陳德勇

(燈塔市水利工作服務中心，遼寧 遼陽 111300)

0 引 言

泵站工程具有跨流域調水、排洪排澇、供水和灌溉等功能，通過能源消耗的方式對水資源分布與位置產(chǎn)生作用，在促進國民經(jīng)濟發(fā)展和推動工農業(yè)生產(chǎn)等方面發(fā)揮著重大作用。泵站管理現(xiàn)代化是靈活優(yōu)化配置水資源的重要基礎和實現(xiàn)水利工程現(xiàn)代化的重要保障[1]。對此我國許多學者開展了大量研究并取得一定的成果，如王雪琴從泵站設備完整性、老化運行狀態(tài)、技術經(jīng)濟和管理狀態(tài)等方面，構建了多層次、多因素評價體系和模糊綜合評價模型；鐘漢東等對泵站現(xiàn)代化管理內容從經(jīng)營管理方式、技術和組織管理3個方面分析，在此基礎上建立泵站管理現(xiàn)代化經(jīng)濟技術考核指標和綜合評價體系；仇寶云等結合大型梯級泵站的技術特點和南水北調東線工程有關資料，構建了梯級泵站技術管理維修性、經(jīng)濟性和可靠性評價體系[2]。然而，現(xiàn)有研究主要局限于泵站老化狀態(tài)、技術性能、設備運行等技術管理和狀態(tài)分析方面，整體考慮管理單位的評價研究較少，無法為泵站管理單位明確現(xiàn)代化管理目標差距和查找工作中存在的不足提供科學的依據(jù)。

隨著社會的發(fā)展和人們對水環(huán)境保護意識的不斷增強，自動化、信息化管理為未來發(fā)展的必然趨勢。進一步深化的泵站管理現(xiàn)代化內涵要求管理手段信息化、管理機制規(guī)范化及法制化、管理理念現(xiàn)代化的同時，還要不斷完善水利基礎設施設備。為解決各評價因子間的不相容問題及客觀評價泵站管理現(xiàn)代化程度，本文結合相關理論構建物元評價模型，并以燈塔市康家臺排澇站為例，客觀科學的評價其現(xiàn)代化管理水平，為居民生活用水、工農業(yè)發(fā)展和泵站管理技術改革創(chuàng)新提供強有力的保障。

1 排澇站管理現(xiàn)代化評價體系

當前，大中型泵站不僅要承擔供水、抗旱、防洪等任務，還要兼顧美化環(huán)境、節(jié)水節(jié)能及以科學調度水資源為主的社會效益，最大限度的實現(xiàn)生態(tài)和經(jīng)濟效益。然而高效、良好的工程設施為實現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益的重要基礎，對工程設施采用先進的技術手段進行更新改造、維修養(yǎng)護、觀測監(jiān)測、檢查等為泵站管理現(xiàn)代化的主要工作。根據(jù)現(xiàn)有研究成果將泵站管理現(xiàn)代化定義為：具有高專業(yè)技術水平和科學先進管理思想的隊伍。通過培養(yǎng)高端信息化技術人才和引入先進的科學管理新技術，加強泵站高程度信息自動化的管理、監(jiān)控、監(jiān)測系統(tǒng)和水利基礎設施建設，完善以市場為導向和跨區(qū)域統(tǒng)一排水調水的管理體系，對泵站設施加以改進，確保排澇泵站的良好正常工作。

1.1 建立指標體系

泵站管理現(xiàn)代化建設涉及的要素繁多、結構復雜、內容廣泛，主要有人才隊伍、手段方法、水利設施、體制機制等內容，具有動態(tài)性、多樣性和復雜性等特征，需要把握核心與本質，綜合考慮各方面要求建立層次結構體系。

