基于层次分析法的宁夏重点病险水库病害特点研究

作者:申明平; 刊名:宁夏工程技术 上传者:杨会军

【摘要】针对目前病险水库病害特点研究的不足,基于宁夏13座重点病险水库安全评价报告,采用层次分析法,将大坝安全评价结论作为研究对象,按照现行规范的工作要求和评价标准构建层次结构,计算出各准则层和因素层的总权重,得出宁夏重点病险水库病害特点的量化指标.研究表明,宁夏重点病险水库的病害特点受7个准则层33个因素的共同影响,病害特点符合均衡性、全面性、规律性;造成水库病险的主要因素是工程质量不合格和工程运行管理差;该结论符合宁夏病险水库质量现状和管理水平,病害特点体现出明显的区域特点.

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宁夏干旱少雨,水资源时空分布不均,水库是调控水资源配置的重要水利基础设施。受当时技术水平和除险加固专项资金的限制,宁夏现有13座重点病险水库存在不同程度的病险情,亟待除险加固。水库安全鉴定和大坝安全评价是病险水库除险加固的基础性工作,探索、总结病险水库的病害特点和规律对于顺利开展病险水库除险加固工作有着非常重要的现实意义。目前,研究评价水库安全鉴定和大坝安全评价报告是大坝管理的前沿课题和研究热点,不少学者对此进行了大量研究。季根蔡[1]根据专家调查的方式,结合工程实例,采用层次分析法建立了水库大坝安全综合评价的定量评价模型;张国栋等[2]基于专家经验的病险程度评价,对比研究了判断重要性的权重分配法和层次分析法,再结合具体工程实例,实现了水库病险程度的量化评价,并且从水库历史事故资料中提出了水库病害的不同特点;刘强等[3]应用灰色模糊数学和层次分析法理论,结合工程实例完成了多层次大坝安全综合评价;张小飞等[4]提出了基于层次模糊综合评价的水库大坝安全评价法,以专家评语构建模糊评价矩阵,并通过2座水库对比验证了研究方法;熊威等[5]对比研究了水库大坝安全评价的传统定性准则法和综合评价分析法,得出了综合分析法相比定性准则法评价结论更具合理性的结论;王宁等[6]提出了模拟退火层次分析法,结合具体水库,根据专家评价意见构建了SA-AHP病险水库除险加固效果评价指标体系,解决了判断矩阵一致性困难的问题。但是在以上研究中,皆通过专家意见给出水库病险原因和影响程度的权重,存在人为因素影响评价结论的不足,同时,对已有病险水库的病害统计数据缺乏分析,导致研究成果可信度不高。本文基于宁夏重点病险水库的第一手资料,对基础资料加以整理和分析,以可靠的统计数据构建指标层和因素层的判断矩阵,量化得出具有地区特点的宁夏重点病险水库病害特点,克服了类似研究中人为因素影响的不足。1研究方法本文基于宁夏13座病险水库的安全评价报告,将各水库安全评价报告的综合结论分解为7个指标层,再按照盛金保[7]提出的大坝安全评价的33个影响因素,构建“水库大坝安全评价指标层因素层”的递阶层次结构。研究根据每座水库的安全评价报告,将导致水库C级评价的指标和因素(即水库实际存在的问题)进行数据统计,以统计数量作为指标层和因素层两两判断矩阵的权重,以此构建两两比对矩阵,再采用方根法进行“两两比对”矩阵的一致性检验和特征向量最大特征值计算,得出各指标层和各因素层总权重排序,以此分析宁夏重点病险水库的病害特点。2分析过程及结果2.1构建层次分析结构为研究宁夏重点病险水库病害特点,先将13座重点病险水库的安全评价结论作为目标层,再按照《水库大坝安全评价技术导则》[8],将目标层细化分解为7个指标层,之后将7个指标层细化分解为33个因素层(表1),各指标层对目标层产生影响,各因素层仅对相对应的指标层产生影响且不会对其他指标层产生影响。2.2确定两两判断矩阵的权重本文研究的最大亮点和重点就是对13座重点病险水库安全评价报告的深入分析和数据整理。按照层次分析法的要求,对照《大坝安全评价技术导则》[8]的具体工作要求和评价标准,认真判别各因素对单个水库安全评价结论的影响程度,重点从报告中剥离、统计、分析由各因素造成安全评价结论为C级的数量,将其作为指标层和因素层两两判断矩阵的权重,以此为基础展开相关的计算和分析。经统计,宁夏13座重点病险水库的安全评价指标层C级评价成果及因素层C级评价成果分别见表2和表3。2.3构建两两判断矩阵根据构建的安全评价层次结构,依据表2和表3,构建指标层G-B1B7两两比对矩阵(表4)和因

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