 = x 3 3 - 2 4.5 2 < x 3 3 6.5 10 - x 3 3 3.5 4.5 < x 3 3 < 10 0 x 3 3 2 ; x 3 3 10 ]]>
R , 35 = { 0 x 3 3 6.5 1 x 3 3 10 x 3 3 - 6.5 3.5 6.5 < x 3 3 10 , ]]>分別進行計算;
對C34對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
R , 41 = { 1 x 3 4 50 0 x 3 4 150 150 - x 3 4 100 50 < x 3 4 < 150 , ]]> R , 42 = x 3 4 - 50 100 50 < x 3 4 150 375 - x 3 4 225 150 < x 3 4 < 375 0 x 3 4 50 ; x 3 4 375 , ]]>
R , 43 = { x 3 4 - 150 225 150 < x 3 4 375 750 - x 3 4 375 375 < x 3 4 < 750 0 x 3 4 150 ; x 3 4 750 , ]]> R , 44 = x 3 4 - 375 375 375 < x 3 4 750 1000 - x 3 4 250 750 < x 3 4 < 1000 0 x 3 4 375 ; x 3 4 1000 ]]>
R , 45 = 0 x 3 4 750 1 x 3 4 1000 x 3 4 - 750 250 750 < x 3 4 < 1000 , ]]>分別進行計算;
對C35對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
R , 51 = 1 x 3 5 5 12.5 - x 3 5 7.5 5 < x 3 5 < 12.5 0 x 3 5 12.5 , ]]> R , 52 = x 3 5 - 5 7.5 5 < x 3 5 12.5 27.5 - x 3 5 15 12.5 < x 3 5 < 27.5 0 x 3 5 5 ; x 3 5 27.5 , ]]>
R , 53 = x 3 5 - 12.5 15 12.5 < x 3 5 27.5 42.5 - x 3 5 15 27.5 < x 3 5 < 42.5 0 x 3 5 12.5 ; x 3 5 42.5 , ]]> R , 54 = x 3 5 - 27.5 15 27.5 < x 3 5 42.5 50 - x 3 5 7.5 42.5 < x 3 5 < 50 0 x 3 5 27.5 ; x 3 5 50 ]]>
R , 55 = { 0 x 3 5 42.5 1 x 3 5 50 x 3 5 - 42.5 7.5 42.5 < x 3 5 < 50 , ]]>分別進行計算。
7.按照權利要求1或2所述的生態敏感區公路隧道施工對地下水環境
擾動的評價方法,其特征在于:步驟二中所述擾動評價指標等級劃分標準
包括6個所述定性指標的等級劃分標準;
其中,C21的等級劃分標準如下:當該隧道節段的地層巖性為泥巖、
頁巖或粘土巖時,C21的等級為等級Ⅰ;當該隧道節段的地層巖性為砂巖
或細砂巖時,C21的等級為等級Ⅱ;當該隧道節段的地層巖性為風化花崗
巖或火成巖時,C21的等級為等級Ⅲ;當該隧道節段的地層巖性為風化變
質巖時,C21的等級為等級Ⅳ;當該隧道節段的地層巖性為石灰巖等可溶
巖類時,C21的等級為等級Ⅴ;
C23的等級劃分標準如下:當該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為
不發育時,C23的等級為等級Ⅰ;當該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況
為較發育時,C23的等級為等級Ⅱ;當該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀
況為發育時,C23的等級為等級Ⅲ;當該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀
況為發育較好時,C23的等級為等級Ⅳ;當該隧道節段的巖體節理裂隙發
育狀況為發育良好時,C23的等級為等級Ⅴ;
C25的等級劃分標準如下:當該隧道節段的地下水化學類型為HCO3型
時,C25的等級為等級Ⅰ;當該隧道節段的地下水化學類型為HCO3-SO4型
時,C25的等級為等級Ⅱ;當該隧道節段的地下水化學類型為SO4型時,C25
的等級為等級Ⅲ;當該隧道節段的地下水化學類型為Cl-SO4型時,C25的
等級為等級Ⅳ;當該隧道節段的地下水化學類型為Cl型時,C25的等級為
等級Ⅴ;
C26的等級劃分標準如下:當該隧道節段的巖石透水性強弱程度為弱
時,C26的等級為等級Ⅰ;當該隧道節段的巖石透水性強弱程度為較弱時,
C26的等級為等級Ⅱ;當該隧道節段的巖石透水性強弱程度為中等時,C26
的等級為等級Ⅲ;當該隧道節段的巖石透水性強弱程度為較強時,C26的
等級為等級Ⅳ;當該隧道節段的巖石透水性強弱程度為強時,C26的等級
為等級Ⅴ;
C31的等級劃分標準如下:當該隧道節段與生態敏感區水力聯系為無
時,C31的等級為等級Ⅰ;當該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程
度為弱時,C31的等級為等級Ⅱ;當該隧道節段與生態敏感區水力聯系的
強弱程度為中等時,C31的等級為等級Ⅲ;當該隧道節段與生態敏感區水
力聯系的強弱程度為較強時,C31的等級為等級Ⅳ;當該隧道節段與生態
敏感區水力聯系的強弱程度為強時,C31的等級為等級Ⅴ;
C36的等級劃分標準如下:當隧道開挖施工方法的類型為CRD法時,
C21的等級為等級Ⅰ;當隧道開挖施工方法的類型為CD法時,C21的等級
為等級Ⅱ;當隧道開挖施工方法的類型為分部開挖法時,C21的等級為等
級Ⅲ;當隧道開挖施工方法的類型為上下臺階開挖法法時,C21的等級為
等級Ⅳ;當隧道開挖施工方法的類型為全斷面開挖法時,C21的等級為等
級Ⅴ;所述分部開挖法、上下臺階開挖法和全斷面開挖法均為鉆爆法。
8.按照權利要求7所述的生態敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動
的評價方法,其特征在于:步驟一中對C23進行確定時,根據該隧道節段
的巖石質量指標RQD對該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況進行確定;當
RQD>90%時,說明該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為不發育;當75%
<RQD≤90%時,說明該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為較發育;當50%
<RQD≤75%時,說明該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為發育;當25%
≤RQD≤50%時,說明該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為發育較好;當
RQD<25%時,說明該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為發育良好;
對C26進行確定時,當該隧道節段圍巖的滲透系數K<10-5cm/s時,說
明該隧道節段的巖石透水性強弱程度為弱;當該隧道節段圍巖的滲透系數
10-5cm/s≤K<10-4cm/s時,說明該隧道節段的巖石透水性強弱程度為較弱;
當該隧道節段圍巖的滲透系數10-4cm/s≤K<10-2cm/s時,說明該隧道節段
的巖石透水性強弱程度為中等;當該隧道節段圍巖的滲透系數10-2cm/s≤K
<1cm/s時,說明該隧道節段的巖石透水性強弱程度為較強;當該隧道節
段圍巖的滲透系數K≥1cm/s時,說明該隧道節段的巖石透水性強弱程度
為強。
9.按照權利要求7所述的生態敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動
的評價方法,其特征在于:步驟一中對C31進行確定時,根據該隧道節段
所處施工區域的水力梯度i′進行確定,且水力梯度i′的數值越大,該隧道
節段與生態敏感區水力聯系越強;
其中,對該隧道節段所處施工區域的水力梯度i′進行確定時,根據該
隧道節段所處施工區域與生態敏感區的位置關系和該隧道節段所處施工
區域與生態敏感區之間的間距L進行確定;當該隧道節段所處施工區域位
于生態敏感區的斜下方且L≥250m時,i′≤0.1;當該隧道節段所處施工區
域位于生態敏感區的斜下方且100m≤L<250m時,0.1<i′≤0.25;當該隧
道節段所處施工區域位于生態敏感區的斜下方且50m≤L<100m時,0.25
<i′≤0.5;當該隧道節段所處施工區域位于生態敏感區的斜下方且L<50m
時,0.5<i′<1;當該隧道節段所處施工區域位于生態敏感區的正下方且
L≤50m時,i′=1;
對C31進行確定時,當i′≤0.1時,說明該隧道節段與生態敏感區水力
聯系為無;當0.1<i′≤0.25時,說明該隧道節段與生態敏感區水力聯系
的強弱程度為弱;當0.25<i′≤0.5時,說明該隧道節段與生態敏感區水
力聯系的強弱程度為中等;當0.5<i′<1時,說明該隧道節段與生態敏感
區水力聯系的強弱程度為較強;當i′=1時,說明該隧道節段與生態敏感區
水力聯系的強弱程度為強。

說明書

生態敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動的評價方法

技術領域

本發明屬于隧道地下水環境評價技術領域,尤其是涉及一種生態敏感區公路隧道
施工對地下水環境擾動的評價方法。

背景技術

生態敏感區是指那些對人類生產、生活活動具有特殊敏感性或具有潛在自然災害
影響,極易受到人為的不當開發活動影響而產生生態負面效應的地區。隧道施工(尤
其是長大隧道施工)引發的涌排水、地面塌陷、環境污染、植被破壞等問題極大程度
上干擾和破壞了生態系統的結構和功能,威脅地下水系統健康。因此,要實現隧道建
設的可持續發展,就必須協調工程建設需求與生態環境承載力之間的關系,實現工程
建設發展由需求導向型和效率導向型向生態環境導向型的轉變,實現隧道工程的生態
化發展。在了解和掌握評價區地下水環境現狀的基礎上,通過工程影響因素識別,把
可能涉及的重要水環境擾動因子從總體上綜合起來,對地下水環境影響進行定性或定
量分析,建立生態敏感區隧道施工引起的地下水環境擾動評價指標體系,預測隧道建
設對地下水環境的影響程度,合理的控制隧道涌水量,從而防止因工程建設導致生態
環境惡化,對于評價隧道施工過程對地下水環境擾動程度、范圍,指導隧道施工,保
護隧址區地表生態環境,實現基礎設施建設與社會經濟、生態環境協調發展具有重要
的意義。因而,需設計一種方法步驟簡單、設計合理且實現方便、使用效果好的生態
敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動的評價方法,能簡便、快速對隧道施工過程對
地下水環境擾動進行準確評價,以達到對隧道建設對地下水環境的影響程度進行準確
預測的目的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足,提供一種生態敏感
區公路隧道施工對地下水環境擾動的評價方法,其方法步驟簡單、設計合理且實現方
便、使用效果好,能簡便、快速對隧道施工過程對地下水環境擾動進行準確評價。

為解決上述技術問題,本發明采用的技術方案是:一種生態敏感區公路隧道施工對
地下水環境擾動的評價方法,其特征在于:沿縱向延伸方向將所施工隧道劃分為多個
隧道節段,對多個所述隧道節段的施工過程分別進行地下水環境擾動評價,所有隧道
節段的施工過程的地下水環境擾動評價方法均相同;對任一個隧道節段的施工過程進
行地下水環境擾動評價時,包括以下步驟:

步驟一、擾動評價指標確定:對該隧道節段施工過程中的三類地下水環境擾動評
價指標分別進行確定;三類所述地下水環境擾動評價指標分別為C1、C2和C3,C1、
C2和C3分別為地理氣象類擾動評價指標、水文地質類擾動評價指標和隧道工程類擾
動評價指標;

三類所述地下水環境擾動評價指標包括17個擾動評價指標;其中,地理氣象類
擾動評價指標包括5個擾動評價指標且5個擾動評價指標分別為C11、C12、C13、C14
和C15,C11、C12、C13、C14和C15分別為該隧道節段所處施工區域的年平均降雨量、
年平均蒸發量、降水入滲系數、地表水庫與湖泊規模和地表匯水面積;水文地質類擾
動評價指標包括6個擾動評價指標且6個擾動評價指標分別為C21、C22、C23、C24、C25
和C26,C21、C22、C23、C24、C25和C26分別為該隧道節段的地層巖性、洞頂水頭壓力、
巖體節理裂隙發育程度、地下水位埋深、地下水化學類型和巖石透水性;隧道工程類
擾動評價指標包括6個擾動評價指標且6個擾動評價指標分別為C31、C32、C33、C34、
C35和C36,C31、C32、C33、C34、C35和C36分別為該隧道節段的與生態敏感區水力聯系、
隧道涌水量、隧道長度、隧道最大埋深、突涌水段落比例和隧道施工方法;其中,涌
突水段落比例為該隧道節段中涌突水節段的總長度占該隧道節段總長度的比例;

17個擾動評價指標包括11個定量指標和6個定性指標;11個所述定量指標分別
為C11、C12、C13、C14、C15、C22、C24、C32、C33、C34和C35;6個所述定性指標分別為
C21、C23、C25、C26、C31和C36;

