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生态敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动的评价方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201510542161.8

申请日:

2015.08.28

公开号:

太阳城集团CN105046095A

公开日:

2015.11.11

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 19/00申请日:20150828|||公开
IPC分类号: G06F19/00(2011.01)I 主分类号: G06F19/00
申请人: 中交第一公路勘察设计研究院有限公司
发明人: 张晓旭; 姚红志; 史宝童; 黄嫚; 刘昭; 董长松; 王涛
地址: 710075陕西省西安市高新技术开发区科技二路63号
优先权:
专利代理机构: 西安创知专利事务所61213 代理人: 景丽娜
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法律状态
申请(专利)号:

CN201510542161.8

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

2018.01.16|||2015.12.09|||2015.11.11

法律状态类型:

太阳城集团授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种生态敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动的评价方法,沿纵向延伸方向将所施工隧道划分为多个隧道节段,对多个隧道节段的施工过程分别进行地下水环境扰动评价;对任一个隧道节段的施工过程进行地下水环境扰动评价时,包括步骤:一、扰动评价指标确定:对该隧道节段施工过程中的三类地下水环境扰动评价指标分别进行确定;二、扰动评价指标等级确定;三、扰动评价指标隶属度确定;四、扰动评价指标主观权重计算;五、扰动评价指标客观权重计算;六、扰动评价指标组合权重计算;七、模糊综合评价。本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好,能简便、快速对隧道施工过程对地下水环境扰动进行准确评价。

