范向前，劉決丁,2，葛 菲，韓浩田

（1.南京水利科學(xué)研究院，210024，南京；2.天津大學(xué)，300350，天津）

水閘作為水利工程中不可或缺的水工建筑物，對(duì)防洪保安全、調(diào)控水資源、蓄水灌溉及優(yōu)化生態(tài)等具有重要意義。目前，我國(guó)流量大于5 m3/s的水閘有10萬(wàn)余座，但大部分水閘主要建成于20 世紀(jì)的七八十年代，隨著使用年限的增加，水閘均出現(xiàn)了不同程度結(jié)構(gòu)老化、設(shè)備落后以及防洪能力不足的問(wèn)題，且原有的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)已不再滿(mǎn)足現(xiàn)有規(guī)范的要求。為規(guī)范水閘的安全評(píng)價(jià)工作，保障其正常運(yùn)行，2008 年水利部印發(fā)了《水閘安全鑒定管理辦法》（水建管〔2008〕214 號(hào)），指出水閘實(shí)行定期安全鑒定制度，初次安全鑒定應(yīng)在工程竣工驗(yàn)收后5 年內(nèi)進(jìn)行，隨后每隔10 年開(kāi)展一次全面安全鑒定。

針對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的龐大水閘數(shù)量，以及對(duì)水閘安全鑒定頻次的要求，水閘安全鑒定工作十分重要。目前，我國(guó)水閘安全鑒定工作主要依據(jù)《水閘安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》（SL 214—2015），導(dǎo)則將水閘安全類(lèi)別分為四大類(lèi)。但在實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中，由于受到工程安全檢測(cè)質(zhì)量結(jié)論等方面的影響，在水閘安全鑒定會(huì)上，專(zhuān)家組成員對(duì)水閘安全類(lèi)別的判定常常存在異議，為水閘安全類(lèi)別的評(píng)價(jià)工作及后續(xù)的水閘管理工作帶來(lái)了一系列問(wèn)題。為此，本文結(jié)合實(shí)際情況，分析了水閘安全類(lèi)別劃分關(guān)鍵影響因素，并基于水閘工程質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果，介紹水閘工程質(zhì)量分級(jí)優(yōu)化方法。

一、《水閘安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》中的相關(guān)規(guī)定

現(xiàn)行《水閘安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》指出，在開(kāi)展水閘安全評(píng)價(jià)工作中，應(yīng)包括四個(gè)方面的內(nèi)容，分別為：現(xiàn)狀調(diào)查、安全檢測(cè)、安全復(fù)核和安全評(píng)價(jià)?，F(xiàn)狀調(diào)查為最基本的工作，主要是收集全面、真實(shí)的工程技術(shù)資料，全面檢查現(xiàn)場(chǎng)的工程現(xiàn)狀，重點(diǎn)檢查工程的薄弱及隱蔽部位；安全檢測(cè)是對(duì)水閘的閘室段、上下游河道及連接段、閘門(mén)、啟閉機(jī)等有關(guān)擋水建筑物的檢測(cè)，為工程維護(hù)或者除險(xiǎn)加固提供指導(dǎo)性建議，為安全復(fù)核提供符合工程實(shí)際的參數(shù)；安全復(fù)核是按照現(xiàn)場(chǎng)安全檢測(cè)的結(jié)果，復(fù)核水閘的防洪標(biāo)準(zhǔn)、滲流安全、結(jié)構(gòu)安全、抗震安全、金屬結(jié)構(gòu)安全及機(jī)電設(shè)備安全等各項(xiàng)指標(biāo)；安全評(píng)價(jià)是基于現(xiàn)狀調(diào)查、安全檢測(cè)、安全復(fù)核三個(gè)方面的研究工作，對(duì)水閘開(kāi)展整體綜合評(píng)價(jià)和判斷。

根據(jù)《水閘安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》中水閘安全類(lèi)別的劃分：運(yùn)用指標(biāo)已達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，未發(fā)現(xiàn)影響水閘正常運(yùn)行的缺陷，進(jìn)行常規(guī)維修養(yǎng)護(hù)即可保證正常運(yùn)行的水閘可劃分為一類(lèi)閘；運(yùn)用指標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，工程存在一定損壞部位，經(jīng)過(guò)大修后能夠達(dá)到正常運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的水閘可劃分為二類(lèi)閘；運(yùn)用指標(biāo)達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，工程存在嚴(yán)重?fù)p壞部位，經(jīng)過(guò)除險(xiǎn)加固后才能達(dá)到正常運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的水閘可劃分為三類(lèi)閘；運(yùn)用指標(biāo)不能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，且工程存在嚴(yán)重的安全問(wèn)題，必須降低標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用或報(bào)廢重建的水閘可劃分為四類(lèi)閘。