結合泵站現(xiàn)代化管理的影響因素和我國泵站管理工作的實際情況，考慮信息化、水生態(tài)保護等方面內容，遵循可比性、層次性、導向性、系統(tǒng)性、先進性和定量與定性相結合等原則，力求做到靈活應用、客觀科學和多層次全方位。根據(jù)泵站管理特點、現(xiàn)代化管理目標和以上原則，從系統(tǒng)性、必要性和全面性的角度考慮各構成要素及其內在聯(lián)系，采用理論分析法選取具有代表性的指標，從而構建多層級、多因子綜合評價體系，如表1所示。

1.2 組合法確定權重

在理論和實踐上泵站管理現(xiàn)代化評價體系研究還處于初始階段，一般采取能夠有效利用已有知識經(jīng)驗和廣泛聽取研究學者意見的專家賦權法，但主觀性判斷對評價結果的影響明顯。熵權法可有效避免指標權重受主觀因素的影響，其基本原理將各指標權重按照其真實數(shù)據(jù)計算。所以，本文考慮將專家賦權法和熵權法相耦合確定組合權重，基于樣本數(shù)據(jù)與個人經(jīng)驗之間的關系確保權重計算的準確性。組合權重計算流程為：

1) 熵權Wi的計算。設存在m個評價指標的樣本有n個，通過單因子模糊判斷和各指標標準化處理，建立相應優(yōu)屬度矩陣R=(xij)m×n，其中i=1,2,…,m;j=1,2,…,n；根據(jù)熵的具體內涵確定各指標熵為：

(1)

(2)

通過以上修正計算得到指標i的熵權為：

(3)

(4)

表1 泵站管理現(xiàn)代化評價體系

2 排澇站管理現(xiàn)代化評價物元模型

2.1 物元分析法的概念

我國學者蔡文提出的一種揭示不相容問題變化規(guī)律的物元分析法，其基本原理探索事物的變化過程和物元的可變性、可拓性，通過對事物基本元素的分析找出問題解決方法。定義事物N的特征定義為C，其量值用X來表征，由此構成的有序三元組R為描述的基本元，記為R=(N,C,V)。

泵站管理現(xiàn)代化評價體系涉及到的因素多，但因子評價結果相互獨立且具有一定的模糊性特征。對于該模糊性評價問題，物元分析法能夠運用簡單的物元模型有效的處理評價過程中存在不相容問題，通過質與量的轉化更加系統(tǒng)、客觀的確定泵站管理等級。

2.2 構建物元評價模型

1)物元矩陣的構造。設管理現(xiàn)代化評價的模糊量值為排澇泵站N關于特征C的量值X的隸屬度，則用于描述待評事物的模糊物元矩陣為：

(5)

式中：P0、R為待評單元和泵站管理現(xiàn)代化n維物元；Xi、Ci為評價指標Ci的量值和評價單元中的第i項指標。

構造經(jīng)典域和節(jié)域物元。根據(jù)泵站運行實際情況及其現(xiàn)代化管理目標要求，劃分為5個評價等級，即Nj(j=1,2,…,5)，關于Ci特征Nj的量值區(qū)間為Xij=[aji,bji]，則構造的經(jīng)典域物元Rj的表達式為：

(6)

設Np為泵站管理現(xiàn)代化的所有評價等級，關于Ci特征Np的的量值區(qū)間為Xpi=[api,bpi]，則構造節(jié)域物元矩陣Rp的表達式為：

(7)

3)計算關聯(lián)度。為定量反映不相容問題之間的關系，采用具體的函數(shù)值描述，排澇泵站管理現(xiàn)代化各指標的關聯(lián)度Kj(xi)，計算式如下：

(8)

式中：xi為實測指標值；ρ(xi,Xji)、ρ(xi,Xpi)分別為經(jīng)典域區(qū)間Xji、節(jié)域區(qū)間Xi到實軸上任一點到點xi的距，計算式為：

(9)

(10)

|xji|=|aji-bji|

(11)

