基于直覺模糊信息的地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性可拓評(píng)價(jià)模型研究

畢傲睿，沈 超，朱洪云，張永成，江 松

(1.淮陰工學(xué)院管理工程學(xué)院，江蘇 淮安 223003；2.淮陰工學(xué)院江蘇省智能工廠工程研究中心，江蘇 淮安 223003；3.西安建筑科技大學(xué)資源工程學(xué)院，陜西 西安 710055)

提升天然氣儲(chǔ)備能力是近年我國(guó)重大的戰(zhàn)略需求，由于地下洞室具有容量大、儲(chǔ)氣成本低以及使用便利等特點(diǎn)，應(yīng)用地下洞室進(jìn)行天然氣的存儲(chǔ)逐漸成為國(guó)內(nèi)外青睞的儲(chǔ)能方式[1-2]，地下儲(chǔ)氣庫(kù)已成為我國(guó)輸氣干線系統(tǒng)極其重要的組成部分[3]。

近幾十年國(guó)內(nèi)外地下儲(chǔ)氣庫(kù)的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)和事故表明，地下儲(chǔ)氣庫(kù)的有效運(yùn)營(yíng)與其安全性因果關(guān)聯(lián)[4-5]，地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性指標(biāo)的缺陷將造成天然氣泄漏[6]、地表沉陷[7]等，導(dǎo)致儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)營(yíng)失效。因此，需要針對(duì)地下儲(chǔ)氣庫(kù)的安全性進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性的研究主要集中在對(duì)地下儲(chǔ)氣庫(kù)性質(zhì)進(jìn)行模擬，或?qū)Π踩灾笜?biāo)的負(fù)面作用進(jìn)行分析。如Staudtmeister等[8]最早采用結(jié)構(gòu)分析數(shù)值法研究了鹽巖與時(shí)間相關(guān)的一些特征，并將結(jié)果應(yīng)用于地下儲(chǔ)氣庫(kù)外形和邊界條件的評(píng)估中；Zhang等[9]研究了地下儲(chǔ)氣庫(kù)的注采流動(dòng)規(guī)律對(duì)儲(chǔ)層孔隙度和滲透率變化的影響，提出在注采過程需要改善滲流條件以保證地下儲(chǔ)氣庫(kù)的安全；井文君等[10]通過FLAC3D對(duì)地下儲(chǔ)氣庫(kù)腔體影響因素進(jìn)行了數(shù)值分析，提出了地下儲(chǔ)氣庫(kù)腔體體積收縮率的計(jì)算方法；李文婧等[11]基于熱力學(xué)理論，推導(dǎo)出了地下儲(chǔ)氣庫(kù)注采變化導(dǎo)致的溫度和壓力對(duì)腔體拉伸損傷影響模型等。而目前鮮有針對(duì)地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性綜合定量決策方面的研究，主要原因是地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性指標(biāo)較多，樣本信息稀缺，統(tǒng)籌分析的難度大。而對(duì)于多指標(biāo)綜合分析，可拓理論的提出有效降低了處理相關(guān)問題的復(fù)雜度。如Wang等[12]針對(duì)煤層的45個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，基于可拓方法開展了煤炭開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和實(shí)際應(yīng)用分析；Tan等[13]應(yīng)用可拓評(píng)價(jià)模型并結(jié)合經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)多元素，開展了風(fēng)電場(chǎng)最優(yōu)選址方法的研究；王新民等[14]利用可拓理論和層次分析法，建立了巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的綜合評(píng)價(jià)模型；高崇陽等[15]為了減少電力建設(shè)事故，基于大量的工人調(diào)查數(shù)據(jù)構(gòu)建了安全心理過程的可拓優(yōu)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)了一線工人心理過程的有效評(píng)估；虞未江等[16]基于感官、化學(xué)、毒理學(xué)等多元因素，引入物元可拓模型實(shí)現(xiàn)并應(yīng)用于地下水水質(zhì)的安全評(píng)價(jià)。同時(shí)，對(duì)于信息缺乏問題，目前業(yè)已成熟的模糊理論可以間接地實(shí)現(xiàn)主觀條件下的信息擴(kuò)展，解決樣本信息含量不足的問題。如范英等[17]提出利用三角模糊數(shù)來解決風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中存在的單值評(píng)價(jià)偏差較大的問題；曲昌盛等[18]利用梯形模糊數(shù)來處理水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)，用于降低地下水健康評(píng)價(jià)中的不確定問題。

