基于成功度模型的五岳水庫除險加固綜合評價★

王宏偉 王 偉 高 全

(1.信陽市水利水電工程建設質量監測站,河南 信陽 464000;2.長江勘測規劃設計研究有限責任公司,湖北 武漢 430010； 3.國家大壩安全工程技術研究中心,湖北 武漢 430010)

1 研究背景

1)我國病險水庫概況。我國現有水庫9.8萬余座,大多興建于20世紀50年代～70年代,存在建設標準低、工程質量差、運行維護不足、病險隱患突出等問題。病險水庫嚴重影響防洪安全,給下游人民生命財產安全構成重大威脅,制約水庫效益發揮。經過多年病險水庫除險加固,水庫安全狀況明顯好轉,水庫運行總體安全,但由于水庫基礎質量差、運行時間長,加上地震、洪水等自然災害影響,一些工程老化病害嚴重,安全隱患依然突出。近年來,國家高度重視病險水庫除險加固工作,將全國病險水庫除險加固作為中央補助項目開展了專項整治。2020年11月18日,國務院常務會議專題研究水庫除險加固;2021年3月23日,國務院辦公廳印發《國務院辦公廳關于切實加強水庫除險加固和運行管護工作的通知》,對“十四五”水庫除險加固工作提出了明確要求。

2)信陽市病險水庫除險加固概況。信陽市位于河南省南部,地處淮河上中游,全市現有各類水庫1 116座,其中大型6座,中型14座,小型1 096座,80%以上修建于20世紀50年代～70年代。2007年以來,信陽市搶抓國家加大病險水庫除險加固投資的重大機遇,積極開展項目前期和建設工作,大部分水庫相繼進行了除險加固,工程安全狀況不斷改善。但是由于受財力所限,已經開展的部分水庫除險加固標準較低等原因,水庫安全運行的風險依然比較突出,迫切需要對已除險加固水庫開展項目后評價工作來分析評價項目建設的成功度,以總結經驗、吸取教訓,為后續水庫除險加固提供改進建議。

3)病險水庫除險加固后評價的意義。項目后評價是國家規定的水利工程八大建設程序之一,一般在建設項目竣工投產且經過1年～2年的生產運營后進行,以達到肯定成績、總結經驗、研究問題、吸取教訓、提出建議、改進工作,不斷提高項目決策水平和投資效果的目的。病險水庫除險加固項目不同于其他的水利項目,它就好比是在已有帶病水庫的“軀體”上開展多項手術,既要恢復各“器官”的正常功能,又要避免出現“排異”反應,情況復雜且環節眾多,迫切需要一段時間后通過項目后評價來對水庫整體健康狀況進行一次全面的檢測和診斷;其次,目前國內水庫除險加固項目開展后評價工作地尚在少數,結合工程實際情況嘗試性地開展項目后評價,既是嚴格落實水利工程基本建設程序的需要,又是服務于水利工程全生命周期的一次探索和創新。

2 病險水庫除險加固后評價的主要內容

水庫除險加固項目雖屬于水利工程的范疇,但又與一般新建水利項目在建設對象、建設目標等方面有著較大的差別,有著鮮明的除險加固特色,因此,其后評價工作也應緊緊圍繞水庫除險加固的特點來開展。

水庫除險加固項目后評價主要包括過程評價、效果評價、可持續性評價和綜合評價四部分內容,各部分評價內容既彼此獨立又相互聯系。本文將結合五岳水庫除險加固的工程實例,具體就基于成功度評價模型的綜合評價這一方面內容談談自己的認識。

3 成功度評價模型

項目成功度評價法是項目后評價時通常采用的方法,該方法關鍵在于要根據專家的經驗建立合理的指標體系,結合項目的實際情況,并采取適當的方法對各個指標進行賦權,對人的判斷進行數量形式的表達和處理,以項目的目標和效益為核心,對項目進行全面系統地評價。常用的賦權法有德爾菲法,兩兩對比法,層次分析法等。

適用于病險水庫除險加固項目后評價的成功度評價是在項目過程評價、效果評價、可持續性評價的基礎上,根據水庫工程及除險加固實際情況篩選評價指標,建立綜合評價指標體系和分析模型,結合各關鍵指標的定量、定性分析,依托行業專家的經驗和判斷,綜合評價指標體系的評價結果,對項目的成功度作出定量、定性相結合或定性的結論。