权利要求书

1.一种生态敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动的评价方法,其特
征在于:沿纵向延伸方向将所施工隧道划分为多个隧道节段,对多个所述
隧道节段的施工过程分别进行地下水环境扰动评价,所有隧道节段的施工
过程的地下水环境扰动评价方法均相同;对任一个隧道节段的施工过程进
行地下水环境扰动评价时,包括以下步骤:
步骤一、扰动评价指标确定:对该隧道节段施工过程中的三类地下水
环境扰动评价指标分别进行确定;三类所述地下水环境扰动评价指标分别
为C1、C2和C3,C1、C2和C3分别为地理气象类扰动评价指标、水文地
质类扰动评价指标和隧道工程类扰动评价指标;
三类所述地下水环境扰动评价指标包括17个扰动评价指标;其中,
地理气象类扰动评价指标包括5个扰动评价指标且5个扰动评价指标分别
为C11、C12、C13、C14和C15,C11、C12、C13、C14和C15分别为该隧道节段
所处施工区域的年平均降雨量、年平均蒸发量、降水入渗系数、地表水库
与湖泊规模和地表汇水面积;水文地质类扰动评价指标包括6个扰动评价
指标且6个扰动评价指标分别为C21、C22、C23、C24、C25和C26,C21、C22、
C23、C24、C25和C26分别为该隧道节段的地层岩性、洞顶水头压力、岩体
节理裂隙发育程度、地下水位埋深、地下水化学类型和岩石透水性;隧道
工程类扰动评价指标包括6个扰动评价指标且6个扰动评价指标分别为
C31、C32、C33、C34、C35和C36,C31、C32、C33、C34、C35和C36分别为该
隧道节段的与生态敏感区水力联系、隧道涌水量、隧道长度、隧道最大埋
深、突涌水段落比例和隧道施工方法;其中,涌突水段落比例为该隧道节
段中涌突水节段的总长度占该隧道节段总长度的比例;
17个扰动评价指标包括11个定量指标和6个定性指标;11个所述定
量指标分别为C11、C12、C13、C14、C15、C22、C24、C32、C33、C34和C35;6
个所述定性指标分别为C21、C23、C25、C26、C31和C36;
其中,对11个所述定量指标进行确定时,对各定量指标的数值分别
进行确定;对C21进行确定时,根据该隧道节段的围岩成分,对该隧道节
段的围岩种类进行确定;对C26进行确定时,通过测定该隧道节段围岩的
渗透系数,对该隧道节段围岩的透水性强弱程度进行确定;对C31进行确
定时,根据该隧道节段所处施工区域与生态敏感区之间的间距L,对该隧
道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度进行确定,且间距L的数值越大,
该隧道节段与生态敏感区水力联系越弱;对C36进行确定时,对该隧道节
段施工过程中采用的N种类型隧道开挖施工方法的开挖长度比例分别进行
确定,其中每种类型隧道开挖施工方法的开挖长度比例为该类型隧道开挖
施工方法的开挖长度占该隧道节段总长度的比例;其中N为正整数且1≤N
≤5,N种类型隧道开挖施工方法中第n种类型隧道开挖施工方法的开挖长
度比例记作Wn,n为正整数且n=1、2、…、N;
步骤二、扰动评价指标等级确定:根据预先设定的扰动评价指标等级
划分标准,对步骤一中所确定的17个所述扰动评价指标的等级分别进行
确定;
17个所述扰动评价指标按照对地下水环境扰动的强弱程度均划分为
五个等级,五个所述等级分别为等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ;其中,等级Ⅰ
表示扰动程度为弱且其编号为1,等级Ⅱ表示扰动程度为较弱且其编号为
2,等级Ⅲ表示扰动程度为中等且其编号为3,等级Ⅳ表示扰动程度为较强
且其编号为4,等级Ⅴ表示扰动程度为强且其编号为5;
其中,对C36的等级进行确定时,对该隧道节段施工过程中采用的N
种类型隧道开挖施工方法的等级分别进行确定;
步骤三、扰动评价指标隶属度确定:对步骤一中所确定的17个所述
扰动评价指标的隶属度分别进行确定,并获得三个隶属度矩阵R1、R2和R3;
其中,隶属度矩阵R1为地理气象类扰动评价指标的隶属度矩阵且其为
5×5矩阵;隶属度矩阵隶属度矩阵R1的第i行第j列
元素记作rij,rij为地理气象类扰动评价指标中第i个扰动评价指标对编号为
j的等级的隶属度;其中i为正整数且i=1、2、3、4、5,j为正整数且j=1、
2、3、4、5;
隶属度矩阵R2为水文地质类扰动评价指标隶属度矩阵且其为6×5矩
阵;隶属度矩阵隶属度矩阵R2的第p行第j列元素记
作Rpj,Rpj为水文地质类扰动评价指标中第p个扰动评价指标对编号为j的
等级的隶属度;其中p为正整数且p=1、2、3、4、5、6;
隶属度矩阵R3为隧道工程类扰动评价指标隶属度矩阵且其为6×5矩
阵;隶属度矩阵隶属度矩阵R3的第p行第j列元
素记作R'pj,R'pj为隧道工程类扰动评价指标中第p个扰动评价指标对编号
为j的等级的隶属度;
对步骤一中所确定的11个所述定量指标的隶属度进行确定时,均先
采用梯形分布确定隶属度函数,再利用所确定的隶属度函数对各定量指标
对编号为j的等级的隶属度进行计算;
对C21的隶属度进行确定时,根据步骤二中所确定的C21的等级进行
确定,R1m=1且R1m'=0;其中,m为正整数且m为步骤二中所确定的C21的等
级编号;m'为正整数,m'=1、2、…、5且m'≠m;
对C23的隶属度进行确定时,根据步骤二中所确定的C23的等级进行
确定,R2c=1且R2c'=0;其中,c为正整数且c为步骤二中所确定的C23的等
级编号;c'为正整数,c'=1、2、…、5且c'≠c;
对C25的隶属度进行确定时,根据步骤二中所确定的C25的等级进行
确定,R5h=1且R5h'=0;其中,h为正整数且h为步骤二中所确定的C25的等
级编号;h'为正整数,h'=1、2、…、5且h'≠h;
对C26的隶属度进行确定时,根据步骤二中所确定的C26的等级进行
确定,R6k=1且R6k'=0;其中,k为正整数且k为步骤二中所确定的C26的等
级编号;k'为正整数,k'=1、2、…、5且k'≠k;
对C31的隶属度进行确定时,根据步骤二中所确定的C31的等级进行
确定,R'1b=1且R'1b'=0;其中,b为正整数且b为步骤二中所确定的C31的
等级编号;b'为正整数,b'=1、2、…、5且b'≠b;
对C36的隶属度进行确定时,根据步骤二中所确定的N种类型隧道开
挖施工方法的等级进行确定;R'6n=Wn,Wn为步骤一中确定的第n种类型隧
道开挖施工方法的开挖长度比例;R'6n'=0,n'为正整数,n'=1、2、…、5
且n'≠n;
步骤四、扰动评价指标主观权重计算:采用层次分析法对C1、C2和
C3的主观权重分别进行计算;其中,C1、C2和C3的主观权重分别记作w1、
w2和w3;同时,采用层次分析法对C1中5个扰动评价指标、C2中6个扰
动评价指标和C3中6个扰动评价指标的主观权重分别进行计算;其中,
C1中5个扰动评价指标的主观权重分别记作w11、w12、w13、w14和w15,C2
中6个扰动评价指标的主观权重分别记作w21、w22、w23、w24、w25和w26,
C3中6个扰动评价指标的主观权重分别记作w31、w32、w33、w34、w35和w36;
本步骤中,对C1、C2和C3的主观权重分别进行计算时,构造出的判
断矩阵为第一判断矩阵B1,所述第一判断矩阵B1为3阶矩阵;对C1中5
个扰动评价指标的主观权重进行计算时,构造出的判断矩阵为第二判断矩
阵B2,所述第二判断矩阵B2为5阶矩阵;对C2中6个扰动评价指标的主
观权重进行计算时,构造出的判断矩阵为第三判断矩阵B3,所述第三判断
矩阵B3为6阶矩阵;对C3中6个扰动评价指标的主观权重进行计算时,
构造出的判断矩阵为第四判断矩阵B4,所述第四判断矩阵B4为6阶矩阵;
步骤五、扰动评价指标客观权重计算:利用步骤四中所述的第一判断
矩阵B1,且采用熵权法计算出C1、C2和C3的客观权重μ1、μ2和μ3;利用
步骤四中所述的第二判断矩阵B2,且采用熵权法计算出C1中5个扰动评
价指标的客观权重μ11、μ12、μ13、μ14和μ15;利用步骤四中所述的第三判
断矩阵B3,且采用熵权法计算出C2中6个扰动评价指标的客观权重μ21、
μ22、μ23、μ24、μ25和μ26;同时,利用步骤四中所述的第四判断矩阵B4,
且采用熵权法计算出C3中6个扰动评价指标的客观权重μ31、μ32、μ33、μ34、
μ35和μ36;
步骤六、扰动评价指标组合权重计算:根据步骤四中计算得出的C1、
C2和C3的主观权重w1、w2和w3以及步骤五中计算得出的C1、C2和C3的
客观权重μ1、μ2和μ3,且按照公式λq=α1μq+(1-α1)wq(1),分别计算得
出C1、C2和C3的组合权重λ1、λ2和λ3,获得第一组合权重向量T且T=(λ1,
λ2,λ3);式(1)中,q为正整数且q=1、2、3;将步骤四中计算得出的C1、
C2和C3的主观权重w1、w2和w3按照从小到大的顺序进行排序,排序后记
作w1'、w2'和w3',且w1'<w2'<w3';α1为主客观权重间差异系数且
α 1 = 2 3 ( 1 w 1 , + 2 w 2 , + 3 w 3 , ) - 4 3 ; ]]>
根据步骤四中计算得出的C1中5个扰动评价指标的主观权重和步骤
五中计算得出的C1中5个扰动评价指标的客观权重,且按照公式
λ1s=α2μ1s+(1-α2)w1s(2),分别计算得出C1中5个扰动评价指标的组合
权重λ11、λ12、λ13、λ14和λ15,获得第二组合权重向量T1且T1=(λ11,λ12,
λ13,λ14,λ15);式(2)中,s为正整数且s=1、2、3、4、5,λ1s为C1中
第s个扰动评价指标的组合权重,μ1s为步骤五中计算得出的C1中第s个扰
动评价指标的客观权重,w1s为步骤四中计算得出的C1中第s个扰动评价
指标的主观权重;将步骤四中计算得出的C1中5个扰动评价指标的主观
权重w11、w12、w13、w14和w15按照从小到大的顺序进行排序,排序后记作
w11'、w12'、w13'、w14'和w15',且w11'<w12'<w13'<w14'<w15';α2为主
客观权重间差异系数且 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 ; ]]>
根据步骤四中计算得出的C2中6个扰动评价指标的主观权重和步骤
五中计算得出的C2中6个扰动评价指标的客观权重,且按照公式
λ2s′=α3μ2s′+(1-α3)w2s′(3),分别计算得出C2中6个扰动评价指标的组
合权重λ21、λ22、λ23、λ24、λ25和λ26,获得第三组合权重向量T2且T2=(λ21,
λ22,λ23,λ24,λ25,λ26);式(3)中,s′为正整数且s′=1、2、3、4、5、
6,λ2s′为C2中第s′个扰动评价指标的组合权重,μ2s′为步骤五中计算得出
的C2中第s′个扰动评价指标的客观权重,w2s′为步骤四中计算得出的C2
中第s′个扰动评价指标的主观权重;将步骤四中计算得出的C2中6个扰动
评价指标的主观权重w21、w22、w23、w24、w25和w26按照从小到大的顺序
进行排序,排序后记作w21'、w22'、w23'、w24'、w25'和w26',且w21'<w22'
<w23'<w24'<w25'<w26';α3为主客观权重间差异系数且
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 ; ]]>
根据步骤四中计算得出的C3中6个扰动评价指标的主观权重和步骤
五中计算得出的C3中6个扰动评价指标的客观权重,且按照公式
λ3s′=α4μ3s′+(1-α4)w3s′(4),分别计算得出C3中6个扰动评价指标的组
合权重λ31、λ32、λ33、λ34、λ35和λ36,获得第四组合权重向量T3且T3=(λ31,
λ32,λ33,λ34,λ35,λ36);式(4)中,s′为正整数且s′=1、2、3、4、5、
6,λ3s′为C3中第s′个扰动评价指标的组合权重,μ3s′为步骤五中计算得出
的C3中第s′个扰动评价指标的客观权重,w3s′为步骤四中计算得出的C3
中第s′个扰动评价指标的主观权重;将步骤四中计算得出的C3中6个扰动
评价指标的主观权重w31、w32、w33、w34、w35和w36按照从小到大的顺序
进行排序,排序后记作w31'、w32'、w33'、w34'、w35'和w36',且w31'<w32'
<w33'<w34'<w35'<w36';α4为主客观权重间差异系数且
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 ; ]]>
步骤七、模糊综合评价:根据步骤三中所述的隶属度矩阵R1、R2和R3,
并结合步骤六中所述的第二组合权重向量T1、第三组合权重向量T2和第四
组合权重向量T3,按照公式C1=T1R1(5)、C2=T2R2(6)和C3=T3R3(7),
分别计算得出地理气象类指标隶属度向量C1、水文地质类指标隶属度向量
C2和隧道工程类指标隶属度向量C3,并获得扰动评价指标隶属度矩阵R且
R = C 1 C 2 C 3 ; ]]>再结合步骤六中所述的第一组合权重向量T,按照公式C=TR
(8),计算得出该隧道节段的模糊综合评价矩阵C且C=(c1,c2,c3,c4,
c5),并利用模糊综合评价矩阵C对该隧道节段施工过程对地下水环境扰
动的影响程度进行评价;该隧道节段施工过程对地下水环境扰动的影响程
度分为五个等级且五个等级分别为影响等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ,c1、c2、
c3、c4和c5分别为评价出的影响等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的比重。
2.按照权利要求1所述的生态敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动
的评价方法,其特征在于:步骤七中模糊综合评价完成后,还需进行有效
性检验;实际进行有效性检验时,先根据公式计算得出最大
隶属度α;其中β为步骤七中c1、c2、c3、c4和c5中的第一大数值,γ为c1、
c2、c3、c4和c5中的第二大数值;再对α进行数值比较:当α<0.5时,
采用加权平均原则对该隧道节段施工过程对地下水环境扰动的影响程度
进行评价;否则,采用最大隶属度原则对该隧道节段施工过程对地下水环
境扰动的影响程度进行评价。
3.按照权利要求1或2所述的生态敏感区公路隧道施工对地下水环境
扰动的评价方法,其特征在于:步骤四中所述层次分析法为九标度法。
4.按照权利要求1或2所述的生态敏感区公路隧道施工对地下水环境
扰动的评价方法,其特征在于:步骤一中进行扰动评价指标确定时,根据
该隧道节段所处施工区域的地理气象资料,对C11、C12、C13、C14和C15
分别进行确定;并且,根据该隧道节段所处施工区域的水文地质勘察报告,
对C21、C22、C23、C24、C25和C26分别进行确定;对C32和C33进行确定时,
先对该隧道节段的隧道长度和隧道最大埋深分别进行测量。
5.按照权利要求1或2所述的生态敏感区公路隧道施工对地下水环境
扰动的评价方法,其特征在于:步骤二中所述扰动评价指标等级划分标准
包括11个所述定量指标的等级划分标准;
其中,C11的等级划分标准如下:当x11<200mm时,C11的等级为等级
Ⅰ;当200mm≤x11<500mm时,C11的等级为等级Ⅱ;当500mm≤x11<800mm
时,C11的等级为等级Ⅲ;当800mm≤x11<1200mm时,C11的等级为等级Ⅳ;
当x11≥1200mm时,C11的等级为等级Ⅴ;其中,x11为步骤一中所确定C11
的数值;
C12的等级划分标准如下:当x12>1000mm时,C12的等级为等级Ⅰ;
当800mm<x12≤1000mm时,C12的等级为等级Ⅱ;当600mm<x12≤800mm
时,C12的等级为等级Ⅲ;当400mm<x12≤600mm时,C12的等级为等级Ⅳ;
当x12≤400mm时,C12的等级为等级Ⅴ;其中,x12为步骤一中所确定C12
的数值;
C13的等级划分标准如下:当x13<0.05时,C13的等级为等级Ⅰ;当
0.05≤x13<0.15时,C13的等级为等级Ⅱ;当0.15≤x13<0.30时,C13
的等级为等级Ⅲ;当0.30≤x13<0.50时,C13的等级为等级Ⅳ;当x13≥
0.50时,C13的等级为等级Ⅴ;其中,x13为步骤一中所确定C13的数值;
C14的等级划分标准如下:当x14<1m3时,C14的等级为等级Ⅰ;当1
×104m3≤x14<10×104m3时,C14的等级为等级Ⅱ;当10×104m3≤x14<100
×104m3时,C14的等级为等级Ⅲ;当100×104m3≤x14<1000×104m3时,C14
的等级为等级Ⅳ;当x14≥1000×104m3时,C14的等级为等级Ⅴ;其中,x14
为步骤一中所确定C14的数值;
C15的等级划分标准如下:当x15<10km2时,C15的等级为等级Ⅰ;当
10km2≤x15<20km2时,C15的等级为等级Ⅱ;当20km2≤x15<40km2时,C15
的等级为等级Ⅲ;当40km2≤x15<80km2时,C15的等级为等级Ⅳ;当x15≥
80km2时,C15的等级为等级Ⅴ;其中,x15为步骤一中所确定C15的数值;
C22的等级划分标准如下:当x22<0.5MPa时,C22的等级为等级Ⅰ;
当0.5MPa≤x22<1.0MPa时,C22的等级为等级Ⅱ;当1.0MPa≤x22<3.0MPa
时,C22的等级为等级Ⅲ;当3.0MPa≤x22<5.0MPa时,C22的等级为等级
Ⅳ;当x22≥5.0MPa时,C22的等级为等级Ⅴ;其中,x22为步骤一中所确
定C22的数值;
C24的等级划分标准如下:当x24>50m时,C24的等级为等级Ⅰ;当
30m<x24≤50m时,C24的等级为等级Ⅱ;当10m<x24≤30m时,C24的等
级为等级Ⅲ;当5m<x24≤10m时,C24的等级为等级Ⅳ;当x24≤5m时,
C24的等级为等级Ⅴ;其中,x24为步骤一中所确定C24的数值;
C32的等级划分标准如下:当x32<100m3/d时,C32的等级为等级Ⅰ;
当100m3/d≤x32<1000m3/d时,C32的等级为等级Ⅱ;当1000m3/d≤x32<
10000m3/d时,C32的等级为等级Ⅲ;当10000m3/d≤x32<100000m3/d时,
C32的等级为等级Ⅳ;当x32≥100000m3/d时,C32的等级为等级Ⅴ;其中,
x32为步骤一中所确定C32的数值;
C33的等级划分标准如下:当x33<0.5km时,C33的等级为等级Ⅰ;当
0.5km≤x33<1.0km时,C33的等级为等级Ⅱ;当1.0km≤x33<3.0km时,
C33的等级为等级Ⅲ;当3.0km≤x33<10.0km时,C33的等级为等级Ⅳ;当
x33≥10.0km时,C33的等级为等级Ⅴ;其中,x33为步骤一中所确定C33的
数值;
C34的等级划分标准如下:当x34<50m时,C34的等级为等级Ⅰ;当
0.5km≤x34<1.0km时,C34的等级为等级Ⅱ;当1.0km≤x34<3.0km时,
C34的等级为等级Ⅲ;当3.0km≤x34<10.0km时,C34的等级为等级Ⅳ;
当x34≥10.0km时,C34的等级为等级Ⅴ;其中,x34为步骤一中所确定C34
的数值;
C35的等级划分标准如下:当x35<5%时,C35的等级为等级Ⅰ;当5%
≤x35<20%时,C35的等级为等级Ⅱ;当20%≤x35<35%时,C35的等级为
等级Ⅲ;当35%≤x35<50%时,C35的等级为等级Ⅳ;当x35≥50%时,C35
的等级为等级Ⅴ;其中,x35为步骤一中所确定C35的数值。
6.按照权利要求5所述的生态敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动
的评价方法,其特征在于:步骤三中利用所确定的隶属度函数对C11对等
级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;
对C12对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;
对C13对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;
对C14对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;
对C15对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;
对C22对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;
对C24对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;
对C32对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;
对C33对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;
对C34对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;
对C35对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算。
7.按照权利要求1或2所述的生态敏感区公路隧道施工对地下水环境
扰动的评价方法,其特征在于:步骤二中所述扰动评价指标等级划分标准
包括6个所述定性指标的等级划分标准;
其中,C21的等级划分标准如下:当该隧道节段的地层岩性为泥岩、
页岩或粘土岩时,C21的等级为等级Ⅰ;当该隧道节段的地层岩性为砂岩
或细砂岩时,C21的等级为等级Ⅱ;当该隧道节段的地层岩性为风化花岗
岩或火成岩时,C21的等级为等级Ⅲ;当该隧道节段的地层岩性为风化变
质岩时,C21的等级为等级Ⅳ;当该隧道节段的地层岩性为石灰岩等可溶
岩类时,C21的等级为等级Ⅴ;
C23的等级划分标准如下:当该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为
不发育时,C23的等级为等级Ⅰ;当该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况
为较发育时,C23的等级为等级Ⅱ;当该隧道节段的岩体节理裂隙发育状
况为发育时,C23的等级为等级Ⅲ;当该隧道节段的岩体节理裂隙发育状
况为发育较好时,C23的等级为等级Ⅳ;当该隧道节段的岩体节理裂隙发
育状况为发育良好时,C23的等级为等级Ⅴ;
C25的等级划分标准如下:当该隧道节段的地下水化学类型为HCO3型
时,C25的等级为等级Ⅰ;当该隧道节段的地下水化学类型为HCO3-SO4型
时,C25的等级为等级Ⅱ;当该隧道节段的地下水化学类型为SO4型时,C25
的等级为等级Ⅲ;当该隧道节段的地下水化学类型为Cl-SO4型时,C25的
等级为等级Ⅳ;当该隧道节段的地下水化学类型为Cl型时,C25的等级为
等级Ⅴ;
C26的等级划分标准如下:当该隧道节段的岩石透水性强弱程度为弱
时,C26的等级为等级Ⅰ;当该隧道节段的岩石透水性强弱程度为较弱时,
C26的等级为等级Ⅱ;当该隧道节段的岩石透水性强弱程度为中等时,C26
的等级为等级Ⅲ;当该隧道节段的岩石透水性强弱程度为较强时,C26的
等级为等级Ⅳ;当该隧道节段的岩石透水性强弱程度为强时,C26的等级
为等级Ⅴ;
C31的等级划分标准如下:当该隧道节段与生态敏感区水力联系为无
时,C31的等级为等级Ⅰ;当该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程
度为弱时,C31的等级为等级Ⅱ;当该隧道节段与生态敏感区水力联系的
强弱程度为中等时,C31的等级为等级Ⅲ;当该隧道节段与生态敏感区水
力联系的强弱程度为较强时,C31的等级为等级Ⅳ;当该隧道节段与生态
敏感区水力联系的强弱程度为强时,C31的等级为等级Ⅴ;
C36的等级划分标准如下:当隧道开挖施工方法的类型为CRD法时,
C21的等级为等级Ⅰ;当隧道开挖施工方法的类型为CD法时,C21的等级
为等级Ⅱ;当隧道开挖施工方法的类型为分部开挖法时,C21的等级为等
级Ⅲ;当隧道开挖施工方法的类型为上下台阶开挖法法时,C21的等级为
等级Ⅳ;当隧道开挖施工方法的类型为全断面开挖法时,C21的等级为等
级Ⅴ;所述分部开挖法、上下台阶开挖法和全断面开挖法均为钻爆法。
8.按照权利要求7所述的生态敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动
的评价方法,其特征在于:步骤一中对C23进行确定时,根据该隧道节段
的岩石质量指标RQD对该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况进行确定;当
RQD>90%时,说明该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为不发育;当75%
<RQD≤90%时,说明该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为较发育;当50%
<RQD≤75%时,说明该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为发育;当25%
≤RQD≤50%时,说明该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为发育较好;当
RQD<25%时,说明该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为发育良好;
对C26进行确定时,当该隧道节段围岩的渗透系数K<10-5cm/s时,说
明该隧道节段的岩石透水性强弱程度为弱;当该隧道节段围岩的渗透系数
10-5cm/s≤K<10-4cm/s时,说明该隧道节段的岩石透水性强弱程度为较弱;
当该隧道节段围岩的渗透系数10-4cm/s≤K<10-2cm/s时,说明该隧道节段
的岩石透水性强弱程度为中等;当该隧道节段围岩的渗透系数10-2cm/s≤K
<1cm/s时,说明该隧道节段的岩石透水性强弱程度为较强;当该隧道节
段围岩的渗透系数K≥1cm/s时,说明该隧道节段的岩石透水性强弱程度
为强。
9.按照权利要求7所述的生态敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动
的评价方法,其特征在于:步骤一中对C31进行确定时,根据该隧道节段
所处施工区域的水力梯度i′进行确定,且水力梯度i′的数值越大,该隧道
节段与生态敏感区水力联系越强;
其中,对该隧道节段所处施工区域的水力梯度i′进行确定时,根据该
隧道节段所处施工区域与生态敏感区的位置关系和该隧道节段所处施工
区域与生态敏感区之间的间距L进行确定;当该隧道节段所处施工区域位
于生态敏感区的斜下方且L≥250m时,i′≤0.1;当该隧道节段所处施工区
域位于生态敏感区的斜下方且100m≤L<250m时,0.1<i′≤0.25;当该隧
道节段所处施工区域位于生态敏感区的斜下方且50m≤L<100m时,0.25
<i′≤0.5;当该隧道节段所处施工区域位于生态敏感区的斜下方且L<50m
时,0.5<i′<1;当该隧道节段所处施工区域位于生态敏感区的正下方且
L≤50m时,i′=1;
对C31进行确定时,当i′≤0.1时,说明该隧道节段与生态敏感区水力
联系为无;当0.1<i′≤0.25时,说明该隧道节段与生态敏感区水力联系
的强弱程度为弱;当0.25<i′≤0.5时,说明该隧道节段与生态敏感区水
力联系的强弱程度为中等;当0.5<i′<1时,说明该隧道节段与生态敏感
区水力联系的强弱程度为较强;当i′=1时,说明该隧道节段与生态敏感区
水力联系的强弱程度为强。

