層次分析法（AHP)在鹽穴儲氣庫建庫地質條件評價中的應用分析

牛耀輝

【摘? 要】鹽穴儲氣庫工程建設大致可分為預可行性研究、可行性研究、建庫設計、造腔施工、注氣運行五個階段，而預可行性研究階段的核心工作就是建庫地質條件評價。層次分析法（AHP）作為一種系統性的分析方法，近年來在地下儲氣庫選址評價、巖土工程的穩定性評價和風險分析中得到了廣泛應用。

【Abstract】The construction of salt cavern gas storage project can be roughly divided into five stages： pre-feasibility study， feasibility study， storage design， cavitation construction and gas injection operation. The core work in the stage of pre-feasibility study is to evaluate the geological conditions of the storage. AHP， as a systematic analytical method， has been widely used in site selection evaluation of underground gas storage， stability evaluation of geotechnical engineering and risk analysis in recent years.

【關鍵詞】層次分析法;鹽穴儲氣庫;地質條件

【Keywords】Analytic Hierarchy Process; salt cavern gas storage; geological condition

【中圖分類號】TE972? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）06-0176-02

1 引言

進入21世紀，天然氣作為高效、清潔能源的代表，逐漸成為支撐中國綠色發展和可持續發展的主力清潔能源。在天然氣全產業鏈中，地下儲氣庫是保障天然氣管網高效安全運行、平衡季節用氣峰谷差、應對長輸管道突發事故、保障國家能源安全的戰略性基礎設施。地質條件評價工作直接關系到鹽穴儲氣庫建設是否開展和如何開展的問題，它面臨的是一個由相互關聯、相互制約的眾多地質因素構成的復雜系統，層次分析法則為研究這類復雜的系統，提供了一種新的、簡潔的、實用的決策方法。

2 層次分析法簡述

2.1 層次分析法的基本原理

層次分析法（AHP）是美國運籌學家Saaty教授于20世紀70年代初提出的，他根據問題的性質和總目標，將問題分解為不同的組成因素，并按照其相互關聯及隸屬關系將因素聚集組合成一個多層次的分析結構模型，從而最終使問題歸結為決策方案、措施等相對于總目標的相對重要權值或優劣次序的排定。

2.2 層次分析法的計算步驟

層次分析法的計算步驟主要包括：①建立層次結構模型，根據決策的目標、決策、指標和方案之間的相互關系繪出層次結構圖;②構造判斷矩陣，確定各層次各因素之間的權重;③層次單排序及其一致性檢驗;④層次總排序，最終進行各方案重要性程度綜合評定。

3 建立地質條件評價體系層次結構模型

根據層次分析法基本原理，結合課題具體任務，確定地質條件評價體系的目標層為選擇最適宜的建庫庫址，準則層為影響鹽穴儲氣庫建設的主要地質因素，指標層為各地質因素分別細化得到的基本地質條件，而參與對比評價的各石鹽田（包括寧晉-辛集石鹽田、河北滄縣石鹽田鹽礦、江蘇金壇鹽礦、江蘇淮安鹽礦、湖北云應鹽礦、平頂山鹽礦）則作為方案層，如圖1所示。

4 構造各層次各因素之間的判斷矩陣

在地質條件評價體系準則層、指標層中對各個要素進行了兩兩比較，建立準則層（B）對于目標層（A）及指標層（C）對于準則層（B）判斷矩陣，如表1、表2、表3、表4、表5所示。

5 各層次各因素權重排序及一致性檢驗

0.1703，0.0568，0.1703，0.0568}T。由此可見，地質條件評價體系指標層（C）中，石鹽礦體埋深（C22）是最主要因素，權重達到了21.03%，此外，夾層厚度占比（C31）和蓋層厚度（C41）也是影響鹽穴儲氣庫建設的重要地質條件因素，權重均為17.03%。

6 各對比區建庫地質條件綜合評價

為便于對比各鹽礦的地質條件概況，定義各地質因素對鹽穴儲氣庫建設的影響量化指標在[0，1]，量化指標為1表示地質條件非常好，鹽穴地下儲氣庫的建設完全不受地質條件的影響，量化指標為0表示地質條件非常差，地質因素對鹽穴儲氣庫的建設有絕對制約性影響。由此可以得出各對比區鹽礦地質條件指標層的量化排列向量K，K={K11，K12，K21，K22，K23，K24，K31，K32，K41，K42}，如表7所示。

綜上所述，可對各對比區建庫地質條件進行綜合對比評價，地質因素綜合評價指標計算公式K綜合=K·WC，計算結果各對比區地質因素綜合評價指標排序為：金壇鹽礦（0.8737）>云應鹽礦（0.7937）>平頂山鹽礦（0.7891）>滄縣石鹽田（0.7461）>淮安鹽礦（0.7183）>寧晉-辛集石鹽田（0.6098）。

7 結語

地下儲氣庫建設工程必須經過建庫地質條件評價，地質評價體系的建立涉及眾多地質條件因素，通過層次分析法構建判斷矩陣可以直觀地比較各種地質因素的影響程度。可以發現，石鹽礦體埋深仍是制約鹽穴儲氣庫建設最主要的地質因素。隨著我國石鹽礦產資源勘查開發力度不斷加大，鹽穴儲氣庫工程向超深地層延伸是必然趨勢，超深鹽穴儲氣庫領域的理論體系和關鍵技術研發問題已迫在眉睫。

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