病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固效果的量化評(píng)價(jià)模型分析

楊 靜

(平遠(yuǎn)縣水利服務(wù)中心，廣東 梅州 514600)

0 引言

針對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作的實(shí)施效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，是一項(xiàng)綜合性的工程，應(yīng)該包括工程技術(shù)安全評(píng)價(jià)、工程經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、可持續(xù)性評(píng)價(jià)等多個(gè)方面的內(nèi)容。當(dāng)前不管是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，對(duì)于病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固效果評(píng)價(jià)的研究都比較少，而且現(xiàn)有的研究多是集中在水庫(kù)除險(xiǎn)加固方法和相關(guān)技術(shù)方面，并沒有能夠真正建立起具備良好可行性和可靠性的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。在實(shí)踐中，想要切實(shí)做好病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固效果的分析和評(píng)價(jià)，必須確定好具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)，就水庫(kù)除險(xiǎn)加固前后的效果進(jìn)行對(duì)比，這樣才能得到最為真實(shí)的效果評(píng)價(jià)。

1 病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固效果影響因素

對(duì)于病險(xiǎn)水庫(kù)而言，除險(xiǎn)加固效果會(huì)受到很多因素的影響，包括除險(xiǎn)加固方案、施工、效益等。因此，在對(duì)其進(jìn)行分析的過程中，可以將水路除險(xiǎn)加固效果的影響因素劃分為四個(gè)方面的內(nèi)容，構(gòu)建起相應(yīng)的積木模型(見圖1)。

圖1 水庫(kù)除險(xiǎn)加固效果影響因素積木模型

具體來講，一是加固方案。加固方案對(duì)于水庫(kù)除險(xiǎn)加固效果的影響主要體現(xiàn)在投資、技術(shù)和施工三個(gè)因素，包括工程資金投入數(shù)量及合理性、工程技術(shù)適用性和經(jīng)濟(jì)性、安全性，以及工程施工過程中涉及的工藝、設(shè)備、工期等；二是康復(fù)程度[1]。水庫(kù)功能的康復(fù)程度是除險(xiǎn)加固效果評(píng)價(jià)中較關(guān)鍵的，包含防洪安全、結(jié)構(gòu)安全、工程質(zhì)量等七個(gè)項(xiàng)目，每一個(gè)項(xiàng)目的內(nèi)容都需要考慮水庫(kù)的實(shí)際情況，依照水庫(kù)壩型明確重點(diǎn)；三是施工安全。可以從安全管理、施工環(huán)境、安全保障等多個(gè)方面進(jìn)行分析和探討；四是加固效益。水庫(kù)除險(xiǎn)加固效益體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和安全效益三個(gè)方面。

2 病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固效果量化評(píng)價(jià)模型

2.1 劃分評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)

依照除險(xiǎn)加固之后水庫(kù)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，將評(píng)價(jià)指標(biāo)的等級(jí)分為5級(jí)，判別標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 五個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的判別標(biāo)準(zhǔn)

2.2 指標(biāo)量化

一是非時(shí)效指標(biāo)。非時(shí)效定性指標(biāo)需要由專家依照工程經(jīng)驗(yàn)和定性指標(biāo)評(píng)分表進(jìn)行評(píng)分量化[2]，非時(shí)效性定量指標(biāo)則應(yīng)該計(jì)算加固前后的具體數(shù)值，將除險(xiǎn)加固前的指標(biāo)作為基準(zhǔn)，結(jié)合數(shù)值提升的具備倍數(shù)，開展相應(yīng)的量化評(píng)價(jià)；二是時(shí)效指標(biāo)。時(shí)效指標(biāo)的量化需要就水庫(kù)在除險(xiǎn)加固前后各項(xiàng)功能指標(biāo)的狀態(tài)實(shí)施分別評(píng)價(jià)，確定其評(píng)價(jià)值[3]。以指標(biāo)時(shí)效安全度為例，效益型指標(biāo)的計(jì)算公式為：

成本型指標(biāo)的計(jì)算公式為：

式中：x表示指標(biāo)安全度評(píng)分；t表示指標(biāo)本身安全參數(shù)和對(duì)應(yīng)規(guī)范中規(guī)定數(shù)值的比值；a和b表示雙曲線函數(shù)中的參數(shù)，取值為a=1/165，b=1/100，在實(shí)際操作中可以結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。在經(jīng)過相應(yīng)的除險(xiǎn)加固處理之后，如果水庫(kù)本身的成本和效益指標(biāo)計(jì)算值都超過了2.54(含)，表示水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作取得了預(yù)期成效[4]。

2.3 確定專家權(quán)重

在對(duì)專家權(quán)重進(jìn)行確定時(shí)，應(yīng)該考慮專家本身在相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的權(quán)威性，同時(shí)也必須關(guān)注在面對(duì)不同專業(yè)知識(shí)時(shí)的局限性。可以利用模糊優(yōu)選的方式來對(duì)專家主觀權(quán)重進(jìn)行明確，利用因素集與層次分析法的相互配合，得到專家客觀權(quán)重，再運(yùn)用最小信息熵原理，對(duì)主觀權(quán)重和客觀權(quán)重進(jìn)行組合[5]。

2.4 確定指標(biāo)權(quán)重

指標(biāo)權(quán)重的確定本身包含了兩個(gè)方面的內(nèi)容，一方面是靜態(tài)權(quán)重，在對(duì)其進(jìn)行確定時(shí)，可以運(yùn)用和聲搜索層次分析的方法，對(duì)照相應(yīng)的判斷矩陣來得到具體明確的靜態(tài)權(quán)重信息；二是動(dòng)態(tài)權(quán)重，可以基于靜態(tài)權(quán)重，考慮指標(biāo)評(píng)價(jià)值的影響，建立起相應(yīng)的指標(biāo)動(dòng)態(tài)權(quán)重影響計(jì)算模型[6]。

