摘要：由于水文地質(zhì)條件復(fù)雜、使用年限較長等問題，柳江流域航道整治工程建筑物出現(xiàn)了損毀甚至失效等問題。為研究柳江流域航道整治工程建筑物服務(wù)性能情況，文章利用模糊分析法結(jié)合貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法，對航道整治建筑物展開了全面評價研究。結(jié)果表明：2019年柳江流域航道整治工程建筑物的評分為70.75，評分等級為Ⅱ級;航道內(nèi)主要存在的問題在于山區(qū)地貌復(fù)雜、河流速度大，導(dǎo)致大壩壩根及壩面出現(xiàn)較大程度的損毀，應(yīng)當(dāng)采取措施及時修復(fù)。

關(guān)鍵詞：模糊分析法;貝葉斯網(wǎng)絡(luò);柳江流域;航道整治;工程性能評價

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：U617.9-A-52-182-4

0 引言

由于水文地質(zhì)條件復(fù)雜、使用年限較長等問題，我國長江、珠江等流域內(nèi)的航道整治工程建筑物出現(xiàn)了損毀甚至失效等問題[1-3]。因此，對流域整治建筑物展開全面評價并因地制宜采取措施進(jìn)行處置，對保證航道順利通航具有重要意義。

模糊評價法是對航道工程及其他工程性能展開全面評價的重要方法。趙春鋒等[4]基于模糊層次分析法將建設(shè)項目的驗(yàn)收工作分為多個指標(biāo)，并結(jié)合使用“定性+定量”的評價方法方法，實(shí)現(xiàn)了項目驗(yàn)收工作的準(zhǔn)確評價。孫海波[5]依托于某水利工程建立該流域的水資源承載能力評價體系，并采用模糊綜合評價法對該地區(qū)的水資源承載能力進(jìn)行準(zhǔn)確評估，研究成果為區(qū)域水資源的合理利用和分配工作提供了重要支撐。

綜上所述，現(xiàn)有針對流域整治建筑物工程性能評價的研究較少。因此，本文利用模糊分析法結(jié)合貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法，對航道整治建筑物展開了全面評價并提出具體的處置措施。研究成果可為我國各流域航道整治工程建筑物性能評價及修復(fù)工作提供一定的指導(dǎo)作用。

1 航道概況

為研究柳江流域航道整治工程建筑物的工程性能，本次研究選取柳江流域某區(qū)段為研究對象，該區(qū)段全長303 km，流經(jīng)都勻市及黔東南苗族侗族自治州，是我國典型的山區(qū)河流。柳江流域在該航道段內(nèi)的河床較為陡峭狹窄，且地形地貌落差大、河流流速快。由于該河段處于貴州山區(qū)，因此航道條件較為復(fù)雜。此外，為改善河道運(yùn)輸條件，在該河段內(nèi)共修建了20余座航道整治建筑物，以保證船只在該航道段內(nèi)的順利通行。由于航道整治工程建筑物使用年限較長，且流域內(nèi)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，部分航道整治工程建筑物出現(xiàn)了損毀甚至功能缺失問題。因此，利用模糊分析法對柳江流域航道整治工程建筑物性能展開評價并采取相應(yīng)整治措施，對改善該航道水力運(yùn)輸條件具有十分重要的意義。

2 航道整治工程建筑物評價模型構(gòu)建

2.1 模糊分析法

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法是利用概率計算來表示各種因素的不確定性并利用概率計算方法進(jìn)行推理，其主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。由圖1可知，在一個完整的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中存在一定數(shù)目的節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)之間具有相互依賴性和獨(dú)立性，根據(jù)不同節(jié)點(diǎn)間的相互關(guān)系構(gòu)成一個具有層次性的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)。在貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中，所有的節(jié)點(diǎn)可以具體劃分為根節(jié)點(diǎn)、中間節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，每一個節(jié)點(diǎn)表示一個變量或因素，節(jié)點(diǎn)之間具有歸屬性，根節(jié)點(diǎn)層可以向中間節(jié)點(diǎn)層歸納，中間節(jié)點(diǎn)層可以向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)層歸納。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型能夠利用節(jié)點(diǎn)概率和重要性準(zhǔn)確判別某因素的相對權(quán)重，因此能夠應(yīng)用于評價事物的重要性或性能。

