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上，找到評價水庫健康水平的最佳方法。其次，根據影響水庫健康的主要因素，利用層次分析法構建評價水庫健康水平的指標體系，量化各個指標因子，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重。最后，對水庫健康進行評價。本研究從技術上可以保障水庫能夠可持續地運行。

水庫； 健康評價； 指標體系； 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計的合理性、施工的質量、工程的管理情況；外部環境的影響包括地質條件、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督水庫工程的運行情況，并根據實際情況設定水庫工程的建設目標、管理計劃，制定相關政策。

b.根據水庫健康的評價考核結果，水庫管理部門能夠及時發現問題并找到解決措施，保障水庫的持續運行。

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范化處理，在保障水庫安全運行的基礎上提高效益。

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

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建相關評價指標體系的基礎上，運用科學的方法和手段，掌握水庫的運行情況，了解水庫的運行效果并進行統計、測定、動態跟蹤，其目的是通過掌握水庫工程的健康情況，科學地評價水庫工程運行的質量，保障工程的可持續發展以及水庫的持續運行。

2 水庫健康情況的評價指標

2.1 評價內容

按照評價目的以及水庫工程的實際情況，根據國內水庫工程管理的相關法律法規，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，主要評價農業灌溉、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標準。

b.結構安全。水庫的結構由進水和出水泵站、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.生態環境。水庫生態環境的評價指標體系，主要在環境影響評價以及生態功能評價兩個方面，構建依據包括已建成水庫出現的生態問題，以及能否按照水庫工程設計規范達到環境保護、水質控制的生態目標。

2.2 評價指標體系

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

表1 評價指標體系

3 對指標的權重進行評價

本研究利用當前實際工程中廣泛應用的層次分析法來確定各個評價指標的具體權重，該方法具有能夠將判斷結果的主觀語言進行定量的優勢。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，計算其權重值，構建水庫健康時各個評價指標中集W。

3.1 構造指標比較判斷矩陣

確定權重時利用 AHP來選擇合理的標度，評價結果用自然語言的形式來表現，自然語言反映的是二元對比重要性的判斷結果。“1～9標度法”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，研究學者得出下面判斷矩陣：

3.2 計算指標的權重值

三種判斷矩陣權重計算分別為和法(規范列平均法)、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指標的權重。按照表2的賦分原則，對各個級別的相關指標進行賦值，最后列出12 個判斷矩陣。

4 健康等級的劃分標準

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建健康評價集(即指標健康評價的集合)。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。健康等級的區間可以表示指標評價值和水庫評價等級之間的聯系。評價值和評價等級的對應關系見表3。

表3 水庫健康評價值和評價等級的對應關系

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，結合防洪，兼顧發電、養殖等綜合利用的大(2)型水利工程；水庫始建于大躍進時代的1959年8月，1963年7月竣工發揮效益；主壩壩址位于博羅縣湖鎮鎮林屋村，距縣城25km，屬珠江流域東江水系沙河支流，水庫集雨面積295km2；水庫大壩原設計洪水標準為：500年一遇設計，2000年一遇校核。水庫校核洪水位28.00m，相應總庫容為13829萬m3；設計洪水位27.08m，相應庫容11175萬m3；正常蓄水位24.00m，相應正常庫容6660萬m3；死水位15.55m，相應死庫容41.40萬m3。水庫大壩加固設計洪水標準為：水庫大壩設計洪水標準為500年一遇，設計洪水位27.30m，相應庫容12555萬m3；校核洪水標準為2000年一遇，校核洪水位28.01m，相應庫容14065萬m3，正常蓄水位24.0m，相應庫容6875.0萬m3，死水位15.55m，相應庫容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，石龍鎮及下游湖鎮、龍華、龍溪、長寧、園洲等鎮工農業生產和30多萬人民生命財產的安全。防洪保護面積20.6萬畝。

5.2 健康評價結果

對顯崗水庫的運行情況進行評價后，健康評價值是73.29，結構安全的評價值是74.76，功能效益的評價值是77.39，總的評價等級以及結構安全、功能效益均為亞健康。但是，生態環境效益的值是65.12，評價等級達到了輕度病變。對圍壩結構安全的評價值是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。對農業灌溉的評價值是 71.58，城鎮供水的評價值是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，目前發現的問題并不嚴重，加強管理及維護即可解決。對環境影響的評價值是66.56，生態功能的評價值是65.10，發現的問題相對嚴重，水庫很大程度上影響了周邊的環境，生態環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構沒有達到設計要求而引起，且環境效益方面最嚴重。

6 主要結論

按照各項評價指標，本文構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上，通過較為精確、科學的層次分析法，求出各個級別指標的權重，并依據水庫健康的等級劃分標準，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