二、水閘安全類(lèi)別劃分影響因素

1.工程安全檢測(cè)質(zhì)量對(duì)水閘分級(jí)的影響

依據(jù)《水閘安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》，只有當(dāng)工程安全檢測(cè)質(zhì)量與安全性分級(jí)均為A 級(jí)的水閘，方可評(píng)定為一類(lèi)閘。而水閘工程安全檢測(cè)質(zhì)量分級(jí)中指出：檢測(cè)結(jié)果均滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，運(yùn)行中不存在質(zhì)量缺陷，且現(xiàn)狀完全滿(mǎn)足運(yùn)行要求的，評(píng)定為A級(jí)；檢測(cè)結(jié)果基本滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，運(yùn)行中存在部分質(zhì)量缺陷但不影響工程安全的，評(píng)定為B級(jí)；檢測(cè)結(jié)果大部分不能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，或工程運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題，且對(duì)工程安全存在嚴(yán)重隱患的，評(píng)定為C 級(jí)。在水閘工程的安全評(píng)價(jià)實(shí)際工作中，水閘工程質(zhì)量分級(jí)存在一定困難，往往某一處檢測(cè)的缺陷會(huì)被放大或縮小，而忽略了局部問(wèn)題對(duì)整體的影響，從而導(dǎo)致對(duì)水閘的安全等級(jí)判定不準(zhǔn)確。

例如在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)，部分水閘經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，存在一些質(zhì)量缺陷（閘門(mén)銹蝕、機(jī)電設(shè)備老舊、上下游翼墻局部裂縫滲水、閘墩等水位變動(dòng)區(qū)混凝土老化等），依據(jù)工程安全檢測(cè)質(zhì)量分級(jí)中的相關(guān)規(guī)定，該類(lèi)水閘工程質(zhì)量屬于基本滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，工程安全檢測(cè)質(zhì)量應(yīng)評(píng)定為B級(jí)。參考水閘安全類(lèi)別分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，水閘最高只可評(píng)定為二類(lèi)閘。對(duì)于二類(lèi)水閘，《水閘安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》指出，需要經(jīng)大修后，方可正常運(yùn)行。而上述提到的閘門(mén)銹蝕、機(jī)電設(shè)備老舊、上下游翼墻局部裂縫滲水、閘墩等水位變動(dòng)區(qū)混凝土老化問(wèn)題，只需要常規(guī)養(yǎng)護(hù)和維修即可保證正常運(yùn)行，并不需要進(jìn)行大修，水閘安全類(lèi)別分級(jí)應(yīng)為一類(lèi)閘。這一結(jié)論同水閘工程安全檢測(cè)質(zhì)量分級(jí)相矛盾，建議需要進(jìn)一步優(yōu)化水閘工程安全檢測(cè)質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2.水閘主要功能變化對(duì)水閘分級(jí)的影響

由于早年填海造陸等原因，我國(guó)部分沿海地區(qū)在原有沿海擋潮閘下游入?？谔幱中陆藫醭遍l。原有擋潮閘不僅失去了其原有擋潮功能，又因位居新建擋潮閘的上游，成為了一座“阻水閘”，嚴(yán)重影響新建擋潮閘功能的發(fā)揮。

結(jié)合水閘運(yùn)行管理需求，原有擋潮閘沒(méi)有必要開(kāi)展水閘安全鑒定工作，即可報(bào)廢拆除。但是作為水閘主要組成部分的交通橋，依然發(fā)揮著重要功能，為周?chē)用竦某鲂袔?lái)巨大便利，難以直接報(bào)廢拆除。因此，為解決上述問(wèn)題，管理部門(mén)須依據(jù)相關(guān)規(guī)定，繼續(xù)開(kāi)展水閘安全鑒定工作。