2.2 航道整治工程建筑物評價指標(biāo)體系

基于柳江流域航道整治工程建筑物性能的基本特性和現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，結(jié)合貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法和層次分析法概念，將柳江流域航道整治工程建筑物性能評價體系中的影響要素劃分為4個層次：目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、要素層和指標(biāo)層，具體層遞劃分及要素情況如圖2所示。由圖2可知，本次研究的目標(biāo)層是柳江流域航道整治工程建筑物的技術(shù)狀況和工程性能，準(zhǔn)則層包含功能狀況和結(jié)構(gòu)狀況兩個方面，其中，功能狀況是基于束水攻沙、河道分流及通航優(yōu)化3個方面展開評價，結(jié)構(gòu)狀況是基于結(jié)構(gòu)局部損傷和結(jié)構(gòu)整體損毀狀態(tài)進(jìn)行評價的，這5個因素為要素層。進(jìn)一步劃分指標(biāo)層，束水攻沙可細(xì)分為深寬比、等深線寬度、航槽最小水深以及水流速共4個指標(biāo);通航優(yōu)化則可以分為壅水高度、急流水速和水面比降共3個指標(biāo);局部損毀則是從壩頭、壩根、壩面和邊坡4個不同部位進(jìn)行評價;整體損毀則是包括壩體體積和平均高程兩個指標(biāo)。由此，柳江流域航道整治工程建筑物性能評價指標(biāo)體系構(gòu)建完成，主要包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、要素層和指標(biāo)層4個層次，準(zhǔn)則層包含兩個準(zhǔn)則，要素層包含5個要素，指標(biāo)層包含14個指標(biāo)。

2.3 指標(biāo)評價分值劃分

文獻(xiàn)[6]和[7]中提出一種新型指標(biāo)評價體系方法，并驗(yàn)證了該指標(biāo)評價方法的可行性。本文基于該評價方法，結(jié)合專家咨詢結(jié)果，最終確定了適用于柳江流域航道整治工程建筑物性能評價體系的指標(biāo)評價方法如表1所示。由表1可知，該評價方法共分為5個層次，對應(yīng)不同層次分別評價得到100、80、60、40和20分。此外，指標(biāo)T9、T10、T11、和T12則需要通過現(xiàn)場調(diào)查其損毀程度給予評分，其中，結(jié)構(gòu)完好則評分為100，結(jié)構(gòu)輕微損毀或垮塌則評分80，結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p毀則評分60，結(jié)構(gòu)大面積損毀且具有繼續(xù)破壞的趨勢則評分40，結(jié)構(gòu)完全損毀以至于無法繼續(xù)發(fā)揮工程性能則評分20。

3 柳江流域航道整治工程建筑物性能評價

3.1 評價模型構(gòu)建

基于貝葉斯模糊評價法構(gòu)建航道整治工程建筑物評價模型，首先需要構(gòu)建隸屬度矩陣S。其中，Sij為代表各個不同要素層下的指標(biāo)因子;i表示第i個要素;j表示某一要素層下的第j個指標(biāo)。隸屬度矩陣S如式（1）所示：

S=r11r12…r1mr21r22…r2mrn1rn2…rnm（1）

采用降半梯形分布函數(shù)計算隸屬度，降半梯形分布函數(shù)計算方法如式（2）所示：

rij=0，Ti≤Vi，j-1，Ti≥Vi，j+1Ti-Vi，j-1Vij-Vi，j-1，Vi，j-1

式中：Ti——實(shí)際取值;

Vij——指標(biāo)Ti在第j評價等級的標(biāo)準(zhǔn)值;

m——評價等級數(shù)。

綜上，結(jié)合模糊評價理論可以將上述隸屬度矩陣轉(zhuǎn)化為根節(jié)點(diǎn)的先驗(yàn)概率，先驗(yàn)概率的計算方法如式（3）所示：

p=π（dij）∑jπ（dij）（3）

式中：p——某一要素出現(xiàn)的概率;