基于上述研究，為了使評(píng)價(jià)結(jié)果更加具有工程管理參考價(jià)值，本文在地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性指標(biāo)和評(píng)價(jià)等級(jí)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用物元可拓法構(gòu)建地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性可拓評(píng)價(jià)模型，針對(duì)地下儲(chǔ)氣庫(kù)參數(shù)信息的小樣本特性采用直覺模糊理論進(jìn)行指標(biāo)賦權(quán)，并引入安全性級(jí)別變量特征值實(shí)現(xiàn)地下儲(chǔ)氣庫(kù)最終安全性的定量評(píng)價(jià)。

1 基于直覺模糊信息的指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

地下儲(chǔ)氣庫(kù)屬于高投資、長(zhǎng)壽命的大型工程項(xiàng)目，獲取高可信度和大量參數(shù)信息的成本和難度較大，因此對(duì)地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性的評(píng)價(jià)指標(biāo)通常需要借助主觀經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)判，所以不可避免地會(huì)產(chǎn)生信息上的模糊性。但這些模糊性信息在某一標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)必存在相應(yīng)的界限，可以通過一定方式實(shí)現(xiàn)信息的最大化利用。本文采用直覺模糊理論對(duì)這種模糊性信息進(jìn)行處理，以直覺模糊數(shù)的形式表現(xiàn)地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性指標(biāo)的主觀評(píng)價(jià)信息。直覺模糊數(shù)除了有正面和負(fù)面的信息外，還考慮了猶豫面的影響，這種形式更加有利于對(duì)模糊信息的正確分析[19]，在此基礎(chǔ)上對(duì)安全性指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算。

直覺模糊集的基本定義[20]如下：設(shè)U為一個(gè)非空集合，稱A={(x,μA(x),vA(x))|x∈X}是U上的一個(gè)直覺模糊集。其中，μA(x):X→[0,1]，vA(x):X→[0,1]，且0≤μA(x)+vA(x)≤1 ，x∈U。稱〈μA(x),vA(x)〉為x在A中的直覺模糊數(shù)，μA(x)表示x對(duì)集合A的隸屬程度，vA(x)表示x對(duì)集合A的非隸屬程度。πA(x)=1-μA(x)-vA(x)稱作x是否屬于A的猶豫度(或不確定性)[21]。

通過專家評(píng)價(jià)構(gòu)造指標(biāo)的直覺模糊評(píng)價(jià)值，進(jìn)而得到針對(duì)地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性的評(píng)價(jià)矩陣。設(shè)有n個(gè)專家參與評(píng)審m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，專家的評(píng)價(jià)矩陣Pnm表示為

(1)

式中：pik=〈μik,vik〉表示第i個(gè)專家對(duì)第k個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值。

若x，y是兩個(gè)直覺模糊數(shù)，即x=[μp(x),vp(x)]，y=[μp(y),vp(y)]。令λp(x)=μp(x) -vp(x)，λp(y)=μp(y)-vp(y)，則x，y的相似度[22]可表示為

(2)

對(duì)任意安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)Ik，根據(jù)相似度可形成所有專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)Ik進(jìn)行評(píng)審的相似度矩陣：

(3)

S表示的是所有專家對(duì)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)相似度的一種衡量。則每個(gè)專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)Ik的相對(duì)一致性值為

(4)

則n個(gè)專家對(duì)m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)一致性衡量矩陣D可表示為

(5)

矩陣D反映的是各專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)好或者差的趨勢(shì)度量，將所有專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)Ik的評(píng)價(jià)態(tài)度進(jìn)行整體性綜合計(jì)算，有：

=[μk,vk]

(6)

式中：pk表示所有專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)Ik的評(píng)價(jià)值。

最后可定義指標(biāo)權(quán)重為

w(k)=μk+(1-μk-vk)/2

(7)

w(k)包含專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)Ik肯定的部分和猶豫信息中肯定的部分，由公式(7)可知本文選擇猶豫信息中一半肯定。