说明书

生态敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动的评价方法

技术领域

本发明属于隧道地下水环境评价技术领域,尤其是涉及一种生态敏感区公路隧道
施工对地下水环境扰动的评价方法。

背景技术

生态敏感区是指那些对人类生产、生活活动具有特殊敏感性或具有潜在自然灾害
影响,极易受到人为的不当开发活动影响而产生生态负面效应的地区。隧道施工(尤
其是长大隧道施工)引发的涌排水、地面塌陷、环境污染、植被破坏等问题极大程度
上干扰和破坏了生态系统的结构和功能,威胁地下水系统健康。因此,要实现隧道建
设的可持续发展,就必须协调工程建设需求与生态环境承载力之间的关系,实现工程
建设发展由需求导向型和效率导向型向生态环境导向型的转变,实现隧道工程的生态
化发展。在了解和掌握评价区地下水环境现状的基础上,通过工程影响因素识别,把
可能涉及的重要水环境扰动因子从总体上综合起来,对地下水环境影响进行定性或定
量分析,建立生态敏感区隧道施工引起的地下水环境扰动评价指标体系,预测隧道建
设对地下水环境的影响程度,合理的控制隧道涌水量,从而防止因工程建设导致生态
环境恶化,对于评价隧道施工过程对地下水环境扰动程度、范围,指导隧道施工,保
护隧址区地表生态环境,实现基础设施建设与社会经济、生态环境协调发展具有重要
的意义。因而,需设计一种方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好的生态
敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动的评价方法,能简便、快速对隧道施工过程对
地下水环境扰动进行准确评价,以达到对隧道建设对地下水环境的影响程度进行准确
预测的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种生态敏感
区公路隧道施工对地下水环境扰动的评价方法,其方法步骤简单、设计合理且实现方
便、使用效果好,能简便、快速对隧道施工过程对地下水环境扰动进行准确评价。

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种生态敏感区公路隧道施工对
地下水环境扰动的评价方法,其特征在于:沿纵向延伸方向将所施工隧道划分为多个
隧道节段,对多个所述隧道节段的施工过程分别进行地下水环境扰动评价,所有隧道
节段的施工过程的地下水环境扰动评价方法均相同;对任一个隧道节段的施工过程进
行地下水环境扰动评价时,包括以下步骤:

步骤一、扰动评价指标确定:对该隧道节段施工过程中的三类地下水环境扰动评
价指标分别进行确定;三类所述地下水环境扰动评价指标分别为C1、C2和C3,C1、
C2和C3分别为地理气象类扰动评价指标、水文地质类扰动评价指标和隧道工程类扰
动评价指标;

三类所述地下水环境扰动评价指标包括17个扰动评价指标;其中,地理气象类
扰动评价指标包括5个扰动评价指标且5个扰动评价指标分别为C11、C12、C13、C14
和C15,C11、C12、C13、C14和C15分别为该隧道节段所处施工区域的年平均降雨量、
年平均蒸发量、降水入渗系数、地表水库与湖泊规模和地表汇水面积;水文地质类扰
动评价指标包括6个扰动评价指标且6个扰动评价指标分别为C21、C22、C23、C24、C25
和C26,C21、C22、C23、C24、C25和C26分别为该隧道节段的地层岩性、洞顶水头压力、
岩体节理裂隙发育程度、地下水位埋深、地下水化学类型和岩石透水性;隧道工程类
扰动评价指标包括6个扰动评价指标且6个扰动评价指标分别为C31、C32、C33、C34、
C35和C36,C31、C32、C33、C34、C35和C36分别为该隧道节段的与生态敏感区水力联系、
隧道涌水量、隧道长度、隧道最大埋深、突涌水段落比例和隧道施工方法;其中,涌
突水段落比例为该隧道节段中涌突水节段的总长度占该隧道节段总长度的比例;

17个扰动评价指标包括11个定量指标和6个定性指标;11个所述定量指标分别
为C11、C12、C13、C14、C15、C22、C24、C32、C33、C34和C35;6个所述定性指标分别为
C21、C23、C25、C26、C31和C36;

其中,对11个所述定量指标进行确定时,对各定量指标的数值分别进行确定;
对C21进行确定时,根据该隧道节段的围岩成分,对该隧道节段的围岩种类进行确定;
对C26进行确定时,通过测定该隧道节段围岩的渗透系数,对该隧道节段围岩的透水
性强弱程度进行确定;对C31进行确定时,根据该隧道节段所处施工区域与生态敏感
区之间的间距L,对该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度进行确定,且间距
L的数值越大,该隧道节段与生态敏感区水力联系越弱;对C36进行确定时,对该隧
道节段施工过程中采用的N种类型隧道开挖施工方法的开挖长度比例分别进行确定,
其中每种类型隧道开挖施工方法的开挖长度比例为该类型隧道开挖施工方法的开挖
长度占该隧道节段总长度的比例;其中N为正整数且1≤N≤5,N种类型隧道开挖施
工方法中第n种类型隧道开挖施工方法的开挖长度比例记作Wn,n为正整数且n=1、
2、…、N;

步骤二、扰动评价指标等级确定:根据预先设定的扰动评价指标等级划分标准,
对步骤一中所确定的17个所述扰动评价指标的等级分别进行确定;

17个所述扰动评价指标按照对地下水环境扰动的强弱程度均划分为五个等级,五
个所述等级分别为等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ;其中,等级Ⅰ表示扰动程度为弱且其编
号为1,等级Ⅱ表示扰动程度为较弱且其编号为2,等级Ⅲ表示扰动程度为中等且其
编号为3,等级Ⅳ表示扰动程度为较强且其编号为4,等级Ⅴ表示扰动程度为强且其
编号为5;

其中,对C36的等级进行确定时,对该隧道节段施工过程中采用的N种类型隧道
开挖施工方法的等级分别进行确定;

步骤三、扰动评价指标隶属度确定:对步骤一中所确定的17个所述扰动评价指
标的隶属度分别进行确定,并获得三个隶属度矩阵R1、R2和R3;

其中,隶属度矩阵R1为地理气象类扰动评价指标的隶属度矩阵且其为5×5矩阵;
隶属度矩阵隶属度矩阵R1的第i行第j列元素记作rij,rij为地理
气象类扰动评价指标中第i个扰动评价指标对编号为j的等级的隶属度;其中i为正整
数且i=1、2、3、4、5,j为正整数且j=1、2、3、4、5;

隶属度矩阵R2为水文地质类扰动评价指标隶属度矩阵且其为6×5矩阵;隶属度
矩阵隶属度矩阵R2的第p行第j列元素记作Rpj,Rpj为水文
地质类扰动评价指标中第p个扰动评价指标对编号为j的等级的隶属度;其中p为正
整数且p=1、2、3、4、5、6;

隶属度矩阵R3为隧道工程类扰动评价指标隶属度矩阵且其为6×5矩阵;隶属度
矩阵隶属度矩阵R3的第p行第j列元素记作R'pj,R'pj为
隧道工程类扰动评价指标中第p个扰动评价指标对编号为j的等级的隶属度;

对步骤一中所确定的11个所述定量指标的隶属度进行确定时,均先采用梯形分
布确定隶属度函数,再利用所确定的隶属度函数对各定量指标对编号为j的等级的隶
属度进行计算;

对C21的隶属度进行确定时,根据步骤二中所确定的C21的等级进行确定,R1m=1
且R1m'=0;其中,m为正整数且m为步骤二中所确定的C21的等级编号;m'为正整数,
m'=1、2、…、5且m'≠m;

对C23的隶属度进行确定时,根据步骤二中所确定的C23的等级进行确定,R2c=1
且R2c'=0;其中,c为正整数且c为步骤二中所确定的C23的等级编号;c'为正整数,c'=1、
2、…、5且c'≠c;

