層次分析法在引水閘除險加固質量評價中的應用

蔣革新

（四川涼山水洛河電力開發有限公司，四川 成都 610041）

在水利工程質量管理中，傳統上采用人為收集現場工程質量資料，并進行信息處理，從而進行質量評定，該方法不僅需要的人力較多，且認為操作慢、工作量大、結果可靠性也十分不理想，往往無法系統的對工程質量進行準確的評定，從而造成一定的誤差，對于監理工程師的工作造成一定的影響。為了更為系統的對水利工程施工進程中的質量進行評定，本文引入層次分析法理論，并通過將水利工程質量管理中的各個指標進行分層處理，建立一套綜合評價體系，在各個層面對質量指標進行評價研究，提高了質量評定工作中的效率以及準確率[1-5]，同時利用現場實際工況，對某引水閘的質量進行評定研究，得到了較好的效果。

1 層次分析法簡介

層次分析法是在因素識別與數理統計理論基礎上對處理對象進行定性分析與定量分析相結合的系統化評價決策方法。層次分析法是根據研究對象的性質、主體影響因素以及研究目標將研究對象中的復雜問題進行層次化、多元化分解，下一層次指標元素與上一層次指標間屬于隸屬關系。通過標度判斷矩陣對同層次因素兩兩比較確定整體各指標重要性排序，最終確定底層因素的相對重要性權值。相對重要性權值求解通過構建判斷矩陣，求解矩陣最大特征值以及對應特征向量，得到各指標的相對重要性程度，得出最合理的方案。

2 層次分析計算模型

2.1 風險因素識別與層次化

以某引水閘為背景，該水閘設計流量為200m3/s,主要工作包括：水閘閘身、啟閉機及其埋件、施工圍堰的填筑與拆除等。對工程按照實際情況進行層次劃分與分解，得到各個層次主要影響因素指標如表1所示。

2.2 構造判斷矩陣

假設共有n 個指標，則每一個指標與其他指標的需要進行n-1 次兩兩比較，構成目標層A 的判斷矩陣：

式中：aij表示第i 個準則層指標Bi與第j 個準則層指標Bj根據標度表1-1所得標度的比值，設標度為 ,則有：

同理，對于B 層次進行判斷矩陣的構建：

2.3 層次單排序一次性檢驗

層次單排序是指通過計算判斷矩陣A 的最大特征值與特征向量 ，并對矩陣進行一次性檢驗，確定某層指標元素相對上一層的相對重要性權重的排序過程，即有：

式中：k 表示第k 個上層次指標。對于CI，有：當CI=0 時，認定判斷矩陣具有完全一致性；隨著CI 逐漸增大，判斷矩陣一致性逐漸喪失。此外，對于n=1,2,...,9,分別隨機500 個樣本矩陣，依據標度表構成矩陣的上三角區域且主對角始終保持為1，并分別計算其一致性指標并求平均值，此時可得平均隨機一致性指標CIa如下表所示。

表2 平均一致指標CIa

根據CI 與CIa定義，為真實表達判斷矩陣的一致性程度，定義一致性程度參數Sl，定義僅當滿足Sl＜0.1 時，判斷矩陣具有與滿意的一致性。否則需要對矩陣進行修改并再次進行一次性檢驗。

2.4 層次總排序一致性檢驗

由2.2 可知判斷矩陣B 的構建，定義總排序一致性檢驗式為：

同理，定義僅當滿足Sl＜0.1 時，判斷矩陣具有與滿意的一致性。否則需要對矩陣進行修改并再次進行。

3 工程實例分析

利用以上述方法，進行計算建立A 層判斷矩陣：

建立B 層判斷矩陣：

各特征向量、最大特征值和隨機一致性比率分別為：

則該工程的建設風險總排序權值計算結果為：

根據工程經驗及專家評分調查結果，對各因素重要性評分及評價等級如下表3、4 所示。

表3 各因素對工程成功影響程度評分

表4 工程評價等級表

則該工程得分：

故引水閘除險加固工程項目建設結果屬于良好級別。

4 結論

以某引水閘為例，基于層次分析法基本理論，結合相關數值計算軟件以及工程實際概況，建立引水閘除險加固工程項目建設成果評價模型。結果表明：（1）根據所本文建立的引水閘層次分析評價模型分析，該引水閘工程建設成果評價得分Score=8.603,屬于良好級別，這說明該工程基本建設符合規范要求，不存在較大破壞隱患，但可能存在小范圍裂縫、變形或其他劣性因素；（2）根據工程實際建設結果驗證，基本層次分析法基本理論建立的引水閘除險加固工程建設結果評價模型具有高度的可靠性，對國內相關工程建設具有一定的借鑒意義。