其中,對11個所述定量指標進行確定時,對各定量指標的數值分別進行確定;
對C21進行確定時,根據該隧道節段的圍巖成分,對該隧道節段的圍巖種類進行確定;
對C26進行確定時,通過測定該隧道節段圍巖的滲透系數,對該隧道節段圍巖的透水
性強弱程度進行確定;對C31進行確定時,根據該隧道節段所處施工區域與生態敏感
區之間的間距L,對該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度進行確定,且間距
L的數值越大,該隧道節段與生態敏感區水力聯系越弱;對C36進行確定時,對該隧
道節段施工過程中采用的N種類型隧道開挖施工方法的開挖長度比例分別進行確定,
其中每種類型隧道開挖施工方法的開挖長度比例為該類型隧道開挖施工方法的開挖
長度占該隧道節段總長度的比例;其中N為正整數且1≤N≤5,N種類型隧道開挖施
工方法中第n種類型隧道開挖施工方法的開挖長度比例記作Wn,n為正整數且n=1、
2、…、N;

步驟二、擾動評價指標等級確定:根據預先設定的擾動評價指標等級劃分標準,
對步驟一中所確定的17個所述擾動評價指標的等級分別進行確定;

17個所述擾動評價指標按照對地下水環境擾動的強弱程度均劃分為五個等級,五
個所述等級分別為等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ;其中,等級Ⅰ表示擾動程度為弱且其編
號為1,等級Ⅱ表示擾動程度為較弱且其編號為2,等級Ⅲ表示擾動程度為中等且其
編號為3,等級Ⅳ表示擾動程度為較強且其編號為4,等級Ⅴ表示擾動程度為強且其
編號為5;

其中,對C36的等級進行確定時,對該隧道節段施工過程中采用的N種類型隧道
開挖施工方法的等級分別進行確定;

步驟三、擾動評價指標隸屬度確定:對步驟一中所確定的17個所述擾動評價指
標的隸屬度分別進行確定,并獲得三個隸屬度矩陣R1、R2和R3;

其中,隸屬度矩陣R1為地理氣象類擾動評價指標的隸屬度矩陣且其為5×5矩陣;
隸屬度矩陣隸屬度矩陣R1的第i行第j列元素記作rij,rij為地理
氣象類擾動評價指標中第i個擾動評價指標對編號為j的等級的隸屬度;其中i為正整
數且i=1、2、3、4、5,j為正整數且j=1、2、3、4、5;

隸屬度矩陣R2為水文地質類擾動評價指標隸屬度矩陣且其為6×5矩陣;隸屬度
矩陣隸屬度矩陣R2的第p行第j列元素記作Rpj,Rpj為水文
地質類擾動評價指標中第p個擾動評價指標對編號為j的等級的隸屬度;其中p為正
整數且p=1、2、3、4、5、6;

隸屬度矩陣R3為隧道工程類擾動評價指標隸屬度矩陣且其為6×5矩陣;隸屬度
矩陣隸屬度矩陣R3的第p行第j列元素記作R'pj,R'pj為
隧道工程類擾動評價指標中第p個擾動評價指標對編號為j的等級的隸屬度;

對步驟一中所確定的11個所述定量指標的隸屬度進行確定時,均先采用梯形分
布確定隸屬度函數,再利用所確定的隸屬度函數對各定量指標對編號為j的等級的隸
屬度進行計算;

對C21的隸屬度進行確定時,根據步驟二中所確定的C21的等級進行確定,R1m=1
且R1m'=0;其中,m為正整數且m為步驟二中所確定的C21的等級編號;m'為正整數,
m'=1、2、…、5且m'≠m;

對C23的隸屬度進行確定時,根據步驟二中所確定的C23的等級進行確定,R2c=1
且R2c'=0;其中,c為正整數且c為步驟二中所確定的C23的等級編號;c'為正整數,c'=1、
2、…、5且c'≠c;

對C25的隸屬度進行確定時,根據步驟二中所確定的C25的等級進行確定,R5h=1
且R5h'=0;其中,h為正整數且h為步驟二中所確定的C25的等級編號;h'為正整數,
h'=1、2、…、5且h'≠h;

對C26的隸屬度進行確定時,根據步驟二中所確定的C26的等級進行確定,R6k=1
且R6k'=0;其中,k為正整數且k為步驟二中所確定的C26的等級編號;k'為正整數,
k'=1、2、…、5且k'≠k;

對C31的隸屬度進行確定時,根據步驟二中所確定的C31的等級進行確定,R'1b=1
且R'1b'=0;其中,b為正整數且b為步驟二中所確定的C31的等級編號;b'為正整數,
b'=1、2、…、5且b'≠b;

對C36的隸屬度進行確定時,根據步驟二中所確定的N種類型隧道開挖施工方法
的等級進行確定;R'6n=Wn,Wn為步驟一中確定的第n種類型隧道開挖施工方法的開
挖長度比例;R'6n'=0,n'為正整數,n'=1、2、…、5且n'≠n;

步驟四、擾動評價指標主觀權重計算:采用層次分析法對C1、C2和C3的主觀權
重分別進行計算;其中,C1、C2和C3的主觀權重分別記作w1、w2和w3;同時,采用
層次分析法對C1中5個擾動評價指標、C2中6個擾動評價指標和C3中6個擾動評價
指標的主觀權重分別進行計算;其中,C1中5個擾動評價指標的主觀權重分別記作w11、
w12、w13、w14和w15,C2中6個擾動評價指標的主觀權重分別記作w21、w22、w23、
w24、w25和w26,C3中6個擾動評價指標的主觀權重分別記作w31、w32、w33、w34、
w35和w36;

本步驟中,對C1、C2和C3的主觀權重分別進行計算時,構造出的判斷矩陣為第
一判斷矩陣B1,所述第一判斷矩陣B1為3階矩陣;對C1中5個擾動評價指標的主觀
權重進行計算時,構造出的判斷矩陣為第二判斷矩陣B2,所述第二判斷矩陣B2為5
階矩陣;對C2中6個擾動評價指標的主觀權重進行計算時,構造出的判斷矩陣為第
三判斷矩陣B3,所述第三判斷矩陣B3為6階矩陣;對C3中6個擾動評價指標的主觀
權重進行計算時,構造出的判斷矩陣為第四判斷矩陣B4,所述第四判斷矩陣B4為6
階矩陣;

步驟五、擾動評價指標客觀權重計算:利用步驟四中所述的第一判斷矩陣B1,且
采用熵權法計算出C1、C2和C3的客觀權重μ1、μ2和μ3;利用步驟四中所述的第二
判斷矩陣B2,且采用熵權法計算出C1中5個擾動評價指標的客觀權重μ11、μ12、μ13、
μ14和μ15;利用步驟四中所述的第三判斷矩陣B3,且采用熵權法計算出C2中6個擾
動評價指標的客觀權重μ21、μ22、μ23、μ24、μ25和μ26;同時,利用步驟四中所述
的第四判斷矩陣B4,且采用熵權法計算出C3中6個擾動評價指標的客觀權重μ31、μ32、
μ33、μ34、μ35和μ36;

步驟六、擾動評價指標組合權重計算:根據步驟四中計算得出的C1、C2和C3的
主觀權重w1、w2和w3以及步驟五中計算得出的C1、C2和C3的客觀權重μ1、μ2和μ3,
且按照公式λq=α1μq+(1-α1)wq(1),分別計算得出C1、C2和C3的組合權重λ1、
λ2和λ3,獲得第一組合權重向量T且T=(λ1,λ2,λ3);式(1)中,q為正整數且q=1、
2、3;將步驟四中計算得出的C1、C2和C3的主觀權重w1、w2和w3按照從小到大的
順序進行排序,排序后記作w1'、w2'和w3',且w1'<w2'<w3';α1為主客觀權重
間差異系數且 α 1 = 2 3 ( 1 w 1 , + 2 w 2 , + 3 w 3 , ) - 4 3 ; ]]>

根據步驟四中計算得出的C1中5個擾動評價指標的主觀權重和步驟五中計算得
出的C1中5個擾動評價指標的客觀權重,且按照公式λ1s=α2μ1s+(1-α2)w1s(2),
分別計算得出C1中5個擾動評價指標的組合權重λ11、λ12、λ13、λ14和λ15,獲得第
二組合權重向量T1且T1=(λ11,λ12,λ13,λ14,λ15);式(2)中,s為正整數且s=1、
2、3、4、5,λ1s為C1中第s個擾動評價指標的組合權重,μ1s為步驟五中計算得出的
C1中第s個擾動評價指標的客觀權重,w1s為步驟四中計算得出的C1中第s個擾動評
價指標的主觀權重;將步驟四中計算得出的C1中5個擾動評價指標的主觀權重w11、
w12、w13、w14和w15按照從小到大的順序進行排序,排序后記作w11'、w12'、w13'、
w14'和w15',且w11'<w12'<w13'<w14'<w15';α2為主客觀權重間差異系數且
α 2 = 2 5 ( 1 w 1 1 , + 2 w 1 2 , + 3 w 1 3 , + 4 w 1 4 , + 5 w 1 5 , ) - 6 5 ; ]]>

根據步驟四中計算得出的C2中6個擾動評價指標的主觀權重和步驟五中計算得
出的C2中6個擾動評價指標的客觀權重,且按照公式λ2s′=α3μ2s′+(1-α3)w2s′
(3),分別計算得出C2中6個擾動評價指標的組合權重λ21、λ22、λ23、λ24、λ25和
λ26,獲得第三組合權重向量T2且T2=(λ21,λ22,λ23,λ24,λ25,λ26);式(3)
中,s′為正整數且s′=1、2、3、4、5、6,λ2s′為C2中第s′個擾動評價指標的組合權
重,μ2s′為步驟五中計算得出的C2中第s′個擾動評價指標的客觀權重,w2s′為步驟四
中計算得出的C2中第s′個擾動評價指標的主觀權重;將步驟四中計算得出的C2中6
個擾動評價指標的主觀權重w21、w22、w23、w24、w25和w26按照從小到大的順序
進行排序,排序后記作w21'、w22'、w23'、w24'、w25'和w26',且w21'<w22'<w23'
<w24'<w25'<w26';α3為主客觀權重間差異系數且
α 3 = 2 6 ( 1 w 2 1 , + 2 w 2 2 , + 3 w 2 3 , + 4 w 2 4 , + 5 w 2 5 , + 6 w 2 6 , ) - 7 6 ; ]]>

根據步驟四中計算得出的C3中6個擾動評價指標的主觀權重和步驟五中計算得
出的C3中6個擾動評價指標的客觀權重,且按照公式λ3s′=α4μ3s′+(1-α4)w3s′
(4),分別計算得出C3中6個擾動評價指標的組合權重λ31、λ32、λ33、λ34、λ35和
λ36,獲得第四組合權重向量T3且T3=(λ31,λ32,λ33,λ34,λ35,λ36);式(4)
中,s′為正整數且s′=1、2、3、4、5、6,λ3s′為C3中第s′個擾動評價指標的組合權
重,μ3s′為步驟五中計算得出的C3中第s′個擾動評價指標的客觀權重,w3s′為步驟四
中計算得出的C3中第s′個擾動評價指標的主觀權重;將步驟四中計算得出的C3中6
個擾動評價指標的主觀權重w31、w32、w33、w34、w35和w36按照從小到大的順序進
行排序,排序后記作w31'、w32'、w33'、w34'、w35'和w36',且w31'<w32'<w33'
<w34'<w35'<w36';α4為主客觀權重間差異系數且
α 4 = 2 6 ( 1 w 3 1 , + 2 w 3 2 , + 3 w 3 3 , + 4 w 3 4 , + 5 w 3 5 , + 6 w 3 6 , ) - 7 6 ; ]]>

步驟七、模糊綜合評價:根據步驟三中所述的隸屬度矩陣R1、R2和R3,并結合步
驟六中所述的第二組合權重向量T1、第三組合權重向量T2和第四組合權重向量T3,按
照公式C1=T1R1(5)、C2=T2R2(6)和C3=T3R3(7),分別計算得出地理氣象類指標隸
屬度向量C1、水文地質類指標隸屬度向量C2和隧道工程類指標隸屬度向量C3,并獲
得擾動評價指標隸屬度矩陣R且 R = C 1 C 2 C 3 ; ]]>再結合步驟六中所述的第一組合權重向量
T,按照公式C=TR(8),計算得出該隧道節段的模糊綜合評價矩陣C且C=(c1,c2,
c3,c4,c5),并利用模糊綜合評價矩陣C對該隧道節段施工過程對地下水環境擾
動的影響程度進行評價;該隧道節段施工過程對地下水環境擾動的影響程度分為五個
等級且五個等級分別為影響等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ,c1、c2、c3、c4和c5分別為
評價出的影響等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的比重。