π（dij）——該要素隸屬于某模糊子集j的可能性。

3.2 數(shù)據(jù)采集與建筑物評分

本次研究通過深入收集查閱柳江流域各航道局、水務(wù)局及水文局等單位網(wǎng)站公布的資料，結(jié)合研究小組現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，獲得了2019年柳江流域某段航道整治工程建筑物實(shí)際數(shù)據(jù)及所處情況，并對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行了合理篩選與處理，保留真實(shí)有效的研究數(shù)據(jù)，最終得到2019年柳江流域某段航道整治工程建筑物實(shí)際評分如表2所示。

3.3 評價結(jié)果

基于表2數(shù)據(jù)及貝葉斯模糊評價法可以構(gòu)建2019年柳江流域某段航道整治工程建筑物評價隸屬度矩陣如式（4）所示：

S=1000100010000.20.8001000100000.40.6010000.20.80000.40.6000.40.6010000.20.8001000（4）

進(jìn)一步由式（3）將其轉(zhuǎn)化為根節(jié)點(diǎn)模糊概率，轉(zhuǎn)化結(jié)果如表3所示。表中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表根據(jù)《內(nèi)河航道維護(hù)技術(shù)規(guī)范》[8]中的評級劃分標(biāo)準(zhǔn)，其中Ⅰ級為75～100分，Ⅱ級為50～75分，Ⅲ級為25～50分，Ⅳ級為0～25分。

根據(jù)前述章節(jié)評價方法，最終得到2019年柳江流域某段航道整治工程建筑物綜合評價得分技術(shù)概率為D2019=（0.20，0.48，0.27，0.05），則可得到其綜合評價得分為k=0.20×100+0.48×75+0.27×50+0.05×25=70.75。由此可見，在2019年柳江流域某段航道整治工程建筑物綜合評價得分<75分，其綜合評價等級為Ⅱ級。經(jīng)過對航道實(shí)際情況的現(xiàn)場考證，認(rèn)為評價結(jié)果與航道建筑物的實(shí)際情況符合。

綜上所述，柳江流域航道整治工程建筑物整體評分不高，存在航道運(yùn)行不暢甚至受阻的風(fēng)險。結(jié)合資料查閱及現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果可知，柳江流域航道整治工程建筑物主要存在的問題在于航道段內(nèi)地貌落差大、河流流速湍急。此外，由于航道段處于山區(qū)內(nèi)，大范圍存在落石、滑坡等問題，導(dǎo)致航道建筑物尤其是大壩的壩根及壩面均出現(xiàn)了嚴(yán)重的損毀問題。因此，建議及時采取措施對大壩的壩根及壩面展開全面修復(fù)工作，以保障柳江流域航道的順利通航。

4 結(jié)語

為研究柳江流域航道整治工程建筑物性能實(shí)際情況，本次研究利用模糊分析法結(jié)合貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法，對航道整治工程建筑物展開了全面評價，并進(jìn)一步指出柳江流域航道整治建筑物存在的問題及應(yīng)對措施。研究得到主要結(jié)論如下：

（1）柳江流域航道整治工程建筑物的評分為70.75，航道整治建筑物評分等級為Ⅱ級，評價結(jié)果與航道整治建筑物的實(shí)際情況相符合。

（2）柳江流域航道整治建筑物主要存在的問題是航道段內(nèi)地貌落差大、河流流速湍急;大范圍存在落石、滑坡等問題，導(dǎo)致航道建筑物尤其是大壩的壩根及壩面均出現(xiàn)了嚴(yán)重的損毀問題。需要采取措施對大壩的壩根及壩面展開全面修復(fù)工作，以保證柳江流域航道的順利通航。

參考文獻(xiàn)

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[8]JTJ 287-2005，內(nèi)河航道維護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

收稿日期：2021-03-18

作者簡介：徐開春（1975—），碩士，工程師，主要從事航道工程管理工作。