灯塔市康家台排涝站管理现代化评价

陈德勇

(灯塔市水利工作服务中心，辽宁 辽阳 111300)

0 引 言

泵站工程具有跨流域调水、排洪排涝、供水和灌溉等功能，通过能源消耗的方式对水资源分布与位置产生作用，在促进国民经济发展和推动工农业生产等方面发挥着重大作用。泵站管理现代化是灵活优化配置水资源的重要基础和实现水利工程现代化的重要保障[1]。对此我国许多学者开展了大量研究并取得一定的成果，如王雪琴从泵站设备完整性、老化运行状态、技术经济和管理状态等方面，构建了多层次、多因素评价体系和模糊综合评价模型；钟汉东等对泵站现代化管理内容从经营管理方式、技术和组织管理3个方面分析，在此基础上建立泵站管理现代化经济技术考核指标和综合评价体系；仇宝云等结合大型梯级泵站的技术特点和南水北调东线工程有关资料，构建了梯级泵站技术管理维修性、经济性和可靠性评价体系[2]。然而，现有研究主要局限于泵站老化状态、技术性能、设备运行等技术管理和状态分析方面，整体考虑管理单位的评价研究较少，无法为泵站管理单位明确现代化管理目标差距和查找工作中存在的不足提供科学的依据。

随着社会的发展和人们对水环境保护意识的不断增强，自动化、信息化管理为未来发展的必然趋势。进一步深化的泵站管理现代化内涵要求管理手段信息化、管理机制规范化及法制化、管理理念现代化的同时，还要不断完善水利基础设施设备。为解决各评价因子间的不相容问题及客观评价泵站管理现代化程度，本文结合相关理论构建物元评价模型，并以灯塔市康家台排涝站为例，客观科学的评价其现代化管理水平，为居民生活用水、工农业发展和泵站管理技术改革创新提供强有力的保障。

1 排涝站管理现代化评价体系

当前，大中型泵站不仅要承担供水、抗旱、防洪等任务，还要兼顾美化环境、节水节能及以科学调度水资源为主的社会效益，最大限度的实现生态和经济效益。然而高效、良好的工程设施为实现生态、经济和社会效益的重要基础，对工程设施采用先进的技术手段进行更新改造、维修养护、观测监测、检查等为泵站管理现代化的主要工作。根据现有研究成果将泵站管理现代化定义为：具有高专业技术水平和科学先进管理思想的队伍。通过培养高端信息化技术人才和引入先进的科学管理新技术，加强泵站高程度信息自动化的管理、监控、监测系统和水利基础设施建设，完善以市场为导向和跨区域统一排水调水的管理体系，对泵站设施加以改进，确保排涝泵站的良好正常工作。

1.1 建立指标体系

泵站管理现代化建设涉及的要素繁多、结构复杂、内容广泛，主要有人才队伍、手段方法、水利设施、体制机制等内容，具有动态性、多样性和复杂性等特征，需要把握核心与本质，综合考虑各方面要求建立层次结构体系。

结合泵站现代化管理的影响因素和我国泵站管理工作的实际情况，考虑信息化、水生态保护等方面内容，遵循可比性、层次性、导向性、系统性、先进性和定量与定性相结合等原则，力求做到灵活应用、客观科学和多层次全方位。根据泵站管理特点、现代化管理目标和以上原则，从系统性、必要性和全面性的角度考虑各构成要素及其内在联系，采用理论分析法选取具有代表性的指标，从而构建多层级、多因子综合评价体系，如表1所示。

1.2 组合法确定权重

在理论和实践上泵站管理现代化评价体系研究还处于初始阶段，一般采取能够有效利用已有知识经验和广泛听取研究学者意见的专家赋权法，但主观性判断对评价结果的影响明显。熵权法可有效避免指标权重受主观因素的影响，其基本原理将各指标权重按照其真实数据计算。所以，本文考虑将专家赋权法和熵权法相耦合确定组合权重，基于样本数据与个人经验之间的关系确保权重计算的准确性。组合权重计算流程为：

1) 熵权Wi的计算。设存在m个评价指标的样本有n个，通过单因子模糊判断和各指标标准化处理，建立相应优属度矩阵R=(xij)m×n，其中i=1,2,…,m;j=1,2,…,n；根据熵的具体内涵确定各指标熵为：

(1)

(2)