上述生態敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動的評價方法,其特征是:步驟七
中模糊綜合評價完成后,還需進行有效性檢驗;實際進行有效性檢驗時,先根據公式
計算得出最大隸屬度α;其中β為步驟七中c1、c2、c3、c4和c5中的
第一大數值,γ為c1、c2、c3、c4和c5中的第二大數值;再對α進行數值比較:當α
<0.5時,采用加權平均原則對該隧道節段施工過程對地下水環境擾動的影響程度進
行評價;否則,采用最大隸屬度原則對該隧道節段施工過程對地下水環境擾動的影響
程度進行評價。

上述生態敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動的評價方法,其特征是:步驟四
中所述層次分析法為九標度法。

上述生態敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動的評價方法,其特征是:步驟一
中進行擾動評價指標確定時,根據該隧道節段所處施工區域的地理氣象資料,對C11、
C12、C13、C14和C15分別進行確定;并且,根據該隧道節段所處施工區域的水文地質
勘察報告,對C21、C22、C23、C24、C25和C26分別進行確定;對C32和C33進行確定時,
先對該隧道節段的隧道長度和隧道最大埋深分別進行測量。

上述生態敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動的評價方法,其特征是:步驟二
中所述擾動評價指標等級劃分標準包括11個所述定量指標的等級劃分標準;

其中,C11的等級劃分標準如下:當x11<200mm時,C11的等級為等級Ⅰ;當200mm
≤x11<500mm時,C11的等級為等級Ⅱ;當500mm≤x11<800mm時,C11的等級為等級
Ⅲ;當800mm≤x11<1200mm時,C11的等級為等級Ⅳ;當x11≥1200mm時,C11的等級
為等級Ⅴ;其中,x11為步驟一中所確定C11的數值;

C12的等級劃分標準如下:當x12>1000mm時,C12的等級為等級Ⅰ;當800mm<x12
≤1000mm時,C12的等級為等級Ⅱ;當600mm<x12≤800mm時,C12的等級為等級Ⅲ;
當400mm<x12≤600mm時,C12的等級為等級Ⅳ;當x12≤400mm時,C12的等級為等級
Ⅴ;其中,x12為步驟一中所確定C12的數值;

C13的等級劃分標準如下:當x13<0.05時,C13的等級為等級Ⅰ;當0.05≤x13<
0.15時,C13的等級為等級Ⅱ;當0.15≤x13<0.30時,C13的等級為等級Ⅲ;當0.30
≤x13<0.50時,C13的等級為等級Ⅳ;當x13≥0.50時,C13的等級為等級Ⅴ;其中,
x13為步驟一中所確定C13的數值;

C14的等級劃分標準如下:當x14<1m3時,C14的等級為等級Ⅰ;當1×104m3≤x14
<10×104m3時,C14的等級為等級Ⅱ;當10×104m3≤x14<100×104m3時,C14的等級
為等級Ⅲ;當100×104m3≤x14<1000×104m3時,C14的等級為等級Ⅳ;當x14≥1000
×104m3時,C14的等級為等級Ⅴ;其中,x14為步驟一中所確定C14的數值;

C15的等級劃分標準如下:當x15<10km2時,C15的等級為等級Ⅰ;當10km2≤x15
<20km2時,C15的等級為等級Ⅱ;當20km2≤x15<40km2時,C15的等級為等級Ⅲ;當
40km2≤x15<80km2時,C15的等級為等級Ⅳ;當x15≥80km2時,C15的等級為等級Ⅴ;
其中,x15為步驟一中所確定C15的數值;

C22的等級劃分標準如下:當x22<0.5MPa時,C22的等級為等級Ⅰ;當0.5MPa≤
x22<1.0MPa時,C22的等級為等級Ⅱ;當1.0MPa≤x22<3.0MPa時,C22的等級為等
級Ⅲ;當3.0MPa≤x22<5.0MPa時,C22的等級為等級Ⅳ;當x22≥5.0MPa時,C22的
等級為等級Ⅴ;其中,x22為步驟一中所確定C22的數值;

C24的等級劃分標準如下:當x24>50m時,C24的等級為等級Ⅰ;當30m<x24≤
50m時,C24的等級為等級Ⅱ;當10m<x24≤30m時,C24的等級為等級Ⅲ;當5m<x24
≤10m時,C24的等級為等級Ⅳ;當x24≤5m時,C24的等級為等級Ⅴ;其中,x24為步
驟一中所確定C24的數值;

C32的等級劃分標準如下:當x32<100m3/d時,C32的等級為等級Ⅰ;當100m3/d
≤x32<1000m3/d時,C32的等級為等級Ⅱ;當1000m3/d≤x32<10000m3/d時,C32的
等級為等級Ⅲ;當10000m3/d≤x32<100000m3/d時,C32的等級為等級Ⅳ;當x32≥
100000m3/d時,C32的等級為等級Ⅴ;其中,x32為步驟一中所確定C32的數值;

C33的等級劃分標準如下:當x33<0.5km時,C33的等級為等級Ⅰ;當0.5km≤x33
<1.0km時,C33的等級為等級Ⅱ;當1.0km≤x33<3.0km時,C33的等級為等級Ⅲ;
當3.0km≤x33<10.0km時,C33的等級為等級Ⅳ;當x33≥10.0km時,C33的等級為等
級Ⅴ;其中,x33為步驟一中所確定C33的數值;

C34的等級劃分標準如下:當x34<50m時,C34的等級為等級Ⅰ;當0.5km≤x34<
1.0km時,C34的等級為等級Ⅱ;當1.0km≤x34<3.0km時,C34的等級為等級Ⅲ;當
3.0km≤x34<10.0km時,C34的等級為等級Ⅳ;當x34≥10.0km時,C34的等級為等級
Ⅴ;其中,x34為步驟一中所確定C34的數值;

C35的等級劃分標準如下:當x35<5%時,C35的等級為等級Ⅰ;當5%≤x35<20%
時,C35的等級為等級Ⅱ;當20%≤x35<35%時,C35的等級為等級Ⅲ;當35%≤x35<
50%時,C35的等級為等級Ⅳ;當x35≥50%時,C35的等級為等級Ⅴ;其中,x35為步驟
一中所確定C35的數值。

上述生態敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動的評價方法,其特征是:步驟三
中利用所確定的隸屬度函數對C11對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,
根據公式 r 11 = 1 x 1 1 200 350 - x 1 1 150 200 < x 1 1 < 350 0 x 1 1 350 , r 12 = x 1 1 - 200 150 200 < x 1 1 350 650 - x 1 1 300 350 < x 1 1 < 650 0 x 1 1 650 ; x 1 1 200 , ]]>
r 13 = x 1 1 - 350 300 350 < x 1 1 650 1000 - x 1 1 350 650 < x 1 1 < 1000 0 x 1 1 1000 ; x 1 1 350 , r 14 = x 1 1 - 650 350 650 < x 1 1 1000 1200 - x 1 1 200 1000 < x 1 1 < 1200 0 x 1 1 650 ; x 1 1 1200 ]]>
r 15 = x 1 1 - 1000 200 1000 < x 1 1 < 1200 0 x 1 1 1000 1 x 1 1 1200 , ]]>分別進行計算;

對C12對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
r 21 = { 1 x 1 2 1000 x 1 2 - 900 100 900 < x 1 2 < 1000 0 x 1 2 900 , r 22 = x 1 2 - 700 200 700 < x 1 2 900 1000 - x 1 2 100 900 < x 1 2 < 1000 0 x 1 2 1000 ; x 1 2 700 , ]]>
r 23 = { x 1 2 - 500 200 500 < x 1 2 700 900 - x 1 2 200 700 < x 1 2 < 900 0 x 1 2 900 ; x 1 2 500 , r 24 = 700 - x 1 2 200 500 < x 1 2 < 700 x 1 2 - 400 100 400 < x 1 2 500 0 x 1 2 400 ; x 1 2 700 ]]>
r 25 = { 1 x 1 2 400 0 x 1 2 500 500 - x 1 2 100 400 < x 1 1 < 500 , ]]>分別進行計算;

對C13對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
r 31 = { 1 x 1 3 0.05 0.1 - x 1 3 0.05 0.05 < x 1 3 < 0.1 0 x 1 3 0.1 , r 32 = { x 1 3 - 0.05 0.05 0.05 < x 1 3 0.1 0.225 - x 1 3 0.125 0.1 < x 1 3 < 0.225 0 x 1 3 0.225 ; x 1 3 0.05 , ]]>
r 33 = x 1 3 - 0.1 0.125 0.1 < x 1 3 0.225 0.4 - x 1 3 0.175 0.225 < x 1 3 < 0.4 0 x 1 3 0.4 ; x 1 3 0.1 , r 34 = x 1 3 - 0.225 0.175 0.225 < x 1 3 0.4 0.5 - x 1 3 0.1 0.4 < x 1 3 < 0.5 0 x 1 3 0.225 ; x 1 3 0.5 ]]>
r 35 = x 1 3 - 0.4 0.1 0.4 < x 1 3 < 0.5 0 x 1 3 0.5 1 x 1 3 0.4 , ]]>分別進行計算;

對C14對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
r 41 = { 1 x 1 4 1 5.5 - x 1 4 4.5 1 < x 1 4 < 5.5 0 x 1 4 5.5 , r 42 = x 1 4 - 1 4.5 1 < x 1 4 5.5 55 - x 1 4 49.5 5.5 < x 1 4 < 55 0 x 1 4 1 ; x 1 4 55 , ]]>
r 43 = { x 1 4 - 5.5 49.5 5.5 < x 1 4 55 550 - x 1 4 495 55 < x 1 4 < 550 0 x 1 4 5.5 ; x 1 4 550 , r 44 = x 1 4 - 55 495 55 < x 1 4 550 5500 - x 1 4 4950 550 < x 1 4 < 5500 0 x 1 4 55 ; x 1 4 5500 ]]>
r 45 = { 0 x 1 4 550 1 x 1 4 5500 x 1 4 - 550 4950 550 < x 1 4 < 5500 , ]]>分別進行計算;

對C15對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
r 51 = { 1 x 1 5 10 15 - x 1 5 5 10 < x 1 5 < 15 0 x 1 5 15 , r 52 = x 1 5 - 10 5 10 < x 1 5 15 30 - x 1 5 15 15 < x 1 5 < 30 0 x 1 5 10 ; x 1 5 30 , ]]>
r 53 = { x 1 5 - 15 15 15 < x 1 5 30 60 - x 1 5 30 30 < x 1 5 < 60 0 x 1 5 15 ; x 1 5 60 , r 54 = x 1 5 - 30 30 30 < x 1 5 60 80 - x 1 5 20 60 < x 1 5 < 80 0 x 1 5 30 ; x 1 5 80 ]]>
r 55 = { 0 x 1 5 60 1 x 1 5 80 x 1 5 - 60 20 60 < x 1 5 < 80 , ]]>分別進行計算;

對C22對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
R 21 = { 1 x 2 2 0.5 0 x 2 2 0.75 0.75 - x 2 2 0.25 0.5 < x 2 2 < 0.75 , R 22 = x 2 2 - 0.5 0.25 0.5 < x 2 2 0.75 2 - x 2 2 1.25 0.75 < x 2 2 < 2 0 x 2 2 0.5 ; x 2 2 2 , ]]>
R 23 = { x 2 2 - 0.75 1.25 0.75 < x 2 2 2 4 - x 2 2 2 2 < x 2 2 < 4 0 x 2 2 0.75 ; x 2 2 4 , R 24 = x 2 2 - 2 2 2 < x 2 2 4 5 - x 2 2 4 < x 2 2 < 5 0 x 2 2 2 ; x 2 2 5 ]]>
R 25 = { 0 x 2 2 4 1 x 2 2 5 x 2 2 - 4 4 < x 2 2 < 5 , ]]>分別進行計算;

對C24對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
R 41 = { 1 x 2 4 50 x 2 4 - 40 10 40 < x 2 4 < 50 0 x 2 4 40 , R 42 = x 2 4 - 20 20 20 < x 2 4 40 50 - x 2 4 10 40 < x 2 4 < 50 0 x 2 4 50 ; x 2 4 20 , ]]>
R 43 = x 2 4 - 7.5 12.5 7.5 < x 2 4 20 40 - x 2 4 20 20 < x 2 4 < 40 0 x 2 4 40 ; x 2 4 7.5 , R 44 = 20 - x 2 4 12.5 7.5 < x 2 4 < 20 x 2 4 - 5 2.5 5 < x 2 4 7.5 0 x 2 4 5 ; x 2 4 20 ]]>
R 45 = { 1 x 2 4 5 0 x 2 4 7.5 7.5 - x 2 4 2.5 5 < x 2 4 < 7.5 , ]]>分別進行計算;