4)綜合關聯(lián)度的集鎮(zhèn)。關于評價等級j評價單元P0的趨近程度采用綜合關聯(lián)度Kj(P0)來反映，計算方法如下：

(12)

5) 待評物元P0的等級確定。令Kj=max{Kj(P0)}(j=1,2,…,m)，待評物元P0處于第j等級。

若Kj(P0)值處于0-1范圍，代表在j級評價等級下排澇站管理現(xiàn)代化達到目標要求，接近該等級上限的程度隨此值的增大而增加；若Ki(p)值處于-1-0之間，代表在j級評價等級下泵站管理現(xiàn)代化不符合目標要求，但存在轉化為該等級的條件，值越小則能夠轉化的條件越好；若Ki(p)值小于-1，代表在j級評價標準下泵站管理現(xiàn)代化無法達到目標要求，且不存在轉化為該等級的條件。

3 實例分析

3.1 康家臺排澇站概況

康家臺農業(yè)園區(qū)排澇站工程位于燈塔市東部的康家臺農村以及小黃金村附近排澇站，該泵站工程擔負7.38km2集雨面積的排澇任務，主要建筑物包括進水前池、泵房、出水鋼管、出水池、變電站等，受益范圍包括康家臺農業(yè)園區(qū)、東古城城子村、小黃金村及其周邊，約8760人口。為充分增加排澇能力以及達到運行節(jié)能的要求，整個工程擬在原來自排閘附近以及覆土上各新建一座泵站，兩泵站的裝機容量均為150kw，設計流量1.3m3/s，根據(jù)設計規(guī)范確定電排站等別為Ⅴ等，電排站規(guī)模屬小(2)型。結合專家意見和排澇站運行實際情況，統(tǒng)計整理排澇站管理相關資料提取各評價因子值，其中C1-C4指標值依次為67.1%、83.5%、72.0%、68.2%；C5-C14指標值依次為68.2%、80.4%、86.7%、95.2%、92.4%、8205%、90.8%、82.3%、81.6%、60.8%；C15-C17指標值依次為76.6%、80.5%、88.4%；C18-C20指標值依次為91.3%、86.1%、77.5%；C21-C24指標值依次為80.2%、94.8%、81.5%、86.4%。

3.2 評價標準與泵站管理水平

對康家臺排澇站管理現(xiàn)代化程度運用物元分析模型進行綜合評價，采用專家打分法確定定性指標的評價等級。根據(jù)各指標具體內涵將評價等級劃分為優(yōu)秀、良好、一般、合格、不合格5個級別，所對應的取值區(qū)間為0.9-1.0、0.8-0.9、0.7-0.8、0.6-0.7、0.4-0.6，各指標現(xiàn)狀值即為所對應的評分值。

定量指標現(xiàn)狀水平值為現(xiàn)狀實際值與目標值的比值，表2給出了部分指標的實際現(xiàn)狀值和目標值計算方法。

表2 部分指標計算方法

經(jīng)標準化處理獲取定性指標與定量指標的標準現(xiàn)狀值，對工程管理現(xiàn)狀標準值依據(jù)康家臺排澇站已有數(shù)據(jù)資料進行計算，如表3所示。

3.3 評價結果分析

1)權重計算。各評價指標考慮利用專家賦權法和熵權法計算其綜合權重，由此保證結果的客觀性和準確性。評價體系指標層客觀權重運用MATLAB工具和公式(1)-(3)求解，指標層和準則層指標的主觀權重利用專家賦權法確定，然后依據(jù)主、客觀權重計算結果和計算公式(4)獲取各參數(shù)對目標層的綜合權重。綜合權重值、主客觀權重值和專家賦權值如表3所示。

2)節(jié)域和經(jīng)典域的確定。結合各指標具體內涵將管理現(xiàn)代化程度劃分為優(yōu)秀、良好、一般、合格、不合格5個級別，從而確定節(jié)域Rp=[0.4,1.0]，經(jīng)典域Rj依次為[0.9,1.0]，[0.8,0.9)，[0.7,0.8)，[0.6,0.7)，[0.4,0.6)，其中j為5,4,3,2,1。