2 地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性可拓評(píng)價(jià)模型建立

可拓學(xué)是用形式化模型討論事物的規(guī)律，并用于解決矛盾問題的理論[23]?；诳赏貙W(xué)理論的地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性評(píng)價(jià)的思路為：利用可拓學(xué)理論去分析地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性的影響指標(biāo)，建立具有關(guān)聯(lián)性的物元模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性最終的綜合定量評(píng)價(jià)。地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性評(píng)價(jià)的具體流程如下：

2. 1 確定待評(píng)物元

物元就是把待評(píng)價(jià)對(duì)象、特性和對(duì)應(yīng)的衡量值組成一個(gè)整體來研究，可表示如下：

Ri=(Ni,Ci,Hi)

(8)

式中：Ri表示物元，i為物元序號(hào)；Ni為待評(píng)價(jià)對(duì)象；Ci={ci1，ci2，…，cij}為Ni下的特性集合；Hi={hi1，hi2，…,hij}為對(duì)應(yīng)特性集合的取值。

對(duì)于地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性，Ni即為指標(biāo)集，cij和hij分別為指標(biāo)集下的指標(biāo)和具體值。

2. 2 確定經(jīng)典域和節(jié)域

經(jīng)典域是物元中事物特性隸屬于某評(píng)價(jià)等級(jí)的量值范圍，節(jié)域是事物特性對(duì)應(yīng)的總量值范圍，分別可表示如下：

Ri(m)=(Qm,Ci,Hm)

(9)

RE(i)=(Ei,Ci,He)

(10)

2. 3 計(jì)算指標(biāo)關(guān)聯(lián)度

關(guān)聯(lián)度分為單指標(biāo)關(guān)聯(lián)度和多指標(biāo)綜合關(guān)聯(lián)度。本文中單指標(biāo)關(guān)聯(lián)度是對(duì)地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性指標(biāo)與評(píng)價(jià)級(jí)別關(guān)聯(lián)程度的度量，具體計(jì)算方式如下：

(11)

(12)

(13)

進(jìn)一步地，多指標(biāo)的綜合關(guān)聯(lián)度是對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的整體性質(zhì)與各評(píng)價(jià)等級(jí)關(guān)聯(lián)程度的度量，可表示如下：

ks=∑wijkm(cij)

(14)

式中：ks為多指標(biāo)綜合關(guān)聯(lián)度，s=1,2，…，i；wij為指標(biāo)cij的權(quán)重，由公式(7)確定。

在ks中，最大的max[ks]所屬的等級(jí)為評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)價(jià)等級(jí)。

2. 4 確定安全性級(jí)別變量特征值

由max[ks]確定的安全性評(píng)價(jià)等級(jí)過于粗糙，有時(shí)需要進(jìn)一步了解定量評(píng)價(jià)的趨勢(shì)，以便更好地進(jìn)行決策。可以通過安全性級(jí)別變量特征值來體現(xiàn)這種趨勢(shì)，安全性級(jí)別變量特征值s′由下式計(jì)算：

(15)

綜上可知，對(duì)于地下儲(chǔ)氣庫(kù)的安全性評(píng)價(jià)，需先確定待評(píng)物元、經(jīng)典域和節(jié)域，再結(jié)合專家給出的指標(biāo)直覺模糊評(píng)價(jià)信息計(jì)算指標(biāo)的權(quán)重和關(guān)聯(lián)度，最終可得到定量表示的安全性級(jí)別變量特征值，具體評(píng)價(jià)流程見圖1。

圖1 地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性評(píng)價(jià)流程Fig.1 Flow chart of security evaluation

3 實(shí)例應(yīng)用與分析

江蘇金壇某地下儲(chǔ)氣庫(kù)已運(yùn)行十年以上，現(xiàn)因制定維護(hù)決策需求對(duì)其進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)。

該地下儲(chǔ)氣庫(kù)位于金壇盆地西部，中間部分為巖鹽，頂部和底部主要成分為泥巖，含部分泥巖夾層，地下儲(chǔ)氣庫(kù)地層分布及剖面示意圖見圖2。

圖2 金壇某地下儲(chǔ)氣庫(kù)地層分布及剖面示意圖Fig.2 Stratigraphic distribution and vertical section diagram of an underground gas storage in Jintan