對C32對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
R , 21 = { 1 lg ( x 3 2 ) 2 0 lg ( x 3 2 ) 2.5 2.5 - l g ( x 3 2 ) 0.5 2 < l g ( x 3 2 ) < 2.5 , ]]>
R , 22 = lg ( x 3 2 ) - 2.5 0.5 2.5 < lg ( x 3 2 ) 2.5 3.5 - lg ( x 3 2 ) 2.5 < lg ( x 3 2 ) < 3.5 0 lg ( x 3 2 ) 2 ; lg ( x 3 2 ) 3.5 , ]]>
R , 22 = lg ( x 3 2 ) - 2.5 2.5 < lg ( x 3 2 ) 3.5 4.5 - lg ( x 3 2 ) 3.5 < lg ( x 3 2 ) < 4.5 0 lg ( x 3 2 ) 2.5 ; lg ( x 3 2 ) 4.5 , ]]>
R , 24 = lg ( x 3 2 ) - 3.5 3.5 < lg ( x 3 2 ) 4.5 5 - lg ( x 3 2 ) 0.5 4.5 < lg ( x 3 2 ) < 5 0 lg ( x 3 2 ) 3.5 ; lg ( x 3 2 ) 5 ]]>
R , 25 = { 0 l g ( x 3 2 ) 4.5 1 l g ( x 3 2 ) 5 l g ( x 3 2 ) - 4.5 0.5 4.5 < l g ( x 3 2 ) < 5 , ]]>分別進行計算;

對C33對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
R , 31 = { 0 x 3 3 0.75 1 x 3 3 0.5 0.75 - x 3 3 0.25 0.5 < x 3 3 < 0.75 , R , 32 = x 3 3 - 0.5 0.25 0.5 < x 3 3 0.75 2 - x 3 3 1.25 0.75 < x 3 3 < 2 0 x 3 3 0.5 ; x 3 3 2 , ]]>
R , 33 = { x 3 3 - 0.75 1.25 0.75 < x 3 3 2 6.5 - x 3 3 4.5 2 < x 3 3 < 6.5 0 x 3 3 6.5 ; x 3 3 0.75 , R , 34 = x 3 3 - 2 4.5 2 < x 3 3 6.5 10 - x 3 3 3.5 4.5 < x 3 3 < 10 0 x 3 3 2 ; x 3 3 10 ]]>
R , 35 = { 0 x 3 3 6.5 1 x 3 3 10 x 3 3 - 6.5 3.5 6.5 < x 3 3 10 , ]]>分別進行計算;

對C34對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
R , 41 = { 1 x 3 4 50 0 x 3 4 150 150 - x 3 4 100 50 < x 3 4 < 150 , R , 42 = x 3 4 - 50 100 50 < x 3 4 150 375 - x 3 4 225 150 < x 3 4 < 375 0 x 3 4 50 ; x 3 4 375 , ]]>
R , 43 = { x 3 4 - 150 225 150 < x 3 4 375 750 - x 3 4 375 375 < x 3 4 < 750 0 x 3 4 150 ; x 3 4 750 , R , 44 = x 3 4 - 375 375 375 < x 3 4 750 1000 - x 3 4 250 750 < x 3 4 < 1000 0 x 3 4 375 ; x 3 4 1000 ]]>
R , 45 = 0 x 3 4 750 1 x 3 4 1000 x 3 4 - 750 250 750 < x 3 4 < 1000 , ]]>分別進行計算;

對C35對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
R , 51 = 1 x 3 5 5 12.5 - x 3 5 7.5 5 < x 3 5 < 12.5 0 x 3 5 12.5 , R , 52 = x 3 5 - 5 7.5 5 < x 3 5 12.5 27.5 - x 3 5 15 12.5 < x 3 5 < 27.5 0 x 3 5 5 ; x 3 5 27.5 , ]]>
R , 53 = x 3 5 - 12.5 15 12.5 < x 3 5 27.5 42.5 - x 3 5 15 27.5 < x 3 5 < 42.5 0 x 3 5 12.5 ; x 3 5 42.5 , R , 54 = x 3 5 - 27.5 15 27.5 < x 3 5 42.5 50 - x 3 5 7.5 42.5 < x 3 5 < 50 0 x 3 5 27.5 ; x 3 5 50 ]]>
R , 55 = { 0 x 3 5 42.5 1 x 3 5 50 x 3 5 - 42.5 7.5 42.5 < x 3 5 < 50 , ]]>分別進行計算。

上述生態敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動的評價方法,其特征是:步驟二
中所述擾動評價指標等級劃分標準包括6個所述定性指標的等級劃分標準;

其中,C21的等級劃分標準如下:當該隧道節段的地層巖性為泥巖、頁巖或粘土
巖時,C21的等級為等級Ⅰ;當該隧道節段的地層巖性為砂巖或細砂巖時,C21的等級
為等級Ⅱ;當該隧道節段的地層巖性為風化花崗巖或火成巖時,C21的等級為等級Ⅲ;
當該隧道節段的地層巖性為風化變質巖時,C21的等級為等級Ⅳ;當該隧道節段的地
層巖性為石灰巖等可溶巖類時,C21的等級為等級Ⅴ;

C23的等級劃分標準如下:當該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為不發育時,
C23的等級為等級Ⅰ;當該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為較發育時,C23的等級
為等級Ⅱ;當該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為發育時,C23的等級為等級Ⅲ;
當該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為發育較好時,C23的等級為等級Ⅳ;當該隧
道節段的巖體節理裂隙發育狀況為發育良好時,C23的等級為等級Ⅴ;

C25的等級劃分標準如下:當該隧道節段的地下水化學類型為HCO3型時,C25的等
級為等級Ⅰ;當該隧道節段的地下水化學類型為HCO3-SO4型時,C25的等級為等級Ⅱ;
當該隧道節段的地下水化學類型為SO4型時,C25的等級為等級Ⅲ;當該隧道節段的地
下水化學類型為Cl-SO4型時,C25的等級為等級Ⅳ;當該隧道節段的地下水化學類型
為Cl型時,C25的等級為等級Ⅴ;

C26的等級劃分標準如下:當該隧道節段的巖石透水性強弱程度為弱時,C26的等
級為等級Ⅰ;當該隧道節段的巖石透水性強弱程度為較弱時,C26的等級為等級Ⅱ;
當該隧道節段的巖石透水性強弱程度為中等時,C26的等級為等級Ⅲ;當該隧道節段
的巖石透水性強弱程度為較強時,C26的等級為等級Ⅳ;當該隧道節段的巖石透水性
強弱程度為強時,C26的等級為等級Ⅴ;

C31的等級劃分標準如下:當該隧道節段與生態敏感區水力聯系為無時,C31的等
級為等級Ⅰ;當該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度為弱時,C31的等級為
等級Ⅱ;當該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度為中等時,C31的等級為等
級Ⅲ;當該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度為較強時,C31的等級為等級
Ⅳ;當該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度為強時,C31的等級為等級Ⅴ;

C36的等級劃分標準如下:當隧道開挖施工方法的類型為CRD法時,C21的等級為
等級Ⅰ;當隧道開挖施工方法的類型為CD法時,C21的等級為等級Ⅱ;當隧道開挖施
工方法的類型為分部開挖法時,C21的等級為等級Ⅲ;當隧道開挖施工方法的類型為
上下臺階開挖法法時,C21的等級為等級Ⅳ;當隧道開挖施工方法的類型為全斷面開
挖法時,C21的等級為等級Ⅴ;所述分部開挖法、上下臺階開挖法和全斷面開挖法均
為鉆爆法。

上述生態敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動的評價方法,其特征是:步驟一
中對C23進行確定時,根據該隧道節段的巖石質量指標RQD對該隧道節段的巖體節理
裂隙發育狀況進行確定;當RQD>90%時,說明該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為
不發育;當75%<RQD≤90%時,說明該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為較發育;
當50%<RQD≤75%時,說明該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為發育;當25%≤RQD
≤50%時,說明該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為發育較好;當RQD<25%時,說
明該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為發育良好;

對C26進行確定時,當該隧道節段圍巖的滲透系數K<10-5cm/s時,說明該隧道節
段的巖石透水性強弱程度為弱;當該隧道節段圍巖的滲透系數10-5cm/s≤K<10-4cm/s
時,說明該隧道節段的巖石透水性強弱程度為較弱;當該隧道節段圍巖的滲透系數
10-4cm/s≤K<10-2cm/s時,說明該隧道節段的巖石透水性強弱程度為中等;當該隧道
節段圍巖的滲透系數10-2cm/s≤K<1cm/s時,說明該隧道節段的巖石透水性強弱程度
為較強;當該隧道節段圍巖的滲透系數K≥1cm/s時,說明該隧道節段的巖石透水性
強弱程度為強。

上述生態敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動的評價方法,其特征是:步驟一
中對C31進行確定時,根據該隧道節段所處施工區域的水力梯度i′進行確定,且水力
梯度i′的數值越大,該隧道節段與生態敏感區水力聯系越強;

其中,對該隧道節段所處施工區域的水力梯度i′進行確定時,根據該隧道節段所
處施工區域與生態敏感區的位置關系和該隧道節段所處施工區域與生態敏感區之間
的間距L進行確定;當該隧道節段所處施工區域位于生態敏感區的斜下方且L≥250m
時,i′≤0.1;當該隧道節段所處施工區域位于生態敏感區的斜下方且100m≤L<250m
時,0.1<i′≤0.25;當該隧道節段所處施工區域位于生態敏感區的斜下方且50m≤L
<100m時,0.25<i′≤0.5;當該隧道節段所處施工區域位于生態敏感區的斜下方且L
<50m時,0.5<i′<1;當該隧道節段所處施工區域位于生態敏感區的正下方且L≤50m
時,i′=1;

對C31進行確定時,當i′≤0.1時,說明該隧道節段與生態敏感區水力聯系為無;
當0.1<i′≤0.25時,說明該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度為弱;當0.25
<i′≤0.5時,說明該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度為中等;當0.5<i′
<1時,說明該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度為較強;當i′=1時,說明
該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度為強。

本發明與現有技術相比具有以下優點:

1、方法步驟簡單、設計合理且實現方便。

2、選擇影響地下水環境的地理氣象、水文地質和隧道工程三個類別的17個項目
作為擾動評價指標,考慮全面且各擾動評價指標選擇合理,能對地下水環境擾動進行
合理、準確評價。

3、將17個擾動評價指標分為定量指標與定性指標兩個類型,并采用對應的量化
處理方法,對擾動評價指標的隸屬度進行確定;其中,對定量指標構造隸屬函數量化,
對定性指標通過現場調查進行模糊統計量化,操作簡便且量化準確。

4、引入主客觀權重間差異系數,采用九標度層次分析法和熵權法的組合權重法,
對各擾動評價指標進行賦權,能充分發揮主觀賦權與客觀賦權的優勢。

5、利用模糊綜合評價法將指標的隸屬度矩陣與組合權重進行模糊運算并歸一化,
得到模糊綜合評價矩陣,評價結果準確且實現簡便。并且,模糊綜合評價后需對評價
結果進行有效度檢驗,在最大隸屬度原則無效情況下采用加權平均原則進行評價。

6、使用效果好,能簡便、快速對隧道施工過程對地下水環境擾動進行準確評價,
可行性強且評價精度高,能有效克服了現有評價指標不適用于生態敏感區公路隧道施
工對地下水環境擾動評價和單一主觀賦權方法隨意性和精度差的問題,給生態敏感區
公路隧道施工中的防排水施工設計提供了技術支撐。本發明針對生態敏感區隧道的特
性,確定表征擾動地下水環境的各項擾動評價指標,并形成評價體系,從貼合生態敏
感區隧道指標的選取、量化、主客觀方法結合賦權重,并結合模糊綜合評價方法對生
態敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動進行評價,能在幾分鐘內完成評價過程,獲
得準確的評價結果,實用價值高且推廣應用前景廣泛。

綜上所述,本發明方法步驟簡單、設計合理且實現方便、使用效果好,能簡便、
快速對隧道施工過程對地下水環境擾動進行準確評價。

下面通過附圖和實施例,對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本發明的方法流程框圖。

具體實施方式

如圖1所示的一種生態敏感區公路隧道施工對地下水環境擾動的評價方法,沿縱
向延伸方向將所施工隧道劃分為多個隧道節段,對多個所述隧道節段的施工過程分別
進行地下水環境擾動評價,所有隧道節段的施工過程的地下水環境擾動評價方法均相
同;對任一個隧道節段的施工過程進行地下水環境擾動評價時,包括以下步驟:

步驟一、擾動評價指標確定:對該隧道節段施工過程中的三類地下水環境擾動評
價指標分別進行確定;三類所述地下水環境擾動評價指標分別為C1、C2和C3,C1、
C2和C3分別為地理氣象類擾動評價指標、水文地質類擾動評價指標和隧道工程類擾
動評價指標;

