水库建设项目料场优化选择研究

员则平 张宏芽

摘 要：本文以实际工程为背景，对料场的选择进行系统地分析与研究，秉着工程需要性、工程经济性、工程环保性的三大原则，针对储量、开采费用、运距、土料性质以及环保等因素对料场进行选择，建立数学模型，进行计算机解算，最后得出最优的选择方案。

关键词：水库建设项目；料场；层次分析法；优化选择

1 前言

当前，大型工程特别是水利工程所需要的建筑材料量都很大，在工程前期，科学合理地规划周边料场至关重要，这不仅影响到工程工期、预算，而且还影响到工程质量，所以对工程周边料场的选择要足够重视。

选择料场，确定施工方案，受到很多因素制约，要确定一个好的料场开采方案，需要经过大量的规划设计工作。而过去的优化理论与方法大多是局部优化，难以适应当今复杂的多属性的决策问题，随着计算机技术及数学理论的发展，优化选择理论可以考虑越来越多的因素，对项目优化统筹有着非常重要的意义。

2 料场优化理论及方案选择

层次分析法是一种实用的多方案或多目标的决策方法，该方法将定性与定量的决策合理地结合起来，按照思维、心理的规律把决策过程层次化、数量化。层次分析法的思路如下：首先是要根据所研究问题的性质以及重要程度和隶属度关系，形成一个多层次分析的结构模型，最终将最低层与最高层的相对重要程度用权值表示，作出相对优劣次序的排列。

层次分析法的步骤：（1）递阶层次结构的建立；（2）建立两两比较的判断矩阵；（3）层次单排序；（4）层次总排序；（5）进行一致性检验。

3 实例研究

3.1 工程背景

卫家磨水库位于河南省灵宝市境内的宏农涧河支流坝底河的干流上，属于灵宝市苏村乡境内，距灵宝市约34km，南距卢氏县约40km，控制流域面积约180km2，占坝底河流域面积的28.1%，是一座以灌溉、供水、人畜饮水、防洪为主，兼顾发电、水产养殖的中型水库，是解决灵宝市东部地区农田灌溉和人畜饮水的骨干水源工程。

3.2 运用层次分析法进行土料场优化选择

卫家磨水库土料料场一共探明四个区，分别命名为：东Ⅰ区，东Ⅱ区，西Ⅰ区，西Ⅱ区。

3.2.1 储量。东Ⅰ区土料场储量为34万m3，东Ⅱ区料场储量为84万m3，西Ⅰ区料场储量为33万m3，西Ⅱ区料场储量为16.2万m3

3.2.2 层次结构模型如下

3.2.3 在选择土料场时考虑的主要因素有四个，即储量、开采费用、运距和环境保护。其重要程度分别为：强烈重要、明显重要、稍微重要和一般重要。根据上述各影响因素的重要程度，建立判断矩阵如下：

1） 准则层对目标层的判断矩阵V，即表3-1。

2） 方案层对准则层的判断矩阵U-P的建立

根据各料场储量分布，可构建判断矩阵如表3-2：

运距字面意思是距离，其实还应包括路途条件等因素。东Ⅰ区距离坝肩400-500m；东Ⅱ区距离坝肩300余米；西Ⅰ区距离坝肩150-200m；西Ⅱ区距离坝肩350-400m；由此可知，西Ⅰ区料场距离最短，运距比较合算。可构建运距的判断矩阵如表3-3：

开采费用是工程预算的重要组成部分，影响开采费用的因素有：开挖难易程度和剥离上覆盖层的厚薄等。东Ⅰ区土料场高程在840-870m之间，表层为腐植土，厚度0.5m；东Ⅱ区料场高程在870-890m之间，表层腐殖土厚0.5m；西Ⅰ区料场高程在860-900m，岩性为低液限粘土，表层腐殖土厚度0.7m；西Ⅱ区料场高程850-880m之间，岩性主要为低液限粘土，表层为腐殖土，厚0.6m。构建开采费用的判断矩阵如表3-4：

环境保护在工程中主要表现在工程施工中对原始生态的影响程度，主要包括施工弃渣、水土保持、植被破坏等。构建环境保护的判断矩阵如表3-5：

3.2.4 方案层各方案对目标层的权重计算

对以上矩阵及其权重进行汇总，应用层析分析法进行层次分析，得出以土料为目标的总表如表3-6：

3.3 方案优选结果

经过层次分析，得出上表，可以看出：东Ⅰ区、东Ⅱ区、西Ⅰ区、西Ⅱ区四个料区对总目标的组合权向量分别为0.2286、0.4447、0.2082、0.1186，由此得出第二个方案（东Ⅱ区）是最优方案，在全部料场选择中的比重为44.47%，比第一、第三、第四方案的比重多很多，对于工程的综合影响，是最优的选择，CR=0.0693<0.1符合组合一致性检验，得出的方案（东Ⅱ区）是最终决策的重要依据。

4 展望

层次分析法解决了许多复杂的问题，但是也有局限性，从以上的分析中可看出，层次分析法的计算过程比较粗糙，只能进行简单大致的比较。其次人为因素占了很大的比例，这在各因素的重要性比较中很明显，由此可知不一定适用于所有人。因此层次分析法不可滥用，而要将其作为我们判断分析的一个重要的辅助工具。

参考文献

[1]王小二，李玉珠.水电工程料源选择与料场开采设计规范浅析[J].水电站设计，2011.

[2]文宁.水利水电工程砂石料场优化选择研究[D].西安理工大学，2003.

[3]李静莲.卫家磨水库复建工程[Z].三门峡年鉴，2009.