对C25的隶属度进行确定时,根据步骤二中所确定的C25的等级进行确定,R5h=1
且R5h'=0;其中,h为正整数且h为步骤二中所确定的C25的等级编号;h'为正整数,
h'=1、2、…、5且h'≠h;

对C26的隶属度进行确定时,根据步骤二中所确定的C26的等级进行确定,R6k=1
且R6k'=0;其中,k为正整数且k为步骤二中所确定的C26的等级编号;k'为正整数,
k'=1、2、…、5且k'≠k;

对C31的隶属度进行确定时,根据步骤二中所确定的C31的等级进行确定,R'1b=1
且R'1b'=0;其中,b为正整数且b为步骤二中所确定的C31的等级编号;b'为正整数,
b'=1、2、…、5且b'≠b;

对C36的隶属度进行确定时,根据步骤二中所确定的N种类型隧道开挖施工方法
的等级进行确定;R'6n=Wn,Wn为步骤一中确定的第n种类型隧道开挖施工方法的开
挖长度比例;R'6n'=0,n'为正整数,n'=1、2、…、5且n'≠n;

步骤四、扰动评价指标主观权重计算:采用层次分析法对C1、C2和C3的主观权
重分别进行计算;其中,C1、C2和C3的主观权重分别记作w1、w2和w3;同时,采用
层次分析法对C1中5个扰动评价指标、C2中6个扰动评价指标和C3中6个扰动评价
指标的主观权重分别进行计算;其中,C1中5个扰动评价指标的主观权重分别记作w11、
w12、w13、w14和w15,C2中6个扰动评价指标的主观权重分别记作w21、w22、w23、
w24、w25和w26,C3中6个扰动评价指标的主观权重分别记作w31、w32、w33、w34、
w35和w36;

本步骤中,对C1、C2和C3的主观权重分别进行计算时,构造出的判断矩阵为第
一判断矩阵B1,所述第一判断矩阵B1为3阶矩阵;对C1中5个扰动评价指标的主观
权重进行计算时,构造出的判断矩阵为第二判断矩阵B2,所述第二判断矩阵B2为5
阶矩阵;对C2中6个扰动评价指标的主观权重进行计算时,构造出的判断矩阵为第
三判断矩阵B3,所述第三判断矩阵B3为6阶矩阵;对C3中6个扰动评价指标的主观
权重进行计算时,构造出的判断矩阵为第四判断矩阵B4,所述第四判断矩阵B4为6
阶矩阵;

步骤五、扰动评价指标客观权重计算:利用步骤四中所述的第一判断矩阵B1,且
采用熵权法计算出C1、C2和C3的客观权重μ1、μ2和μ3;利用步骤四中所述的第二
判断矩阵B2,且采用熵权法计算出C1中5个扰动评价指标的客观权重μ11、μ12、μ13、
μ14和μ15;利用步骤四中所述的第三判断矩阵B3,且采用熵权法计算出C2中6个扰
动评价指标的客观权重μ21、μ22、μ23、μ24、μ25和μ26;同时,利用步骤四中所述
的第四判断矩阵B4,且采用熵权法计算出C3中6个扰动评价指标的客观权重μ31、μ32、
μ33、μ34、μ35和μ36;

步骤六、扰动评价指标组合权重计算:根据步骤四中计算得出的C1、C2和C3的
主观权重w1、w2和w3以及步骤五中计算得出的C1、C2和C3的客观权重μ1、μ2和μ3,
且按照公式λq=α1μq+(1-α1)wq(1),分别计算得出C1、C2和C3的组合权重λ1、
λ2和λ3,获得第一组合权重向量T且T=(λ1,λ2,λ3);式(1)中,q为正整数且q=1、
2、3;将步骤四中计算得出的C1、C2和C3的主观权重w1、w2和w3按照从小到大的
顺序进行排序,排序后记作w1'、w2'和w3',且w1'<w2'<w3';α1为主客观权重
间差异系数且 α 1 = 2 3 ( 1 w 1 , + 2 w 2 , + 3 w 3 , ) - 4 3 ; ]]>

根据步骤四中计算得出的C1中5个扰动评价指标的主观权重和步骤五中计算得
出的C1中5个扰动评价指标的客观权重,且按照公式λ1s=α2μ1s+(1-α2)w1s(2),
分别计算得出C1中5个扰动评价指标的组合权重λ11、λ12、λ13、λ14和λ15,获得第
二组合权重向量T1且T1=(λ11,λ12,λ13,λ14,λ15);式(2)中,s为正整数且s=1、
2、3、4、5,λ1s为C1中第s个扰动评价指标的组合权重,μ1s为步骤五中计算得出的
C1中第s个扰动评价指标的客观权重,w1s为步骤四中计算得出的C1中第s个扰动评
价指标的主观权重;将步骤四中计算得出的C1中5个扰动评价指标的主观权重w11、
w12、w13、w14和w15按照从小到大的顺序进行排序,排序后记作w11'、w12'、w13'、
w14'和w15',且w11'<w12'<w13'<w14'<w15';α2为主客观权重间差异系数且
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 ; ]]>

根据步骤四中计算得出的C2中6个扰动评价指标的主观权重和步骤五中计算得
出的C2中6个扰动评价指标的客观权重,且按照公式λ2s′=α3μ2s′+(1-α3)w2s′
(3),分别计算得出C2中6个扰动评价指标的组合权重λ21、λ22、λ23、λ24、λ25和
λ26,获得第三组合权重向量T2且T2=(λ21,λ22,λ23,λ24,λ25,λ26);式(3)
中,s′为正整数且s′=1、2、3、4、5、6,λ2s′为C2中第s′个扰动评价指标的组合权
重,μ2s′为步骤五中计算得出的C2中第s′个扰动评价指标的客观权重,w2s′为步骤四
中计算得出的C2中第s′个扰动评价指标的主观权重;将步骤四中计算得出的C2中6
个扰动评价指标的主观权重w21、w22、w23、w24、w25和w26按照从小到大的顺序
进行排序,排序后记作w21'、w22'、w23'、w24'、w25'和w26',且w21'<w22'<w23'
<w24'<w25'<w26';α3为主客观权重间差异系数且
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 ; ]]>

根据步骤四中计算得出的C3中6个扰动评价指标的主观权重和步骤五中计算得
出的C3中6个扰动评价指标的客观权重,且按照公式λ3s′=α4μ3s′+(1-α4)w3s′
(4),分别计算得出C3中6个扰动评价指标的组合权重λ31、λ32、λ33、λ34、λ35和
λ36,获得第四组合权重向量T3且T3=(λ31,λ32,λ33,λ34,λ35,λ36);式(4)
中,s′为正整数且s′=1、2、3、4、5、6,λ3s′为C3中第s′个扰动评价指标的组合权
重,μ3s′为步骤五中计算得出的C3中第s′个扰动评价指标的客观权重,w3s′为步骤四
中计算得出的C3中第s′个扰动评价指标的主观权重;将步骤四中计算得出的C3中6
个扰动评价指标的主观权重w31、w32、w33、w34、w35和w36按照从小到大的顺序进
行排序,排序后记作w31'、w32'、w33'、w34'、w35'和w36',且w31'<w32'<w33'
<w34'<w35'<w36';α4为主客观权重间差异系数且
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 ; ]]>

步骤七、模糊综合评价:根据步骤三中所述的隶属度矩阵R1、R2和R3,并结合步
骤六中所述的第二组合权重向量T1、第三组合权重向量T2和第四组合权重向量T3,按
照公式C1=T1R1(5)、C2=T2R2(6)和C3=T3R3(7),分别计算得出地理气象类指标隶
属度向量C1、水文地质类指标隶属度向量C2和隧道工程类指标隶属度向量C3,并获
得扰动评价指标隶属度矩阵R且 R = C 1 C 2 C 3 ; ]]>再结合步骤六中所述的第一组合权重向量
T,按照公式C=TR(8),计算得出该隧道节段的模糊综合评价矩阵C且C=(c1,c2,
c3,c4,c5),并利用模糊综合评价矩阵C对该隧道节段施工过程对地下水环境扰
动的影响程度进行评价;该隧道节段施工过程对地下水环境扰动的影响程度分为五个
等级且五个等级分别为影响等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ,c1、c2、c3、c4和c5分别为
评价出的影响等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的比重。

上述生态敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动的评价方法,其特征是:步骤七
中模糊综合评价完成后,还需进行有效性检验;实际进行有效性检验时,先根据公式
计算得出最大隶属度α;其中β为步骤七中c1、c2、c3、c4和c5中的
第一大数值,γ为c1、c2、c3、c4和c5中的第二大数值;再对α进行数值比较:当α
<0.5时,采用加权平均原则对该隧道节段施工过程对地下水环境扰动的影响程度进
行评价;否则,采用最大隶属度原则对该隧道节段施工过程对地下水环境扰动的影响
程度进行评价。

上述生态敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动的评价方法,其特征是:步骤四
中所述层次分析法为九标度法。

上述生态敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动的评价方法,其特征是:步骤一
中进行扰动评价指标确定时,根据该隧道节段所处施工区域的地理气象资料,对C11、
C12、C13、C14和C15分别进行确定;并且,根据该隧道节段所处施工区域的水文地质
勘察报告,对C21、C22、C23、C24、C25和C26分别进行确定;对C32和C33进行确定时,
先对该隧道节段的隧道长度和隧道最大埋深分别进行测量。

上述生态敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动的评价方法,其特征是:步骤二
中所述扰动评价指标等级划分标准包括11个所述定量指标的等级划分标准;

其中,C11的等级划分标准如下:当x11<200mm时,C11的等级为等级Ⅰ;当200mm
≤x11<500mm时,C11的等级为等级Ⅱ;当500mm≤x11<800mm时,C11的等级为等级
Ⅲ;当800mm≤x11<1200mm时,C11的等级为等级Ⅳ;当x11≥1200mm时,C11的等级
为等级Ⅴ;其中,x11为步骤一中所确定C11的数值;

C12的等级划分标准如下:当x12>1000mm时,C12的等级为等级Ⅰ;当800mm<x12
≤1000mm时,C12的等级为等级Ⅱ;当600mm<x12≤800mm时,C12的等级为等级Ⅲ;
当400mm<x12≤600mm时,C12的等级为等级Ⅳ;当x12≤400mm时,C12的等级为等级
Ⅴ;其中,x12为步骤一中所确定C12的数值;

C13的等级划分标准如下:当x13<0.05时,C13的等级为等级Ⅰ;当0.05≤x13<
0.15时,C13的等级为等级Ⅱ;当0.15≤x13<0.30时,C13的等级为等级Ⅲ;当0.30
≤x13<0.50时,C13的等级为等级Ⅳ;当x13≥0.50时,C13的等级为等级Ⅴ;其中,
x13为步骤一中所确定C13的数值;

C14的等级划分标准如下:当x14<1m3时,C14的等级为等级Ⅰ;当1×104m3≤x14
<10×104m3时,C14的等级为等级Ⅱ;当10×104m3≤x14<100×104m3时,C14的等级
为等级Ⅲ;当100×104m3≤x14<1000×104m3时,C14的等级为等级Ⅳ;当x14≥1000
×104m3时,C14的等级为等级Ⅴ;其中,x14为步骤一中所确定C14的数值;

C15的等级划分标准如下:当x15<10km2时,C15的等级为等级Ⅰ;当10km2≤x15
<20km2时,C15的等级为等级Ⅱ;当20km2≤x15<40km2时,C15的等级为等级Ⅲ;当
40km2≤x15<80km2时,C15的等级为等级Ⅳ;当x15≥80km2时,C15的等级为等级Ⅴ;
其中,x15为步骤一中所确定C15的数值;

C22的等级划分标准如下:当x22<0.5MPa时,C22的等级为等级Ⅰ;当0.5MPa≤
x22<1.0MPa时,C22的等级为等级Ⅱ;当1.0MPa≤x22<3.0MPa时,C22的等级为等
级Ⅲ;当3.0MPa≤x22<5.0MPa时,C22的等级为等级Ⅳ;当x22≥5.0MPa时,C22的
等级为等级Ⅴ;其中,x22为步骤一中所确定C22的数值;