三類所述地下水環境擾動評價指標包括17個擾動評價指標;其中,地理氣象類
擾動評價指標包括5個擾動評價指標且5個擾動評價指標分別為C11、C12、C13、C14
和C15,C11、C12、C13、C14和C15分別為該隧道節段所處施工區域的年平均降雨量、
年平均蒸發量、降水入滲系數、地表水庫與湖泊規模和地表匯水面積;水文地質類擾
動評價指標包括6個擾動評價指標且6個擾動評價指標分別為C21、C22、C23、C24、C25
和C26,C21、C22、C23、C24、C25和C26分別為該隧道節段的地層巖性、洞頂水頭壓力、
巖體節理裂隙發育程度、地下水位埋深、地下水化學類型和巖石透水性;隧道工程類
擾動評價指標包括6個擾動評價指標且6個擾動評價指標分別為C31、C32、C33、C34、
C35和C36,C31、C32、C33、C34、C35和C36分別為該隧道節段的與生態敏感區水力聯系、
隧道涌水量、隧道長度、隧道最大埋深、突涌水段落比例和隧道施工方法;其中,涌
突水段落比例為該隧道節段中涌突水節段的總長度占該隧道節段總長度的比例;

17個擾動評價指標包括11個定量指標和6個定性指標;11個所述定量指標分別
為C11、C12、C13、C14、C15、C22、C24、C32、C33、C34和C35;6個所述定性指標分別為
C21、C23、C25、C26、C31和C36;

其中,對11個所述定量指標進行確定時,對各定量指標的數值分別進行確定;
對C21進行確定時,根據該隧道節段的圍巖成分,對該隧道節段的圍巖種類進行確定;
對C26進行確定時,通過測定該隧道節段圍巖的滲透系數,對該隧道節段圍巖的透水
性強弱程度進行確定;對C31進行確定時,根據該隧道節段所處施工區域與生態敏感
區之間的間距L,對該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度進行確定,且間距
L的數值越大,該隧道節段與生態敏感區水力聯系越弱;對C36進行確定時,對該隧
道節段施工過程中采用的N種類型隧道開挖施工方法的開挖長度比例分別進行確定,
其中每種類型隧道開挖施工方法的開挖長度比例為該類型隧道開挖施工方法的開挖
長度占該隧道節段總長度的比例;其中N為正整數且1≤N≤5,N種類型隧道開挖施
工方法中第n種類型隧道開挖施工方法的開挖長度比例記作Wn,n為正整數且n=1、
2、…、N;

步驟二、擾動評價指標等級確定:根據預先設定的擾動評價指標等級劃分標準,
對步驟一中所確定的17個所述擾動評價指標的等級分別進行確定;

17個所述擾動評價指標按照對地下水環境擾動的強弱程度均劃分為五個等級,五
個所述等級分別為等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ;其中,等級Ⅰ表示擾動程度為弱且其編
號為1,等級Ⅱ表示擾動程度為較弱且其編號為2,等級Ⅲ表示擾動程度為中等且其
編號為3,等級Ⅳ表示擾動程度為較強且其編號為4,等級Ⅴ表示擾動程度為強且其
編號為5;

其中,對C36的等級進行確定時,對該隧道節段施工過程中采用的N種類型隧道
開挖施工方法的等級分別進行確定;

步驟三、擾動評價指標隸屬度確定:對步驟一中所確定的17個所述擾動評價指
標的隸屬度分別進行確定,并獲得三個隸屬度矩陣R1、R2和R3;

其中,隸屬度矩陣R1為地理氣象類擾動評價指標的隸屬度矩陣且其為5×5矩陣;
隸屬度矩陣隸屬度矩陣R1的第i行第j列元素記作rij,rij為地理
氣象類擾動評價指標中第i個擾動評價指標對編號為j的等級的隸屬度;其中i為正整
數且i=1、2、3、4、5,j為正整數且j=1、2、3、4、5;

隸屬度矩陣R2為水文地質類擾動評價指標隸屬度矩陣且其為6×5矩陣;隸屬度
矩陣隸屬度矩陣R2的第p行第j列元素記作Rpj,Rpj為水文
地質類擾動評價指標中第p個擾動評價指標對編號為j的等級的隸屬度;其中p為正
整數且p=1、2、3、4、5、6;

隸屬度矩陣R3為隧道工程類擾動評價指標隸屬度矩陣且其為6×5矩陣;隸屬度
矩陣隸屬度矩陣R3的第p行第j列元素記作R'pj,R'pj為
隧道工程類擾動評價指標中第p個擾動評價指標對編號為j的等級的隸屬度;

對步驟一中所確定的11個所述定量指標的隸屬度進行確定時,均先采用梯形分
布確定隸屬度函數,再利用所確定的隸屬度函數對各定量指標對編號為j的等級的隸
屬度進行計算;

對C21的隸屬度進行確定時,根據步驟二中所確定的C21的等級進行確定,R1m=1
且R1m'=0;其中,m為正整數且m為步驟二中所確定的C21的等級編號;m'為正整數,
m'=1、2、…、5且m'≠m;

對C23的隸屬度進行確定時,根據步驟二中所確定的C23的等級進行確定,R2c=1
且R2c'=0;其中,c為正整數且c為步驟二中所確定的C23的等級編號;c'為正整數,c'=1、
2、…、5且c'≠c;

對C25的隸屬度進行確定時,根據步驟二中所確定的C25的等級進行確定,R5h=1
且R5h'=0;其中,h為正整數且h為步驟二中所確定的C25的等級編號;h'為正整數,
h'=1、2、…、5且h'≠h;

對C26的隸屬度進行確定時,根據步驟二中所確定的C26的等級進行確定,R6k=1
且R6k'=0;其中,k為正整數且k為步驟二中所確定的C26的等級編號;k'為正整數,
k'=1、2、…、5且k'≠k;

對C31的隸屬度進行確定時,根據步驟二中所確定的C31的等級進行確定,R'1b=1
且R'1b'=0;其中,b為正整數且b為步驟二中所確定的C31的等級編號;b'為正整數,
b'=1、2、…、5且b'≠b;

對C36的隸屬度進行確定時,根據步驟二中所確定的N種類型隧道開挖施工方法
的等級進行確定;R'6n=Wn,Wn為步驟一中確定的第n種類型隧道開挖施工方法的開
挖長度比例;R'6n'=0,n'為正整數,n'=1、2、…、5且n'≠n;

步驟四、擾動評價指標主觀權重計算:采用層次分析法對C1、C2和C3的主觀權
重分別進行計算;其中,C1、C2和C3的主觀權重分別記作w1、w2和w3;同時,采用
層次分析法對C1中5個擾動評價指標、C2中6個擾動評價指標和C3中6個擾動評價
指標的主觀權重分別進行計算;其中,C1中5個擾動評價指標的主觀權重分別記作w11、
w12、w13、w14和w15,C2中6個擾動評價指標的主觀權重分別記作w21、w22、w23、
w24、w25和w26,C3中6個擾動評價指標的主觀權重分別記作w31、w32、w33、w34、
w35和w36;

本步驟中,對C1、C2和C3的主觀權重分別進行計算時,構造出的判斷矩陣為第
一判斷矩陣B1,所述第一判斷矩陣B1為3階矩陣;對C1中5個擾動評價指標的主觀
權重進行計算時,構造出的判斷矩陣為第二判斷矩陣B2,所述第二判斷矩陣B2為5
階矩陣;對C2中6個擾動評價指標的主觀權重進行計算時,構造出的判斷矩陣為第
三判斷矩陣B3,所述第三判斷矩陣B3為6階矩陣;對C3中6個擾動評價指標的主觀
權重進行計算時,構造出的判斷矩陣為第四判斷矩陣B4,所述第四判斷矩陣B4為6
階矩陣;

步驟五、擾動評價指標客觀權重計算:利用步驟四中所述的第一判斷矩陣B1,且
采用熵權法計算出C1、C2和C3的客觀權重μ1、μ2和μ3;利用步驟四中所述的第二
判斷矩陣B2,且采用熵權法計算出C1中5個擾動評價指標的客觀權重μ11、μ12、μ13、
μ14和μ15;利用步驟四中所述的第三判斷矩陣B3,且采用熵權法計算出C2中6個擾
動評價指標的客觀權重μ21、μ22、μ23、μ24、μ25和μ26;同時,利用步驟四中所述
的第四判斷矩陣B4,且采用熵權法計算出C3中6個擾動評價指標的客觀權重μ31、μ32、
μ33、μ34、μ35和μ36;

步驟六、擾動評價指標組合權重計算:根據步驟四中計算得出的C1、C2和C3的
主觀權重w1、w2和w3以及步驟五中計算得出的C1、C2和C3的客觀權重μ1、μ2和μ3,
且按照公式λq=α1μq+(1-α1)wq(1),分別計算得出C1、C2和C3的組合權重λ1、
λ2和λ3,獲得第一組合權重向量T且T=(λ1,λ2,λ3);式(1)中,q為正整數且q=1、
2、3;將步驟四中計算得出的C1、C2和C3的主觀權重w1、w2和w3按照從小到大的
順序進行排序,排序后記作w1'、w2'和w3',且w1'<w2'<w3';α1為主客觀權重
間差異系數且 α 1 = 2 3 ( 1 w 1 , + 2 w 2 , + 3 w 3 , ) - 4 3 ; ]]>

根據步驟四中計算得出的C1中5個擾動評價指標的主觀權重和步驟五中計算得
出的C1中5個擾動評價指標的客觀權重,且按照公式λ1s=α2μ1s+(1-α2)w1s(2),
分別計算得出C1中5個擾動評價指標的組合權重λ11、λ12、λ13、λ14和λ15,獲得第
二組合權重向量T1且T1=(λ11,λ12,λ13,λ14,λ15);式(2)中,s為正整數且s=1、
2、3、4、5,λ1s為C1中第s個擾動評價指標的組合權重,μ1s為步驟五中計算得出的
C1中第s個擾動評價指標的客觀權重,w1s為步驟四中計算得出的C1中第s個擾動評
價指標的主觀權重;將步驟四中計算得出的C1中5個擾動評價指標的主觀權重w11、
w12、w13、w14和w15按照從小到大的順序進行排序,排序后記作w11'、w12'、w13'、
w14'和w15',且w11'<w12'<w13'<w14'<w15';α2為主客觀權重間差異系數且
α 2 = 2 5 ( 1 w 1 1 , + 2 w 1 2 , + 3 w 1 3 , + 4 w 1 4 , + 5 w 1 5 , ) - 6 5 ; ]]>

根據步驟四中計算得出的C2中6個擾動評價指標的主觀權重和步驟五中計算得
出的C2中6個擾動評價指標的客觀權重,且按照公式λ2s′=α3μ2s′+(1-α3)w2s′
(3),分別計算得出C2中6個擾動評價指標的組合權重λ21、λ22、λ23、λ24、λ25和
λ26,獲得第三組合權重向量T2且T2=(λ21,λ22,λ23,λ24,λ25,λ26);式(3)
中,s′為正整數且s′=1、2、3、4、5、6,λ2s′為C2中第s′個擾動評價指標的組合權
重,μ2s′為步驟五中計算得出的C2中第s′個擾動評價指標的客觀權重,w2s′為步驟四
中計算得出的C2中第s′個擾動評價指標的主觀權重;將步驟四中計算得出的C2中6
個擾動評價指標的主觀權重w21、w22、w23、w24、w25和w26按照從小到大的順序
進行排序,排序后記作w21'、w22'、w23'、w24'、w25'和w26',且w21'<w22'<w23'
<w24'<w25'<w26';α3為主客觀權重間差異系數且
α 3 = 2 6 ( 1 w 2 1 , + 2 w 2 2 , + 3 w 2 3 , + 4 w 2 4 , + 5 w 2 5 , + 6 w 2 6 , ) - 7 6 ; ]]>

根據步驟四中計算得出的C3中6個擾動評價指標的主觀權重和步驟五中計算得
出的C3中6個擾動評價指標的客觀權重,且按照公式λ3s′=α4μ3s′+(1-α4)w3s′
(4),分別計算得出C3中6個擾動評價指標的組合權重λ31、λ32、λ33、λ34、λ35和
λ36,獲得第四組合權重向量T3且T3=(λ31,λ32,λ33,λ34,λ35,λ36);式(4)
中,s′為正整數且s′=1、2、3、4、5、6,λ3s′為C3中第s′個擾動評價指標的組合權
重,μ3s′為步驟五中計算得出的C3中第s′個擾動評價指標的客觀權重,w3s′為步驟四
中計算得出的C3中第s′個擾動評價指標的主觀權重;將步驟四中計算得出的C3中6
個擾動評價指標的主觀權重w31、w32、w33、w34、w35和w36按照從小到大的順序進
行排序,排序后記作w31'、w32'、w33'、w34'、w35'和w36',且w31'<w32'<w33'
<w34'<w35'<w36';α4為主客觀權重間差異系數且
α 4 = 2 6 ( 1 w 3 1 , + 2 w 3 2 , + 3 w 3 3 , + 4 w 3 4 , + 5 w 3 5 , + 6 w 3 6 , ) - 7 6 ; ]]>

