齊成新

（山東省調(diào)水工程運(yùn)行維護(hù)中心牟平管理站）

0 引言

星石泊泵站位于煙臺市牟平區(qū)龍泉鎮(zhèn)星石泊村東南約200 m 處，泵站機(jī)組中心線設(shè)計樁號為219+190.02，960.76，上下均接壓力鋼管，泵站設(shè)計流量為4.80 m3/s，設(shè)計揚(yáng)程73 m，總裝機(jī)容量6 800 kW。膠東調(diào)水工程星石泊泵站作為中國大規(guī)模的泵站，其運(yùn)行特性指標(biāo)是跨流域調(diào)水工程運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對膠東調(diào)水工程星石泊泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)進(jìn)行評價，是確保膠東調(diào)水工程星石泊泵站能夠處于最佳運(yùn)行狀態(tài)的有效手段。目前，已有學(xué)者提出膠東調(diào)水工程星石泊泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價方法，通過遺傳投影尋蹤模型，進(jìn)行泵站運(yùn)行綜合評價。文章在此基礎(chǔ)上，提出一種新型膠東調(diào)水工程星石泊泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價方法，致力于通過精準(zhǔn)分析，得到更加客觀的評價結(jié)果。

1 膠東調(diào)水工程星石泊泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價方法

1.1 確定泵站最佳運(yùn)行特性評價指標(biāo)

結(jié)合膠東調(diào)水工程星石泊泵站實(shí)際運(yùn)行情況，下述將開展膠東調(diào)水工程星石泊泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價方法的設(shè)計。泵站最佳運(yùn)行特性評價指標(biāo)可宏觀表示泵站最佳運(yùn)行特性，根據(jù)泵站最佳運(yùn)行特性的各評價指標(biāo)，分析泵站最佳運(yùn)行特性，基礎(chǔ)的泵站最佳運(yùn)行特性評價指標(biāo)由：運(yùn)行電費(fèi)、開停機(jī)次數(shù)、葉片調(diào)節(jié)次數(shù)、運(yùn)行時間、平均效率、消耗功率以及總抽水量構(gòu)成。由于泵站最佳運(yùn)行特性評價指標(biāo)會受到的外界影響因素較多，因此在評價過程中應(yīng)在經(jīng)濟(jì)許可的條件下，合理地以少數(shù)的綜合變量取代原有的多維變量，用來解決泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)參數(shù)多解性存在的問題。利用最小二乘法求得膠東調(diào)水工程星石泊泵站最佳運(yùn)行特性評價指標(biāo)，擬合最終獲得的結(jié)果。

1.2 計算泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價風(fēng)險值

將膠東調(diào)水工程星石泊泵站的最佳運(yùn)行特性聯(lián)系起來，作為直接影響其評價標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵因素，在評價過程中發(fā)揮著重要作用，從而綜合考慮其特殊地質(zhì)條件，計算出泵站的最佳運(yùn)行特性評價風(fēng)險值，從而實(shí)現(xiàn)對泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)的評價。本文采用早期瑞典科學(xué)家Hakanson提出的生態(tài)指標(biāo)評價方法，根據(jù)膠東調(diào)水工程星石泊泵站實(shí)際運(yùn)行情況，對泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)進(jìn)行有效評價，結(jié)合多方面風(fēng)險評價經(jīng)驗，計算泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價的風(fēng)險值。具體計算，如公式（1）所示。

式（1）中：β 指的是多種外界影響泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)的因素；T指的是評價隱患；m指的是泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)；f指的是泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價的主控因素。根據(jù)上述計算公式，判定泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價數(shù)據(jù)中潛在的風(fēng)險，當(dāng)計算結(jié)果能夠達(dá)到膠東調(diào)水工程星石泊泵站最佳運(yùn)行特性時，證明評價結(jié)果具有可實(shí)施性，當(dāng)超出或低于該范圍時，需修正泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價數(shù)據(jù)后重新計算，直至滿足泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價要求。

1.3 構(gòu)建評價因子荷載矩陣

通過明確泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價風(fēng)險值，提取最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價中的關(guān)鍵評價因子，下述將采用構(gòu)建評價因子荷載矩陣的方式，進(jìn)行評價方法的下一步設(shè)計。首先，建立對應(yīng)的數(shù)據(jù)樣本矩陣，自定義該組矩陣的表示方法為Z，則Z 對應(yīng)的樣本組合表示為Zi=｛Zi1，Zi2，……Zij｝，其中，j 指的是泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價主成分的數(shù)量。首先，采用云端數(shù)據(jù)處理方式對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行前期數(shù)據(jù)預(yù)處理，統(tǒng)一存儲數(shù)據(jù)的格式，實(shí)現(xiàn)對泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)的有效分析。而后，選擇可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)動態(tài)化分析的線性函數(shù)，定義函數(shù)的TEC 的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，保留傳統(tǒng)評價方法中數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢，將特征空間中的數(shù)據(jù)進(jìn)行正交方向的轉(zhuǎn)換，按照數(shù)據(jù)的特征值大小，將最佳運(yùn)行特性指標(biāo)重要程度從高到低依次進(jìn)行排列，前m組數(shù)據(jù)集合是保留數(shù)據(jù)變異結(jié)構(gòu)最多的數(shù)據(jù)組。最后，進(jìn)行特性指標(biāo)數(shù)據(jù)代表成分的方差數(shù)值計算。計算公式如公式（2）所示。