C24的等级划分标准如下:当x24>50m时,C24的等级为等级Ⅰ;当30m<x24≤
50m时,C24的等级为等级Ⅱ;当10m<x24≤30m时,C24的等级为等级Ⅲ;当5m<x24
≤10m时,C24的等级为等级Ⅳ;当x24≤5m时,C24的等级为等级Ⅴ;其中,x24为步
骤一中所确定C24的数值;

C32的等级划分标准如下:当x32<100m3/d时,C32的等级为等级Ⅰ;当100m3/d
≤x32<1000m3/d时,C32的等级为等级Ⅱ;当1000m3/d≤x32<10000m3/d时,C32的
等级为等级Ⅲ;当10000m3/d≤x32<100000m3/d时,C32的等级为等级Ⅳ;当x32≥
100000m3/d时,C32的等级为等级Ⅴ;其中,x32为步骤一中所确定C32的数值;

C33的等级划分标准如下:当x33<0.5km时,C33的等级为等级Ⅰ;当0.5km≤x33
<1.0km时,C33的等级为等级Ⅱ;当1.0km≤x33<3.0km时,C33的等级为等级Ⅲ;
当3.0km≤x33<10.0km时,C33的等级为等级Ⅳ;当x33≥10.0km时,C33的等级为等
级Ⅴ;其中,x33为步骤一中所确定C33的数值;

C34的等级划分标准如下:当x34<50m时,C34的等级为等级Ⅰ;当0.5km≤x34<
1.0km时,C34的等级为等级Ⅱ;当1.0km≤x34<3.0km时,C34的等级为等级Ⅲ;当
3.0km≤x34<10.0km时,C34的等级为等级Ⅳ;当x34≥10.0km时,C34的等级为等级
Ⅴ;其中,x34为步骤一中所确定C34的数值;

C35的等级划分标准如下:当x35<5%时,C35的等级为等级Ⅰ;当5%≤x35<20%
时,C35的等级为等级Ⅱ;当20%≤x35<35%时,C35的等级为等级Ⅲ;当35%≤x35<
50%时,C35的等级为等级Ⅳ;当x35≥50%时,C35的等级为等级Ⅴ;其中,x35为步骤
一中所确定C35的数值。

上述生态敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动的评价方法,其特征是:步骤三
中利用所确定的隶属度函数对C11对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,
根据公式 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 , ]]>分别进行计算;

对C12对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;

对C13对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;

对C14对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;

对C15对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;

对C22对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;

对C24对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;

对C32对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;

对C33对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;

对C34对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;

对C35对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算。

上述生态敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动的评价方法,其特征是:步骤二
中所述扰动评价指标等级划分标准包括6个所述定性指标的等级划分标准;

其中,C21的等级划分标准如下:当该隧道节段的地层岩性为泥岩、页岩或粘土
岩时,C21的等级为等级Ⅰ;当该隧道节段的地层岩性为砂岩或细砂岩时,C21的等级
为等级Ⅱ;当该隧道节段的地层岩性为风化花岗岩或火成岩时,C21的等级为等级Ⅲ;
当该隧道节段的地层岩性为风化变质岩时,C21的等级为等级Ⅳ;当该隧道节段的地
层岩性为石灰岩等可溶岩类时,C21的等级为等级Ⅴ;

C23的等级划分标准如下:当该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为不发育时,
C23的等级为等级Ⅰ;当该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为较发育时,C23的等级
为等级Ⅱ;当该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为发育时,C23的等级为等级Ⅲ;
当该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为发育较好时,C23的等级为等级Ⅳ;当该隧
道节段的岩体节理裂隙发育状况为发育良好时,C23的等级为等级Ⅴ;

C25的等级划分标准如下:当该隧道节段的地下水化学类型为HCO3型时,C25的等
级为等级Ⅰ;当该隧道节段的地下水化学类型为HCO3-SO4型时,C25的等级为等级Ⅱ;
当该隧道节段的地下水化学类型为SO4型时,C25的等级为等级Ⅲ;当该隧道节段的地
下水化学类型为Cl-SO4型时,C25的等级为等级Ⅳ;当该隧道节段的地下水化学类型
为Cl型时,C25的等级为等级Ⅴ;

C26的等级划分标准如下:当该隧道节段的岩石透水性强弱程度为弱时,C26的等
级为等级Ⅰ;当该隧道节段的岩石透水性强弱程度为较弱时,C26的等级为等级Ⅱ;
当该隧道节段的岩石透水性强弱程度为中等时,C26的等级为等级Ⅲ;当该隧道节段
的岩石透水性强弱程度为较强时,C26的等级为等级Ⅳ;当该隧道节段的岩石透水性
强弱程度为强时,C26的等级为等级Ⅴ;

C31的等级划分标准如下:当该隧道节段与生态敏感区水力联系为无时,C31的等
级为等级Ⅰ;当该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度为弱时,C31的等级为
等级Ⅱ;当该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度为中等时,C31的等级为等
级Ⅲ;当该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度为较强时,C31的等级为等级
Ⅳ;当该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度为强时,C31的等级为等级Ⅴ;

C36的等级划分标准如下:当隧道开挖施工方法的类型为CRD法时,C21的等级为
等级Ⅰ;当隧道开挖施工方法的类型为CD法时,C21的等级为等级Ⅱ;当隧道开挖施
工方法的类型为分部开挖法时,C21的等级为等级Ⅲ;当隧道开挖施工方法的类型为
上下台阶开挖法法时,C21的等级为等级Ⅳ;当隧道开挖施工方法的类型为全断面开
挖法时,C21的等级为等级Ⅴ;所述分部开挖法、上下台阶开挖法和全断面开挖法均
为钻爆法。

上述生态敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动的评价方法,其特征是:步骤一
中对C23进行确定时,根据该隧道节段的岩石质量指标RQD对该隧道节段的岩体节理
裂隙发育状况进行确定;当RQD>90%时,说明该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为
不发育;当75%<RQD≤90%时,说明该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为较发育;
当50%<RQD≤75%时,说明该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为发育;当25%≤RQD
≤50%时,说明该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为发育较好;当RQD<25%时,说
明该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为发育良好;

对C26进行确定时,当该隧道节段围岩的渗透系数K<10-5cm/s时,说明该隧道节
段的岩石透水性强弱程度为弱;当该隧道节段围岩的渗透系数10-5cm/s≤K<10-4cm/s
时,说明该隧道节段的岩石透水性强弱程度为较弱;当该隧道节段围岩的渗透系数
10-4cm/s≤K<10-2cm/s时,说明该隧道节段的岩石透水性强弱程度为中等;当该隧道
节段围岩的渗透系数10-2cm/s≤K<1cm/s时,说明该隧道节段的岩石透水性强弱程度
为较强;当该隧道节段围岩的渗透系数K≥1cm/s时,说明该隧道节段的岩石透水性
强弱程度为强。

上述生态敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动的评价方法,其特征是:步骤一
中对C31进行确定时,根据该隧道节段所处施工区域的水力梯度i′进行确定,且水力
梯度i′的数值越大,该隧道节段与生态敏感区水力联系越强;

其中,对该隧道节段所处施工区域的水力梯度i′进行确定时,根据该隧道节段所
处施工区域与生态敏感区的位置关系和该隧道节段所处施工区域与生态敏感区之间
的间距L进行确定;当该隧道节段所处施工区域位于生态敏感区的斜下方且L≥250m
时,i′≤0.1;当该隧道节段所处施工区域位于生态敏感区的斜下方且100m≤L<250m
时,0.1<i′≤0.25;当该隧道节段所处施工区域位于生态敏感区的斜下方且50m≤L
<100m时,0.25<i′≤0.5;当该隧道节段所处施工区域位于生态敏感区的斜下方且L
<50m时,0.5<i′<1;当该隧道节段所处施工区域位于生态敏感区的正下方且L≤50m
时,i′=1;

对C31进行确定时,当i′≤0.1时,说明该隧道节段与生态敏感区水力联系为无;
当0.1<i′≤0.25时,说明该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度为弱;当0.25
<i′≤0.5时,说明该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度为中等;当0.5<i′
<1时,说明该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度为较强;当i′=1时,说明
该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度为强。

本发明与现有技术相比具有以下优点:

1、方法步骤简单、设计合理且实现方便。

2、选择影响地下水环境的地理气象、水文地质和隧道工程三个类别的17个项目
作为扰动评价指标,考虑全面且各扰动评价指标选择合理,能对地下水环境扰动进行
合理、准确评价。

3、将17个扰动评价指标分为定量指标与定性指标两个类型,并采用对应的量化
处理方法,对扰动评价指标的隶属度进行确定;其中,对定量指标构造隶属函数量化,
对定性指标通过现场调查进行模糊统计量化,操作简便且量化准确。

4、引入主客观权重间差异系数,采用九标度层次分析法和熵权法的组合权重法,
对各扰动评价指标进行赋权,能充分发挥主观赋权与客观赋权的优势。

5、利用模糊综合评价法将指标的隶属度矩阵与组合权重进行模糊运算并归一化,
得到模糊综合评价矩阵,评价结果准确且实现简便。并且,模糊综合评价后需对评价
结果进行有效度检验,在最大隶属度原则无效情况下采用加权平均原则进行评价。

6、使用效果好,能简便、快速对隧道施工过程对地下水环境扰动进行准确评价,
可行性强且评价精度高,能有效克服了现有评价指标不适用于生态敏感区公路隧道施
工对地下水环境扰动评价和单一主观赋权方法随意性和精度差的问题,给生态敏感区
公路隧道施工中的防排水施工设计提供了技术支撑。本发明针对生态敏感区隧道的特
性,确定表征扰动地下水环境的各项扰动评价指标,并形成评价体系,从贴合生态敏
感区隧道指标的选取、量化、主客观方法结合赋权重,并结合模糊综合评价方法对生
态敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动进行评价,能在几分钟内完成评价过程,获
得准确的评价结果,实用价值高且推广应用前景广泛。

综上所述,本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好,能简便、
快速对隧道施工过程对地下水环境扰动进行准确评价。

下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的方法流程框图。

具体实施方式

如图1所示的一种生态敏感区公路隧道施工对地下水环境扰动的评价方法,沿纵
向延伸方向将所施工隧道划分为多个隧道节段,对多个所述隧道节段的施工过程分别
进行地下水环境扰动评价,所有隧道节段的施工过程的地下水环境扰动评价方法均相
同;对任一个隧道节段的施工过程进行地下水环境扰动评价时,包括以下步骤:

步骤一、扰动评价指标确定:对该隧道节段施工过程中的三类地下水环境扰动评
价指标分别进行确定;三类所述地下水环境扰动评价指标分别为C1、C2和C3,C1、
C2和C3分别为地理气象类扰动评价指标、水文地质类扰动评价指标和隧道工程类扰
动评价指标;

三类所述地下水环境扰动评价指标包括17个扰动评价指标;其中,地理气象类
扰动评价指标包括5个扰动评价指标且5个扰动评价指标分别为C11、C12、C13、C14
和C15,C11、C12、C13、C14和C15分别为该隧道节段所处施工区域的年平均降雨量、
年平均蒸发量、降水入渗系数、地表水库与湖泊规模和地表汇水面积;水文地质类扰
动评价指标包括6个扰动评价指标且6个扰动评价指标分别为C21、C22、C23、C24、C25
和C26,C21、C22、C23、C24、C25和C26分别为该隧道节段的地层岩性、洞顶水头压力、
岩体节理裂隙发育程度、地下水位埋深、地下水化学类型和岩石透水性;隧道工程类
扰动评价指标包括6个扰动评价指标且6个扰动评价指标分别为C31、C32、C33、C34、
C35和C36,C31、C32、C33、C34、C35和C36分别为该隧道节段的与生态敏感区水力联系、
隧道涌水量、隧道长度、隧道最大埋深、突涌水段落比例和隧道施工方法;其中,涌
突水段落比例为该隧道节段中涌突水节段的总长度占该隧道节段总长度的比例;

