层次分析法在引水闸除险加固质量评价中的应用

蒋革新

（四川凉山水洛河电力开发有限公司，四川 成都 610041）

在水利工程质量管理中，传统上采用人为收集现场工程质量资料，并进行信息处理，从而进行质量评定，该方法不仅需要的人力较多，且认为操作慢、工作量大、结果可靠性也十分不理想，往往无法系统的对工程质量进行准确的评定，从而造成一定的误差，对于监理工程师的工作造成一定的影响。为了更为系统的对水利工程施工进程中的质量进行评定，本文引入层次分析法理论，并通过将水利工程质量管理中的各个指标进行分层处理，建立一套综合评价体系，在各个层面对质量指标进行评价研究，提高了质量评定工作中的效率以及准确率[1-5]，同时利用现场实际工况，对某引水闸的质量进行评定研究，得到了较好的效果。

1 层次分析法简介

层次分析法是在因素识别与数理统计理论基础上对处理对象进行定性分析与定量分析相结合的系统化评价决策方法。层次分析法是根据研究对象的性质、主体影响因素以及研究目标将研究对象中的复杂问题进行层次化、多元化分解，下一层次指标元素与上一层次指标间属于隶属关系。通过标度判断矩阵对同层次因素两两比较确定整体各指标重要性排序，最终确定底层因素的相对重要性权值。相对重要性权值求解通过构建判断矩阵，求解矩阵最大特征值以及对应特征向量，得到各指标的相对重要性程度，得出最合理的方案。

2 层次分析计算模型

2.1 风险因素识别与层次化

以某引水闸为背景，该水闸设计流量为200m3/s,主要工作包括：水闸闸身、启闭机及其埋件、施工围堰的填筑与拆除等。对工程按照实际情况进行层次划分与分解，得到各个层次主要影响因素指标如表1所示。

2.2 构造判断矩阵

假设共有n 个指标，则每一个指标与其他指标的需要进行n-1 次两两比较，构成目标层A 的判断矩阵：

式中：aij表示第i 个准则层指标Bi与第j 个准则层指标Bj根据标度表1-1所得标度的比值，设标度为 ,则有：

同理，对于B 层次进行判断矩阵的构建：

2.3 层次单排序一次性检验

层次单排序是指通过计算判断矩阵A 的最大特征值与特征向量 ，并对矩阵进行一次性检验，确定某层指标元素相对上一层的相对重要性权重的排序过程，即有：

式中：k 表示第k 个上层次指标。对于CI，有：当CI=0 时，认定判断矩阵具有完全一致性；随着CI 逐渐增大，判断矩阵一致性逐渐丧失。此外，对于n=1,2,...,9,分别随机500 个样本矩阵，依据标度表构成矩阵的上三角区域且主对角始终保持为1，并分别计算其一致性指标并求平均值，此时可得平均随机一致性指标CIa如下表所示。

表2 平均一致指标CIa

根据CI 与CIa定义，为真实表达判断矩阵的一致性程度，定义一致性程度参数Sl，定义仅当满足Sl＜0.1 时，判断矩阵具有与满意的一致性。否则需要对矩阵进行修改并再次进行一次性检验。

2.4 层次总排序一致性检验

由2.2 可知判断矩阵B 的构建，定义总排序一致性检验式为：

同理，定义仅当满足Sl＜0.1 时，判断矩阵具有与满意的一致性。否则需要对矩阵进行修改并再次进行。

3 工程实例分析

利用以上述方法，进行计算建立A 层判断矩阵：

建立B 层判断矩阵：

各特征向量、最大特征值和随机一致性比率分别为：

则该工程的建设风险总排序权值计算结果为：

根据工程经验及专家评分调查结果，对各因素重要性评分及评价等级如下表3、4 所示。

表3 各因素对工程成功影响程度评分

表4 工程评价等级表

则该工程得分：

故引水闸除险加固工程项目建设结果属于良好级别。

4 结论

以某引水闸为例，基于层次分析法基本理论，结合相关数值计算软件以及工程实际概况，建立引水闸除险加固工程项目建设成果评价模型。结果表明：（1）根据所本文建立的引水闸层次分析评价模型分析，该引水闸工程建设成果评价得分Score=8.603,属于良好级别，这说明该工程基本建设符合规范要求，不存在较大破坏隐患，但可能存在小范围裂缝、变形或其他劣性因素；（2）根据工程实际建设结果验证，基本层次分析法基本理论建立的引水闸除险加固工程建设结果评价模型具有高度的可靠性，对国内相关工程建设具有一定的借鉴意义。