該地下儲(chǔ)氣庫(kù)腔體近似軸對(duì)稱，高度為73.80 m，腔體深度范圍為937.00～1 010.80 m，最大半徑為41.00 m，體積約為12.98×104m3，套管鞋位置為931.20 m，距離地下儲(chǔ)氣庫(kù)頂為5.80 m?；谙嚓P(guān)資料，在充分研究地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性的內(nèi)在特性、外界環(huán)境等要素的前提下，結(jié)合工程實(shí)際將該地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)歸納為3個(gè)集合共16個(gè)指標(biāo)，見圖3。其中，運(yùn)行參數(shù)間接地影響地下儲(chǔ)氣庫(kù)腔體的變化，不同的腔體和材質(zhì)需要采取不同的運(yùn)行指標(biāo)，否則易造成失壓、失穩(wěn)事故；腔體參數(shù)綜合表征了地下儲(chǔ)氣庫(kù)目前的安全狀態(tài)，通過不同的腔體指標(biāo)反映地下儲(chǔ)氣庫(kù)不同角度的狀態(tài)是否安全；力學(xué)參數(shù)主要體現(xiàn)了地下儲(chǔ)氣庫(kù)巖體的性質(zhì)，是從內(nèi)在特性角度表現(xiàn)地下儲(chǔ)氣庫(kù)構(gòu)成材質(zhì)的安全狀態(tài)。

圖3 地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.3 Evaluation indexes system of underground gas storage security

為了便于分析，將部分指標(biāo)進(jìn)行了預(yù)處理：最大采氣速率、鄰腔壓力差、最大內(nèi)壓、最小內(nèi)壓分別用其實(shí)測(cè)值與模擬值的比值間接表示；腔體形狀用腔體體積收縮率間接表示；套管鞋高度用實(shí)際高度值與模擬值的比值間接表示；腔體間距、四周圍巖層厚度、頂板厚度和底板厚度分別用實(shí)際值與腔體直徑的比值間接表示。各指標(biāo)實(shí)值和無量綱化數(shù)值，見表1。

表1 某地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)值

定義安全性評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)心理學(xué)家Miller的研究結(jié)論：普通人對(duì)不同事物的區(qū)分?jǐn)?shù)在5到9之間，同時(shí)參考已有相關(guān)研究的等級(jí)劃分[24-25]，將安全性設(shè)定為6個(gè)語意評(píng)價(jià)等級(jí)：1級(jí)為極不安全，2級(jí)為較不安全，3級(jí)為一般安全，4級(jí)為較安全，5級(jí)為很安全，6級(jí)為特別安全。該6個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)在語意上能夠有效區(qū)分，同時(shí)也能夠充分體現(xiàn)出安全性的不同狀態(tài)。根據(jù)武漢巖土力學(xué)研究所試驗(yàn)評(píng)分模型[26]，可歸一化計(jì)算出地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性各指標(biāo)相應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)得分值區(qū)間，見表2。

表2 地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性各指標(biāo)相應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)得分值區(qū)間

3. 1 確定經(jīng)典域、節(jié)域和待評(píng)物元

將運(yùn)行參數(shù)、腔體參數(shù)和力學(xué)參數(shù)分別作指標(biāo)空間Ni(i=1,2,3)，則待評(píng)物元為

將安全性評(píng)價(jià)等級(jí)作為事物Qm(m=1,2,…,6)，以運(yùn)行參數(shù)為例，其經(jīng)典域如下：

其節(jié)域?yàn)?/p>

腔體參數(shù)和力學(xué)參數(shù)同理。

3. 2 計(jì)算單指標(biāo)關(guān)聯(lián)度

表3 某地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性各單指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的計(jì)算結(jié)果

3. 3 確定指標(biāo)權(quán)重

首先，根據(jù)已確立的6個(gè)安全性評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，以直覺模糊值形式表示相應(yīng)的定性語言變量如下：極不安全，[0.1,0.8]；較不安全，[0.2,0.7]；一般安全，[0.4,0.4]；較安全，[0.6,0.2]；很安全，[0.8,0.1]；特別安全，[0.9,0]。然后，邀請(qǐng)10名地下儲(chǔ)氣庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)管理方面的專家針對(duì)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行判斷，分別給出相應(yīng)指標(biāo)的直覺模糊評(píng)價(jià)信息，見表4。最后，計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重，最終得到各指標(biāo)權(quán)重的歸一化結(jié)果為：運(yùn)營(yíng)參數(shù)[0.072 3,0.024 9,0.067 0,0.070 5]；腔體參數(shù)[0.065 0,0.070 1,0.067 6,0.067 0,0.070 8,0.073 2,0.024 9,0.076 3]；力學(xué)參數(shù)[0.066 2,0.070 1,0.038 6,0.065 4]。

