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        農(nóng)田水利工程建筑物的安全評(píng)價(jià)研究

        2020-06-28 14:20:40孫書洪
        科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2020年16期
        關(guān)鍵詞:家莊渠系泵站

        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(xué)院 水利工程學(xué)院,天津300384 3、天津市農(nóng)業(yè)水利技術(shù)工程中心,天津300384)

        對(duì)于渠系建筑物安全評(píng)價(jià)的研究呈現(xiàn)出發(fā)展迅速、方式多樣、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)日漸科學(xué)化、評(píng)價(jià)體系日益健全化的特點(diǎn),未來隨著對(duì)渠系建筑物安全隱患認(rèn)識(shí)加深,渠系建筑物安全評(píng)價(jià)的健全度和科學(xué)客觀程度將會(huì)繼續(xù)增強(qiáng)。

        1 評(píng)價(jià)方法

        目前用于農(nóng)田建筑物老化評(píng)價(jià)的方法,有類比分析法、綜合評(píng)判法、專家評(píng)定法、模糊綜合評(píng)判法、層次分析法幾種。對(duì)比各個(gè)方法利弊后,在這些評(píng)價(jià)方法中,選出合適的方法進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。模糊綜合評(píng)判法利用渠系建筑物安全評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)體系是一個(gè)復(fù)雜的,多層次、多目標(biāo)模糊評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,該方法跟適合渠系建筑物的安全評(píng)價(jià)。

        1.1 評(píng)判指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)

        將需檢測(cè)建筑物的安全標(biāo)準(zhǔn),按照功能性喪失程度和結(jié)構(gòu)損壞的程度,劃分為A,B,C,D 四個(gè)標(biāo)準(zhǔn),具體如表所示。

        建筑物整體安全評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

        1.2 綜合評(píng)分

        采用1~9 標(biāo)度法,在同層因素中標(biāo)度aij進(jìn)行兩兩比較,比較各個(gè)因素對(duì)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(duì)任意兩個(gè)因素用aij表示元素i 和元素j 對(duì)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(jì)算權(quán)重向量W,將判斷矩陣A 的各個(gè)列向量采用幾何平均法,然后歸一化得到權(quán)重向量:

        使用式(3)計(jì)算A 矩陣的最大特征根λmax

        進(jìn)行判斷矩陣的一次性檢驗(yàn):計(jì)算判斷矩陣的一致性指標(biāo)以得到其偏離一致性的程度。一致性指標(biāo)C.I.采用式(4)計(jì)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(píng)價(jià)研究需對(duì)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(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值,ui表示該指標(biāo)的實(shí)際值,μi表示該指標(biāo)的隸屬度。對(duì)于不能定量表示的定性指標(biāo),采用專家打分與工程經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的方式進(jìn)行賦值。將已數(shù)據(jù)代入式(5)(6)(7)中,計(jì)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(jì)算矩陣均值之后,得到模糊關(guān)系矩陣R。

        此時(shí)可計(jì)算評(píng)價(jià)向量B,計(jì)算公式為:

        最終得到評(píng)價(jià)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(xiàng)bmax,此時(shí)可以計(jì)算此安全評(píng)價(jià)的綜合評(píng)分F,即為:

        根據(jù)安全評(píng)價(jià)體系綜合評(píng)分F 判斷安全范圍,F(xiàn) 在100~80之間時(shí),建筑物安全評(píng)價(jià)等級(jí)為A 級(jí);F 在55~79 之間時(shí),建筑物安全評(píng)價(jià)等級(jí)為B 級(jí);F 在40~54 之間時(shí),建筑物安全評(píng)價(jià)等級(jí)為C 級(jí);F 在0~39 時(shí),建筑物安全評(píng)價(jià)等級(jí)為D 級(jí)。

        2 灌溉泵站安全評(píng)價(jià)實(shí)例

        2.1 邊家莊村泵站概況

        邊家莊村水源為薊運(yùn)河水,薊運(yùn)河水經(jīng)李家口泵站提水入李家口排干,然后進(jìn)入邊家莊村北支渠,支渠寬25~30m,深4.0m。支渠邊有1 臺(tái)300 混流泵泵站,配套變壓器1 臺(tái)。泵站后接混凝土預(yù)制板矩形渠道,渠道斷面為80×80cm。

        2.2 安全評(píng)價(jià)

        先通過1~9 標(biāo)度法,將同層元素進(jìn)行比較,并建立判斷矩陣A

        將數(shù)據(jù)歸一化,通過式(2)計(jì)算權(quán)重向量W

        用式(3)計(jì)算最大特征根:λmax=4.0295

        通過式(4)計(jì)算一致性指標(biāo)

        C.I.<0.1,故判斷該矩陣滿足一致性要求。

        按照泵站的運(yùn)行管理情況、泵站結(jié)構(gòu)損壞情況、泵站設(shè)備毀損情況,對(duì)不能定量的各項(xiàng)影響因子進(jìn)行賦值,通過式(5)(6)(7)進(jìn)行隸屬度計(jì)算,列出影響邊家莊村泵站安全運(yùn)行的三層因素的隸屬度矩陣:

        將計(jì)算三個(gè)矩陣的加和平均值,得到模糊關(guān)系矩陣R,此時(shí)可以通過式(9)計(jì)算評(píng)價(jià)向量B:

        由此獲得邊家莊村泵站安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)各準(zhǔn)則的評(píng)價(jià)向量B=(0.0063,0.2041,0.0844,0.0254)。此時(shí)可以根據(jù)式(10)計(jì)算此安全評(píng)價(jià)的綜合評(píng)分F

        因此,邊家莊村泵站的安全評(píng)價(jià)綜合評(píng)分為20.41 分,分值在0~39 部分,屬于D 級(jí)別。

        綜上,對(duì)邊家莊村泵站進(jìn)行綜合考察和層次分析法計(jì)算評(píng)價(jià)之后,可認(rèn)定,邊家莊村灌溉水利工程可被劃分為D 級(jí)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(jī)組部分無法使用,建筑結(jié)構(gòu)部分損毀嚴(yán)重,兩部分得分過低,影響泵站安全運(yùn)行。建議停止使用,并進(jìn)行拆除重建。

        3 結(jié)論

        采用了層次分析法對(duì)農(nóng)田水利建筑物進(jìn)行安全評(píng)價(jià),并建立了適用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),給出了安全評(píng)價(jià)的計(jì)算方法,適合對(duì)基層灌區(qū)渠系建筑物進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。案例分析表明:邊家莊村泵站可被劃分為D 級(jí)水工建筑,泵站存在重大質(zhì)量安全問題,影響泵站安全運(yùn)行。建議停止使用,并進(jìn)行拆除重建。

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