付澤強(qiáng)

摘? 要：以城市燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道作為研究對象，闡述了埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿滥途眯栽u估指標(biāo)體系的建立原則，分析了埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿滥途眯栽u估指標(biāo)體系的階梯層次結(jié)構(gòu)，建立了埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿滥途眯栽u估的目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層，并引入未確知模型理論對指標(biāo)層進(jìn)行權(quán)重分析、層次分析法對準(zhǔn)則層進(jìn)行權(quán)重分析，提高了埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿滥途眯栽u估指標(biāo)體系的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：燃?xì)? 管道? 耐久性? 指標(biāo)體系

中圖分類號：F224? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2021）01（c）-0086-04

Abstract： Taking the urban buried steel gas pipeline as the research object， this paper expounds the establishment principle of the durability evaluation index system of the buried steel gas pipeline， analyzes the ladder hierarchical structure of the durability evaluation index system of the buried steel gas pipeline， establishes the target layer， criterion layer and index layer of the durability evaluation of the buried steel gas pipeline， and introduces the unascertained model theory is introduced to analyze the weight of the index layer， and the analytic hierarchy process is used to analyze the weight of the criterion layer， the accuracy of durability evaluation index system of buried steel gas pipeline is improved.

Key Words： Gas; Pipeline; Durability; Index system

1? 指標(biāo)體系建立原則

要想對非常復(fù)雜的綜合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)耐久性進(jìn)行評估并達(dá)到很好的效果，就需要合理完善的評估指標(biāo)和體系。評估的關(guān)鍵是要建立能夠直接影響評估對象類別的指標(biāo)體系，要求能夠客觀地反映被評估物體的基本特征。指標(biāo)過多也許能夠給出更精確的結(jié)果，但是過程太過復(fù)雜不易于實(shí)現(xiàn)，而且還極有可能導(dǎo)致因素間的相互混淆，不能突出重點(diǎn);相反，指標(biāo)過少能夠簡化評價步驟，但是很可能漏掉直接決定因素，導(dǎo)致評估結(jié)果失真，結(jié)果精確度不夠。所以指標(biāo)體系的建立應(yīng)該能夠較全面、客觀地反映被評價物體，但是又不太過于繁復(fù)[1]。

因此，結(jié)構(gòu)評估指標(biāo)體系的建立必須遵循系統(tǒng)性、科學(xué)性、普遍性與特殊性以及可以量化的原則。要求根據(jù)評估對象的特質(zhì)，有層次地選擇評價指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可操作性;科學(xué)地、客觀地確定評價指標(biāo)，遵循結(jié)構(gòu)損傷影響因素的作用規(guī)律，不可以憑個人的主觀臆斷，應(yīng)該考慮事物發(fā)展變化的一般規(guī)律，體現(xiàn)事物的共性與個性。定性的指標(biāo)只能確定事物的狀態(tài)，應(yīng)該盡量選取能夠直接測量或者通過某些方法可以實(shí)現(xiàn)定量化的指標(biāo)，消除人為的評估誤差，得出結(jié)構(gòu)最客觀真實(shí)的評估結(jié)果。

2? 階梯層次結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)在進(jìn)行耐久性評估時，需要分析各個影響因素直接的相互關(guān)聯(lián)，確定結(jié)構(gòu)各個因素層的遞進(jìn)關(guān)系，此處將結(jié)構(gòu)的階梯層次分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。

目標(biāo)層是最高級的一層，是我們需要解決的問題。對于比較復(fù)雜的問題，可以根據(jù)需要對其進(jìn)一步劃分，如總的目標(biāo)層、戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)層和子戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)層。

目標(biāo)層下面一層為結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)則層，它是要解決的問題與最細(xì)部影響指標(biāo)的聯(lián)接中間環(huán)節(jié)，也可以稱為因素約束層。同樣的道理，準(zhǔn)則層也可以根據(jù)需要分為若干的子準(zhǔn)則層。

階梯層次結(jié)構(gòu)的最低一級就是指標(biāo)層（見圖1），其包含了上述的指標(biāo)元素，在燃?xì)夤艿赖哪途眯栽u估中，影響耐久性的指標(biāo)主要有環(huán)境條件、管道完整性、腐蝕坑深、鋼管強(qiáng)度等方面[2]。

基于以上耐久性評估原則，將管道的耐久性評估分為管道本體的抗腐蝕能力、土壤的腐蝕性以及防腐層的完整性等內(nèi)容，三者的評估中又包含了定性和定量的指標(biāo)。定性的指標(biāo)可以根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)對指標(biāo)的不同描述給出相應(yīng)的判斷區(qū)間，而對于定量的評估指標(biāo)值，我們可以通過現(xiàn)場檢測或者實(shí)驗(yàn)室測量得到。管道耐久性評估的指標(biāo)分層情況如圖2所示[3-4]。

3? 指標(biāo)層權(quán)重分析

燃?xì)夤艿滥途眯缘闹笜?biāo)層中，即土壤ph值、土壤電阻率等因素可以通過檢測試驗(yàn)得到，屬于定量指標(biāo)，這類“分類權(quán)重”的分析過程如下[5]。

假設(shè)指標(biāo)j（觀測值）的分值使評估對象x1屬于Ck等級的未確知測度是μijk：即有μijk大小的可能性。但是評估一個對象的性質(zhì)還包含多個指標(biāo)：假設(shè)共有m個，那么m種指標(biāo)對x1的綜合影響分析如下。

