基于成功度模型的五岳水库除险加固综合评价★

王宏伟 王 伟 高 全

(1.信阳市水利水电工程建设质量监测站,河南 信阳 464000;2.长江勘测规划设计研究有限责任公司,湖北 武汉 430010； 3.国家大坝安全工程技术研究中心,湖北 武汉 430010)

1 研究背景

1)我国病险水库概况。我国现有水库9.8万余座,大多兴建于20世纪50年代～70年代,存在建设标准低、工程质量差、运行维护不足、病险隐患突出等问题。病险水库严重影响防洪安全,给下游人民生命财产安全构成重大威胁,制约水库效益发挥。经过多年病险水库除险加固,水库安全状况明显好转,水库运行总体安全,但由于水库基础质量差、运行时间长,加上地震、洪水等自然灾害影响,一些工程老化病害严重,安全隐患依然突出。近年来,国家高度重视病险水库除险加固工作,将全国病险水库除险加固作为中央补助项目开展了专项整治。2020年11月18日,国务院常务会议专题研究水库除险加固;2021年3月23日,国务院办公厅印发《国务院办公厅关于切实加强水库除险加固和运行管护工作的通知》,对“十四五”水库除险加固工作提出了明确要求。

2)信阳市病险水库除险加固概况。信阳市位于河南省南部,地处淮河上中游,全市现有各类水库1 116座,其中大型6座,中型14座,小型1 096座,80%以上修建于20世纪50年代～70年代。2007年以来,信阳市抢抓国家加大病险水库除险加固投资的重大机遇,积极开展项目前期和建设工作,大部分水库相继进行了除险加固,工程安全状况不断改善。但是由于受财力所限,已经开展的部分水库除险加固标准较低等原因,水库安全运行的风险依然比较突出,迫切需要对已除险加固水库开展项目后评价工作来分析评价项目建设的成功度,以总结经验、吸取教训,为后续水库除险加固提供改进建议。

3)病险水库除险加固后评价的意义。项目后评价是国家规定的水利工程八大建设程序之一,一般在建设项目竣工投产且经过1年～2年的生产运营后进行,以达到肯定成绩、总结经验、研究问题、吸取教训、提出建议、改进工作,不断提高项目决策水平和投资效果的目的。病险水库除险加固项目不同于其他的水利项目,它就好比是在已有带病水库的“躯体”上开展多项手术,既要恢复各“器官”的正常功能,又要避免出现“排异”反应,情况复杂且环节众多,迫切需要一段时间后通过项目后评价来对水库整体健康状况进行一次全面的检测和诊断;其次,目前国内水库除险加固项目开展后评价工作地尚在少数,结合工程实际情况尝试性地开展项目后评价,既是严格落实水利工程基本建设程序的需要,又是服务于水利工程全生命周期的一次探索和创新。

2 病险水库除险加固后评价的主要内容

水库除险加固项目虽属于水利工程的范畴,但又与一般新建水利项目在建设对象、建设目标等方面有着较大的差别,有着鲜明的除险加固特色,因此,其后评价工作也应紧紧围绕水库除险加固的特点来开展。

水库除险加固项目后评价主要包括过程评价、效果评价、可持续性评价和综合评价四部分内容,各部分评价内容既彼此独立又相互联系。本文将结合五岳水库除险加固的工程实例,具体就基于成功度评价模型的综合评价这一方面内容谈谈自己的认识。

3 成功度评价模型

项目成功度评价法是项目后评价时通常采用的方法,该方法关键在于要根据专家的经验建立合理的指标体系,结合项目的实际情况,并采取适当的方法对各个指标进行赋权,对人的判断进行数量形式的表达和处理,以项目的目标和效益为核心,对项目进行全面系统地评价。常用的赋权法有德尔菲法,两两对比法,层次分析法等。

适用于病险水库除险加固项目后评价的成功度评价是在项目过程评价、效果评价、可持续性评价的基础上,根据水库工程及除险加固实际情况筛选评价指标,建立综合评价指标体系和分析模型,结合各关键指标的定量、定性分析,依托行业专家的经验和判断,综合评价指标体系的评价结果,对项目的成功度作出定量、定性相结合或定性的结论。

3.1 综合评价指标体系的建立

根据五岳水库大坝属于土石坝类的工程特点,通过资料分析、现场查勘、交流座谈等方式,分3个层级有针对性地建立了符合五岳水库工程特点的除险加固特点的综合评价指标体系。

1)一级评价指标包括除险加固方案、功能康复程度、工程施工、运行管理和除险加固效益,共5项。2)二级评价指标是通过对每个一级评价指标细分而得到的,如一级评价指标除险加固方案可向下细分为加固工程投资、加固工程技术和加固工程施工3个二级评价指标,其余二级评价指标见表1,共17项。3)三级评价指标同理是通过对每个二级评价指标细分而得到的,如二级评价指标加固工程投资可向下细分为投资构成合理性、投资利用充分性2个三级评价指标,其余三级评价指标见表1,共54项。

