农田水利工程建筑物的安全评价研究

李 刚 赵 鹏* 孙书洪，3

（1、天津北大港水库管理处，天津300384 2、天津农学院 水利工程学院，天津300384 3、天津市农业水利技术工程中心，天津300384）

对于渠系建筑物安全评价的研究呈现出发展迅速、方式多样、评价标准日渐科学化、评价体系日益健全化的特点，未来随着对渠系建筑物安全隐患认识加深，渠系建筑物安全评价的健全度和科学客观程度将会继续增强。

1 评价方法

目前用于农田建筑物老化评价的方法，有类比分析法、综合评判法、专家评定法、模糊综合评判法、层次分析法几种。对比各个方法利弊后，在这些评价方法中，选出合适的方法进行安全评价。模糊综合评判法利用渠系建筑物安全评价的标准体系是一个复杂的，多层次、多目标模糊评价指标体系，该方法跟适合渠系建筑物的安全评价。

1.1 评判指标及标准

将需检测建筑物的安全标准，按照功能性丧失程度和结构损坏的程度，划分为A，B，C，D 四个标准，具体如表所示。

建筑物整体安全评价分级标准

1.2 综合评分

采用1～9 标度法，在同层因素中标度aij进行两两比较，比较各个因素对上一层因素的影响程度，确定它在上一层元素中所占的比重。对任意两个因素用aij表示元素i 和元素j 对上一层影响程度之比，aji为aij的倒数，建立判断矩阵A，如式（1）所示。

采用根法计算权重向量W，将判断矩阵A 的各个列向量采用几何平均法，然后归一化得到权重向量：

使用式（3）计算A 矩阵的最大特征根λmax

进行判断矩阵的一次性检验：计算判断矩阵的一致性指标以得到其偏离一致性的程度。一致性指标C.I.采用式（4）计算，所得出的值越小，判断矩阵一致性越好。

渠系建筑物安全评价研究需对影响因素求取隶属度，采用半梯形函数来确定影响因素隶属度，如式（5）（6）（7）

式中：Gi表示某一指标的标准值，ui表示该指标的实际值，μi表示该指标的隶属度。对于不能定量表示的定性指标，采用专家打分与工程经验相结合的方式进行赋值。将已数据代入式（5）（6）（7）中，计算出某一层因素的隶属度矩阵，整理出μ1～μn后，将n 层因素的隶属度矩阵排列，计算矩阵均值之后，得到模糊关系矩阵R。

此时可计算评价向量B，计算公式为：

最终得到评价向量B=（b1，b2，…bn），判断矩阵满足C.I.＜0.1的归一化条件之后，按照最大隶属度原则，选出B 中最大的项bmax，此时可以计算此安全评价的综合评分F，即为：

根据安全评价体系综合评分F 判断安全范围，F 在100～80之间时，建筑物安全评价等级为A 级；F 在55～79 之间时，建筑物安全评价等级为B 级；F 在40～54 之间时，建筑物安全评价等级为C 级；F 在0～39 时，建筑物安全评价等级为D 级。

2 灌溉泵站安全评价实例

2.1 边家庄村泵站概况

边家庄村水源为蓟运河水，蓟运河水经李家口泵站提水入李家口排干，然后进入边家庄村北支渠，支渠宽25～30m，深4.0m。支渠边有1 台300 混流泵泵站，配套变压器1 台。泵站后接混凝土预制板矩形渠道，渠道断面为80×80cm。

2.2 安全评价

先通过1～9 标度法，将同层元素进行比较，并建立判断矩阵A

将数据归一化，通过式（2）计算权重向量W

用式（3）计算最大特征根：λmax=4.0295

通过式（4）计算一致性指标

C.I.＜0.1，故判断该矩阵满足一致性要求。

按照泵站的运行管理情况、泵站结构损坏情况、泵站设备毁损情况，对不能定量的各项影响因子进行赋值，通过式（5）（6）（7）进行隶属度计算，列出影响边家庄村泵站安全运行的三层因素的隶属度矩阵：

将计算三个矩阵的加和平均值，得到模糊关系矩阵R，此时可以通过式（9）计算评价向量B：

由此获得边家庄村泵站安全评价系统各准则的评价向量B=（0.0063，0.2041，0.0844，0.0254）。此时可以根据式（10）计算此安全评价的综合评分F

因此，边家庄村泵站的安全评价综合评分为20.41 分，分值在0～39 部分，属于D 级别。

综上，对边家庄村泵站进行综合考察和层次分析法计算评价之后，可认定，边家庄村灌溉水利工程可被划分为D 级水工建筑，即其工程现在存在重大质量安全问题，泵站机组部分无法使用，建筑结构部分损毁严重，两部分得分过低，影响泵站安全运行。建议停止使用，并进行拆除重建。

3 结论

采用了层次分析法对农田水利建筑物进行安全评价，并建立了适用的评价标准，给出了安全评价的计算方法，适合对基层灌区渠系建筑物进行安全评价。案例分析表明：边家庄村泵站可被划分为D 级水工建筑，泵站存在重大质量安全问题，影响泵站安全运行。建议停止使用，并进行拆除重建。