3.政策導(dǎo)向?qū)λl分級(jí)的影響

在水閘安全類(lèi)別劃分中，受?chē)?guó)家政策規(guī)劃影響，某些水閘仍具備比較高的利用價(jià)值，如工程價(jià)值、社會(huì)價(jià)值以及生態(tài)價(jià)值等。盡管缺乏相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)使得這類(lèi)水閘在實(shí)際工程中較難執(zhí)行鑒定，但由于《水閘安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》中的劃分標(biāo)準(zhǔn)存在一定的模糊區(qū)（如檢測(cè)結(jié)果如何做到滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求或水閘運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量缺陷具體是如何評(píng)定的等），使得水閘的安全類(lèi)別存在很大的人為因素。比如，部分水閘運(yùn)行管理單位為了保證水閘供水功能的持續(xù)發(fā)揮，盡可能多地獲得國(guó)家投資，可能會(huì)將實(shí)際可以評(píng)定為一類(lèi)閘的水閘工程評(píng)定為需要進(jìn)行大修的二類(lèi)閘，或者將需要進(jìn)行除險(xiǎn)加固的三類(lèi)閘，將其評(píng)定為需要報(bào)廢重建的四類(lèi)閘。此外，水閘安全評(píng)定級(jí)別受當(dāng)?shù)卣Y金配套能力和資金到位情況的影響也較大。

三、水閘工程質(zhì)量分級(jí)優(yōu)化方法

在水閘安全類(lèi)別劃分過(guò)程中，應(yīng)具體問(wèn)題具體分析，并從成本預(yù)算、配套資金等方面完善管理辦法，慎重考慮是否要進(jìn)行除險(xiǎn)加固或者報(bào)廢重建。鑒于目前水閘分級(jí)存在問(wèn)題，建議可以適當(dāng)細(xì)化《水閘安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》，在水閘分類(lèi)概念以及檢測(cè)結(jié)果等級(jí)劃分中考慮水閘的實(shí)際情況，根據(jù)實(shí)際的檢測(cè)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)是否滿(mǎn)足運(yùn)行要求，為此提出水閘安全類(lèi)別劃分優(yōu)化方法。

1.安全類(lèi)別劃分體系

針對(duì)上述相關(guān)分析，檢測(cè)結(jié)果對(duì)安全類(lèi)別劃分的影響較大。因此，針對(duì)目前評(píng)價(jià)過(guò)程中專(zhuān)家主觀性強(qiáng)、權(quán)重?zé)o固定標(biāo)準(zhǔn)和影響要素多等問(wèn)題，根據(jù)水閘所在的地理位置、運(yùn)行功能以及氣候變化等各項(xiàng)因素對(duì)水閘工程的影響，全面劃分水閘工程類(lèi)別，確定水閘工程安全類(lèi)別劃分體系，如圖1 所示。

圖1 水閘工程安全類(lèi)別劃分體系

水閘工程安全類(lèi)別劃分體系設(shè)定總目標(biāo)為水閘工程質(zhì)量，然后將其分解為土石結(jié)構(gòu)的性能、混凝土結(jié)構(gòu)的性能、金屬閘門(mén)的安全性、啟閉機(jī)的可靠性、監(jiān)測(cè)設(shè)施的有效性以及附屬設(shè)施的專(zhuān)項(xiàng)測(cè)試6 個(gè)子系統(tǒng)，依據(jù)《水閘安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》的具體要求再將其子系統(tǒng)分解為若干個(gè)要素，進(jìn)而構(gòu)造安全類(lèi)別劃分因子集，應(yīng)用層次分析法構(gòu)造相應(yīng)的權(quán)重集，得到每個(gè)指標(biāo)在其本組的相對(duì)重要程度。

根據(jù)綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果，按照《水閘安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》的相關(guān)要求將其分為A、B、C、D 四個(gè)等級(jí)。其中，A級(jí)對(duì)應(yīng)的是一類(lèi)閘，B 級(jí)對(duì)應(yīng)的是二類(lèi)閘，C 級(jí)對(duì)應(yīng)的是三類(lèi)閘，D 級(jí)對(duì)應(yīng)的是四類(lèi)閘。值得注意的是，對(duì)于 A 級(jí)和 B 級(jí)又將其細(xì)分為 A+、A-、B+、B-，在評(píng)分為95～100 時(shí)，水閘的運(yùn)用指標(biāo)完全達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可直接評(píng)為一類(lèi)閘；在評(píng)分為90～95 時(shí)，水閘存在部分不影響正常運(yùn)行的缺陷，經(jīng)過(guò)常規(guī)維修養(yǎng)護(hù)后達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，仍可評(píng)為一類(lèi)閘；在評(píng)分為80～90 時(shí)，水閘工程存在一定損壞，需要大修，評(píng)為二類(lèi)閘；評(píng)分為70～80時(shí)，水閘工程經(jīng)大修后需要重新進(jìn)行評(píng)審，基本達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后可評(píng)為二類(lèi)閘。