式（2）中，λ指的是泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)對應(yīng)的映射數(shù)據(jù)；I指的是多種特征元素的單向矩陣。根據(jù)上述公式可進(jìn)行泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)的投影評價，結(jié)合投影的單位及覆蓋范圍，實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的評價因子荷載矩陣建立，滿足數(shù)據(jù)的綜合性評價。

1.4 泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價賦值

根據(jù)上述建立的評價因子荷載矩陣，下述將進(jìn)行評價方法中的最后一步，泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價賦值。首先，根據(jù)德爾菲數(shù)據(jù)處理方法，進(jìn)行多組數(shù)值的權(quán)重程度對比，采用專家評分的方式，從技術(shù)投入及凈化效果兩個方面，進(jìn)行泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價數(shù)據(jù)評價的模擬化檢測。結(jié)合基礎(chǔ)對比指標(biāo)，將區(qū)間賦值數(shù)據(jù)分為0～60 分、60～75 分、75～85 分以及＞85分，整合泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)賦值的數(shù)值，采用動態(tài)化評價方式，對多種泵站最佳運(yùn)行特性評價指標(biāo)進(jìn)行綜合性賦值。除此之外，可采用建立核函數(shù)的方式進(jìn)行多級指標(biāo)變量的統(tǒng)計，對權(quán)重值較大的泵站最佳運(yùn)行特性評價指標(biāo)賦予較高的權(quán)值，分析數(shù)據(jù)間的權(quán)值占比，及權(quán)值之間的動態(tài)化關(guān)系，實(shí)現(xiàn)泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價。還可以通過對權(quán)值數(shù)據(jù)進(jìn)行從大到小的排序，數(shù)值越大表示泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)越重要。

2 實(shí)驗

2.1 實(shí)驗準(zhǔn)備

為構(gòu)建實(shí)驗，便于對比設(shè)計評價方法與傳統(tǒng)評價方法的適用性，通過在膠東調(diào)水工程星石泊泵站均勻布設(shè)8 個測試點(diǎn)，每個測試點(diǎn)之間間距約為300 m左右，依次編號為1～8號測試點(diǎn)。將采集到的數(shù)據(jù)利用仿真實(shí)驗軟件，進(jìn)行歸一化處理。

表1 實(shí)驗環(huán)境配置要素具體參數(shù)表

結(jié)合表1 所示，根據(jù)泵站最佳運(yùn)行特性作為測試依據(jù)，分別使用傳統(tǒng)評價方法以及本文設(shè)計評價方法進(jìn)行仿真實(shí)驗，設(shè)置傳統(tǒng)的評價方法為實(shí)驗對照組。實(shí)驗主要內(nèi)容為測試兩種評價方法的評價矢量，從而評定評價精準(zhǔn)度更高的評價方法。在此次的仿真實(shí)驗中，共針對1～8號測試點(diǎn)進(jìn)行8組實(shí)驗。針對MyCloud 仿真實(shí)驗軟件測得的評價矢量，記錄實(shí)驗結(jié)果，進(jìn)而判斷兩種評價方法對于膠東調(diào)水工程星石泊泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)的評價能力。

2.2 實(shí)驗結(jié)果與分析

根據(jù)上述設(shè)計的實(shí)驗步驟，采集1～8 號測試點(diǎn)的實(shí)驗數(shù)據(jù)，將兩種評價方法下的評價矢量進(jìn)行對比，評價矢量對比結(jié)果，如下表2所示。

表2 評價矢量對比表

通過表2可得出如下的結(jié)論：文章設(shè)計的評價方法凈化效果評價矢量最高為0.96，實(shí)驗對照組為0.55，設(shè)計的評價方法評價能力更強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)對膠東調(diào)水工程星石泊泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)的精準(zhǔn)評價。

3 結(jié) 語

通過實(shí)驗結(jié)果，證明所設(shè)計的評價方法其各項功能均可以滿足設(shè)計總體要求，可以廣泛應(yīng)用于膠東調(diào)水工程星石泊泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價方面。設(shè)計評價方法不但能夠完成傳統(tǒng)的評價方法所不能完成的任務(wù)，還能夠以評價因子荷載矩陣為導(dǎo)向，為膠東調(diào)水工程星石泊泵站最佳運(yùn)行特性指標(biāo)評價方法的設(shè)計提供學(xué)術(shù)意義。本文唯一不足之處在于沒有對膠東調(diào)水工程星石泊泵站最佳運(yùn)行特性體系進(jìn)行深入分析，相信這一點(diǎn)，也可以作為膠東調(diào)水工程星石泊泵站最佳運(yùn)行特性方面日后的研究方向之一。