病险水库除险加固效果的量化评价模型分析

杨 静

(平远县水利服务中心，广东 梅州 514600)

0 引言

针对病险水库除险加固工作的实施效果进行评价，是一项综合性的工程，应该包括工程技术安全评价、工程经济评价、可持续性评价等多个方面的内容。当前不管是国内还是国外，对于病险水库除险加固效果评价的研究都比较少，而且现有的研究多是集中在水库除险加固方法和相关技术方面，并没有能够真正建立起具备良好可行性和可靠性的评价指标体系。在实践中，想要切实做好病险水库除险加固效果的分析和评价，必须确定好具体的评价指标，就水库除险加固前后的效果进行对比，这样才能得到最为真实的效果评价。

1 病险水库除险加固效果影响因素

对于病险水库而言，除险加固效果会受到很多因素的影响，包括除险加固方案、施工、效益等。因此，在对其进行分析的过程中，可以将水路除险加固效果的影响因素划分为四个方面的内容，构建起相应的积木模型(见图1)。

图1 水库除险加固效果影响因素积木模型

具体来讲，一是加固方案。加固方案对于水库除险加固效果的影响主要体现在投资、技术和施工三个因素，包括工程资金投入数量及合理性、工程技术适用性和经济性、安全性，以及工程施工过程中涉及的工艺、设备、工期等；二是康复程度[1]。水库功能的康复程度是除险加固效果评价中较关键的，包含防洪安全、结构安全、工程质量等七个项目，每一个项目的内容都需要考虑水库的实际情况，依照水库坝型明确重点；三是施工安全。可以从安全管理、施工环境、安全保障等多个方面进行分析和探讨；四是加固效益。水库除险加固效益体现在经济效益、社会效益和安全效益三个方面。

2 病险水库除险加固效果量化评价模型

2.1 划分评价指标等级

依照除险加固之后水库的实际运行状态，将评价指标的等级分为5级，判别标准见表1。

表1 五个评价等级的判别标准

2.2 指标量化

一是非时效指标。非时效定性指标需要由专家依照工程经验和定性指标评分表进行评分量化[2]，非时效性定量指标则应该计算加固前后的具体数值，将除险加固前的指标作为基准，结合数值提升的具备倍数，开展相应的量化评价；二是时效指标。时效指标的量化需要就水库在除险加固前后各项功能指标的状态实施分别评价，确定其评价值[3]。以指标时效安全度为例，效益型指标的计算公式为：

成本型指标的计算公式为：

式中：x表示指标安全度评分；t表示指标本身安全参数和对应规范中规定数值的比值；a和b表示双曲线函数中的参数，取值为a=1/165，b=1/100，在实际操作中可以结合工程实际情况进行调整。在经过相应的除险加固处理之后，如果水库本身的成本和效益指标计算值都超过了2.54(含)，表示水库除险加固工作取得了预期成效[4]。

2.3 确定专家权重

在对专家权重进行确定时，应该考虑专家本身在相关专业领域的权威性，同时也必须关注在面对不同专业知识时的局限性。可以利用模糊优选的方式来对专家主观权重进行明确，利用因素集与层次分析法的相互配合，得到专家客观权重，再运用最小信息熵原理，对主观权重和客观权重进行组合[5]。

2.4 确定指标权重

指标权重的确定本身包含了两个方面的内容，一方面是静态权重，在对其进行确定时，可以运用和声搜索层次分析的方法，对照相应的判断矩阵来得到具体明确的静态权重信息；二是动态权重，可以基于静态权重，考虑指标评价值的影响，建立起相应的指标动态权重影响计算模型[6]。

3 案例分析

平远县川隆、锅笃、刁坑水库除险加固工程，位于平远县川隆、锅笃、刁坑水库内。主要有挡水工程、土坝工程、泄水工程、土方开挖、输水涵、交通桥、公路工程等工程组成。平远县属亚热带海洋性季风气候，降雨分布时空不均匀，夏季多雨，冬季少雨。多年平均经流深h=800 mm。川隆水库沿途为低山丘陵，山岭地段多为中缓坡地形，坡度在3%～10%之间，而低洼地带多为耕地和池塘分布，相对地形比较平坦，山体海拔高程230 m～380 m之间，高差不大，山势较缓覆盖层较厚，多覆盖有0.5 m～4.0 m厚坡残积层，由于河流向下侵蚀切割，河床两岸分布有不对称阶地，溢洪道基础持力层为强花岗岩。周围出露地层为坡残积土，工程所在地震烈度Ⅵ度区。平远县已达到村村通公路，本工程变通便利[7]。

在针对水库大坝进行除险加固的过程中，运用指标量化的方法，邀请5名相关领域的权威专家，依照上文提到的方法，得到有效的专家权重信息，并计算对应层次的动态权重。结合评价值分析，水库大坝除险加固效果的综合评价值为66.20，对照上文提到的等级集进行分析，发现水库除险加固的最终等级为“不成功”，即现有的水库除险加固措施实际上并不能满足水库除险加固的现实需求[8]。对该问题出现的原因进行分析，主要是在二级指标中权重占比最大的功能康复性指标程度的评价值只有61.93，三级指标中权重占比较大的三个指标及其评价值依次为渗流安全康复程度(55.42)、结构安全康复程度(39.92)以及工程质量(49.61)，评价值都比较低。对进一步细化的第四层指标进行分析，指标群众较大的出逸点高程(33.28)、最大渗透坡降(54.34)以及大坝稳定(34.90)评价值都也不高。

综合上述结果分析，之所以会出现水库除险加固不成功的现象，主要原因，是在对水库进行除险加固设计的过程中，参考的是旧规范，其内容也没有能够得到有效的贯彻落实，在这种情况下，除险加固工程并没有从根本上对水库存在的安全问题进行改善。对照水库运行情况以及除险加固工程验收结论，认定该评价值合理[9]。

4 结语

在我国，很多中小水库的建设时间都比较早，存在年久失修的问题，而因为理论及方法的缺失，无法对水库除险加固的效果进行准确评价。提出一种针对病险水库除险加固效果进行量化评价的模型，取得了如下成果：

(1)对影响水库除险加固效果的因素进行分析，构建了相应的水库除险加固效果评价指标体系以及能够将各个影响因素的直接关系进行反映的积木模型。

(2)针对病险水库除险加固效果评价需求，提出了有效的指标量化方法，其中包含了对于评价指标等级的划分、非时效性及时效性评价指标的量化方法等，并对专家主客观权重和指标动静态权重进行了确定，建立起了面向水库大坝的除险加固效果量化评价模型。

(3)以平远县川隆、锅笃、刁坑水库除险加固工程为例，对模型应用的效果进行实例分析，得到的综合评价值为66.20，对照评价指标等级可知，除险加固效果所处的等级为不成功，分析其主要原因，是因为在对病险水库进行除险加固的过程中，加固方案的设计没有参考最新规范，方案中的部分内容也没有能够得到有效的贯彻落实。综合水库大坝运行情况和验收结果，表明模型具备良好的合理性。