（1）當(dāng)μijk=μijk=…=μijp=1/p，j指標(biāo)對x1屬于每個評估等級的影響是一樣的，有沒有它不影響評估對象的分類，要根據(jù)其余的m-1個指標(biāo)來判斷，j對x1重要性為0。相反，當(dāng)某個指標(biāo)μijk=1，其余p-1個指標(biāo)的未確知測度均為零，表名評估對象x1屬于哪個評估類別完全由指標(biāo)j決定，其他的指標(biāo)沒有做出任何的貢獻(xiàn)，此時j指標(biāo)對x1的分類重要性最大。由此可知，各個指標(biāo)相對于每個評估類別的隸屬度μijk越分散，j指標(biāo)對評估對象x1的分類作用越微小;相反隸屬度μijk越集中對分類的影響就越大。測度μijk的大小，即其取值的分散水平可以通過信息熵理論計算。

（2）人們用信息熵來表示信息的不確定性或者普遍規(guī)律性，令：

指標(biāo)分類權(quán)重與所評估對象的指標(biāo)劃分有關(guān)，是根據(jù)每個指標(biāo)的觀察值以及相應(yīng)的分級標(biāo)準(zhǔn)計算的，它所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)都是專家事先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)等制定的，不會受到檢測樣本的影響，表征了樣本自身性質(zhì)的重要性。

4? 準(zhǔn)則層權(quán)重分析

首先要明確管道本體、土壤、防腐層對管道整體的重要程度，即需要求出三者對于管道整體耐久性的“重要性權(quán)重”。該文采用層次分析法（AHP方法）確定“重要性權(quán)重”。

匹茲堡大學(xué)的著名運(yùn)籌學(xué)家T L.Satty在20世紀(jì)70年代提出了層次分析法。這種方法可以將眾多因素相互聯(lián)系的復(fù)雜問題簡化，綜合專家等相關(guān)研究人員的意見及相關(guān)數(shù)據(jù)，確定事物不同層次間的相對重要程度。

4.1 模型的建立

根據(jù)復(fù)雜系統(tǒng)問題的各個影響因素的屬性特點(diǎn)進(jìn)行劃分，將系統(tǒng)劃分為若干并列的組，而每個分組又可以繼續(xù)進(jìn)行細(xì)分，這樣就形成了上下層次間具有一定邏輯關(guān)系的遞階結(jié)構(gòu)。如上節(jié)中所描述的目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)因素層的劃分。

4.2 構(gòu)造判斷矩陣

比較判斷矩陣是分析同一層次并行關(guān)系的各個因素的重要性的矩陣。設(shè)指標(biāo)Bi分為n個子指標(biāo)，記為Cj（j=1，2，…，n）表1所示的B-C矩陣即為n維的判斷矩陣，其中uij表示，隸屬于Bi的子指標(biāo)系統(tǒng)中，指標(biāo)i相對于指標(biāo)j的重要性。表2是Satty提出的1～9比率標(biāo)度法，因?yàn)榭紤]到了人的心理學(xué)極限，所以這個方法能夠比較好地將人的思維判斷進(jìn)行量化。

4.3 指標(biāo)權(quán)重

層次分析法的思路就是將復(fù)雜問題分解，根據(jù)專家意見，判斷層次中各個因素的相對重要程度，最后再將分解的層次按照一定的邏輯關(guān)系綜合起來，計算出指標(biāo)的重要性權(quán)重，其中僅涉及到簡單的數(shù)學(xué)工具，但卻具有深刻的數(shù)學(xué)原理，代表了人的一種思考判斷方式。

“重要性權(quán)重”與前面計算的“分類權(quán)重”是不一樣的。同一對象的相同指標(biāo)在不同情況下對評估對象的作用是不一樣的?！爸匾詸?quán)重”是指某個指標(biāo)對于樣本屬于哪個類別的重要性，而“分類權(quán)重”是指標(biāo) 對區(qū)分對象類別所做的貢獻(xiàn)大小。兩種指標(biāo)存在聯(lián)系，但是由于其性質(zhì)、確定性等存在不同，不能互相替換。重要性權(quán)重是指標(biāo)自然具有的一種屬性，不會隨其觀察值的改變而改變，適用于所有的樣本。而分類權(quán)重是在特定樣本觀察值的基礎(chǔ)上，根據(jù)相關(guān)的分類標(biāo)準(zhǔn)計算得到的，不能由專家確定的重要性權(quán)重來替代，會造成信息的重復(fù)利用[6]。

5? 結(jié)語

該文重點(diǎn)介紹了燃?xì)夤艿滥途眯栽u估指標(biāo)體系建立的原則以及管道耐久性分析的層次結(jié)構(gòu)，并將燃?xì)夤艿滥途眯栽u估系統(tǒng)分為管道本體、防腐層和土壤腐蝕性3個層次。給出了指標(biāo)關(guān)于自身的“分類權(quán)重”以及指標(biāo)“重要性權(quán)重”的確定方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 武珊珊.基于修正突變級數(shù)法的天然氣管道環(huán)境風(fēng)險評價研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2017.

[2] 黃榮輝，李勛，伍國興.燃?xì)夤艿栏g狀態(tài)模糊綜合評估方法[J].設(shè)備管理與維修，2017（8）：127-128.

[3] 唐望星.城市地下管線信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和功能設(shè)計研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2019（9）：46-47.

[4] 陳小泉，黃柳君，鄧增利，等.油氣田設(shè)備實(shí)時數(shù)據(jù)采集與點(diǎn)位信息管理設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2019（12）：78-79.

[5] 劉文倩.淺談地下管線安全隱患評估及信息系統(tǒng)[J].測繪通報，2016（7）：44-46.

[6] 呂金彪.燃?xì)夤芫W(wǎng)三維信息化體系構(gòu)建及其安全性的研究[D].北方工業(yè)大學(xué)，2017.