基于層次分析法的顯崗水庫健康評價研究

葉遠鋒

(博羅縣顯崗水庫管理局， 廣東 惠州 516000)

基于層次分析法的顯崗水庫健康評價研究

葉遠鋒

(博羅縣顯崗水庫管理局， 廣東 惠州 516000)

本文以顯崗水庫為研究對象，首先，對水庫健康進行定義，分析影響水庫健康的主要因素，在熟悉水庫的運行機制以及特征的基礎(chǔ)上，找到評價水庫健康水平的最佳方法。其次，根據(jù)影響水庫健康的主要因素，利用層次分析法構(gòu)建評價水庫健康水平的指標(biāo)體系，量化各個指標(biāo)因子，然后考慮水庫健康評價的特征，明確評價體系中各個層級因子的權(quán)重。最后，對水庫健康進行評價。本研究從技術(shù)上可以保障水庫能夠可持續(xù)地運行。

水庫； 健康評價； 指標(biāo)體系； 評價方法

在運行過程中，水庫會受到很多因素的影響。自身條件的影響包括工程設(shè)計的合理性、施工的質(zhì)量、工程的管理情況；外部環(huán)境的影響包括地質(zhì)條件、降雨情況、水文條件等。而且水庫在運行一段時間后可能會出現(xiàn)裂縫，或者老化、病變等其他問題，這些情況會降低水庫的健康情況。為了保障水庫能夠安全運行，提高水庫的效益，必須及時找到問題所在并及時解決。所以，根據(jù)水庫特點，迫切需要對水庫進行健康情況的評價。

1 評價水庫健康的必要性和目的

1.1 必要性

a.評價水庫的健康情況，可以加深相關(guān)管理部門對水庫運行管理情況的熟悉程度，也方便管理部門管理并監(jiān)督水庫工程的運行情況，并根據(jù)實際情況設(shè)定水庫工程的建設(shè)目標(biāo)、管理計劃，制定相關(guān)政策。

b.根據(jù)水庫健康的評價考核結(jié)果，水庫管理部門能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并找到解決措施，保障水庫的持續(xù)運行。

c.評價水庫的健康情況，能夠加強水庫的管理水平并進行規(guī)范化處理，在保障水庫安全運行的基礎(chǔ)上提高效益。

總之，評價水庫的健康情況，可以通過有針對性的監(jiān)督和檢查來規(guī)范水庫的運行，對保障水庫的持續(xù)運行十分必要。

1.2 目的

對人類來說，健康是最重要的，對于工程來說，健康是工程運行的根本和前提，有利于保障工程的效益。因此，人的身體以及工程項目掌握并熟悉自身的健康情況都十分必要。評價水庫健康情況是在構(gòu)建相關(guān)評價指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，運用科學(xué)的方法和手段，掌握水庫的運行情況，了解水庫的運行效果并進行統(tǒng)計、測定、動態(tài)跟蹤，其目的是通過掌握水庫工程的健康情況，科學(xué)地評價水庫工程運行的質(zhì)量，保障工程的可持續(xù)發(fā)展以及水庫的持續(xù)運行。

2 水庫健康情況的評價指標(biāo)

2.1 評價內(nèi)容

按照評價目的以及水庫工程的實際情況，根據(jù)國內(nèi)水庫工程管理的相關(guān)法律法規(guī)，從以下三個方面對水庫的健康進行評價：

a.功能效益。評價水庫的功能效益時，主要評價農(nóng)業(yè)灌溉、水庫的蓄水以及城市供水這三個方面的功能健康是否能夠達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

b.結(jié)構(gòu)安全。水庫的結(jié)構(gòu)由進水和出水泵站、進水和出水涵洞、引水和輸水渠道、渠系建筑物以及圍壩構(gòu)成。健康評價時針對的是水庫的進水和出水建筑物、圍壩的健康情況。

c.生態(tài)環(huán)境。水庫生態(tài)環(huán)境的評價指標(biāo)體系，主要在環(huán)境影響評價以及生態(tài)功能評價兩個方面，構(gòu)建依據(jù)包括已建成水庫出現(xiàn)的生態(tài)問題，以及能否按照水庫工程設(shè)計規(guī)范達到環(huán)境保護、水質(zhì)控制的生態(tài)目標(biāo)。

2.2 評價指標(biāo)體系

按照前面水庫健康評價的幾項內(nèi)容，將評價指標(biāo)劃分成三個等級，其中3 個一級指標(biāo)、8 個二級指標(biāo)、24 個三級指標(biāo)，詳細內(nèi)容見表1。

表1 評價指標(biāo)體系

3 對指標(biāo)的權(quán)重進行評價

本研究利用當(dāng)前實際工程中廣泛應(yīng)用的層次分析法來確定各個評價指標(biāo)的具體權(quán)重，該方法具有能夠?qū)⑴袛嘟Y(jié)果的主觀語言進行定量的優(yōu)勢。具體過程為在評判者的思維過程一致時，運用層次分析法對各種判斷結(jié)果之間的差別進行賦值。在相互兩個評價因素之間對比兩者的重要程度，計算其權(quán)重值，構(gòu)建水庫健康時各個評價指標(biāo)中集W。

3.1 構(gòu)造指標(biāo)比較判斷矩陣

確定權(quán)重時利用 AHP來選擇合理的標(biāo)度，評價結(jié)果用自然語言的形式來表現(xiàn)，自然語言反映的是二元對比重要性的判斷結(jié)果?！?～9標(biāo)度法”可以對該自然語言進行量化，見表2。