3.1 綜合評價指標體系的建立

根據五岳水庫大壩屬于土石壩類的工程特點,通過資料分析、現場查勘、交流座談等方式,分3個層級有針對性地建立了符合五岳水庫工程特點的除險加固特點的綜合評價指標體系。

1)一級評價指標包括除險加固方案、功能康復程度、工程施工、運行管理和除險加固效益,共5項。2)二級評價指標是通過對每個一級評價指標細分而得到的,如一級評價指標除險加固方案可向下細分為加固工程投資、加固工程技術和加固工程施工3個二級評價指標,其余二級評價指標見表1,共17項。3)三級評價指標同理是通過對每個二級評價指標細分而得到的,如二級評價指標加固工程投資可向下細分為投資構成合理性、投資利用充分性2個三級評價指標,其余三級評價指標見表1,共54項。

表1 評價指標權重系數表

3.2 權重確定

1)評價指標權重的確定。評價指標權重的確定采用層次分析法(AHP法),它將評估目標分解成一個多級指標,對于每一層中各因素的相對重要性給出判斷,形成一個多層次的分析結構模型,從而最終使問題歸結為最低層相對于最高層的相對重要權值的確定。

2)評價專家權重的確定。根據每位專家專業背景、行業資歷、實踐經驗等特點,考慮不同專家對同一指標賦予不同的賦分權重,如:同一專業領域教授級高工的打分采信度要大于高工,本專業的專家打分的采信度要大于非專業專家的打分,具體根據專家情況進行綜合取值,各專家對同一指標權重總和為100%。

3.3 評價方法及成功度等級劃分

1)綜合評價線路及方法。在分類評價與分級評價的基礎上,進行除險加固效果的綜合評價,具體方法見圖1。

2)成功度等級劃分。綜合評價共計1分,根據評分情況,可將成功度劃分為5個等級,各等級標準如下:a.完全成功:0.90分～1.00分;b.基本成功:0.80分～0.90分;c.部分成功:0.70分～0.80分;d.不成功:0.60分～0.70分;e.失敗:0分～0.60分。

4 應用實例

4.1 工程概況

五岳水庫位于淮河一級支流寨河主支青龍河上,壩址位于河南省信陽市光山縣西南35 km的南向店長沖村,控制流域面積102 km2。該水庫是一座以防洪、灌溉為主,兼顧發電、水產養殖等綜合利用的大(2)型水庫,總庫容1.20億m3,樞紐主要建筑物包括主壩(黏土心墻砂殼壩)、副壩、溢洪道、副溢洪道、輸水洞等。水庫按“百年一遇”洪水設計、“萬年一遇”洪水校核,設計洪水位89.76 m,相應庫容1.00億m3,校核洪水位91.26 m,相應庫容1.20億m3。五岳水庫保護著下游7個鄉鎮5個廠礦、10余萬人35萬畝耕地及滬陜高速公路、寧西鐵路、京九鐵路等國家重要交通設施。根據水庫安全鑒定結論,五岳水庫防洪標準、結構安全、滲流安全、金屬結構安全評級分別為A，C，C，C級。

4.2 權重計算

4.2.1 評價指標權重

五岳水庫除險加固工程綜合評價指標體系中涉及一級評價指標5項、二級評價指標17項、三級評價指標54項。按照層次分析法(AHP法)對三級評價指標體系中各級評價指標分別計算確定指標權重系數見表1(由于篇幅限制,部分三級評價指標暫略)。

4.2.2 評價專家權重

根據選定的5位專家的專業背景、行業資歷、實踐經驗等,明確各專家對各級評價指標的賦分權重,在專家擅長的專業方向權重適當加大,同時各專家對同一指標賦分權重總和為100%。專家賦分權重見表2。

表2 專家賦分權重系數表

4.3 成功度評價等級

按照各專家對不同指標的賦分權重,對同一項三級評價指標的賦分進行加權平均,即可求出該指標的最終分值,按此逐一求出各項三級評價指標的最終分值,然后由三級評價指標逐級向上推算即可求出本項目的最終評分值。

五岳水庫項目后評價從工程除險加固方案、功能康復程度、工程施工、運行管理、除險加固效益等方面進行綜合分析,根據不同指標的權重及分值,計算出本項目成功度總體得分為0.87分,對照評價標準,本除險加固工程成功度評價等級為“基本成功”。

5 結論

1)經綜合評價,五岳水庫除險加固項目成功度評價等級為“基本成功”,表明該工程項目的建設是成功的,并給出了相關評價結論和建議,起到了肯定成績、總結經驗、研究問題、改進工作的目的;2)從工程除險加固方案、功能康復程度、工程施工、運行管理、除險加固效益等方面選定5項一級評價指標、17項二級 評價指標及54項三級評價指標建立了適應五岳水庫工程特點的相對全面的綜合評價指標體系,并明確了各評價指標的權重確定及賦分方法,豐富和充實了項目綜合評價的理論基礎;3)水庫除險加固項目后評價工作目前國內開展的還較少,五岳水庫除險加固項目后評價工作的開展,是一次非常有前瞻性和創新性的探索和嘗試,可供后期同類項目借鑒和參考。