3 案例分析

平遠(yuǎn)縣川隆、鍋篤、刁坑水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程，位于平遠(yuǎn)縣川隆、鍋篤、刁坑水庫(kù)內(nèi)。主要有擋水工程、土壩工程、泄水工程、土方開挖、輸水涵、交通橋、公路工程等工程組成。平遠(yuǎn)縣屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，降雨分布時(shí)空不均勻，夏季多雨，冬季少雨。多年平均經(jīng)流深h=800 mm。川隆水庫(kù)沿途為低山丘陵，山嶺地段多為中緩坡地形，坡度在3%～10%之間，而低洼地帶多為耕地和池塘分布，相對(duì)地形比較平坦，山體海拔高程230 m～380 m之間，高差不大，山勢(shì)較緩覆蓋層較厚，多覆蓋有0.5 m～4.0 m厚坡殘積層，由于河流向下侵蝕切割，河床兩岸分布有不對(duì)稱階地，溢洪道基礎(chǔ)持力層為強(qiáng)花崗巖。周圍出露地層為坡殘積土，工程所在地震烈度Ⅵ度區(qū)。平遠(yuǎn)縣已達(dá)到村村通公路，本工程變通便利[7]。

在針對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行除險(xiǎn)加固的過程中，運(yùn)用指標(biāo)量化的方法，邀請(qǐng)5名相關(guān)領(lǐng)域的權(quán)威專家，依照上文提到的方法，得到有效的專家權(quán)重信息，并計(jì)算對(duì)應(yīng)層次的動(dòng)態(tài)權(quán)重。結(jié)合評(píng)價(jià)值分析，水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固效果的綜合評(píng)價(jià)值為66.20，對(duì)照上文提到的等級(jí)集進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固的最終等級(jí)為“不成功”，即現(xiàn)有的水庫(kù)除險(xiǎn)加固措施實(shí)際上并不能滿足水庫(kù)除險(xiǎn)加固的現(xiàn)實(shí)需求[8]。對(duì)該問題出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析，主要是在二級(jí)指標(biāo)中權(quán)重占比最大的功能康復(fù)性指標(biāo)程度的評(píng)價(jià)值只有61.93，三級(jí)指標(biāo)中權(quán)重占比較大的三個(gè)指標(biāo)及其評(píng)價(jià)值依次為滲流安全康復(fù)程度(55.42)、結(jié)構(gòu)安全康復(fù)程度(39.92)以及工程質(zhì)量(49.61)，評(píng)價(jià)值都比較低。對(duì)進(jìn)一步細(xì)化的第四層指標(biāo)進(jìn)行分析，指標(biāo)群眾較大的出逸點(diǎn)高程(33.28)、最大滲透坡降(54.34)以及大壩穩(wěn)定(34.90)評(píng)價(jià)值都也不高。

綜合上述結(jié)果分析，之所以會(huì)出現(xiàn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固不成功的現(xiàn)象，主要原因，是在對(duì)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的過程中，參考的是舊規(guī)范，其內(nèi)容也沒有能夠得到有效的貫徹落實(shí)，在這種情況下，除險(xiǎn)加固工程并沒有從根本上對(duì)水庫(kù)存在的安全問題進(jìn)行改善。對(duì)照水庫(kù)運(yùn)行情況以及除險(xiǎn)加固工程驗(yàn)收結(jié)論，認(rèn)定該評(píng)價(jià)值合理[9]。

4 結(jié)語

在我國(guó)，很多中小水庫(kù)的建設(shè)時(shí)間都比較早，存在年久失修的問題，而因?yàn)槔碚摷胺椒ǖ娜笔В瑹o法對(duì)水庫(kù)除險(xiǎn)加固的效果進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。提出一種針對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固效果進(jìn)行量化評(píng)價(jià)的模型，取得了如下成果：

(1)對(duì)影響水庫(kù)除險(xiǎn)加固效果的因素進(jìn)行分析，構(gòu)建了相應(yīng)的水庫(kù)除險(xiǎn)加固效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系以及能夠?qū)⒏鱾€(gè)影響因素的直接關(guān)系進(jìn)行反映的積木模型。

(2)針對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固效果評(píng)價(jià)需求，提出了有效的指標(biāo)量化方法，其中包含了對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)的劃分、非時(shí)效性及時(shí)效性評(píng)價(jià)指標(biāo)的量化方法等，并對(duì)專家主客觀權(quán)重和指標(biāo)動(dòng)靜態(tài)權(quán)重進(jìn)行了確定，建立起了面向水庫(kù)大壩的除險(xiǎn)加固效果量化評(píng)價(jià)模型。

(3)以平遠(yuǎn)縣川隆、鍋篤、刁坑水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程為例，對(duì)模型應(yīng)用的效果進(jìn)行實(shí)例分析，得到的綜合評(píng)價(jià)值為66.20，對(duì)照評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)可知，除險(xiǎn)加固效果所處的等級(jí)為不成功，分析其主要原因，是因?yàn)樵趯?duì)病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固的過程中，加固方案的設(shè)計(jì)沒有參考最新規(guī)范，方案中的部分內(nèi)容也沒有能夠得到有效的貫徹落實(shí)。綜合水庫(kù)大壩運(yùn)行情況和驗(yàn)收結(jié)果，表明模型具備良好的合理性。