3)計算關聯(lián)度。在物元評價模型中輸入各項指標的綜合權重及其現(xiàn)狀數(shù)據(jù)(表3)，不同評價等級下康家臺排澇站管理現(xiàn)代化各指標的綜合關聯(lián)度、關聯(lián)利用MATLAB工具求解，如表4所示。

表3 康家臺排澇站管理現(xiàn)狀及各指標權重計算

表4 不同評價等級下泵站管理現(xiàn)代化指標關聯(lián)度

4)結果分析。從表4可以看出，康家臺排澇站管理現(xiàn)代化的綜合關聯(lián)度Kj=0.0645，處于優(yōu)秀等級，現(xiàn)代化程度較高。單因子評價中有6個參數(shù)達到“良好”等級，分別有2個因子達到“中等”和“合格”水平，有14個評價因子達到“優(yōu)秀”等級，從單因子隸屬等級可看出康家臺排澇站達到較高的現(xiàn)代化管理程度。達到良好或優(yōu)秀評價等級的指標有設施設備管理指標C5-C14和規(guī)范化管理指標C1-C4，達到良好水平的評價因子存在轉化為優(yōu)秀水平的條件，可見技術性能和設施狀況較高，設施設備與規(guī)范化指標現(xiàn)代化水平較高；水利信息數(shù)據(jù)完整度C16在信息化管理系統(tǒng)中處于合格水平，由此表明康家臺排澇站的信息管理現(xiàn)代化，如地理信息、運行管理、工程監(jiān)測和水文等成都較低，仍需要加強；應急處理能力和調度運行的現(xiàn)代化水平較高，對于應急管理機制建設C19應進一步加強；水生態(tài)管理體系為當前康家臺排澇站管理的短板，大多數(shù)參數(shù)未達到良好或優(yōu)秀水平，在保潔綠化和水土流失治理方面相關部門應加大力度，從而保證該泵站管理水平的提升。

康家臺排澇站運行管理實際情況和本文評價結果保持高度的一致性，評價結果具有較強的可信度和準確性。

4 結 論

1) 泵站管理現(xiàn)代化的根本目標為最大化實現(xiàn)泵站工程效益，它是一項集經(jīng)濟、管理、電氣、水力機械、水工等科學于一體的綜合管理，在滿足安全可靠運行的條件下達到設計工程。當前，考慮模糊性因素的泵站管理現(xiàn)代評價研究還鮮有報道，本文結合水利現(xiàn)代化內涵特征和相關資料，從多個不同方面建立現(xiàn)代化管理評價體系，對各指標綜合權重利用專家賦權和熵權相結合的方法計算，考慮客觀情況和決策者偏好影響，保證評價結果的科學有效性，利用物元評價模型有效解決各評價因子間的不相容問題，評價結果簡明、可靠且評價過程簡單明了，可為泵站管理提供可靠的依據(jù)。

2) 選取康家臺排澇站為例，科學評價了其管理現(xiàn)代化水平，結果顯示該泵站達到優(yōu)秀管理登記，評價結果較為客觀、真實的反映泵站運行實際狀況。應急處理、調度運行、設備設施管理和泵站規(guī)范化管理體系達到較高的現(xiàn)代化管理水平，信息化管理處于較高水平，為進一步提升水利信息資源管理能力仍需要大大現(xiàn)代化管理強度，采取互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)等信息管理手段，建立地理信息、工程管理等數(shù)據(jù)庫，完善信息的整合、收集和防止有效數(shù)據(jù)的缺損。水生態(tài)管理體系為當前康家臺排澇站管理的短板，大多數(shù)參數(shù)未達到良好或優(yōu)秀水平，在保潔綠化和水土流失治理方面相關部門應加大力度，從而保證該泵站管理水平的提升。