表1 评价指标权重系数表

3.2 权重确定

1)评价指标权重的确定。评价指标权重的确定采用层次分析法(AHP法),它将评估目标分解成一个多级指标,对于每一层中各因素的相对重要性给出判断,形成一个多层次的分析结构模型,从而最终使问题归结为最低层相对于最高层的相对重要权值的确定。

2)评价专家权重的确定。根据每位专家专业背景、行业资历、实践经验等特点,考虑不同专家对同一指标赋予不同的赋分权重,如:同一专业领域教授级高工的打分采信度要大于高工,本专业的专家打分的采信度要大于非专业专家的打分,具体根据专家情况进行综合取值,各专家对同一指标权重总和为100%。

3.3 评价方法及成功度等级划分

1)综合评价线路及方法。在分类评价与分级评价的基础上,进行除险加固效果的综合评价,具体方法见图1。

2)成功度等级划分。综合评价共计1分,根据评分情况,可将成功度划分为5个等级,各等级标准如下:a.完全成功:0.90分～1.00分;b.基本成功:0.80分～0.90分;c.部分成功:0.70分～0.80分;d.不成功:0.60分～0.70分;e.失败:0分～0.60分。

4 应用实例

4.1 工程概况

五岳水库位于淮河一级支流寨河主支青龙河上,坝址位于河南省信阳市光山县西南35 km的南向店长冲村,控制流域面积102 km2。该水库是一座以防洪、灌溉为主,兼顾发电、水产养殖等综合利用的大(2)型水库,总库容1.20亿m3,枢纽主要建筑物包括主坝(黏土心墙砂壳坝)、副坝、溢洪道、副溢洪道、输水洞等。水库按“百年一遇”洪水设计、“万年一遇”洪水校核,设计洪水位89.76 m,相应库容1.00亿m3,校核洪水位91.26 m,相应库容1.20亿m3。五岳水库保护着下游7个乡镇5个厂矿、10余万人35万亩耕地及沪陕高速公路、宁西铁路、京九铁路等国家重要交通设施。根据水库安全鉴定结论,五岳水库防洪标准、结构安全、渗流安全、金属结构安全评级分别为A，C，C，C级。

4.2 权重计算

4.2.1 评价指标权重

五岳水库除险加固工程综合评价指标体系中涉及一级评价指标5项、二级评价指标17项、三级评价指标54项。按照层次分析法(AHP法)对三级评价指标体系中各级评价指标分别计算确定指标权重系数见表1(由于篇幅限制,部分三级评价指标暂略)。

4.2.2 评价专家权重

根据选定的5位专家的专业背景、行业资历、实践经验等,明确各专家对各级评价指标的赋分权重,在专家擅长的专业方向权重适当加大,同时各专家对同一指标赋分权重总和为100%。专家赋分权重见表2。

表2 专家赋分权重系数表

4.3 成功度评价等级

按照各专家对不同指标的赋分权重,对同一项三级评价指标的赋分进行加权平均,即可求出该指标的最终分值,按此逐一求出各项三级评价指标的最终分值,然后由三级评价指标逐级向上推算即可求出本项目的最终评分值。

五岳水库项目后评价从工程除险加固方案、功能康复程度、工程施工、运行管理、除险加固效益等方面进行综合分析,根据不同指标的权重及分值,计算出本项目成功度总体得分为0.87分,对照评价标准,本除险加固工程成功度评价等级为“基本成功”。

5 结论

1)经综合评价,五岳水库除险加固项目成功度评价等级为“基本成功”,表明该工程项目的建设是成功的,并给出了相关评价结论和建议,起到了肯定成绩、总结经验、研究问题、改进工作的目的;2)从工程除险加固方案、功能康复程度、工程施工、运行管理、除险加固效益等方面选定5项一级评价指标、17项二级 评价指标及54项三级评价指标建立了适应五岳水库工程特点的相对全面的综合评价指标体系,并明确了各评价指标的权重确定及赋分方法,丰富和充实了项目综合评价的理论基础;3)水库除险加固项目后评价工作目前国内开展的还较少,五岳水库除险加固项目后评价工作的开展,是一次非常有前瞻性和创新性的探索和尝试,可供后期同类项目借鉴和参考。