2.模糊綜合評(píng)價(jià)模型

合理確定權(quán)重，將同一層次的工程質(zhì)量指標(biāo)放在一個(gè)可比較的體系中，能清晰地看出各個(gè)指標(biāo)對(duì)水閘整體質(zhì)量的重要程度，而模糊綜合評(píng)價(jià)法能夠處理主觀和客觀平衡的問(wèn)題。在模糊綜合評(píng)判的過(guò)程中，包括六大元素，分別為：因素集、評(píng)語(yǔ)集、模糊矩陣、因素權(quán)重向量、模糊算子和評(píng)判結(jié)果向量。首先依據(jù)模糊映射函數(shù)f獲取因素集至評(píng)語(yǔ)集V之間的映射關(guān)系，再建立水閘安全類(lèi)別劃分的模糊矩陣。

3.模糊綜合評(píng)價(jià)步驟

充分考慮水閘各參數(shù)對(duì)水閘性能的影響程度，根據(jù)各部分功能的權(quán)重對(duì)水閘進(jìn)行安全類(lèi)別劃分，其模糊綜合評(píng)價(jià)步驟為：

①針對(duì)具體水閘工程的參評(píng)要素以及各項(xiàng)功能的重要性邀請(qǐng)相關(guān)專(zhuān)家進(jìn)行獨(dú)立評(píng)分。

②依據(jù)多位專(zhuān)家給出的評(píng)分構(gòu)造特征向量，該部分的權(quán)重矩陣為主觀權(quán)重。

③根據(jù)水閘運(yùn)行的實(shí)際狀況和工程建設(shè)的相關(guān)資料來(lái)構(gòu)造客觀權(quán)重，獲取各項(xiàng)參評(píng)因子的客觀權(quán)重。

④將主觀權(quán)重矩陣與客觀權(quán)重乘積得到綜合權(quán)重矩陣。

⑤根據(jù)綜合權(quán)重矩陣和安全類(lèi)別模糊矩陣的乘積計(jì)算模糊算子。

⑥運(yùn)用加權(quán)平均法計(jì)算模糊算子，并選用一個(gè)點(diǎn)值作為水閘安全類(lèi)別劃分的綜合值。

⑦選取不同專(zhuān)家分值 x1、x2、…xm為 m 個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)賦分，從而根據(jù)加權(quán)平均法獲得水閘的模糊評(píng)價(jià)值F。

⑧根據(jù)F 值隸屬的等級(jí)給予科學(xué)的評(píng)判，充分利用模糊數(shù)據(jù)信息的量化法并考慮參評(píng)對(duì)象的整體特性，從而系統(tǒng)且客觀地反映水閘工程運(yùn)行的實(shí)際情況。

四、結(jié) 語(yǔ)

①針對(duì)水閘安全類(lèi)別劃分存在的局限性和模糊性，本文從工程安全檢測(cè)質(zhì)量、水閘主要功能變化和政策導(dǎo)向三個(gè)方面闡述了目前水閘安全類(lèi)別劃分存在的問(wèn)題，建議在水閘分類(lèi)概念以及檢測(cè)結(jié)果等級(jí)劃分中考慮水閘的實(shí)際情況，綜合考慮工程價(jià)值、社會(huì)價(jià)值以及生態(tài)價(jià)值等各項(xiàng)因素，根據(jù)實(shí)際的檢測(cè)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)成本來(lái)評(píng)價(jià)是否滿(mǎn)足運(yùn)行要求。

②考慮目前水閘在工程質(zhì)量分級(jí)方面存在一定困難，建議《水閘安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》適當(dāng)細(xì)化工程質(zhì)量部分，尤其是針對(duì)一、二類(lèi)閘的劃定，允許水閘在適當(dāng)維修養(yǎng)護(hù)后再進(jìn)行分級(jí)，完善水閘工程的經(jīng)費(fèi)管理辦法，增加經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)。

③基于水閘工程質(zhì)量的檢測(cè)結(jié)果，介紹了水閘工程安全類(lèi)別劃分的優(yōu)化方法，綜合應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)法和層次分析法來(lái)實(shí)現(xiàn)水閘工程質(zhì)量指標(biāo)的量化，并根據(jù)量化指標(biāo)細(xì)化一、二類(lèi)閘的劃分，客觀準(zhǔn)確地反映水閘工程的運(yùn)行狀態(tài)，為水閘工程安全類(lèi)別劃分及其正常運(yùn)行管理提供決策依據(jù)。