基于层次分析法的小型水库除险加固设计分析

基于层次分析法的小型水库除险加固设计分析

黎柳月 向江帆

中国水利水电第九工程局有限公司

摘要：众所周知，水库工程是社会经济发展中不可或缺的元素，在农业灌溉、防洪安全、生态环境方面均有重大意义，其中积极做好小型水库除险加固设计至关重要，这不仅关系到了小型水库的稳定与安全，而且也能满足应用需求。故此，在本文中从层次分析法入手，深入探究了小型水库除险加固设计。

关键词：层次分析法；小型水库；除险加固；设计

水库关系到了当代的经济发展，根据相关研究报道得知，在我国所建造的小型水库中，绝大多数均存在质量隐患，严重威胁了周边的居民用水与防洪安全，所以，在新时期积极加快经济发展的同时，需要从不同的角度出发，做好小型水库出现加固设计工作，其中为更加客观的选择加固方案，可以采取层次分析法，以综合评判的方式对加固设计进行定量分析。

1、小型水库出现病险的原因

根据调查与分析，小型水库病险率比较高，其原因主要体现在两个方面，分别是建设期存在问题与运行管理存在问题。

1.1 建设期存在问题

根据了解，当前我国所存在的众多小型水库建设时间过早，多为上个世纪末所建设，因为受到经济、技术等方面的影响，当时建设水库的时候资料掌握不全面，设计规范不标准，从而无法从根本上保证质量问题，也正因为如此才埋下了安全隐患^[1]。

1.2 运行管理存在问题

严格意义上分析，在2008年我国实施小型水库除险加固转型规划，对于之前所建设的小型水库，不仅缺乏科学的观测手段，并且所采取的管理方式比较简单，对于水库维修人员而言，无法快速掌握水库实际运行情况，从而导致水库病害越来越严重，严重威胁周边人们的生命财产安全。同时，没有针对实际情况制定完善的运行管理制度，或者所制定的管理制度趋于形式化，作用并没有得到充分发挥，久而久之则如纸上谈兵，进而为小型水库安全产生影响。

2、小型水库病险问题与措施

2.1 病险问题

当前大多数小型水库存在的问题较为统一，根据归纳将其概述为以下几个方面：①坝体夯压质量过差，极易出现渗漏现象；②溢洪道的类型以土渠为主，但是因缺乏有效的管理，周边杂草丛生，无法发挥其作用；③涵洞结构不完整，坝体年代久远，涵洞极易出现接触冲刷与漏水现象；④未做好各项观测工作，包括水文观测、大坝沉降等，也没有配备专业的仪器；⑤水库防汛抢险的道路以土路为主，在发生灾害的时候无法从根本上满足其要求^[2]。

2.2 除险加固的措施

小型水库修建的时候主要采取了土石坝的方式，虽然施工过程比较简单，但是伴随着时间的推移极易出现沉降变形的现象，所以需要从本质上出发，严格按照要求做好考核。假如采取加高的方式，那么则可以增大坝顶，并且增设防浪墙等。除此之外，在对水库渗漏大坝进行处理的时候，主要选择的方式是劈裂灌浆与混凝土防渗墙等，其目的是能够削弱坝坡，对此在施工的时候需要选择透水性能比较强的施工材料，假如所选材料为混凝土板或者堆石，那么可以选择简化的形式，以此作为下游护坡的主要形式。当然，在除险加固中还需要提高水库管理水平，比如可以采取新建防汛抢险道路、增加管理房等。

3、层次分析法的应用

3.1 计算流程

随着时间的不断推移，人们对病险水库的认识加深，相关的法律制度也趋于完善，其中层次分析法的有效应用下，可以实现定量与定性的相互整合，进而全面展现大坝的病险程度，此外，层次分析法的应用下还可以系统且全面的对大坝运行状态影响因素加以呈现。其流程可以从以下几点出发：

①构造结构层次模型，该模型是大坝安全分析的核心内容，需要严格按照相关的资料对各因素关系加以分析，尽可能的从工程质量、运行管理、结构安全、渗流安全等多个方面出发，构造层次模型。见表1。

表1 大坝安全综合评价结构层次模型

其中在表1 中，C₁---C₃主要代表了坝基与岸坡、坝体施工质量、泄输水建筑物；C₄—C₆则代表了大坝的运行、大坝的稳渗与安全监测；C₇—C₁₀则是表示洪水的复核、水库调洪计算、抗洪水平、下游被淹的风险；C₁₁—C₁₄则表示大坝变形、抗滑稳定性、泄输水建筑物变形、稳定性；C₁₅—C₁₇主要表示了原渗流控制措施、渗漏的情况；C₁₈—C₂₀则主要代表了现场检查、安全监测、计算；C₂₁—C₂₃则是指大坝、溢洪道与输水涵洞^[3]。

②构造判断矩阵，在分析小型水库对工程安全所产生的影响下需要严格按照各项指标所存在的差异性，严格利用1—9标度法，在两两对比后做好分析，并按照判断标准判断矩阵。

③一致性检验：通常情况下，在按照判断矩阵完成权重向量判断的时候，需要对多个元素的权重加以判断，严格按照标度准度实施层次单排序，进而完成对矩阵中A的最大特征根加以求解^[4]。④需要对结构域层次模型之中所涉及到的参数实施合成权重，并遵循由上而下的基本原则做好各项计算工作，以此获取结果。当然还需注意到一点是在逻辑上需要确保各项因素的科学与合理，严格按照上述方式做好检验工作，这样才能从本质上保证排序内容的一致性，得到最科学的结果。

3.2 层次分析法在小型水库除险加固设计中的应用

加强对层次分析法的应用可以判断矩阵，并严格按照矩阵的一致性检验获得权重，然后实现对水库大坝安全的因素加以调查、分析，将整个体系结构进行逐层分解，并邀请相关的专家参与评分构造，经计算获得相应的权重。在整个应用过程中，需要做好对指标层因素的评估，按照A、B、C三个等级进行评价，此外还需要做好量化，结合水库的现状打分，从客观角度反映出大坝安全的严重程度。同时还需要以总目标层为基准加以计算，获得最底层指标的权重，在一致性检验后获得中获得最终的评价，计算过程中还需要对指标权重与分值的乘积与求和运算，以此获得最终的评分，当然可以严格按照水库病险程度划分标准与得分值，通过数字获得水库的病险状态，病险程度需要随着总评分值的增大而降低，随总评分值的减少而增大^[5].所以将层次分析法应用在小型水库除险加固设计中可以进一步明确实际危险，并针对性的采取相应的措施，实现对危险的处理，真正保证小型水库的安全与稳定。

结语：

综上所述，如果采取传统评价方案难以实现对小型水库中大把具体危险情况的良好分析与评价，其中通过应用层次分析法能够进一步实现大坝危险情况的全面分析，进而真正为水库除险加固而奠定基础。除此之外，相关的工作人员依据判断矩阵以及计算数据获得模型，提高模型的可行性与实用性，并根据实际情况及时制定完善的方案，做好小型水库除险加固设计工作。

参考文献：

[1]李丽,黄燕辉. 对镇江市小型水库除险加固问题的探讨[J]. 内蒙古水利,2017(04):13-14.

[2]丁夏浦,杨百枫,仇健. 浙江省土石坝水库加固设计的若干问题[J]. 浙江水利科技,2015,43(06):65-67+77.