通过以上修正计算得到指标i的熵权为：

(3)

(4)

表1 泵站管理现代化评价体系

2 排涝站管理现代化评价物元模型

2.1 物元分析法的概念

我国学者蔡文提出的一种揭示不相容问题变化规律的物元分析法，其基本原理探索事物的变化过程和物元的可变性、可拓性，通过对事物基本元素的分析找出问题解决方法。定义事物N的特征定义为C，其量值用X来表征，由此构成的有序三元组R为描述的基本元，记为R=(N,C,V)。

泵站管理现代化评价体系涉及到的因素多，但因子评价结果相互独立且具有一定的模糊性特征。对于该模糊性评价问题，物元分析法能够运用简单的物元模型有效的处理评价过程中存在不相容问题，通过质与量的转化更加系统、客观的确定泵站管理等级。

2.2 构建物元评价模型

1)物元矩阵的构造。设管理现代化评价的模糊量值为排涝泵站N关于特征C的量值X的隶属度，则用于描述待评事物的模糊物元矩阵为：

(5)

式中：P0、R为待评单元和泵站管理现代化n维物元；Xi、Ci为评价指标Ci的量值和评价单元中的第i项指标。

构造经典域和节域物元。根据泵站运行实际情况及其现代化管理目标要求，划分为5个评价等级，即Nj(j=1,2,…,5)，关于Ci特征Nj的量值区间为Xij=[aji,bji]，则构造的经典域物元Rj的表达式为：

(6)

设Np为泵站管理现代化的所有评价等级，关于Ci特征Np的的量值区间为Xpi=[api,bpi]，则构造节域物元矩阵Rp的表达式为：

(7)

3)计算关联度。为定量反映不相容问题之间的关系，采用具体的函数值描述，排涝泵站管理现代化各指标的关联度Kj(xi)，计算式如下：

(8)

式中：xi为实测指标值；ρ(xi,Xji)、ρ(xi,Xpi)分别为经典域区间Xji、节域区间Xi到实轴上任一点到点xi的距，计算式为：

(9)

(10)

|xji|=|aji-bji|

(11)

4)综合关联度的集镇。关于评价等级j评价单元P0的趋近程度采用综合关联度Kj(P0)来反映，计算方法如下：

(12)

5) 待评物元P0的等级确定。令Kj=max{Kj(P0)}(j=1,2,…,m)，待评物元P0处于第j等级。

若Kj(P0)值处于0-1范围，代表在j级评价等级下排涝站管理现代化达到目标要求，接近该等级上限的程度随此值的增大而增加；若Ki(p)值处于-1-0之间，代表在j级评价等级下泵站管理现代化不符合目标要求，但存在转化为该等级的条件，值越小则能够转化的条件越好；若Ki(p)值小于-1，代表在j级评价标准下泵站管理现代化无法达到目标要求，且不存在转化为该等级的条件。

3 实例分析

3.1 康家台排涝站概况

康家台农业园区排涝站工程位于灯塔市东部的康家台农村以及小黄金村附近排涝站，该泵站工程担负7.38km2集雨面积的排涝任务，主要建筑物包括进水前池、泵房、出水钢管、出水池、变电站等，受益范围包括康家台农业园区、东古城城子村、小黄金村及其周边，约8760人口。为充分增加排涝能力以及达到运行节能的要求，整个工程拟在原来自排闸附近以及覆土上各新建一座泵站，两泵站的装机容量均为150kw，设计流量1.3m3/s，根据设计规范确定电排站等别为Ⅴ等，电排站规模属小(2)型。结合专家意见和排涝站运行实际情况，统计整理排涝站管理相关资料提取各评价因子值，其中C1-C4指标值依次为67.1%、83.5%、72.0%、68.2%；C5-C14指标值依次为68.2%、80.4%、86.7%、95.2%、92.4%、8205%、90.8%、82.3%、81.6%、60.8%；C15-C17指标值依次为76.6%、80.5%、88.4%；C18-C20指标值依次为91.3%、86.1%、77.5%；C21-C24指标值依次为80.2%、94.8%、81.5%、86.4%。

3.2 评价标准与泵站管理水平

对康家台排涝站管理现代化程度运用物元分析模型进行综合评价，采用专家打分法确定定性指标的评价等级。根据各指标具体内涵将评价等级划分为优秀、良好、一般、合格、不合格5个级别，所对应的取值区间为0.9-1.0、0.8-0.9、0.7-0.8、0.6-0.7、0.4-0.6，各指标现状值即为所对应的评分值。

