模糊層次分析法在河道堤防工程安全評價中的應用

王 恩

(南京國環科技股份有限公司，江蘇 南京 210042)

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·水利工程·

模糊層次分析法在河道堤防工程安全評價中的應用

王 恩

(南京國環科技股份有限公司，江蘇 南京 210042)

根據影響堤防工程的因素，建立了堤防工程安全綜合評價指標體系，將模糊綜合評價法與層次分析法結合，構建了堤防工程安全模糊層次分析評價模型，并以興城河城區段為例，進行左岸及右堤防工程安全綜合評價，指出該方法簡單易用、評價結果合理可靠。

模糊層次分析法，堤防工程，安全等級，評價指標體系

目前大洪水引發的洪水災害多由河道堤防潰決或者漫溢造成，堤防工程安全是防洪管理中的重點，對堤防工程安全的綜合評估是堤防工程建設、除險加固的基本依據，對防洪安全管理與應急預案編制具有指導作用。防汛管理人員依據堤防工程安全評價結論決定采取何種預防或防護措施。目前堤防工程安全評價采用比較廣泛的評價方法有評分法、危險指數評價法、概率法、檢查表評價法及綜合法等。堤防工程安全評價復雜，目前還未形成一種通用的評價方法。本次研究通過建立堤防工程安全評價指標體系，以興城河城區段為例，采用模糊層次分析法進行左岸及右岸堤防工程安全綜合評價。

1 研究方法簡介

模糊層次分析法(Fuzzy Analytical Hierarchy Process，簡稱FAHP)，將模糊數學理論與層次分析法相結合起來研究問題，該方法在體系評價、效能評估、系統優化等方面應用較為廣泛，是一種定性與定量相結合的評價方法。下面簡單介紹模糊層次分析綜合評價模型的建立過程。

1)建立評價對象指標集。層次分析法中，一般將指標體系劃分為三個層次，即目標層、準則層和指標層。指標集的建立主要依據研究對象的影響因素，將其分類分組，每一類或者組即為準則層指標，而指標層則是可以量化或者賦分的基本因素，為最細化的指標。

2)計算權重。權重反映各個指標對堤防工程安全的重要性程度，一般計算方法有專家估算法、加權統計法及頻數分析法等。根據實際情況，將準則層以及指標層的各指標賦予不同的權重，得出權重矩陣W。

3)模糊隸屬度計算。將堤防工程安全情況從好到壞分為安全、較安全、不安全、很不安全四個級別，按照模糊理論的方法，確定每個指標相對于不同分級標準的相對隸屬度R，越大越優型指標為正向指標，越小越優型指標為負向型指標。

表1 堤防工程安全等級及系數對照表

4)模糊綜合評價。根據計算的各個指標的權重W及模糊隸屬度R計算模糊綜合評價系數F。堤防工程安全綜合評價系數為0～1的數值，數值越大越安全，如表1所示。

F=W×R。

2 評價指標體系

根據指標體系建立原則，分析堤防工程安全的影響因素，構建綜合評價指標體系。本次研究將堤防工程安全指標體系分為三個層次：目標層、準則層和指標層。目標為單一目標，即堤防工程安全性，準則層包括水文因素及堤防自身因素2個準則屬性，指標層為具體的評價指標。指標層主要包括洪水量級、水深、河勢、堤防設計防洪標準、堤身及堤基的穩定性以及堤防沿線險情分布情況，指標體系結構如圖1所示。

3 實例研究

興城河是遼寧省興城市的母親河，發源于興城市西北藥王老嶺及葫蘆島市黑松嶺，流域面積702.92 km2，總河長50.4 km，河道主槽寬60 m～480 m，興城河是山區型河流，洪水漲落急劇。興城河流域洪水主要由暴雨產生，一次洪水過程大部分在1 d之內，最長可達3 d，河道坡度較陡，屬于陡漲陡落的山溪性河流。興城是中國優秀旅游城市，國家重點風景名勝區，遼寧省歷史文化名城，是渤海岸邊的一顆璀璨明珠。本次研究以興城河城區段為例進行堤防工程安全綜合評估。

表2 綜合計算結果表

興城河城區段，即興城南河大橋(上游)至濱海路大橋(下游)，區間河道長5.68 km。本區段干流堤防工程從興城南河大橋至濱海路大橋，平均堤距380 m，堤防型式為均質土堤，防洪標準為50年一遇。本次研究對興城河遭遇50年一遇設計洪水及100年一遇超標準洪水，左岸及右岸堤防工程安全性進行評價。根據前述模糊層次分析法，計算出綜合評價系數，從而判斷安全等級，結果如表2所示。

根據計算結果，興城河左岸及右岸堤防均達到了設計標準，即發生設計標準50年一遇洪水量，左右岸堤防安全，不易發生潰堤漫溢洪水事件。當發生100年一遇超標準洪水時，左岸堤防處于較安全狀態，由于左岸為興城市主城區，堤防為路堤結合形式，堤頂較寬，為雙向六車道，瀝青路面，且迎水坡有護岸工程，因此防洪能力較強，堤防安全等級高。超標準洪水條件下，興城河右岸堤防為不安全狀態，即發生超標準洪水時，有可能發生局部堤防潰決或漫溢事件。因此，發生超標準洪水時，應加強右岸堤防的防洪監測及應急管理。

4 結語

采用模糊層次分析法進行興城河城區段堤防工程安全綜合評價，得出兩岸堤防工程達到設計防洪標準，可抵御50年一遇洪水。當發生超標準洪水時，興城河右岸堤防有潰堤風險，應加強堤防工程安全監測，做好防洪應急搶險預案。模糊層次分析法評價結果符合堤防工程實際情況，該方法具有計算簡便，適用性強等優點，可在其他河道堤防工程安全評價中推廣應用。

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Safety evaluation of embankment project based on Fuzzy Analytical Hierarchy Process

Wang En

(NanjingGuohuanScienceandTechnologyCo.，Ltd,Nanjing210042,China)

The embankment project safe evaluation index system is build based on its influencing factors. Coupled with the Fuzzy analysis method and Analytical Hierarchy Process, the safety evaluation model is established. Taking the embankment of Xingcheng river as an example, the safety of its left and right embankment is evaluated based on the model. Point out Fuzzy Analytical Hierarchy Process method is simply and reliably.

Fuzzy Analytical Hierarchy Process method, embankment project, security classification, evaluation indes system

1009-6825(2017)10-0221-02

2017-01-21

王 恩(1983- )，男，博士，工程師

TV871

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