17个扰动评价指标包括11个定量指标和6个定性指标;11个所述定量指标分别
为C11、C12、C13、C14、C15、C22、C24、C32、C33、C34和C35;6个所述定性指标分别为
C21、C23、C25、C26、C31和C36;

其中,对11个所述定量指标进行确定时,对各定量指标的数值分别进行确定;
对C21进行确定时,根据该隧道节段的围岩成分,对该隧道节段的围岩种类进行确定;
对C26进行确定时,通过测定该隧道节段围岩的渗透系数,对该隧道节段围岩的透水
性强弱程度进行确定;对C31进行确定时,根据该隧道节段所处施工区域与生态敏感
区之间的间距L,对该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度进行确定,且间距
L的数值越大,该隧道节段与生态敏感区水力联系越弱;对C36进行确定时,对该隧
道节段施工过程中采用的N种类型隧道开挖施工方法的开挖长度比例分别进行确定,
其中每种类型隧道开挖施工方法的开挖长度比例为该类型隧道开挖施工方法的开挖
长度占该隧道节段总长度的比例;其中N为正整数且1≤N≤5,N种类型隧道开挖施
工方法中第n种类型隧道开挖施工方法的开挖长度比例记作Wn,n为正整数且n=1、
2、…、N;

步骤二、扰动评价指标等级确定:根据预先设定的扰动评价指标等级划分标准,
对步骤一中所确定的17个所述扰动评价指标的等级分别进行确定;

17个所述扰动评价指标按照对地下水环境扰动的强弱程度均划分为五个等级,五
个所述等级分别为等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ;其中,等级Ⅰ表示扰动程度为弱且其编
号为1,等级Ⅱ表示扰动程度为较弱且其编号为2,等级Ⅲ表示扰动程度为中等且其
编号为3,等级Ⅳ表示扰动程度为较强且其编号为4,等级Ⅴ表示扰动程度为强且其
编号为5;

其中,对C36的等级进行确定时,对该隧道节段施工过程中采用的N种类型隧道
开挖施工方法的等级分别进行确定;

步骤三、扰动评价指标隶属度确定:对步骤一中所确定的17个所述扰动评价指
标的隶属度分别进行确定,并获得三个隶属度矩阵R1、R2和R3;

其中,隶属度矩阵R1为地理气象类扰动评价指标的隶属度矩阵且其为5×5矩阵;
隶属度矩阵隶属度矩阵R1的第i行第j列元素记作rij,rij为地理
气象类扰动评价指标中第i个扰动评价指标对编号为j的等级的隶属度;其中i为正整
数且i=1、2、3、4、5,j为正整数且j=1、2、3、4、5;

隶属度矩阵R2为水文地质类扰动评价指标隶属度矩阵且其为6×5矩阵;隶属度
矩阵隶属度矩阵R2的第p行第j列元素记作Rpj,Rpj为水文
地质类扰动评价指标中第p个扰动评价指标对编号为j的等级的隶属度;其中p为正
整数且p=1、2、3、4、5、6;

隶属度矩阵R3为隧道工程类扰动评价指标隶属度矩阵且其为6×5矩阵;隶属度
矩阵隶属度矩阵R3的第p行第j列元素记作R'pj,R'pj为
隧道工程类扰动评价指标中第p个扰动评价指标对编号为j的等级的隶属度;

对步骤一中所确定的11个所述定量指标的隶属度进行确定时,均先采用梯形分
布确定隶属度函数,再利用所确定的隶属度函数对各定量指标对编号为j的等级的隶
属度进行计算;

对C21的隶属度进行确定时,根据步骤二中所确定的C21的等级进行确定,R1m=1
且R1m'=0;其中,m为正整数且m为步骤二中所确定的C21的等级编号;m'为正整数,
m'=1、2、…、5且m'≠m;

对C23的隶属度进行确定时,根据步骤二中所确定的C23的等级进行确定,R2c=1
且R2c'=0;其中,c为正整数且c为步骤二中所确定的C23的等级编号;c'为正整数,c'=1、
2、…、5且c'≠c;

对C25的隶属度进行确定时,根据步骤二中所确定的C25的等级进行确定,R5h=1
且R5h'=0;其中,h为正整数且h为步骤二中所确定的C25的等级编号;h'为正整数,
h'=1、2、…、5且h'≠h;

对C26的隶属度进行确定时,根据步骤二中所确定的C26的等级进行确定,R6k=1
且R6k'=0;其中,k为正整数且k为步骤二中所确定的C26的等级编号;k'为正整数,
k'=1、2、…、5且k'≠k;

对C31的隶属度进行确定时,根据步骤二中所确定的C31的等级进行确定,R'1b=1
且R'1b'=0;其中,b为正整数且b为步骤二中所确定的C31的等级编号;b'为正整数,
b'=1、2、…、5且b'≠b;

对C36的隶属度进行确定时,根据步骤二中所确定的N种类型隧道开挖施工方法
的等级进行确定;R'6n=Wn,Wn为步骤一中确定的第n种类型隧道开挖施工方法的开
挖长度比例;R'6n'=0,n'为正整数,n'=1、2、…、5且n'≠n;

步骤四、扰动评价指标主观权重计算:采用层次分析法对C1、C2和C3的主观权
重分别进行计算;其中,C1、C2和C3的主观权重分别记作w1、w2和w3;同时,采用
层次分析法对C1中5个扰动评价指标、C2中6个扰动评价指标和C3中6个扰动评价
指标的主观权重分别进行计算;其中,C1中5个扰动评价指标的主观权重分别记作w11、
w12、w13、w14和w15,C2中6个扰动评价指标的主观权重分别记作w21、w22、w23、
w24、w25和w26,C3中6个扰动评价指标的主观权重分别记作w31、w32、w33、w34、
w35和w36;

本步骤中,对C1、C2和C3的主观权重分别进行计算时,构造出的判断矩阵为第
一判断矩阵B1,所述第一判断矩阵B1为3阶矩阵;对C1中5个扰动评价指标的主观
权重进行计算时,构造出的判断矩阵为第二判断矩阵B2,所述第二判断矩阵B2为5
阶矩阵;对C2中6个扰动评价指标的主观权重进行计算时,构造出的判断矩阵为第
三判断矩阵B3,所述第三判断矩阵B3为6阶矩阵;对C3中6个扰动评价指标的主观
权重进行计算时,构造出的判断矩阵为第四判断矩阵B4,所述第四判断矩阵B4为6
阶矩阵;

步骤五、扰动评价指标客观权重计算:利用步骤四中所述的第一判断矩阵B1,且
采用熵权法计算出C1、C2和C3的客观权重μ1、μ2和μ3;利用步骤四中所述的第二
判断矩阵B2,且采用熵权法计算出C1中5个扰动评价指标的客观权重μ11、μ12、μ13、
μ14和μ15;利用步骤四中所述的第三判断矩阵B3,且采用熵权法计算出C2中6个扰
动评价指标的客观权重μ21、μ22、μ23、μ24、μ25和μ26;同时,利用步骤四中所述
的第四判断矩阵B4,且采用熵权法计算出C3中6个扰动评价指标的客观权重μ31、μ32、
μ33、μ34、μ35和μ36;

步骤六、扰动评价指标组合权重计算:根据步骤四中计算得出的C1、C2和C3的
主观权重w1、w2和w3以及步骤五中计算得出的C1、C2和C3的客观权重μ1、μ2和μ3,
且按照公式λq=α1μq+(1-α1)wq(1),分别计算得出C1、C2和C3的组合权重λ1、
λ2和λ3,获得第一组合权重向量T且T=(λ1,λ2,λ3);式(1)中,q为正整数且q=1、
2、3;将步骤四中计算得出的C1、C2和C3的主观权重w1、w2和w3按照从小到大的
顺序进行排序,排序后记作w1'、w2'和w3',且w1'<w2'<w3';α1为主客观权重
间差异系数且 α 1 = 2 3 ( 1 w 1 , + 2 w 2 , + 3 w 3 , ) - 4 3 ; ]]>

根据步骤四中计算得出的C1中5个扰动评价指标的主观权重和步骤五中计算得
出的C1中5个扰动评价指标的客观权重,且按照公式λ1s=α2μ1s+(1-α2)w1s(2),
分别计算得出C1中5个扰动评价指标的组合权重λ11、λ12、λ13、λ14和λ15,获得第
二组合权重向量T1且T1=(λ11,λ12,λ13,λ14,λ15);式(2)中,s为正整数且s=1、
2、3、4、5,λ1s为C1中第s个扰动评价指标的组合权重,μ1s为步骤五中计算得出的
C1中第s个扰动评价指标的客观权重,w1s为步骤四中计算得出的C1中第s个扰动评
价指标的主观权重;将步骤四中计算得出的C1中5个扰动评价指标的主观权重w11、
w12、w13、w14和w15按照从小到大的顺序进行排序,排序后记作w11'、w12'、w13'、
w14'和w15',且w11'<w12'<w13'<w14'<w15';α2为主客观权重间差异系数且
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 ; ]]>

根据步骤四中计算得出的C2中6个扰动评价指标的主观权重和步骤五中计算得
出的C2中6个扰动评价指标的客观权重,且按照公式λ2s′=α3μ2s′+(1-α3)w2s′
(3),分别计算得出C2中6个扰动评价指标的组合权重λ21、λ22、λ23、λ24、λ25和
λ26,获得第三组合权重向量T2且T2=(λ21,λ22,λ23,λ24,λ25,λ26);式(3)
中,s′为正整数且s′=1、2、3、4、5、6,λ2s′为C2中第s′个扰动评价指标的组合权
重,μ2s′为步骤五中计算得出的C2中第s′个扰动评价指标的客观权重,w2s′为步骤四
中计算得出的C2中第s′个扰动评价指标的主观权重;将步骤四中计算得出的C2中6
个扰动评价指标的主观权重w21、w22、w23、w24、w25和w26按照从小到大的顺序
进行排序,排序后记作w21'、w22'、w23'、w24'、w25'和w26',且w21'<w22'<w23'
<w24'<w25'<w26';α3为主客观权重间差异系数且
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 ; ]]>

根据步骤四中计算得出的C3中6个扰动评价指标的主观权重和步骤五中计算得
出的C3中6个扰动评价指标的客观权重,且按照公式λ3s′=α4μ3s′+(1-α4)w3s′
(4),分别计算得出C3中6个扰动评价指标的组合权重λ31、λ32、λ33、λ34、λ35和
λ36,获得第四组合权重向量T3且T3=(λ31,λ32,λ33,λ34,λ35,λ36);式(4)
中,s′为正整数且s′=1、2、3、4、5、6,λ3s′为C3中第s′个扰动评价指标的组合权
重,μ3s′为步骤五中计算得出的C3中第s′个扰动评价指标的客观权重,w3s′为步骤四
中计算得出的C3中第s′个扰动评价指标的主观权重;将步骤四中计算得出的C3中6
个扰动评价指标的主观权重w31、w32、w33、w34、w35和w36按照从小到大的顺序进
行排序,排序后记作w31'、w32'、w33'、w34'、w35'和w36',且w31'<w32'<w33'
<w34'<w35'<w36';α4为主客观权重间差异系数且
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 ; ]]>

步骤七、模糊综合评价:根据步骤三中所述的隶属度矩阵R1、R2和R3,并结合步
骤六中所述的第二组合权重向量T1、第三组合权重向量T2和第四组合权重向量T3,按
照公式C1=T1R1(5)、C2=T2R2(6)和C3=T3R3(7),分别计算得出地理气象类指标隶
属度向量C1、水文地质类指标隶属度向量C2和隧道工程类指标隶属度向量C3,并获
得扰动评价指标隶属度矩阵R且 R = C 1 C 2 C 3 ; ]]>再结合步骤六中所述的第一组合权重向量
T,按照公式C=TR(8),计算得出该隧道节段的模糊综合评价矩阵C且C=(c1,c2,
c3,c4,c5),并利用模糊综合评价矩阵C对该隧道节段施工过程对地下水环境扰
动的影响程度进行评价;该隧道节段施工过程对地下水环境扰动的影响程度分为五个
等级且五个等级分别为影响等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ,c1、c2、c3、c4和c5分别为
评价出的影响等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的比重。

