王偉 WANG Wei；史虎 SHI Hu；柳成銘 LIU Cheng-ming

（甘肅鐵科建設工程咨詢有限公司，蘭州 730000）

0 引言

渡槽是輸送渠道水流跨越河渠、溪谷、洼地和道路的架空水槽[1，2]。隨著引水工程（南水北調(diào)、引黃入京、引灤入津、引黃入晉、引大入秦等）的實施，渡槽作為一種重要的輸水建筑物，得到了大量的建設，大型渡槽常采用預應力新技術，相關研究成果相繼出現(xiàn)[3，4]。我國寒旱地區(qū)的水資源較為短缺，在相關引水工程建設中采用了大量渡槽進行輸水，受寒旱地區(qū)條件影響，渡槽病害的產(chǎn)生嚴重影響到渡槽的正常使用，故對寒旱地區(qū)渡槽運行期間受病害影響的安全風險進行評估尤為重要。

當前國內(nèi)關于寒旱地區(qū)渡槽運行期受病害影響的研究較為缺少，本文運用模糊網(wǎng)絡分析法（F-ANP）[5-7]，針對西部寒旱地區(qū)渡槽運行期病害影響的安全風險建立評價模型，并彌補了各病害之間考慮不充分的問題，為寒旱地區(qū)渡槽運行期維護提供相關參考。

1 寒旱地區(qū)渡槽運行期受病害影響的指標體系

針對寒旱地區(qū)自然氣候特征，對渡槽的病害進行分析研究，建立病害影響因素的指標體系，如表1 所示。

表1 寒旱地區(qū)渡槽病害影響指標體系

2 基于F-ANP 的寒旱地區(qū)渡槽運行期受病害影響的安全風險評估理論

基于F-ANP 的寒旱地區(qū)渡槽運行期受病害影響的安全風險評估方法是將網(wǎng)絡分析法[8]和模糊綜合評價法[9]結合而成的綜合評價方法。網(wǎng)絡分析法更加突出影響因素的相互影響關系；模糊綜合評價法能突出模糊性和不確定性。兩者結合能客觀反映寒旱地區(qū)渡槽運行期受病害影響的安全風險的特性，對擁有復雜關系的模糊系統(tǒng)具有顯著的應用性。

2.1 建立指標網(wǎng)絡層次結構

根據(jù)寒旱地區(qū)渡槽病害影響因素的指標體系，構建其網(wǎng)絡結構，突出因素之間的相互影響及反饋，對寒旱地區(qū)渡槽病害影響的描述更接近實際情況，如圖1 所示。

圖1 網(wǎng)絡結構圖

2.2 建立風險評價因素集和評語集

2.2.1 風險評價因素集 根據(jù)建立的指標體系構建一級指標因素集和二級指標因素集，即：

2.3 確定模糊關系矩陣

邀請對寒旱地區(qū)工程建設有相關經(jīng)驗的專家學者對二級指標進行評判，根據(jù)風險因素發(fā)生的概率，確定單因素評價結果既而建立模糊關系矩陣：

2.4 確定指標權重

對建立的網(wǎng)絡結構中的元素組內(nèi)部及元素組之間元素進行兩兩比較，并采用三角模糊數(shù)構造判斷矩陣，這樣既彌補了專家較為主觀的判斷又突出了模糊判斷矩陣的相對客觀性。

2.4.1 建立模糊超矩陣 在某一級指標中，分別以該一級指標下的二級指標依次為準則構造模糊判斷矩陣比較它們之間相互影響的重要度，得出該一級指標下的二級指標形成的權重矩陣；同理判斷其他一級指標下的二級指標之間相互影響的重要度，得出該二級指標的權重矩陣。將所有權重矩陣組合，建立模糊超矩陣W：

2.4.2 建立模糊權矩陣 以一級指標因素F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5分別為準則，判斷F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5對其的間接優(yōu)勢度，構造判斷矩陣。通過計算組合，建立模糊權矩陣A：

2.4.3 建立模糊加權超矩陣 將上述模糊超矩陣W 和模糊權矩陣A 組合建立模糊加權超矩陣W~：

2.4.4 計算模糊極限超矩陣 對模糊加權超矩陣進行自乘，直到收斂，故而得到最后的各影響因素的權重，即：

2.5 綜合評價

運用模糊數(shù)學計算方法，進行綜合評價，確定寒旱地區(qū)渡槽運行期受病害影響的安全風險評價結果，即：

3 案例分析

通過以寒旱地區(qū)某渡槽為例，進行該渡槽運行期受病害影響的安全風險評估，突出相關病害帶來風險的大小，為寒旱地區(qū)渡槽使用的安全性做出提前判斷和相關處理措施。

3.1 構造模糊關系矩陣

邀請20 名對寒旱地區(qū)工程建設有相關經(jīng)驗的專家學者對二級指標進行評判，根據(jù)風險因素發(fā)生的概率，確定單因素評價結果，既而建立模糊關系矩陣R：

3.2 確定指標權重

以F11為例：因素F11，F(xiàn)12，F(xiàn)13，F(xiàn)14按其對F11的影響程度進行間接優(yōu)勢度比較，見表2。

采用相同方法，求出模糊判斷矩陣W12~W55，從而構成模糊超矩陣，具體數(shù)據(jù)因文章版幅有限省略。

以一級指標因素F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5分別為準則，判斷F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5對其的間接優(yōu)勢度，構造判斷矩陣，得到F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5的排序向量，既而構成模糊權矩陣A：

將模糊超矩陣W 和模糊權矩陣A 進行合成，構造出模糊權矩陣。

計算模糊極限超矩陣：

采用Matlab 進行計算，從而確定出二級指標因素的權重=（0.025，0.035，0.047，0.055，0.043，0.061，0.060，0.033，0.018，0.035，0.036，0.032，0.062，0.057，0.071，0.069，0.128，0126）。

3.3 確定評價結果

4 結語

①模糊網(wǎng)絡分析法將模糊綜合評價法和網(wǎng)絡分析法有效結合，并利用三角模糊數(shù)降低了主觀性，通過實際分析，模糊網(wǎng)絡分析法能有效地解決具有模糊不確定性、結構復雜的系統(tǒng)問題。②通過確定寒旱地區(qū)渡槽運行期病害影響因素權重，得出土體凍脹性，土體濕陷性，溫度應力等寒旱地區(qū)相關特點均為突出問題，符合寒旱地區(qū)實際特征。綜合評價得出該渡槽運行期受病害影響的安全風險評估結果為顯著風險，因此渡槽病害是決定渡槽是否正常使用的關鍵問題，故應加大對渡槽病害的監(jiān)測及防治措施，保證渡槽充分發(fā)揮出長距離輸水中的利用率，提高經(jīng)濟性。③本文采用模糊網(wǎng)絡分析法對寒旱地區(qū)渡槽病害進行定量分析，評價結果與實際檢測情況相符合，對今后寒旱地區(qū)渡槽施工注意事項和運行安全性具有一定指導作用，并希望能夠運用在寒旱地區(qū)渡槽病害的風險管理中，從而提高安全性，降低風險等級。