步驟七、模糊綜合評價:根據步驟三中所述的隸屬度矩陣R1、R2和R3,并結合步
驟六中所述的第二組合權重向量T1、第三組合權重向量T2和第四組合權重向量T3,按
照公式C1=T1R1(5)、C2=T2R2(6)和C3=T3R3(7),分別計算得出地理氣象類指標隸
屬度向量C1、水文地質類指標隸屬度向量C2和隧道工程類指標隸屬度向量C3,并獲
得擾動評價指標隸屬度矩陣R且 R = C 1 C 2 C 3 ; ]]>再結合步驟六中所述的第一組合權重向量
T,按照公式C=TR(8),計算得出該隧道節段的模糊綜合評價矩陣C且C=(c1,c2,
c3,c4,c5),并利用模糊綜合評價矩陣C對該隧道節段施工過程對地下水環境擾
動的影響程度進行評價;該隧道節段施工過程對地下水環境擾動的影響程度分為五個
等級且五個等級分別為影響等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ,c1、c2、c3、c4和c5分別為
評價出的影響等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的比重。

本實施例中,步驟一中進行擾動評價指標確定時,根據該隧道節段所處施工區域
的地理氣象資料,對C11、C12、C13、C14和C15分別進行確定;并且,根據該隧道節段
所處施工區域的水文地質勘察報告,對C21、C22、C23、C24、C25和C26分別進行確定;
對C32和C33進行確定時,先對該隧道節段的隧道長度和隧道最大埋深分別進行測量。

本實施例中,步驟二中所述擾動評價指標等級劃分標準包括11個所述定量指標
的等級劃分標準;

其中,C11的等級劃分標準如下:當x11<200mm時,C11的等級為等級Ⅰ;當200mm
≤x11<500mm時,C11的等級為等級Ⅱ;當500mm≤x11<800mm時,C11的等級為等級
Ⅲ;當800mm≤x11<1200mm時,C11的等級為等級Ⅳ;當x11≥1200mm時,C11的等級
為等級Ⅴ;其中,x11為步驟一中所確定C11的數值;

C12的等級劃分標準如下:當x12>1000mm時,C12的等級為等級Ⅰ;當800mm<x12
≤1000mm時,C12的等級為等級Ⅱ;當600mm<x12≤800mm時,C12的等級為等級Ⅲ;
當400mm<x12≤600mm時,C12的等級為等級Ⅳ;當x12≤400mm時,C12的等級為等級
Ⅴ;其中,x12為步驟一中所確定C12的數值;

C13的等級劃分標準如下:當x13<0.05時,C13的等級為等級Ⅰ;當0.05≤x13<
0.15時,C13的等級為等級Ⅱ;當0.15≤x13<0.30時,C13的等級為等級Ⅲ;當0.30
≤x13<0.50時,C13的等級為等級Ⅳ;當x13≥0.50時,C13的等級為等級Ⅴ;其中,
x13為步驟一中所確定C13的數值;

C14的等級劃分標準如下:當x14<1m3時,C14的等級為等級Ⅰ;當1×104m3≤x14
<10×104m3時,C14的等級為等級Ⅱ;當10×104m3≤x14<100×104m3時,C14的等級
為等級Ⅲ;當100×104m3≤x14<1000×104m3時,C14的等級為等級Ⅳ;當x14≥1000
×104m3時,C14的等級為等級Ⅴ;其中,x14為步驟一中所確定C14的數值;

C15的等級劃分標準如下:當x15<10km2時,C15的等級為等級Ⅰ;當10km2≤x15
<20km2時,C15的等級為等級Ⅱ;當20km2≤x15<40km2時,C15的等級為等級Ⅲ;當
40km2≤x15<80km2時,C15的等級為等級Ⅳ;當x15≥80km2時,C15的等級為等級Ⅴ;
其中,x15為步驟一中所確定C15的數值;

C22的等級劃分標準如下:當x22<0.5MPa時,C22的等級為等級Ⅰ;當0.5MPa≤
x22<1.0MPa時,C22的等級為等級Ⅱ;當1.0MPa≤x22<3.0MPa時,C22的等級為等
級Ⅲ;當3.0MPa≤x22<5.0MPa時,C22的等級為等級Ⅳ;當x22≥5.0MPa時,C22的
等級為等級Ⅴ;其中,x22為步驟一中所確定C22的數值;

C24的等級劃分標準如下:當x24>50m時,C24的等級為等級Ⅰ;當30m<x24≤
50m時,C24的等級為等級Ⅱ;當10m<x24≤30m時,C24的等級為等級Ⅲ;當5m<x24
≤10m時,C24的等級為等級Ⅳ;當x24≤5m時,C24的等級為等級Ⅴ;其中,x24為步
驟一中所確定C24的數值;

C32的等級劃分標準如下:當x32<100m3/d時,C32的等級為等級Ⅰ;當100m3/d
≤x32<1000m3/d時,C32的等級為等級Ⅱ;當1000m3/d≤x32<10000m3/d時,C32的
等級為等級Ⅲ;當10000m3/d≤x32<100000m3/d時,C32的等級為等級Ⅳ;當x32≥
100000m3/d時,C32的等級為等級Ⅴ;其中,x32為步驟一中所確定C32的數值;

C33的等級劃分標準如下:當x33<0.5km時,C33的等級為等級Ⅰ;當0.5km≤x33
<1.0km時,C33的等級為等級Ⅱ;當1.0km≤x33<3.0km時,C33的等級為等級Ⅲ;
當3.0km≤x33<10.0km時,C33的等級為等級Ⅳ;當x33≥10.0km時,C33的等級為等
級Ⅴ;其中,x33為步驟一中所確定C33的數值;

C34的等級劃分標準如下:當x34<50m時,C34的等級為等級Ⅰ;當0.5km≤x34<
1.0km時,C34的等級為等級Ⅱ;當1.0km≤x34<3.0km時,C34的等級為等級Ⅲ;當
3.0km≤x34<10.0km時,C34的等級為等級Ⅳ;當x34≥10.0km時,C34的等級為等級
Ⅴ;其中,x34為步驟一中所確定C34的數值;

C35的等級劃分標準如下:當x35<5%時,C35的等級為等級Ⅰ;當5%≤x35<20%
時,C35的等級為等級Ⅱ;當20%≤x35<35%時,C35的等級為等級Ⅲ;當35%≤x35<
50%時,C35的等級為等級Ⅳ;當x35≥50%時,C35的等級為等級Ⅴ;其中,x35為步驟
一中所確定C35的數值。

并且,步驟二中所述擾動評價指標等級劃分標準包括6個所述定性指標的等級劃
分標準;

其中,C21的等級劃分標準如下:當該隧道節段的地層巖性為泥巖、頁巖或粘土
巖時,C21的等級為等級Ⅰ;當該隧道節段的地層巖性為砂巖或細砂巖時,C21的等級
為等級Ⅱ;當該隧道節段的地層巖性為風化花崗巖或火成巖時,C21的等級為等級Ⅲ;
當該隧道節段的地層巖性為風化變質巖時,C21的等級為等級Ⅳ;當該隧道節段的地
層巖性為石灰巖等可溶巖類時,C21的等級為等級Ⅴ;

C23的等級劃分標準如下:當該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為不發育時,
C23的等級為等級Ⅰ;當該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為較發育時,C23的等級
為等級Ⅱ;當該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為發育時,C23的等級為等級Ⅲ;
當該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為發育較好時,C23的等級為等級Ⅳ;當該隧
道節段的巖體節理裂隙發育狀況為發育良好時,C23的等級為等級Ⅴ;

C25的等級劃分標準如下:當該隧道節段的地下水化學類型為HCO3型時,C25的等
級為等級Ⅰ;當該隧道節段的地下水化學類型為HCO3-SO4型時,C25的等級為等級Ⅱ;
當該隧道節段的地下水化學類型為SO4型時,C25的等級為等級Ⅲ;當該隧道節段的地
下水化學類型為Cl-SO4型時,C25的等級為等級Ⅳ;當該隧道節段的地下水化學類型
為Cl型時,C25的等級為等級Ⅴ;

C26的等級劃分標準如下:當該隧道節段的巖石透水性強弱程度為弱時,C26的等
級為等級Ⅰ;當該隧道節段的巖石透水性強弱程度為較弱時,C26的等級為等級Ⅱ;
當該隧道節段的巖石透水性強弱程度為中等時,C26的等級為等級Ⅲ;當該隧道節段
的巖石透水性強弱程度為較強時,C26的等級為等級Ⅳ;當該隧道節段的巖石透水性
強弱程度為強時,C26的等級為等級Ⅴ;

C31的等級劃分標準如下:當該隧道節段與生態敏感區水力聯系為無時,C31的等
級為等級Ⅰ;當該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度為弱時,C31的等級為
等級Ⅱ;當該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度為中等時,C31的等級為等
級Ⅲ;當該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度為較強時,C31的等級為等級
Ⅳ;當該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度為強時,C31的等級為等級Ⅴ;

C36的等級劃分標準如下:當隧道開挖施工方法的類型為CRD法時,C21的等級為
等級Ⅰ;當隧道開挖施工方法的類型為CD法時,C21的等級為等級Ⅱ;當隧道開挖施
工方法的類型為分部開挖法時,C21的等級為等級Ⅲ;當隧道開挖施工方法的類型為
上下臺階開挖法法時,C21的等級為等級Ⅳ;當隧道開挖施工方法的類型為全斷面開
挖法時,C21的等級為等級Ⅴ;所述分部開挖法、上下臺階開挖法和全斷面開挖法均
為鉆爆法。

由上述內容可知,步驟二中所述擾動評價指標等級劃分標準包括17個所述擾動
評價指標的等級劃分標準,詳見表1:

表1擾動評價指標的等級劃分標準列表



本實施例中,地表水庫與湖泊規模指的是地表水庫與湖泊的總水量。對涌突水段
落比例進行確定時,該隧道節段中的涌突水節段為由地質勘查人員進行隧道勘察后判
斷出來的可能會發生涌突水的節段。

本實施例中,步驟一中對C23進行確定時,根據該隧道節段的巖石質量指標RQD
對該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況進行確定;當RQD>90%時,說明該隧道節段的
巖體節理裂隙發育狀況為不發育;當75%<RQD≤90%時,說明該隧道節段的巖體節理
裂隙發育狀況為較發育;當50%<RQD≤75%時,說明該隧道節段的巖體節理裂隙發育
狀況為發育;當25%≤RQD≤50%時,說明該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為發育
較好;當RQD<25%時,說明該隧道節段的巖體節理裂隙發育狀況為發育良好;其中,
RQD主要反映巖石完整程度,即裂隙在該地段地層中的發育程度。

對C26進行確定時,當該隧道節段圍巖的滲透系數K<10-5cm/s時,說明該隧道節
段的巖石透水性強弱程度為弱;當該隧道節段圍巖的滲透系數10-5cm/s≤K<10-4cm/s
時,說明該隧道節段的巖石透水性強弱程度為較弱;當該隧道節段圍巖的滲透系數
10-4cm/s≤K<10-2cm/s時,說明該隧道節段的巖石透水性強弱程度為中等;當該隧道
節段圍巖的滲透系數10-2cm/s≤K<1cm/s時,說明該隧道節段的巖石透水性強弱程度
為較強;當該隧道節段圍巖的滲透系數K≥1cm/s時,說明該隧道節段的巖石透水性
強弱程度為強。

步驟一中對該隧道節段的地下水化學類型進行確定,按照地下水化學類型的舒卡
列夫分類方法進行確定,具體是根據地下水中6種主要離子(Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、
SO42-、Cl-,K+合并于Na+)及礦化度劃分的。本實施例中,主要根據HCO3-、SO42-和Cl-
進行劃分。其中,當地下水中僅含有HCO3-時,說明該隧道節段的地下水化學類型為
HCO3型;當地下水中含有HCO3-和SO42-時,說明該隧道節段的地下水化學類型為HCO3-SO4
型;當地下水中僅含有SO42-時,說明該隧道節段的地下水化學類型為SO4型;當地下
水中含有SO42-和Cl時,說明該隧道節段的地下水化學類型為Cl-SO4型;當地下水中
僅含有Cl時,說明該隧道節段的地下水化學類型為Cl型。

本實施例中,步驟一中對C31進行確定時,根據該隧道節段所處施工區域的水力
梯度i′進行確定,且水力梯度i′的數值越大,該隧道節段與生態敏感區水力聯系越強;

