水庫建設(shè)項目料場優(yōu)化選擇研究

員則平 張宏芽

摘 要：本文以實際工程為背景，對料場的選擇進(jìn)行系統(tǒng)地分析與研究，秉著工程需要性、工程經(jīng)濟性、工程環(huán)保性的三大原則，針對儲量、開采費用、運距、土料性質(zhì)以及環(huán)保等因素對料場進(jìn)行選擇，建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行計算機解算，最后得出最優(yōu)的選擇方案。

關(guān)鍵詞：水庫建設(shè)項目；料場；層次分析法；優(yōu)化選擇

1 前言

當(dāng)前，大型工程特別是水利工程所需要的建筑材料量都很大，在工程前期，科學(xué)合理地規(guī)劃周邊料場至關(guān)重要，這不僅影響到工程工期、預(yù)算，而且還影響到工程質(zhì)量，所以對工程周邊料場的選擇要足夠重視。

選擇料場，確定施工方案，受到很多因素制約，要確定一個好的料場開采方案，需要經(jīng)過大量的規(guī)劃設(shè)計工作。而過去的優(yōu)化理論與方法大多是局部優(yōu)化，難以適應(yīng)當(dāng)今復(fù)雜的多屬性的決策問題，隨著計算機技術(shù)及數(shù)學(xué)理論的發(fā)展，優(yōu)化選擇理論可以考慮越來越多的因素，對項目優(yōu)化統(tǒng)籌有著非常重要的意義。

2 料場優(yōu)化理論及方案選擇

層次分析法是一種實用的多方案或多目標(biāo)的決策方法，該方法將定性與定量的決策合理地結(jié)合起來，按照思維、心理的規(guī)律把決策過程層次化、數(shù)量化。層次分析法的思路如下：首先是要根據(jù)所研究問題的性質(zhì)以及重要程度和隸屬度關(guān)系，形成一個多層次分析的結(jié)構(gòu)模型，最終將最低層與最高層的相對重要程度用權(quán)值表示，作出相對優(yōu)劣次序的排列。

層次分析法的步驟：（1）遞階層次結(jié)構(gòu)的建立；（2）建立兩兩比較的判斷矩陣；（3）層次單排序；（4）層次總排序；（5）進(jìn)行一致性檢驗。

3 實例研究

3.1 工程背景

衛(wèi)家磨水庫位于河南省靈寶市境內(nèi)的宏農(nóng)澗河支流壩底河的干流上，屬于靈寶市蘇村鄉(xiāng)境內(nèi)，距靈寶市約34km，南距盧氏縣約40km，控制流域面積約180km2，占壩底河流域面積的28.1%，是一座以灌溉、供水、人畜飲水、防洪為主，兼顧發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖的中型水庫，是解決靈寶市東部地區(qū)農(nóng)田灌溉和人畜飲水的骨干水源工程。

3.2 運用層次分析法進(jìn)行土料場優(yōu)化選擇

衛(wèi)家磨水庫土料料場一共探明四個區(qū)，分別命名為：東Ⅰ區(qū)，東Ⅱ區(qū)，西Ⅰ區(qū)，西Ⅱ區(qū)。

3.2.1 儲量。東Ⅰ區(qū)土料場儲量為34萬m3，東Ⅱ區(qū)料場儲量為84萬m3，西Ⅰ區(qū)料場儲量為33萬m3，西Ⅱ區(qū)料場儲量為16.2萬m3

3.2.2 層次結(jié)構(gòu)模型如下

3.2.3 在選擇土料場時考慮的主要因素有四個，即儲量、開采費用、運距和環(huán)境保護。其重要程度分別為：強烈重要、明顯重要、稍微重要和一般重要。根據(jù)上述各影響因素的重要程度，建立判斷矩陣如下：

1） 準(zhǔn)則層對目標(biāo)層的判斷矩陣V，即表3-1。

2） 方案層對準(zhǔn)則層的判斷矩陣U-P的建立

根據(jù)各料場儲量分布，可構(gòu)建判斷矩陣如表3-2：

運距字面意思是距離，其實還應(yīng)包括路途條件等因素。東Ⅰ區(qū)距離壩肩400-500m；東Ⅱ區(qū)距離壩肩300余米；西Ⅰ區(qū)距離壩肩150-200m；西Ⅱ區(qū)距離壩肩350-400m；由此可知，西Ⅰ區(qū)料場距離最短，運距比較合算。可構(gòu)建運距的判斷矩陣如表3-3：

開采費用是工程預(yù)算的重要組成部分，影響開采費用的因素有：開挖難易程度和剝離上覆蓋層的厚薄等。東Ⅰ區(qū)土料場高程在840-870m之間，表層為腐植土，厚度0.5m；東Ⅱ區(qū)料場高程在870-890m之間，表層腐殖土厚0.5m；西Ⅰ區(qū)料場高程在860-900m，巖性為低液限粘土，表層腐殖土厚度0.7m；西Ⅱ區(qū)料場高程850-880m之間，巖性主要為低液限粘土，表層為腐殖土，厚0.6m。構(gòu)建開采費用的判斷矩陣如表3-4：

環(huán)境保護在工程中主要表現(xiàn)在工程施工中對原始生態(tài)的影響程度，主要包括施工棄渣、水土保持、植被破壞等。構(gòu)建環(huán)境保護的判斷矩陣如表3-5：

3.2.4 方案層各方案對目標(biāo)層的權(quán)重計算

對以上矩陣及其權(quán)重進(jìn)行匯總，應(yīng)用層析分析法進(jìn)行層次分析，得出以土料為目標(biāo)的總表如表3-6：

3.3 方案優(yōu)選結(jié)果

經(jīng)過層次分析，得出上表，可以看出：東Ⅰ區(qū)、東Ⅱ區(qū)、西Ⅰ區(qū)、西Ⅱ區(qū)四個料區(qū)對總目標(biāo)的組合權(quán)向量分別為0.2286、0.4447、0.2082、0.1186，由此得出第二個方案（東Ⅱ區(qū)）是最優(yōu)方案，在全部料場選擇中的比重為44.47%，比第一、第三、第四方案的比重多很多，對于工程的綜合影響，是最優(yōu)的選擇，CR=0.0693<0.1符合組合一致性檢驗，得出的方案（東Ⅱ區(qū)）是最終決策的重要依據(jù)。

4 展望

層次分析法解決了許多復(fù)雜的問題，但是也有局限性，從以上的分析中可看出，層次分析法的計算過程比較粗糙，只能進(jìn)行簡單大致的比較。其次人為因素占了很大的比例，這在各因素的重要性比較中很明顯，由此可知不一定適用于所有人。因此層次分析法不可濫用，而要將其作為我們判斷分析的一個重要的輔助工具。

參考文獻(xiàn)

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