李 剛 趙 鵬* 孫書洪,3
(1、天津北大港水庫管理處,天津300384 2、天津農(nóng)學院 水利工程學院,天津300384 3、天津市農(nóng)業(yè)水利技術工程中心,天津300384)
對于渠系建筑物安全評價的研究呈現(xiàn)出發(fā)展迅速、方式多樣、評價標準日漸科學化、評價體系日益健全化的特點,未來隨著對渠系建筑物安全隱患認識加深,渠系建筑物安全評價的健全度和科學客觀程度將會繼續(xù)增強。
目前用于農(nóng)田建筑物老化評價的方法,有類比分析法、綜合評判法、專家評定法、模糊綜合評判法、層次分析法幾種。對比各個方法利弊后,在這些評價方法中,選出合適的方法進行安全評價。模糊綜合評判法利用渠系建筑物安全評價的標準體系是一個復雜的,多層次、多目標模糊評價指標體系,該方法跟適合渠系建筑物的安全評價。
將需檢測建筑物的安全標準,按照功能性喪失程度和結構損壞的程度,劃分為A,B,C,D 四個標準,具體如表所示。
建筑物整體安全評價分級標準
采用1~9 標度法,在同層因素中標度aij進行兩兩比較,比較各個因素對上一層因素的影響程度,確定它在上一層元素中所占的比重。對任意兩個因素用aij表示元素i 和元素j 對上一層影響程度之比,aji為aij的倒數(shù),建立判斷矩陣A,如式(1)所示。
采用根法計算權重向量W,將判斷矩陣A 的各個列向量采用幾何平均法,然后歸一化得到權重向量:
使用式(3)計算A 矩陣的最大特征根λmax
進行判斷矩陣的一次性檢驗:計算判斷矩陣的一致性指標以得到其偏離一致性的程度。一致性指標C.I.采用式(4)計算,所得出的值越小,判斷矩陣一致性越好。
渠系建筑物安全評價研究需對影響因素求取隸屬度,采用半梯形函數(shù)來確定影響因素隸屬度,如式(5)(6)(7)
式中:Gi表示某一指標的標準值,ui表示該指標的實際值,μi表示該指標的隸屬度。對于不能定量表示的定性指標,采用專家打分與工程經(jīng)驗相結合的方式進行賦值。將已數(shù)據(jù)代入式(5)(6)(7)中,計算出某一層因素的隸屬度矩陣,整理出μ1~μn后,將n 層因素的隸屬度矩陣排列,計算矩陣均值之后,得到模糊關系矩陣R。
此時可計算評價向量B,計算公式為:
最終得到評價向量B=(b1,b2,…bn),判斷矩陣滿足C.I.<0.1的歸一化條件之后,按照最大隸屬度原則,選出B 中最大的項bmax,此時可以計算此安全評價的綜合評分F,即為:
根據(jù)安全評價體系綜合評分F 判斷安全范圍,F(xiàn) 在100~80之間時,建筑物安全評價等級為A 級;F 在55~79 之間時,建筑物安全評價等級為B 級;F 在40~54 之間時,建筑物安全評價等級為C 級;F 在0~39 時,建筑物安全評價等級為D 級。
邊家莊村水源為薊運河水,薊運河水經(jīng)李家口泵站提水入李家口排干,然后進入邊家莊村北支渠,支渠寬25~30m,深4.0m。支渠邊有1 臺300 混流泵泵站,配套變壓器1 臺。泵站后接混凝土預制板矩形渠道,渠道斷面為80×80cm。
先通過1~9 標度法,將同層元素進行比較,并建立判斷矩陣A
將數(shù)據(jù)歸一化,通過式(2)計算權重向量W
用式(3)計算最大特征根:λmax=4.0295
通過式(4)計算一致性指標
C.I.<0.1,故判斷該矩陣滿足一致性要求。
按照泵站的運行管理情況、泵站結構損壞情況、泵站設備毀損情況,對不能定量的各項影響因子進行賦值,通過式(5)(6)(7)進行隸屬度計算,列出影響邊家莊村泵站安全運行的三層因素的隸屬度矩陣:
將計算三個矩陣的加和平均值,得到模糊關系矩陣R,此時可以通過式(9)計算評價向量B:
由此獲得邊家莊村泵站安全評價系統(tǒng)各準則的評價向量B=(0.0063,0.2041,0.0844,0.0254)。此時可以根據(jù)式(10)計算此安全評價的綜合評分F
因此,邊家莊村泵站的安全評價綜合評分為20.41 分,分值在0~39 部分,屬于D 級別。
綜上,對邊家莊村泵站進行綜合考察和層次分析法計算評價之后,可認定,邊家莊村灌溉水利工程可被劃分為D 級水工建筑,即其工程現(xiàn)在存在重大質(zhì)量安全問題,泵站機組部分無法使用,建筑結構部分損毀嚴重,兩部分得分過低,影響泵站安全運行。建議停止使用,并進行拆除重建。
采用了層次分析法對農(nóng)田水利建筑物進行安全評價,并建立了適用的評價標準,給出了安全評價的計算方法,適合對基層灌區(qū)渠系建筑物進行安全評價。案例分析表明:邊家莊村泵站可被劃分為D 級水工建筑,泵站存在重大質(zhì)量安全問題,影響泵站安全運行。建議停止使用,并進行拆除重建。