其中,對該隧道節段所處施工區域的水力梯度i′進行確定時,根據該隧道節段所
處施工區域與生態敏感區的位置關系和該隧道節段所處施工區域與生態敏感區之間
的間距L進行確定;當該隧道節段所處施工區域位于生態敏感區的斜下方且L≥250m
時,i′≤0.1;當該隧道節段所處施工區域位于生態敏感區的斜下方且100m≤L<250m
時,0.1<i′≤0.25;當該隧道節段所處施工區域位于生態敏感區的斜下方且50m≤L
<100m時,0.25<i′≤0.5;當該隧道節段所處施工區域位于生態敏感區的斜下方且L
<50m時,0.5<i′<1;當該隧道節段所處施工區域位于生態敏感區的正下方且L≤50m
時,i′=1;

對C31進行確定時,當i′≤0.1時,說明該隧道節段與生態敏感區水力聯系為無;
當0.1<i′≤0.25時,說明該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度為弱;當0.25
<i′≤0.5時,說明該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度為中等;當0.5<i′
<1時,說明該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度為較強;當i′=1時,說明
該隧道節段與生態敏感區水力聯系的強弱程度為強。

水力梯度表征沿滲透途徑水頭損失與滲透途徑長度的比值。本實施例中,對水力梯度
i′進行計算時,根據公式i′=h0/L(9),進行計算;式中,h0為兩點間水頭高度差且其
單位為m,L為該隧道節段所處施工區域與生態敏感區之間的間距且其單位為m。此處,
取水頭高度為固定值25m,即h0=25m。

本實施例中,步驟三中利用所確定的隸屬度函數對C11對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和
Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式 r 11 = { 1 x 1 1 200 350 - x 1 1 150 200 < x 1 1 < 350 0 x 1 1 350 , ]]>
r 12 = x 1 1 - 200 150 200 < x 1 1 350 650 - x 1 1 300 350 < x 1 1 < 650 0 x 1 1 650 ; x 1 1 200 , r 13 = x 1 1 - 350 300 350 < x 1 1 650 1000 - x 1 1 350 650 < x 1 1 < 1000 0 x 1 1 1000 ; x 1 1 350 , ]]>

r 14 = x 1 1 - 650 350 650 < x 1 1 1000 1200 - x 1 1 200 1000 < x 1 1 < 1200 0 x 1 1 650 ; x 1 1 1200 ]]> r 15 = x 1 1 - 1000 200 1000 < x 1 1 1200 0 x 1 1 1000 1 x 1 1 1200 , ]]>分別進行
計算;

對C12對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
r 21 = { 1 x 1 2 1000 x 1 2 - 900 100 900 < x 1 2 < 1000 0 x 1 2 900 , r 22 = x 1 2 - 700 200 700 < x 1 2 900 1000 - x 1 2 100 900 < x 1 2 < 1000 0 x 1 2 1000 ; x 1 2 700 , ]]>
r 23 = { x 1 2 - 500 200 500 < x 1 2 700 900 - x 1 2 200 700 < x 1 2 < 900 0 x 1 2 900 ; x 1 2 500 , r 24 = 700 - x 1 2 200 500 < x 1 2 < 700 x 1 2 - 400 100 400 < x 1 2 500 0 x 1 2 400 ; x 1 2 700 ]]>
r 25 = { 1 x 1 2 400 0 x 1 2 500 500 - x 1 2 100 400 < x 1 1 < 500 , ]]>分別進行計算;

對C13對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
r 31 = { 1 x 1 3 0.05 0.1 - x 1 3 0.05 0.05 < x 1 3 < 0.1 0 x 1 3 0.1 , r 32 = { x 1 3 - 0.05 0.05 0.05 < x 1 3 0.1 0.225 - x 1 3 0.125 0.1 < x 1 3 < 0.225 0 x 1 3 0.225 ; x 1 3 0.05 , ]]>
r 33 = x 1 3 - 0.1 0.125 0.1 < x 1 3 0.225 0.4 - x 1 3 0.175 0.225 < x 1 3 < 0.4 0 x 1 3 0.4 ; x 1 3 0.1 , r 34 = x 1 3 - 0.225 0.175 0.225 < x 1 3 0.4 0.5 - x 1 3 0.1 0.4 < x 1 3 < 0.5 0 x 1 3 0.225 ; x 1 3 0.5 ]]>
r 35 = x 1 3 - 0.4 0.1 0.4 < x 1 3 < 0.5 0 x 1 3 0.5 1 x 1 3 0.4 , ]]>分別進行計算;

對C14對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
r 41 = { 1 x 1 4 1 5.5 - x 1 4 4.5 1 < x 1 4 < 5.5 0 x 1 4 5.5 , r 42 = x 1 4 - 1 4.5 1 < x 1 4 5.5 55 - x 1 4 49.5 5.5 < x 1 4 < 55 0 x 1 4 1 ; x 1 4 55 , ]]>
r 43 = x 1 4 - 5.5 49.5 5.5 < x 1 4 55 550 - x 1 4 495 55 < x 1 4 < 550 0 x 1 4 5.5 ; x 1 4 550 , r 44 = x 1 4 - 55 495 55 < x 1 4 550 5500 - x 1 4 4950 550 < x 1 4 < 5500 0 x 1 4 55 ; x 1 4 5500 ]]>
r 45 = { 0 x 1 4 550 1 x 1 4 5500 x 1 4 - 550 4950 550 < x 1 4 < 5500 , ]]>分別進行計算;

對C15對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
r 51 = { 1 x 1 5 10 15 - x 1 5 5 10 < x 1 5 < 15 0 x 1 5 15 , r 52 = x 1 5 - 10 5 10 < x 1 5 15 30 - x 1 5 15 15 < x 1 5 < 30 0 x 1 5 10 ; x 1 5 30 , ]]>
r 53 = { x 1 5 - 15 15 15 < x 1 5 30 60 - x 1 5 30 30 < x 1 5 < 60 0 x 1 5 15 ; x 1 5 60 , r 54 = x 1 5 - 30 30 30 < x 1 5 60 80 - x 1 5 20 60 < x 1 5 < 80 0 x 1 5 30 ; x 1 5 80 ]]>
r 55 = { 0 x 1 5 60 1 x 1 5 80 x 1 5 - 60 20 60 < x 1 5 < 80 , ]]>分別進行計算;

對C22對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
R 21 = { 1 x 2 2 0.5 0 x 2 2 0.75 0.75 - x 2 2 0.25 0.5 < x 2 2 < 0.75 , R 22 = x 2 2 - 0.5 0.25 0.5 < x 2 2 0.75 2 - x 2 2 1.25 0.75 < x 2 2 < 2 0 x 2 2 0.5 ; x 2 2 2 , ]]>
R 23 = { x 2 2 - 0.75 1.25 0.75 < x 2 2 2 4 - x 2 2 2 2 < x 2 2 < 4 0 x 2 2 0.75 ; x 2 2 4 , R 25 = x 2 2 - 2 2 2 < x 2 2 4 5 - x 2 2 4 < x 2 2 < 5 0 x 2 2 2 ; x 2 2 5 ]]>
R 25 = { 0 x 2 2 4 1 x 2 2 5 x 2 2 - 4 4 < x 2 2 < 5 , ]]>分別進行計算;

對C24對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
R 41 = { 1 x 2 4 50 x 2 4 - 40 10 40 < x 2 4 < 50 0 x 2 4 40 , R 42 = x 2 4 - 20 20 20 < x 2 4 40 50 - x 2 4 10 40 < x 2 4 < 50 0 x 2 4 50 ; x 2 4 20 , ]]>
R 43 = x 2 4 - 7.5 12.5 7.5 < x 2 4 20 40 - x 2 4 20 20 < x 2 4 < 40 0 x 2 4 40 ; x 2 4 7.5 , R 44 = 20 - x 2 4 12.5 7.5 < x 2 4 < 20 x 2 4 - 5 2.5 5 < x 2 4 7.5 0 x 2 4 5 ; x 2 4 20 ]]>
R 45 = 1 x 2 4 5 0 x 2 4 7.5 7.5 - x 2 4 2.5 5 < x 2 4 < 7.5 , ]]>分別進行計算;

對C32對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
R , 21 = { 1 lg ( x 3 2 ) 2 0 lg ( x 3 2 ) 2.5 2.5 - l g ( x 3 2 ) 0.5 2 < l g ( x 3 2 ) < 2.5 , ]]>
R , 22 = lg ( x 3 2 ) - 2 0.5 2 < lg ( x 3 2 ) 2.5 3.5 - lg ( x 3 2 ) 2.5 < l g ( x 3 2 ) < 3.5 0 l g ( x 3 2 ) 2 ; l g ( x 3 2 ) 3.5 , ]]>
R , 22 = l g ( x 3 2 ) - 2.5 2.5 < l g ( x 3 2 ) 3.5 4.5 - l g ( x 3 2 ) 3.5 < l g ( x 3 2 ) < 4.5 0 l g ( x 3 2 ) 2.5 ; l g ( x 3 2 ) 4.5 , ]]>
R , 24 = lg ( x 3 2 ) - 3.5 3.5 < lg ( x 3 2 ) 4.5 5 - lg ( x 3 2 ) 0.5 4.5 < lg ( x 3 2 ) < 5 0 lg ( x 3 2 ) 3.5 ; lg ( x 3 2 ) 5 ]]>
R , 25 = { 0 l g ( x 3 2 ) 4.5 1 l g ( x 3 2 ) 5 l g ( x 3 2 ) - 4.5 0.5 4.5 < l g ( x 3 2 ) < 5 , ]]>分別進行計算;

對C33對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
R , 31 = { 0 x 3 3 0.75 1 x 3 3 0.5 0.75 - x 3 3 0.25 0.5 < x 3 3 < 0.75 , R , 32 = x 3 3 - 0.5 0.25 0.5 < x 3 3 0.75 2 - x 3 3 1.25 0.75 < x 3 3 < 2 0 x 3 3 0.5 ; x 3 3 2 , ]]>
R , 33 = { x 3 3 - 0.75 1.25 0.75 < x 3 3 2 6.5 - x 3 3 4.5 2 < x 3 3 < 6.5 0 x 3 3 6.5 ; x 3 3 0.75 , R , 34 = x 3 3 - 2 4.5 2 < x 3 3 6.5 10 - x 3 3 3.5 4.5 < x 3 3 < 10 0 x 3 3 2 ; x 3 3 10 ]]>
R , 35 = { 0 x 3 3 6.5 1 x 3 3 10 x 3 3 - 6.5 3.5 6.5 < x 3 3 10 , ]]>分別進行計算;

對C34對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
R , 41 = { 1 x 3 4 50 0 x 3 4 150 150 - x 3 4 100 50 < x 3 4 < 150 , R , 42 = x 3 4 - 50 100 50 < x 3 4 150 375 - x 3 4 225 150 < x 3 4 < 375 0 x 3 4 50 ; x 3 4 375 , ]]>
R , 43 = { x 3 4 - 150 225 150 < x 3 4 375 750 - x 3 4 375 375 < x 3 4 < 750 0 x 3 4 150 ; x 3 4 750 , R , 44 = x 3 4 - 375 375 375 < x 3 4 750 1000 - x 3 4 250 750 < x 3 4 < 1000 0 x 3 4 375 ; x 3 4 1000 ]]>
R , 45 = 0 x 3 4 750 1 x 3 4 1000 x 3 4 - 750 250 750 < x 3 4 < 1000 , ]]>分別進行計算;

對C35對等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隸屬度進行計算時,根據公式
R , 51 = 1 x 3 5 5 12.5 - x 3 5 7.5 5 < x 3 5 < 12.5 0 x 3 5 12.5 , R , 52 = x 3 5 - 5 7.5 5 < x 3 5 12.5 27.5 - x 3 5 15 12.5 < x 3 5 < 27.5 0 x 3 5 5 ; x 3 5 27.5 , ]]>
R , 53 = x 3 5 - 12.5 15 12.5 < x 3 5 27.5 42.5 - x 3 5 15 27.5 < x 3 5 < 42.5 0 x 3 5 12.5 ; x 3 5 42.5 , R , 54 = x 3 5 - 27.5 15 27.5 < x 3 5 42.5 50 - x 3 5 7.5 42.5 < x 3 5 < 50 0 x 3 5 27.5 ; x 3 5 50 ]]>
R , 55 = { 0 x 3 5 42.5 1 x 3 5 50 x 3 5 - 42.5 7.5 42.5 < x 3 5 < 50 , ]]>分別進行計算。

本實施例,11個所述定量指標中,包括9個正向評價指標和2個反向評價指標,
其中9個正向評價指標分別為:C11、C13、C14、C15、C22、C32、C33、C34和C35;2個
反向評價指標為C12和C24。其中,正向評價指標是指數值越大,對地下水環境影響越
大的定量評價指標;反向評價指標是指數值越大,對地下水環境影響越小的定量評價指
標。

由上述內容可知,采用梯形分布法且通過構造隸屬函數對11個所述定量指標進行量
化,得到不同定量指標對于評價等級的相應隸屬度;6個所述定性指標主要是通過現場調
查,采用模糊統計的方法進行確定。