表2 判斷矩陣的含義及其賦值

按照表2中的賦分原則，研究學(xué)者得出下面判斷矩陣：

3.2 計算指標(biāo)的權(quán)重值

三種判斷矩陣權(quán)重計算分別為和法(規(guī)范列平均法)、冪法以及根法(幾何平均法)，其中和法最容易，也是本文優(yōu)先采用的。運用這三種方法以及判斷矩陣A，能夠計算各個級別相關(guān)指標(biāo)的權(quán)重。按照表2的賦分原則，對各個級別的相關(guān)指標(biāo)進行賦值，最后列出12 個判斷矩陣。

4 健康等級的劃分標(biāo)準(zhǔn)

劃定水庫健康等級的目的是為了評價水庫的健康情況，所以評價水庫的健康情況時需要構(gòu)建健康評價集(即指標(biāo)健康評價的集合)。本研究劃分了多個健康等級，每個都可度量水庫的健康狀況。健康等級的區(qū)間可以表示指標(biāo)評價值和水庫評價等級之間的聯(lián)系。評價值和評價等級的對應(yīng)關(guān)系見表3。

表3 水庫健康評價值和評價等級的對應(yīng)關(guān)系

5 實際案例

5.1 顯崗水庫概況

顯崗水庫是博羅縣綜合開發(fā)利用沙河水資源的骨干工程之一，水庫是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪，兼顧發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的大(2)型水利工程；水庫始建于大躍進時代的1959年8月，1963年7月竣工發(fā)揮效益；主壩壩址位于博羅縣湖鎮(zhèn)鎮(zhèn)林屋村，距縣城25km，屬珠江流域東江水系沙河支流，水庫集雨面積295km2；水庫大壩原設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為：500年一遇設(shè)計，2000年一遇校核。水庫校核洪水位28.00m，相應(yīng)總庫容為13829萬m3；設(shè)計洪水位27.08m，相應(yīng)庫容11175萬m3；正常蓄水位24.00m，相應(yīng)正常庫容6660萬m3；死水位15.55m，相應(yīng)死庫容41.40萬m3。水庫大壩加固設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為：水庫大壩設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇，設(shè)計洪水位27.30m，相應(yīng)庫容12555萬m3；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為2000年一遇，校核洪水位28.01m，相應(yīng)庫容14065萬m3，正常蓄水位24.0m，相應(yīng)庫容6875.0萬m3，死水位15.55m，相應(yīng)庫容226萬m3,興利庫容為6649萬m3。水庫共有土壩10座，總長度2138.8m，有泄洪閘2座，溢洪道按500年一遇洪水設(shè)計，2000年一遇洪水校核，閘門形式均為鋼板弧形閘，其中，一座為單孔弧形閘(新閘)，堰頂高程18m，最大下泄流量576.4m3/s；另一座為12×5.3m的九天二孔弧形閘，堰頂高程20m，最大下泄量982.2m3/s。主要保護省道(S224)、國道324及廣惠高速公路、廣梅汕段和廣九鐵路石龍段，石龍鎮(zhèn)及下游湖鎮(zhèn)、龍華、龍溪、長寧、園洲等鎮(zhèn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和30多萬人民生命財產(chǎn)的安全。防洪保護面積20.6萬畝。

5.2 健康評價結(jié)果

對顯崗水庫的運行情況進行評價后，健康評價值是73.29，結(jié)構(gòu)安全的評價值是74.76，功能效益的評價值是77.39，總的評價等級以及結(jié)構(gòu)安全、功能效益均為亞健康。但是，生態(tài)環(huán)境效益的值是65.12，評價等級達到了輕度病變。對圍壩結(jié)構(gòu)安全的評價值是74.84，其中出水建筑物的評價值是76.43，進水建筑物的評價值是75.89，評價等級均為亞健康。對農(nóng)業(yè)灌溉的評價值是 71.58，城鎮(zhèn)供水的評價值是82.98，水庫蓄水的功能效益評價值是72.55，評價等級均為亞健康，目前發(fā)現(xiàn)的問題并不嚴重，加強管理及維護即可解決。對環(huán)境影響的評價值是66.56，生態(tài)功能的評價值是65.10，發(fā)現(xiàn)的問題相對嚴重，水庫很大程度上影響了周邊的環(huán)境，生態(tài)環(huán)境的評價等級均為輕度病變。管理、維護水庫的運行時，問題主要因為功能效益和結(jié)構(gòu)沒有達到設(shè)計要求而引起，且環(huán)境效益方面最嚴重。

6 主要結(jié)論

按照各項評價指標(biāo)，本文構(gòu)建了評價水庫健康情況的模型，在分析水庫健康評價特征的基礎(chǔ)上，通過較為精確、科學(xué)的層次分析法，求出各個級別指標(biāo)的權(quán)重，并依據(jù)水庫健康的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，劃分出五個等級對水庫的健康等級進行綜合評價。

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Evaluation and research on Xiangang Reservoir health based on the analytic hierarchy process

YE Yuanfeng

(BoluoCountyXiangangReservoirAdministration,Huizhou516000,China)

In the paper, Xiangang Reservoir is adopted as a research object. Firstly, reservoir health is defined for analyzing main factors affecting reservoir health. The best method of evaluating reservoir health level can be discovered on the basis of being familiar with reservoir operation mechanism and features. Then, analytic hierarchy process is utilized to construct an indicator system of evaluating reservoir health level according to main factors affecting reservoir health. Then, features of reservoir health evaluation are considered. Weights of factors at all levels in the evaluation system are made clear. Finally, the reservoir health is evaluated. The research can ensure sustainable operation of reservoir technically.

reservoir; health evaluation; index system; evaluation method

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.04.022

TV213

A

2096-0131(2017)04- 0073- 04