本实施例中,步骤一中进行扰动评价指标确定时,根据该隧道节段所处施工区域
的地理气象资料,对C11、C12、C13、C14和C15分别进行确定;并且,根据该隧道节段
所处施工区域的水文地质勘察报告,对C21、C22、C23、C24、C25和C26分别进行确定;
对C32和C33进行确定时,先对该隧道节段的隧道长度和隧道最大埋深分别进行测量。

本实施例中,步骤二中所述扰动评价指标等级划分标准包括11个所述定量指标
的等级划分标准;

其中,C11的等级划分标准如下:当x11<200mm时,C11的等级为等级Ⅰ;当200mm
≤x11<500mm时,C11的等级为等级Ⅱ;当500mm≤x11<800mm时,C11的等级为等级
Ⅲ;当800mm≤x11<1200mm时,C11的等级为等级Ⅳ;当x11≥1200mm时,C11的等级
为等级Ⅴ;其中,x11为步骤一中所确定C11的数值;

C12的等级划分标准如下:当x12>1000mm时,C12的等级为等级Ⅰ;当800mm<x12
≤1000mm时,C12的等级为等级Ⅱ;当600mm<x12≤800mm时,C12的等级为等级Ⅲ;
当400mm<x12≤600mm时,C12的等级为等级Ⅳ;当x12≤400mm时,C12的等级为等级
Ⅴ;其中,x12为步骤一中所确定C12的数值;

C13的等级划分标准如下:当x13<0.05时,C13的等级为等级Ⅰ;当0.05≤x13<
0.15时,C13的等级为等级Ⅱ;当0.15≤x13<0.30时,C13的等级为等级Ⅲ;当0.30
≤x13<0.50时,C13的等级为等级Ⅳ;当x13≥0.50时,C13的等级为等级Ⅴ;其中,
x13为步骤一中所确定C13的数值;

C14的等级划分标准如下:当x14<1m3时,C14的等级为等级Ⅰ;当1×104m3≤x14
<10×104m3时,C14的等级为等级Ⅱ;当10×104m3≤x14<100×104m3时,C14的等级
为等级Ⅲ;当100×104m3≤x14<1000×104m3时,C14的等级为等级Ⅳ;当x14≥1000
×104m3时,C14的等级为等级Ⅴ;其中,x14为步骤一中所确定C14的数值;

C15的等级划分标准如下:当x15<10km2时,C15的等级为等级Ⅰ;当10km2≤x15
<20km2时,C15的等级为等级Ⅱ;当20km2≤x15<40km2时,C15的等级为等级Ⅲ;当
40km2≤x15<80km2时,C15的等级为等级Ⅳ;当x15≥80km2时,C15的等级为等级Ⅴ;
其中,x15为步骤一中所确定C15的数值;

C22的等级划分标准如下:当x22<0.5MPa时,C22的等级为等级Ⅰ;当0.5MPa≤
x22<1.0MPa时,C22的等级为等级Ⅱ;当1.0MPa≤x22<3.0MPa时,C22的等级为等
级Ⅲ;当3.0MPa≤x22<5.0MPa时,C22的等级为等级Ⅳ;当x22≥5.0MPa时,C22的
等级为等级Ⅴ;其中,x22为步骤一中所确定C22的数值;

C24的等级划分标准如下:当x24>50m时,C24的等级为等级Ⅰ;当30m<x24≤
50m时,C24的等级为等级Ⅱ;当10m<x24≤30m时,C24的等级为等级Ⅲ;当5m<x24
≤10m时,C24的等级为等级Ⅳ;当x24≤5m时,C24的等级为等级Ⅴ;其中,x24为步
骤一中所确定C24的数值;

C32的等级划分标准如下:当x32<100m3/d时,C32的等级为等级Ⅰ;当100m3/d
≤x32<1000m3/d时,C32的等级为等级Ⅱ;当1000m3/d≤x32<10000m3/d时,C32的
等级为等级Ⅲ;当10000m3/d≤x32<100000m3/d时,C32的等级为等级Ⅳ;当x32≥
100000m3/d时,C32的等级为等级Ⅴ;其中,x32为步骤一中所确定C32的数值;

C33的等级划分标准如下:当x33<0.5km时,C33的等级为等级Ⅰ;当0.5km≤x33
<1.0km时,C33的等级为等级Ⅱ;当1.0km≤x33<3.0km时,C33的等级为等级Ⅲ;
当3.0km≤x33<10.0km时,C33的等级为等级Ⅳ;当x33≥10.0km时,C33的等级为等
级Ⅴ;其中,x33为步骤一中所确定C33的数值;

C34的等级划分标准如下:当x34<50m时,C34的等级为等级Ⅰ;当0.5km≤x34<
1.0km时,C34的等级为等级Ⅱ;当1.0km≤x34<3.0km时,C34的等级为等级Ⅲ;当
3.0km≤x34<10.0km时,C34的等级为等级Ⅳ;当x34≥10.0km时,C34的等级为等级
Ⅴ;其中,x34为步骤一中所确定C34的数值;

C35的等级划分标准如下:当x35<5%时,C35的等级为等级Ⅰ;当5%≤x35<20%
时,C35的等级为等级Ⅱ;当20%≤x35<35%时,C35的等级为等级Ⅲ;当35%≤x35<
50%时,C35的等级为等级Ⅳ;当x35≥50%时,C35的等级为等级Ⅴ;其中,x35为步骤
一中所确定C35的数值。

并且,步骤二中所述扰动评价指标等级划分标准包括6个所述定性指标的等级划
分标准;

其中,C21的等级划分标准如下:当该隧道节段的地层岩性为泥岩、页岩或粘土
岩时,C21的等级为等级Ⅰ;当该隧道节段的地层岩性为砂岩或细砂岩时,C21的等级
为等级Ⅱ;当该隧道节段的地层岩性为风化花岗岩或火成岩时,C21的等级为等级Ⅲ;
当该隧道节段的地层岩性为风化变质岩时,C21的等级为等级Ⅳ;当该隧道节段的地
层岩性为石灰岩等可溶岩类时,C21的等级为等级Ⅴ;

C23的等级划分标准如下:当该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为不发育时,
C23的等级为等级Ⅰ;当该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为较发育时,C23的等级
为等级Ⅱ;当该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为发育时,C23的等级为等级Ⅲ;
当该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为发育较好时,C23的等级为等级Ⅳ;当该隧
道节段的岩体节理裂隙发育状况为发育良好时,C23的等级为等级Ⅴ;

C25的等级划分标准如下:当该隧道节段的地下水化学类型为HCO3型时,C25的等
级为等级Ⅰ;当该隧道节段的地下水化学类型为HCO3-SO4型时,C25的等级为等级Ⅱ;
当该隧道节段的地下水化学类型为SO4型时,C25的等级为等级Ⅲ;当该隧道节段的地
下水化学类型为Cl-SO4型时,C25的等级为等级Ⅳ;当该隧道节段的地下水化学类型
为Cl型时,C25的等级为等级Ⅴ;

C26的等级划分标准如下:当该隧道节段的岩石透水性强弱程度为弱时,C26的等
级为等级Ⅰ;当该隧道节段的岩石透水性强弱程度为较弱时,C26的等级为等级Ⅱ;
当该隧道节段的岩石透水性强弱程度为中等时,C26的等级为等级Ⅲ;当该隧道节段
的岩石透水性强弱程度为较强时,C26的等级为等级Ⅳ;当该隧道节段的岩石透水性
强弱程度为强时,C26的等级为等级Ⅴ;

C31的等级划分标准如下:当该隧道节段与生态敏感区水力联系为无时,C31的等
级为等级Ⅰ;当该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度为弱时,C31的等级为
等级Ⅱ;当该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度为中等时,C31的等级为等
级Ⅲ;当该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度为较强时,C31的等级为等级
Ⅳ;当该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度为强时,C31的等级为等级Ⅴ;

C36的等级划分标准如下:当隧道开挖施工方法的类型为CRD法时,C21的等级为
等级Ⅰ;当隧道开挖施工方法的类型为CD法时,C21的等级为等级Ⅱ;当隧道开挖施
工方法的类型为分部开挖法时,C21的等级为等级Ⅲ;当隧道开挖施工方法的类型为
上下台阶开挖法法时,C21的等级为等级Ⅳ;当隧道开挖施工方法的类型为全断面开
挖法时,C21的等级为等级Ⅴ;所述分部开挖法、上下台阶开挖法和全断面开挖法均
为钻爆法。

由上述内容可知,步骤二中所述扰动评价指标等级划分标准包括17个所述扰动
评价指标的等级划分标准,详见表1:

表1扰动评价指标的等级划分标准列表



本实施例中,地表水库与湖泊规模指的是地表水库与湖泊的总水量。对涌突水段
落比例进行确定时,该隧道节段中的涌突水节段为由地质勘查人员进行隧道勘察后判
断出来的可能会发生涌突水的节段。

本实施例中,步骤一中对C23进行确定时,根据该隧道节段的岩石质量指标RQD
对该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况进行确定;当RQD>90%时,说明该隧道节段的
岩体节理裂隙发育状况为不发育;当75%<RQD≤90%时,说明该隧道节段的岩体节理
裂隙发育状况为较发育;当50%<RQD≤75%时,说明该隧道节段的岩体节理裂隙发育
状况为发育;当25%≤RQD≤50%时,说明该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为发育
较好;当RQD<25%时,说明该隧道节段的岩体节理裂隙发育状况为发育良好;其中,
RQD主要反映岩石完整程度,即裂隙在该地段地层中的发育程度。

对C26进行确定时,当该隧道节段围岩的渗透系数K<10-5cm/s时,说明该隧道节
段的岩石透水性强弱程度为弱;当该隧道节段围岩的渗透系数10-5cm/s≤K<10-4cm/s
时,说明该隧道节段的岩石透水性强弱程度为较弱;当该隧道节段围岩的渗透系数
10-4cm/s≤K<10-2cm/s时,说明该隧道节段的岩石透水性强弱程度为中等;当该隧道
节段围岩的渗透系数10-2cm/s≤K<1cm/s时,说明该隧道节段的岩石透水性强弱程度
为较强;当该隧道节段围岩的渗透系数K≥1cm/s时,说明该隧道节段的岩石透水性
强弱程度为强。

步骤一中对该隧道节段的地下水化学类型进行确定,按照地下水化学类型的舒卡
列夫分类方法进行确定,具体是根据地下水中6种主要离子(Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、
SO42-、Cl-,K+合并于Na+)及矿化度划分的。本实施例中,主要根据HCO3-、SO42-和Cl-
进行划分。其中,当地下水中仅含有HCO3-时,说明该隧道节段的地下水化学类型为
HCO3型;当地下水中含有HCO3-和SO42-时,说明该隧道节段的地下水化学类型为HCO3-SO4
型;当地下水中仅含有SO42-时,说明该隧道节段的地下水化学类型为SO4型;当地下
水中含有SO42-和Cl时,说明该隧道节段的地下水化学类型为Cl-SO4型;当地下水中
仅含有Cl时,说明该隧道节段的地下水化学类型为Cl型。

本实施例中,步骤一中对C31进行确定时,根据该隧道节段所处施工区域的水力
梯度i′进行确定,且水力梯度i′的数值越大,该隧道节段与生态敏感区水力联系越强;

其中,对该隧道节段所处施工区域的水力梯度i′进行确定时,根据该隧道节段所
处施工区域与生态敏感区的位置关系和该隧道节段所处施工区域与生态敏感区之间
的间距L进行确定;当该隧道节段所处施工区域位于生态敏感区的斜下方且L≥250m
时,i′≤0.1;当该隧道节段所处施工区域位于生态敏感区的斜下方且100m≤L<250m
时,0.1<i′≤0.25;当该隧道节段所处施工区域位于生态敏感区的斜下方且50m≤L
<100m时,0.25<i′≤0.5;当该隧道节段所处施工区域位于生态敏感区的斜下方且L
<50m时,0.5<i′<1;当该隧道节段所处施工区域位于生态敏感区的正下方且L≤50m
时,i′=1;