表4 某地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)的直覺模糊信息

3.4 計(jì)算多指標(biāo)綜合關(guān)聯(lián)度并確定安全性級(jí)別變量特征值

將指標(biāo)權(quán)重和單指標(biāo)關(guān)聯(lián)度相乘，可得到各指標(biāo)集相對(duì)于各安全性評(píng)價(jià)等級(jí)的綜合關(guān)聯(lián)度為：運(yùn)行參數(shù)[-0.171 5,-0.163 0,-0.148 2,-0.129 4,-0.076 9,0.071 1]；腔體參數(shù)[-0.365 5,-0.330 2,-0.288 8,-0.257 2,-0.157 0,-0.320 7]；力學(xué)參數(shù)[-0.184 8,-0.178 3,-0.158 8,-0.164 6,-0.150 4,-0.215 8]。進(jìn)一步可求得多指標(biāo)綜合關(guān)聯(lián)度為：[-0.721 7,-0.671 5,-0.595 7,-0.551 2,-0.384 3,-0.465 4]。最終可求得該地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性級(jí)別變量特征值為4.663 3，根據(jù)已設(shè)定的安全性評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，以保守態(tài)度判定安全性等級(jí)，該地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性評(píng)價(jià)等級(jí)屬于第4級(jí)較安全狀態(tài)。

3. 5 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

從評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，該地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性評(píng)價(jià)等級(jí)處于4級(jí)和5級(jí)之間，但是傾向于5級(jí)，即目前該地下儲(chǔ)氣庫(kù)處于較安全狀態(tài)，通過合理運(yùn)營(yíng)或者維修維護(hù)可以達(dá)到很安全狀態(tài)。對(duì)該地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性指標(biāo)權(quán)重和各指標(biāo)集與綜合評(píng)價(jià)級(jí)別進(jìn)行分析，見圖4至圖6。

圖4 某地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性指標(biāo)權(quán)重值雷達(dá)圖Fig.4 Radar chart of index weight values of a underground gas storage security

圖5 某地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性各指標(biāo)集與綜合評(píng)價(jià)級(jí)別 雷達(dá)圖Fig.5 Radar chart of evaluation levels for compre- hensive security evaluation and index sets of an underground gas storage security

由圖4至圖6可知：該地下儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行參數(shù)、腔體參數(shù)、力學(xué)參數(shù)的安全性水平分別為5.312 7級(jí)、4.318 6級(jí)和3.341級(jí)，說明參數(shù)中的指標(biāo)具有缺陷，導(dǎo)致不安全性的存在(見圖5)；該地下儲(chǔ)氣庫(kù)的頂板厚度、四周圍巖層厚度和最大采氣速率指標(biāo)的權(quán)重較高(見圖4)，在地下儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)營(yíng)期需要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，因?yàn)檫@些指標(biāo)的改變會(huì)對(duì)地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全運(yùn)營(yíng)造成重大的影響；通過對(duì)各指標(biāo)具體分析得到目前處于5級(jí)很安全以下的指標(biāo)有夾層含量(4級(jí)較安全)、四周圍巖層厚度(4級(jí)較安全)、頂板厚度(2級(jí)較不安全)和巖體黏聚力(3級(jí)一般安全)4項(xiàng)(見圖6)。

圖6 某地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)Fig.6 Index levels of an underground gas storage security

出現(xiàn)上述狀況的主要原因是該地下儲(chǔ)氣庫(kù)是由鹽礦改造而成，其中最大采氣速率、鄰腔壓力差等運(yùn)行參數(shù)指標(biāo)是可以進(jìn)行修正的，通過運(yùn)行參數(shù)的修正可從整體上進(jìn)一步提高地下儲(chǔ)氣庫(kù)的安全性。其他缺陷指標(biāo)因其固有屬性改善的難度較大，目前均符合相關(guān)安全規(guī)定，對(duì)該地下儲(chǔ)氣庫(kù)整體安全性的影響不大，屬于地下儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)營(yíng)期可接受范圍之內(nèi)，但是隨著地下儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增加這些指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)性會(huì)增大，最終會(huì)引發(fā)整體失穩(wěn)，故需要有針對(duì)性地對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測(cè)。

