岳 杰，孫菲菲

(1.沈陽市渾北灌區(qū)管理處，沈陽110035;2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，沈陽110866)

0 前言

沈陽市北部的渾北灌區(qū)始建于1914年，總干渠長26.2 km;干渠、分干渠各兩條，全長53.4 m;支渠85條，全長252 km;橋、涵、閘等渠系建筑物89座。目前負(fù)責(zé)于洪區(qū)8個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、2個(gè)農(nóng)場及新民市一個(gè)鄉(xiāng)的142 km2水田的輸配水工作，此外還承擔(dān)著沈城北半部的市內(nèi)排水任務(wù)，同時(shí)還為市內(nèi)幾條景觀河及各大公園提供環(huán)境用水。但是渾北灌區(qū)的渠系工程老化，建筑物普遍破損，95%的閘涵不同程度地漏水、跑水，部分渠道斷面小，比降不合理，一些建筑物阻水，大部分建筑物超期服役，尤其檔、泄水建筑物已無法正常開啟。這些突出的工程問題，不僅妨礙了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，也影響了灌溉期的節(jié)約用水，造成每年數(shù)百萬立方米的水量損失。因此，為了改善輸水條件，提高輸水能力，縮短灌水歷時(shí)，降低水量損失，需對損壞較嚴(yán)重的水閘進(jìn)行修復(fù)，在修復(fù)之前需掌握其損壞程度，這需要對其進(jìn)行安全評價(jià)。

我國在這方面也制定了相關(guān)規(guī)定，1998年制定了《水閘安全鑒定規(guī)定》(SL214—98)(以下簡稱《規(guī)定》)，2008年水利部頒布了《水閘安全鑒定管理辦法》(以下簡稱《辦法》)。根據(jù)《規(guī)定》及《辦法》中的相關(guān)規(guī)定以及相關(guān)規(guī)范，水閘安全評價(jià)要從現(xiàn)狀調(diào)查評價(jià)、水閘的現(xiàn)場安全監(jiān)測評價(jià)和閘室、岸墻和翼墻的復(fù)核計(jì)算分析評價(jià)三大部分進(jìn)行，水閘安全評價(jià)中既具有定量的因素，又具有定性的因素。本文首先建立閘門的評價(jià)指標(biāo)體系，并運(yùn)用層次分析法確定評價(jià)指標(biāo)權(quán)重，請專家針對實(shí)例確定所屬評價(jià)指標(biāo)分?jǐn)?shù)，近而確定灌區(qū)水閘安全水平，為灌區(qū)水閘安全運(yùn)行及管理提供可靠依據(jù)。

1 基于層次分析法的水閘評價(jià)方法

層次分析法(the Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP)，是一種定性與定量分析相結(jié)合的多因素決策分析方法，它用有序的遞階層次結(jié)構(gòu)來表示復(fù)雜問題，通過人們的判斷對決策方案的優(yōu)劣進(jìn)行排序［2-3］。

1.1 基本思路

1)建立遞階層次結(jié)構(gòu)，即評價(jià)指標(biāo)體系。即要把問題條理化、層次化，構(gòu)造出一個(gè)具有層次關(guān)系的結(jié)構(gòu)模型，見圖1。

圖1 水閘安全評價(jià)指標(biāo)體系

2)對同一層次的各指標(biāo)以上一層次的指標(biāo)為準(zhǔn)則進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣。假定某一層指標(biāo)以C為準(zhǔn)則，所支配的下一層次的指標(biāo)為D1、D、…、Dn，我們的目的是按它們對于準(zhǔn)則C的相對重要性賦予 D1、D2、…、Dn相應(yīng)的權(quán)重分值［3-5］。

1.2 水閘級別劃分

在《規(guī)定》中，將水閘安全類別評定為4個(gè)級別:一類閘、二類閘、三類閘和四類閘，一類閘指運(yùn)用指標(biāo)能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，無影響正常運(yùn)行的缺陷，按常規(guī)維修養(yǎng)護(hù)即可保證正常運(yùn)行。二類閘指運(yùn)用指標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，工程存在一定損壞，經(jīng)大修后，可達(dá)到正常運(yùn)行。三類閘指運(yùn)用指標(biāo)達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，工程存在嚴(yán)重?fù)p壞，經(jīng)除險(xiǎn)加固后，才能達(dá)到正常運(yùn)行。四類閘為運(yùn)用指標(biāo)無法達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，工程存在嚴(yán)重安全問題，需降低標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用或報(bào)廢重建。