对C31进行确定时,当i′≤0.1时,说明该隧道节段与生态敏感区水力联系为无;
当0.1<i′≤0.25时,说明该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度为弱;当0.25
<i′≤0.5时,说明该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度为中等;当0.5<i′
<1时,说明该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度为较强;当i′=1时,说明
该隧道节段与生态敏感区水力联系的强弱程度为强。

水力梯度表征沿渗透途径水头损失与渗透途径长度的比值。本实施例中,对水力梯度
i′进行计算时,根据公式i′=h0/L(9),进行计算;式中,h0为两点间水头高度差且其
单位为m,L为该隧道节段所处施工区域与生态敏感区之间的间距且其单位为m。此处,
取水头高度为固定值25m,即h0=25m。

本实施例中,步骤三中利用所确定的隶属度函数对C11对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和
Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式 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 , ]]>分别进行
计算;

对C12对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;

对C13对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;

对C14对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;

对C15对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;

对C22对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;

对C24对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;

对C32对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;

对C33对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;

对C34对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算;

对C35对等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的隶属度进行计算时,根据公式
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 , ]]>分别进行计算。

本实施例,11个所述定量指标中,包括9个正向评价指标和2个反向评价指标,
其中9个正向评价指标分别为:C11、C13、C14、C15、C22、C32、C33、C34和C35;2个
反向评价指标为C12和C24。其中,正向评价指标是指数值越大,对地下水环境影响越
大的定量评价指标;反向评价指标是指数值越大,对地下水环境影响越小的定量评价指
标。

由上述内容可知,采用梯形分布法且通过构造隶属函数对11个所述定量指标进行量
化,得到不同定量指标对于评价等级的相应隶属度;6个所述定性指标主要是通过现场调
查,采用模糊统计的方法进行确定。

本实施例中,步骤七进行模糊综合评价时,参照国内外常用的评价结果等级划分
标准,将生态敏感区隧道施工对地下水环境的影响等级划分为五个等级,分别对地下
水环境影响程度为弱(等级I)、较弱(等级Ⅱ)、中等(等级Ⅲ)、较强(等级Ⅳ)、
强(等级Ⅴ)。

因而,在因素集、评价等级集和权重集都确定的情况下,采用模糊综合评价法进
行处理。本实施例中,步骤六中所述的第一组合权重向量T、第二组合权重向量T1、
第三组合权重向量T2和第四组合权重向量T3组成权重集;评价等级集为{I,Ⅱ,Ⅲ,
Ⅳ,Ⅴ}。因素集分为目标层、准则层和指标层(即方案层)。准则层=﹛C1,C2,C3
﹜;指标层为准则层下属的各扰动评价指标。

并且,对权重集进行确定时,结合主观和客观赋权方法的优点,将熵权法与AHP
结合起来使用。

本实施例中,步骤四中所述层次分析法为九标度法。

并且,步骤四中所述第一判断矩阵其中B1’为N1个专家构造出C1、
C2和C3三类指标的判断矩阵之和;第二判断矩阵其中B2’为N1个专家
构造出C1中5个扰动评价指标的判断矩阵之和;第三判断矩阵其中B3’
为N1个专家构造出C2中6个扰动评价指标的判断矩阵之和;第四判断矩阵
其中B4’为N1个专家构造出C3中6个扰动评价指标的判断矩阵之和。其中,N1为
正整数且N1≥3。构造判断矩阵时,采用构造两两比较判断矩阵(即正互反矩阵),
具体是对各指标之间进行两两对比之后,然后按9分位比率排定各评价指标的相对优
劣顺序,依次构造出评价指标的判断矩阵。

并且,构造各判断矩阵后,需要进行层次单排序与一致性检验。其中,层次单排
序是指每个判断矩阵各因素针对其准则的相对权重。此处,采用便于操作的根法来计
算判断矩阵的最大特征根与特征向量。因而,判断矩阵的构造方法以及层次单排序与
一致性检验的方法均为层次分析法中采用的常规方法。

实际操作过程中,对C1、C2和C3的主观权重进行计算时,先计算出第一判断矩
阵B1中每一行元素的乘积,再对计算得出的每一行元素的乘积开3次方根,最后进
行归一化处理后得到权重向量(w1,w2,w3)。本实施例中,w1=0.246267883,
w2=0.439692401,w3=0.314039716。

对C1中5个扰动评价指标的主观权重进行计算时,先计算出第二判断矩阵B2中
每一行元素的乘积,再对计算得出的每一行元素的乘积开5次方根,最后进行归一化
处理后得到权重向量(w11,w12,w13,w14,w15)。本实施例中,w11=0.241946948,
w12=0.163801627,w13=0.278309813,w14=0.155162924,w15=0.160778688。

对C2中6个扰动评价指标的主观权重进行计算时,先计算出第三判断矩阵B3中
每一行元素的乘积,再对计算得出的每一行元素的乘积开6次方根,最后进行归一化
处理后得到权重向量(w21,w22,w23,w24,w25,w26)。本实施例中,w21=0.116929793,
w22=0.17591542,w23=0.324538235,w24=0.050393469,w25=0.218798883,
w26=0.113424201。

对C3中6个扰动评价指标的主观权重进行计算时,先计算出第四判断矩阵B4中
每一行元素的乘积,再对计算得出的每一行元素的乘积开6次方根,最后进行归一化
处理后得到权重向量(w31,w32,w33,w34,w35,w36)。本实施例中,w31=0.304843965,
w32=0.183701799,w33=0.103056658,w34=0.0872957,w35=0.16836163,
w36=0.152740249。

在太阳城集团论中,太阳城集团是系统有序程度的一个度量,而熵则是系统无序程度的一个度
量,二者绝对值相等,但符号相反。如果某个目标的太阳城集团熵越小,就表明其指标值的
变异程度越大,提供的太阳城集团量越大,其权重也越大。反之,如果其目标的太阳城集团熵越大,
表明其指标值的变异程度越小,提供的太阳城集团量越小,则其权重也越小。熵权法作为一
种客观赋权方法,是依据各指标所包含太阳城集团量的多少来确定指标权重的。

本实施例中,采用熵权法计算C1、C2和C3的客观权重μ1、μ2和μ3时,第一判
断矩阵B1记作B1=(bi′j′)3×3,i′为正整数且i′=1、2、3,j′为正整数且j′=1、2、3;先
对第一判断矩阵B1进行归一化处理,得到归一化矩阵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的客观权重,其中dj′=1-ej′。

采用熵权法计算C1中5个扰动评价指标的客观权重μ11、μ12、μ13、μ14和μ15时,
第二判断矩阵B2记作B2=(bi″j″)5×5,i″为正整数且i″=1、2、3、4、5,j″为正整数且j″=1、
2、3、4、5;先对第二判断矩阵B2进行归一化处理,得到归一化矩阵B2’且B2’=
之后,求出C1中5个扰动评价指标的熵ej″,
之后,求出C1中5个扰动评价指标的客观权重,
μ 1 j = d j / Σ j = 1 5 d j , ]]>其中dj″=1-ej″。

采用熵权法计算C2中6个扰动评价指标的客观权重μ21、μ22、μ23、μ24、μ25和
μ26时,第三判断矩阵B3记作B3=(bi″′j″)6×6,i″′为正整数且i″′=1、2、3、4、5、6,j″′为
正整数且j″′=1、2、3、4、5、6;先对第三判断矩阵B3进行归一化处理,得到归一化
矩阵B3’且B3’=(bi″′j″′)6×6,之后,求出C2中6个扰动评价指标的
熵ej″′,之后,求出C2中6个扰动评价指标的客
观权重,其中dj″′=1-ej″′。

采用熵权法计算C3中6个扰动评价指标的客观权重μ31、μ32、μ33、μ34、μ35和
μ36时,第四判断矩阵B4记作B4=(Bi″′j″)6×6,i″′为正整数且i″′=1、2、3、4、5、6,j″′为
正整数且j″′=1、2、3、4、5、6;先对第四判断矩阵B4进行归一化处理,得到归一化
矩阵B4’且B4’=(Bi″′j″′)6×6,之后,求出C3中6个扰动评价指标
的熵Ej″′,之后,求出C3中6个扰动评价指标
的客观权重,其中Dj″′=1-Ej″′。

本实施例中,步骤七中模糊综合评价完成后,还需进行有效性检验;实际进行有
效性检验时,先根据公式计算得出最大隶属度α;其中β为步骤七中c1、
c2、c3、c4和c5中的第一大数值,γ为c1、c2、c3、c4和c5中的第二大数值;再对
α进行数值比较:当α<0.5时,采用加权平均原则对该隧道节段施工过程对地下水
环境扰动的影响程度进行评价;否则,采用最大隶属度原则对该隧道节段施工过程对
地下水环境扰动的影响程度进行评价。

本实施例中,每个所述隧道节段的长度均为0.3km~3km,即每个所述隧道节段的
隧道长度均为0.3km~3km。

实际使用时,可根据具体需要,对每个所述隧道节段的长度进行相应调整。

AHP层次分析法属于主观赋权法的一种,在确定权重时考虑了专家的经验和知识,
即使指标权重的排序具有较高的合理性,但仍然存在主观随意性的缺陷。熵权法属于
客观赋权法的一种,可以弥补层次分析法主观随意性的缺陷,使得出的权重与实际情
况更加相符。因此,本研究采用主客观方法相结合的组合权重法,用层次分析法计算
指标体系的权重,利用判断矩阵提供的太阳城集团,进一步用熵权法修正层次分析法的出的
权重,再确定最后决策的分析方法采用主观和客观结合的赋权方法,全面合理地确定
指标体系的权重。规避了单一赋权方法的不确定性和随意性。

本实施例中,所评价的隧道节段为六盘山隧道,六盘山平均海拔为2147.74m,属于
高海拔地区;该隧道节段经过将台水库及清凉水库,临近隆德县城水源地,并处于半干旱
半湿润气候带;土壤侵蚀敏感性指数SS值为6.299。

通过对该隧道节段的17个扰动评价指标进行量化,量化结果详见表2:

表2六盘山隧道扰动评价指标量化结果


各扰动评价指标的隶属度计算结果,详见表3:

表3扰动评价指标隶属度计算结果


邀请各大院校、科研单位和设计等部门隧道方面的5位权威专家(即N1=5),对C1、
C2和C3以及C1、C2和C3中各项扰动评价指标按照重要程度进行排序和打分,并结合熵
权法对主观得到的权重进行修正,得到更为客观、科学的组合权重值,见表4。

表4组合权重列表



根据表3和4的内容,利用模糊综合评价法确定六盘山隧道建设对地下水环境影
响的强弱程度。

其中,地理气象类指标隶属度向量 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 ; ]]>

水文地质类指标隶属度向量 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 ; ]]>

隧道工程类指标隶属度向量 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 ; ]]>

模糊综合评价矩阵 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 . ]]>

根据模糊综合评价矩阵C可知,最大值为等级IV对应的0.30972543且等级Ⅲ对应的
0.158584567次之,因而六盘山隧道施工对地表生态环境影响以等级IV为主,等级Ⅲ为
辅,综合评价结果为较强偏中等。

实际进行有效度检验,根据公式 α = 5 β - 1 2 γ × 4 = 5 × 0.30972543 - 1 2 × 0.228560255 × 4 = 0.300045 , ]]>计算得
出最大隶属度;其中由于α=0.3<0.5,最大隶属度有效度较低,应采用加权平均原则(即
加权平均值)来评价。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为正整数且j=1、2、3、4、5;a1=1,a2=2,a3=3,a4=4,a5=5,aj分别
与影响等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ对应。

由计算结果可知,六盘山隧道建设对地下水环境影响程度3.14介于3和4之间,即
中等和较强之间,并且偏中等。隧道施工对地表生态环境影响较强偏中等,说明隧道施工
会降低地下水位,成为隧道及其邻近的人工排泄基准面,对依靠井泉作为饮用水的部分
居民生活用水造成一定影响,因而需采取对应处理措施。

以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技
术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明
技术方案的保护范围内。

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