定量指标现状水平值为现状实际值与目标值的比值，表2给出了部分指标的实际现状值和目标值计算方法。

表2 部分指标计算方法

经标准化处理获取定性指标与定量指标的标准现状值，对工程管理现状标准值依据康家台排涝站已有数据资料进行计算，如表3所示。

3.3 评价结果分析

1)权重计算。各评价指标考虑利用专家赋权法和熵权法计算其综合权重，由此保证结果的客观性和准确性。评价体系指标层客观权重运用MATLAB工具和公式(1)-(3)求解，指标层和准则层指标的主观权重利用专家赋权法确定，然后依据主、客观权重计算结果和计算公式(4)获取各参数对目标层的综合权重。综合权重值、主客观权重值和专家赋权值如表3所示。

2)节域和经典域的确定。结合各指标具体内涵将管理现代化程度划分为优秀、良好、一般、合格、不合格5个级别，从而确定节域Rp=[0.4,1.0]，经典域Rj依次为[0.9,1.0]，[0.8,0.9)，[0.7,0.8)，[0.6,0.7)，[0.4,0.6)，其中j为5,4,3,2,1。

3)计算关联度。在物元评价模型中输入各项指标的综合权重及其现状数据(表3)，不同评价等级下康家台排涝站管理现代化各指标的综合关联度、关联利用MATLAB工具求解，如表4所示。

表3 康家台排涝站管理现状及各指标权重计算

表4 不同评价等级下泵站管理现代化指标关联度

4)结果分析。从表4可以看出，康家台排涝站管理现代化的综合关联度Kj=0.0645，处于优秀等级，现代化程度较高。单因子评价中有6个参数达到“良好”等级，分别有2个因子达到“中等”和“合格”水平，有14个评价因子达到“优秀”等级，从单因子隶属等级可看出康家台排涝站达到较高的现代化管理程度。达到良好或优秀评价等级的指标有设施设备管理指标C5-C14和规范化管理指标C1-C4，达到良好水平的评价因子存在转化为优秀水平的条件，可见技术性能和设施状况较高，设施设备与规范化指标现代化水平较高；水利信息数据完整度C16在信息化管理系统中处于合格水平，由此表明康家台排涝站的信息管理现代化，如地理信息、运行管理、工程监测和水文等成都较低，仍需要加强；应急处理能力和调度运行的现代化水平较高，对于应急管理机制建设C19应进一步加强；水生态管理体系为当前康家台排涝站管理的短板，大多数参数未达到良好或优秀水平，在保洁绿化和水土流失治理方面相关部门应加大力度，从而保证该泵站管理水平的提升。

康家台排涝站运行管理实际情况和本文评价结果保持高度的一致性，评价结果具有较强的可信度和准确性。

4 结 论

1) 泵站管理现代化的根本目标为最大化实现泵站工程效益，它是一项集经济、管理、电气、水力机械、水工等科学于一体的综合管理，在满足安全可靠运行的条件下达到设计工程。当前，考虑模糊性因素的泵站管理现代评价研究还鲜有报道，本文结合水利现代化内涵特征和相关资料，从多个不同方面建立现代化管理评价体系，对各指标综合权重利用专家赋权和熵权相结合的方法计算，考虑客观情况和决策者偏好影响，保证评价结果的科学有效性，利用物元评价模型有效解决各评价因子间的不相容问题，评价结果简明、可靠且评价过程简单明了，可为泵站管理提供可靠的依据。

2) 选取康家台排涝站为例，科学评价了其管理现代化水平，结果显示该泵站达到优秀管理登记，评价结果较为客观、真实的反映泵站运行实际状况。应急处理、调度运行、设备设施管理和泵站规范化管理体系达到较高的现代化管理水平，信息化管理处于较高水平，为进一步提升水利信息资源管理能力仍需要大大现代化管理强度，采取互联网+、大数据等信息管理手段，建立地理信息、工程管理等数据库，完善信息的整合、收集和防止有效数据的缺损。水生态管理体系为当前康家台排涝站管理的短板，大多数参数未达到良好或优秀水平，在保洁绿化和水土流失治理方面相关部门应加大力度，从而保证该泵站管理水平的提升。