運(yùn)用層次分析法需要將等級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量化，即如何用數(shù)字來表述水閘的安全級別，本文將水閘安全級別量化并列入表1中。

表1 安全級別量化表

表2 判斷矩陣B1-C11-15

1.3 構(gòu)造判斷矩陣

根據(jù)圖1構(gòu)造判斷矩陣，圖1所示的水閘安全評價(jià)指標(biāo)體系分為3個(gè)層次，分別是:目標(biāo)層、次目標(biāo)層、指標(biāo)層。先以次目標(biāo)層B1為準(zhǔn)則構(gòu)建兩兩判斷矩陣，由專家組對B1下屬指標(biāo)層中的C11、C12、C13、C14、C15作兩兩因素的重要性比較，見表2所示。

1.4 計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

本文采用層次分析法中的積法計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重，步驟如下:

1)將判斷矩陣B1的每一行元素相乘，得到Ai=，i= 1，2，3…，n 。即 Ai= (1/90，200，3/2，1/15，9/2)T。

2)計(jì)算各行乘積Ai的n次方根1，2，3…n。式中，n為矩陣階數(shù)即 n=5。因此，矩陣B1中=(0.4066，2.8854，1.0845，0.5818，1.3510)T

3)將向量［R1，R2，...，Rn］T歸一化，得W=i即為所求的各指標(biāo)權(quán)重。則該矩陣的權(quán)重 為 Wi= (0.0644，0.4573，0.1719，0.0922，0.2142)T

1.5 一致性檢驗(yàn)

根據(jù)上述計(jì)算過程，將各指標(biāo)的權(quán)重列入表3。

表3 水閘綜合評價(jià)指標(biāo)權(quán)重賦值

2 渾北灌區(qū)水閘安全評價(jià)

根據(jù)表1所示的評分標(biāo)準(zhǔn)，由評審專家組對灌區(qū)內(nèi)3處病險(xiǎn)水閘的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行打分見表4。

表4 各指標(biāo)安全量化評價(jià)表

上表中是專家對該灌區(qū)各指標(biāo)打分情況，其中觀測設(shè)施有效性檢測與抗震復(fù)核打分為零，因?yàn)樵摴こ虩o觀測設(shè)施，并且根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001)，核定該工程所在地區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.0 5g，地震基本烈度為Ⅵ度，該工程建筑物級別為2級，設(shè)計(jì)烈度為Ⅵ度，無需進(jìn)行地震復(fù)核計(jì)算。因此，對這兩項(xiàng)指標(biāo)打分為零。

根據(jù)專家打分情況以及指標(biāo)權(quán)重來進(jìn)行綜合評價(jià)。綜合評價(jià)即將單一準(zhǔn)則下的權(quán)重進(jìn)行合成，假定第n-1層上的kn-1個(gè)元素對于總目標(biāo)的排序權(quán)重向量W(n-1)，第n層上kn個(gè)元素對n-1層上所有元素排序權(quán)重向量P(n)，即各項(xiàng)二級指標(biāo)的權(quán)重乘以其所屬一級指標(biāo)權(quán)重即可得到他們的合成權(quán)重Hn為

將專家根據(jù)表3評分標(biāo)準(zhǔn)對各個(gè)評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行的量化評價(jià)值qi代入下式中，計(jì)算震損水庫的綜合評分值T。

根據(jù)表3的評分標(biāo)準(zhǔn)，本次調(diào)查的3處水閘工程安全類別均為三類閘門，已影響正常運(yùn)行，需要對其主要破損部位立即進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

3 結(jié)論

在大型灌區(qū)管理中，經(jīng)常遇到各類水工建筑物發(fā)生病險(xiǎn)的情況，而在日程維護(hù)維修工作中，有重點(diǎn)的完成維修任務(wù)是灌區(qū)管理者的重要工作。以層次分析法為主的評判方法，將以往的評判標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)到定量的評價(jià)指標(biāo)體系上，有利于反應(yīng)建筑物的病險(xiǎn)特征及病險(xiǎn)級別，有利于優(yōu)化配置灌區(qū)維修資金，使灌區(qū)管理更具備科學(xué)性。今后灌區(qū)建筑物的安全管理，更需要包括水閘、涵洞、渠道、泵站在內(nèi)的綜合評價(jià)指標(biāo)體系，其各項(xiàng)所屬權(quán)重及綜合評判結(jié)果的確立對灌區(qū)管理及決策都有指導(dǎo)性意義。

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