農(nóng)田水利工程建筑物的安全評價研究

李 剛 趙 鵬* 孫書洪，3

（1、天津北大港水庫管理處，天津300384 2、天津農(nóng)學院 水利工程學院，天津300384 3、天津市農(nóng)業(yè)水利技術(shù)工程中心，天津300384）

對于渠系建筑物安全評價的研究呈現(xiàn)出發(fā)展迅速、方式多樣、評價標準日漸科學化、評價體系日益健全化的特點，未來隨著對渠系建筑物安全隱患認識加深，渠系建筑物安全評價的健全度和科學客觀程度將會繼續(xù)增強。

1 評價方法

目前用于農(nóng)田建筑物老化評價的方法，有類比分析法、綜合評判法、專家評定法、模糊綜合評判法、層次分析法幾種。對比各個方法利弊后，在這些評價方法中，選出合適的方法進行安全評價。模糊綜合評判法利用渠系建筑物安全評價的標準體系是一個復(fù)雜的，多層次、多目標模糊評價指標體系，該方法跟適合渠系建筑物的安全評價。

1.1 評判指標及標準

將需檢測建筑物的安全標準，按照功能性喪失程度和結(jié)構(gòu)損壞的程度，劃分為A，B，C，D 四個標準，具體如表所示。

建筑物整體安全評價分級標準

1.2 綜合評分

采用1～9 標度法，在同層因素中標度aij進行兩兩比較，比較各個因素對上一層因素的影響程度，確定它在上一層元素中所占的比重。對任意兩個因素用aij表示元素i 和元素j 對上一層影響程度之比，aji為aij的倒數(shù)，建立判斷矩陣A，如式（1）所示。

采用根法計算權(quán)重向量W，將判斷矩陣A 的各個列向量采用幾何平均法，然后歸一化得到權(quán)重向量：

使用式（3）計算A 矩陣的最大特征根λmax

進行判斷矩陣的一次性檢驗：計算判斷矩陣的一致性指標以得到其偏離一致性的程度。一致性指標C.I.采用式（4）計算，所得出的值越小，判斷矩陣一致性越好。

渠系建筑物安全評價研究需對影響因素求取隸屬度，采用半梯形函數(shù)來確定影響因素隸屬度，如式（5）（6）（7）

式中：Gi表示某一指標的標準值，ui表示該指標的實際值，μi表示該指標的隸屬度。對于不能定量表示的定性指標，采用專家打分與工程經(jīng)驗相結(jié)合的方式進行賦值。將已數(shù)據(jù)代入式（5）（6）（7）中，計算出某一層因素的隸屬度矩陣，整理出μ1～μn后，將n 層因素的隸屬度矩陣排列，計算矩陣均值之后，得到模糊關(guān)系矩陣R。

此時可計算評價向量B，計算公式為：

最終得到評價向量B=（b1，b2，…bn），判斷矩陣滿足C.I.＜0.1的歸一化條件之后，按照最大隸屬度原則，選出B 中最大的項bmax，此時可以計算此安全評價的綜合評分F，即為：

根據(jù)安全評價體系綜合評分F 判斷安全范圍，F(xiàn) 在100～80之間時，建筑物安全評價等級為A 級；F 在55～79 之間時，建筑物安全評價等級為B 級；F 在40～54 之間時，建筑物安全評價等級為C 級；F 在0～39 時，建筑物安全評價等級為D 級。

2 灌溉泵站安全評價實例

2.1 邊家莊村泵站概況

邊家莊村水源為薊運河水，薊運河水經(jīng)李家口泵站提水入李家口排干，然后進入邊家莊村北支渠，支渠寬25～30m，深4.0m。支渠邊有1 臺300 混流泵泵站，配套變壓器1 臺。泵站后接混凝土預(yù)制板矩形渠道，渠道斷面為80×80cm。

2.2 安全評價

先通過1～9 標度法，將同層元素進行比較，并建立判斷矩陣A

將數(shù)據(jù)歸一化，通過式（2）計算權(quán)重向量W

用式（3）計算最大特征根：λmax=4.0295

通過式（4）計算一致性指標

C.I.＜0.1，故判斷該矩陣滿足一致性要求。

按照泵站的運行管理情況、泵站結(jié)構(gòu)損壞情況、泵站設(shè)備毀損情況，對不能定量的各項影響因子進行賦值，通過式（5）（6）（7）進行隸屬度計算，列出影響邊家莊村泵站安全運行的三層因素的隸屬度矩陣：

將計算三個矩陣的加和平均值，得到模糊關(guān)系矩陣R，此時可以通過式（9）計算評價向量B：

由此獲得邊家莊村泵站安全評價系統(tǒng)各準則的評價向量B=（0.0063，0.2041，0.0844，0.0254）。此時可以根據(jù)式（10）計算此安全評價的綜合評分F

因此，邊家莊村泵站的安全評價綜合評分為20.41 分，分值在0～39 部分，屬于D 級別。

綜上，對邊家莊村泵站進行綜合考察和層次分析法計算評價之后，可認定，邊家莊村灌溉水利工程可被劃分為D 級水工建筑，即其工程現(xiàn)在存在重大質(zhì)量安全問題，泵站機組部分無法使用，建筑結(jié)構(gòu)部分損毀嚴重，兩部分得分過低，影響泵站安全運行。建議停止使用，并進行拆除重建。

3 結(jié)論

采用了層次分析法對農(nóng)田水利建筑物進行安全評價，并建立了適用的評價標準，給出了安全評價的計算方法，適合對基層灌區(qū)渠系建筑物進行安全評價。案例分析表明：邊家莊村泵站可被劃分為D 級水工建筑，泵站存在重大質(zhì)量安全問題，影響泵站安全運行。建議停止使用，并進行拆除重建。