本實施例中,步驟七進行模糊綜合評價時,參照國內外常用的評價結果等級劃分
標準,將生態敏感區隧道施工對地下水環境的影響等級劃分為五個等級,分別對地下
水環境影響程度為弱(等級I)、較弱(等級Ⅱ)、中等(等級Ⅲ)、較強(等級Ⅳ)、
強(等級Ⅴ)。

因而,在因素集、評價等級集和權重集都確定的情況下,采用模糊綜合評價法進
行處理。本實施例中,步驟六中所述的第一組合權重向量T、第二組合權重向量T1、
第三組合權重向量T2和第四組合權重向量T3組成權重集;評價等級集為{I,Ⅱ,Ⅲ,
Ⅳ,Ⅴ}。因素集分為目標層、準則層和指標層(即方案層)。準則層=﹛C1,C2,C3
﹜;指標層為準則層下屬的各擾動評價指標。

并且,對權重集進行確定時,結合主觀和客觀賦權方法的優點,將熵權法與AHP
結合起來使用。

本實施例中,步驟四中所述層次分析法為九標度法。

并且,步驟四中所述第一判斷矩陣其中B1’為N1個專家構造出C1、
C2和C3三類指標的判斷矩陣之和;第二判斷矩陣其中B2’為N1個專家
構造出C1中5個擾動評價指標的判斷矩陣之和;第三判斷矩陣其中B3’
為N1個專家構造出C2中6個擾動評價指標的判斷矩陣之和;第四判斷矩陣
其中B4’為N1個專家構造出C3中6個擾動評價指標的判斷矩陣之和。其中,N1為
正整數且N1≥3。構造判斷矩陣時,采用構造兩兩比較判斷矩陣(即正互反矩陣),
具體是對各指標之間進行兩兩對比之后,然后按9分位比率排定各評價指標的相對優
劣順序,依次構造出評價指標的判斷矩陣。

并且,構造各判斷矩陣后,需要進行層次單排序與一致性檢驗。其中,層次單排
序是指每個判斷矩陣各因素針對其準則的相對權重。此處,采用便于操作的根法來計
算判斷矩陣的最大特征根與特征向量。因而,判斷矩陣的構造方法以及層次單排序與
一致性檢驗的方法均為層次分析法中采用的常規方法。

實際操作過程中,對C1、C2和C3的主觀權重進行計算時,先計算出第一判斷矩
陣B1中每一行元素的乘積,再對計算得出的每一行元素的乘積開3次方根,最后進
行歸一化處理后得到權重向量(w1,w2,w3)。本實施例中,w1=0.246267883,
w2=0.439692401,w3=0.314039716。

對C1中5個擾動評價指標的主觀權重進行計算時,先計算出第二判斷矩陣B2中
每一行元素的乘積,再對計算得出的每一行元素的乘積開5次方根,最后進行歸一化
處理后得到權重向量(w11,w12,w13,w14,w15)。本實施例中,w11=0.241946948,
w12=0.163801627,w13=0.278309813,w14=0.155162924,w15=0.160778688。

對C2中6個擾動評價指標的主觀權重進行計算時,先計算出第三判斷矩陣B3中
每一行元素的乘積,再對計算得出的每一行元素的乘積開6次方根,最后進行歸一化
處理后得到權重向量(w21,w22,w23,w24,w25,w26)。本實施例中,w21=0.116929793,
w22=0.17591542,w23=0.324538235,w24=0.050393469,w25=0.218798883,
w26=0.113424201。

對C3中6個擾動評價指標的主觀權重進行計算時,先計算出第四判斷矩陣B4中
每一行元素的乘積,再對計算得出的每一行元素的乘積開6次方根,最后進行歸一化
處理后得到權重向量(w31,w32,w33,w34,w35,w36)。本實施例中,w31=0.304843965,
w32=0.183701799,w33=0.103056658,w34=0.0872957,w35=0.16836163,
w36=0.152740249。

在信息論中,信息是系統有序程度的一個度量,而熵則是系統無序程度的一個度
量,二者絕對值相等,但符號相反。如果某個目標的信息熵越小,就表明其指標值的
變異程度越大,提供的信息量越大,其權重也越大。反之,如果其目標的信息熵越大,
表明其指標值的變異程度越小,提供的信息量越小,則其權重也越小。熵權法作為一
種客觀賦權方法,是依據各指標所包含信息量的多少來確定指標權重的。

本實施例中,采用熵權法計算C1、C2和C3的客觀權重μ1、μ2和μ3時,第一判
斷矩陣B1記作B1=(bi′j′)3×3,i′為正整數且i′=1、2、3,j′為正整數且j′=1、2、3;先
對第一判斷矩陣B1進行歸一化處理,得到歸一化矩陣B1’且
b i j = b i j / Σ i = 1 3 b i j ; ]]>之后,求出C1、C2和C3的熵ej′, e j = - k 1 Σ i = 1 3 b i j ln b i j , k 1 = ( ln 3 ) - 1 ; ]]>
之后,求出C1、C2和C3的客觀權重,其中dj′=1-ej′。

采用熵權法計算C1中5個擾動評價指標的客觀權重μ11、μ12、μ13、μ14和μ15時,
第二判斷矩陣B2記作B2=(bi″j″)5×5,i″為正整數且i″=1、2、3、4、5,j″為正整數且j″=1、
2、3、4、5;先對第二判斷矩陣B2進行歸一化處理,得到歸一化矩陣B2’且B2’=
之后,求出C1中5個擾動評價指標的熵ej″,
之后,求出C1中5個擾動評價指標的客觀權重,
μ 1 j = d j / Σ j = 1 5 d j , ]]>其中dj″=1-ej″。

采用熵權法計算C2中6個擾動評價指標的客觀權重μ21、μ22、μ23、μ24、μ25和
μ26時,第三判斷矩陣B3記作B3=(bi″′j″)6×6,i″′為正整數且i″′=1、2、3、4、5、6,j″′為
正整數且j″′=1、2、3、4、5、6;先對第三判斷矩陣B3進行歸一化處理,得到歸一化
矩陣B3’且B3’=(bi″′j″′)6×6,之后,求出C2中6個擾動評價指標的
熵ej″′,之后,求出C2中6個擾動評價指標的客
觀權重,其中dj″′=1-ej″′。

采用熵權法計算C3中6個擾動評價指標的客觀權重μ31、μ32、μ33、μ34、μ35和
μ36時,第四判斷矩陣B4記作B4=(Bi″′j″)6×6,i″′為正整數且i″′=1、2、3、4、5、6,j″′為
正整數且j″′=1、2、3、4、5、6;先對第四判斷矩陣B4進行歸一化處理,得到歸一化
矩陣B4’且B4’=(Bi″′j″′)6×6,之后,求出C3中6個擾動評價指標
的熵Ej″′,之后,求出C3中6個擾動評價指標
的客觀權重,其中Dj″′=1-Ej″′。

本實施例中,步驟七中模糊綜合評價完成后,還需進行有效性檢驗;實際進行有
效性檢驗時,先根據公式計算得出最大隸屬度α;其中β為步驟七中c1、
c2、c3、c4和c5中的第一大數值,γ為c1、c2、c3、c4和c5中的第二大數值;再對
α進行數值比較:當α<0.5時,采用加權平均原則對該隧道節段施工過程對地下水
環境擾動的影響程度進行評價;否則,采用最大隸屬度原則對該隧道節段施工過程對
地下水環境擾動的影響程度進行評價。

本實施例中,每個所述隧道節段的長度均為0.3km~3km,即每個所述隧道節段的
隧道長度均為0.3km~3km。

實際使用時,可根據具體需要,對每個所述隧道節段的長度進行相應調整。

AHP層次分析法屬于主觀賦權法的一種,在確定權重時考慮了專家的經驗和知識,
即使指標權重的排序具有較高的合理性,但仍然存在主觀隨意性的缺陷。熵權法屬于
客觀賦權法的一種,可以彌補層次分析法主觀隨意性的缺陷,使得出的權重與實際情
況更加相符。因此,本研究采用主客觀方法相結合的組合權重法,用層次分析法計算
指標體系的權重,利用判斷矩陣提供的信息,進一步用熵權法修正層次分析法的出的
權重,再確定最后決策的分析方法采用主觀和客觀結合的賦權方法,全面合理地確定
指標體系的權重。規避了單一賦權方法的不確定性和隨意性。

本實施例中,所評價的隧道節段為六盤山隧道,六盤山平均海拔為2147.74m,屬于
高海拔地區;該隧道節段經過將臺水庫及清涼水庫,臨近隆德縣城水源地,并處于半干旱
半濕潤氣候帶;土壤侵蝕敏感性指數SS值為6.299。

通過對該隧道節段的17個擾動評價指標進行量化,量化結果詳見表2:

表2六盤山隧道擾動評價指標量化結果


各擾動評價指標的隸屬度計算結果,詳見表3:

表3擾動評價指標隸屬度計算結果


邀請各大院校、科研單位和設計等部門隧道方面的5位權威專家(即N1=5),對C1、
C2和C3以及C1、C2和C3中各項擾動評價指標按照重要程度進行排序和打分,并結合熵
權法對主觀得到的權重進行修正,得到更為客觀、科學的組合權重值,見表4。

表4組合權重列表



根據表3和4的內容,利用模糊綜合評價法確定六盤山隧道建設對地下水環境影
響的強弱程度。

其中,地理氣象類指標隸屬度向量 C 1 = T 1 R 1 ]]>
= 0.242417878 , 0.169693341 , 0.275309955 , 0.156677937 , 0.155900888 × 0 0 0.7274 0.2726 0 0 0.8775 0.1225 0 0 0 0.5284 0.4716 0 0 0 0 0.404 0.596 0 0 0.2153 0.7847 0 0 = 0 , 0.327945148 , 0.512591687 , 0.159463164 , 0 ; ]]>

水文地質類指標隸屬度向量 C 2 = T 2 R 2 ]]>
= ( 0.148606096 , 0.166816824 , 0.269973849 , 0.13495384 , 0.074718774 , 0.204925073 ) × 1 0 0 0 0 0 0.704 0.296 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 = 0.294082054 , 0.10903912 , 0.045845994 , 0.230188163 , 0.320844669 ; ]]>

隧道工程類指標隸屬度向量 C 3 = T 3 R 3 ]]>
= 0.259923709 , 0.198696487 , 0.123277433 , 0.08866445 , 0.171171279 , 0.158266641 ]]>
× 0 0 0 1 0 0 0 0.559 0.441 0 0 0 0 0.1357 0.8643 0 0 0.24 0.76 0 0 0.48 0.52 0 0 0 0.0084 0.166 0.8256 0 = 0 , 0.083491654 , 0.247632132 , 0.562327529 , 0.106548686 ; ]]>

模糊綜合評價矩陣 C = T R ]]>
= 0.24783136 , 0.427416412 , 0.324752228 × 0 0.327945 0.512592 0.159463 0 0.358284254 0.117439 0.049378 0.204925 0.269974 0 0.083492 0.247632 0.562328 0.106549 = 0.15313657 , 0.158584567 , 0.228560255 , 0.30972543 , 0.149993177 . ]]>

根據模糊綜合評價矩陣C可知,最大值為等級IV對應的0.30972543且等級Ⅲ對應的
0.158584567次之,因而六盤山隧道施工對地表生態環境影響以等級IV為主,等級Ⅲ為
輔,綜合評價結果為較強偏中等。

實際進行有效度檢驗,根據公式 α = 5 β - 1 2 γ × 4 = 5 × 0.30972543 - 1 2 × 0.228560255 × 4 = 0.300045 , ]]>計算得
出最大隸屬度;其中由于α=0.3<0.5,最大隸屬度有效度較低,應采用加權平均原則(即
加權平均值)來評價。其中,
U = Σ j = 1 5 a j c j Σ j = 1 5 c j = 1 × 0.15323657 + 2 × 0.158585 + 3 × 0.22856 + 4 × 0.309725 + 5 × 0.149993 0.15323657 + 0.158585 + 0.22856 + 0.309725 + 0.149993 = 3.14 ]]>

其中,j為正整數且j=1、2、3、4、5;a1=1,a2=2,a3=3,a4=4,a5=5,aj分別
與影響等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ對應。

由計算結果可知,六盤山隧道建設對地下水環境影響程度3.14介于3和4之間,即
中等和較強之間,并且偏中等。隧道施工對地表生態環境影響較強偏中等,說明隧道施工
會降低地下水位,成為隧道及其鄰近的人工排泄基準面,對依靠井泉作為飲用水的部分
居民生活用水造成一定影響,因而需采取對應處理措施。

以上所述,僅是本發明的較佳實施例,并非對本發明作任何限制,凡是根據本發明技
術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化,均仍屬于本發明
技術方案的保護范圍內。

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生態 敏感 公路 隧道 施工 地下 水環境 擾動 評價 方法
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