3. 6 敏感性分析

地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)的樣本信息比較稀缺，因此利用大量數(shù)據(jù)以統(tǒng)計(jì)分析的方式求取指標(biāo)權(quán)重相對(duì)困難，故基于專家對(duì)指標(biāo)的直覺模糊評(píng)價(jià)信息進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重設(shè)計(jì)更符合實(shí)際情況，但由指標(biāo)權(quán)重設(shè)計(jì)過程可知，不同專家因經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)知的不同會(huì)產(chǎn)生評(píng)審偏好差異，而偏好差異對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響極大。本文假設(shè)表5中各指標(biāo)的最優(yōu)趨向、最劣趨向和最大統(tǒng)計(jì)趨向的直覺模糊評(píng)價(jià)信息為專家判斷結(jié)果，在該三種極端狀態(tài)下分別計(jì)算安全性級(jí)別變量特征值：最大統(tǒng)計(jì)趨向下的安全性級(jí)別變量特征值為3.834 1，一般安全；最優(yōu)趨向下的安全性級(jí)別變量特征值為4.671 9，較安全；最劣趨向下的安全性級(jí)別變量特征值為2.374 4，較不安全。

表5 專家直覺模糊偏好信息

由此可以看出，專家直覺模糊偏好信息的區(qū)別會(huì)導(dǎo)致最終評(píng)價(jià)結(jié)果的差異性：當(dāng)所有專家對(duì)各指標(biāo)的評(píng)價(jià)為相對(duì)最優(yōu)時(shí)評(píng)價(jià)結(jié)果必然是樂觀的，反之評(píng)價(jià)結(jié)果是悲觀的；而最大統(tǒng)計(jì)趨向下得到的評(píng)價(jià)結(jié)果處于最優(yōu)與最劣趨向評(píng)價(jià)結(jié)果之間，同時(shí)相對(duì)于實(shí)際評(píng)價(jià)結(jié)果趨于保守，原因是最大統(tǒng)計(jì)趨向的直覺模糊信息體現(xiàn)的是所有專家中最多的評(píng)審態(tài)度，而一般情況下專家在無法精確給出指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果時(shí)通常選擇保守態(tài)度對(duì)待。因此，在對(duì)地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性進(jìn)行實(shí)際評(píng)估時(shí)需要為各專家提供最優(yōu)條件以達(dá)到精確判斷。

4 結(jié) 論

針對(duì)地下儲(chǔ)氣庫(kù)的安全性評(píng)價(jià)本文提出了一種基于直覺模糊信息和物元可拓法的評(píng)價(jià)方法。該方法應(yīng)用直覺模糊信息進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重計(jì)算，使用物元可拓法進(jìn)行建模，并引入安全性級(jí)別變量特征值表達(dá)定量評(píng)價(jià)結(jié)果，最后通過江蘇金壇某地下儲(chǔ)氣庫(kù)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，得到以下結(jié)論：

(1) 基于物元可拓理論構(gòu)建的地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性可拓評(píng)價(jià)模型可以有效地解決評(píng)價(jià)過程中主觀定性判斷在定量化過程中難以轉(zhuǎn)化的問題。

(2) 應(yīng)用直覺模糊信息進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算，符合目前地下儲(chǔ)氣庫(kù)工程管理的實(shí)際狀況，能夠考慮專家偏好及不確定性信息，提高了指標(biāo)權(quán)重的賦值精度和合理度。

(3) 地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全性評(píng)價(jià)方法應(yīng)用結(jié)果表明：評(píng)價(jià)模型不但可用于評(píng)判地下儲(chǔ)氣庫(kù)的安全性，還可以發(fā)現(xiàn)不安全的缺陷指標(biāo)，從而有助于管理者有針對(duì)性的整改，可為油氣工程的安全評(píng)價(jià)提供新思路，有益于地下儲(chǔ)氣庫(kù)的長(zhǎng)期安全運(yùn)營(yíng)和管理。