摘要：為提高水閘安全評價的準確性與合理性、為水閘安全分類提供理論支持，針對目前評價指標選取存在的問題，在歸納評價指標的選取、賦權和綜合評價等方法的基礎上，論述了水閘安全評價相關理論的研究進展，并提出了發展智能評價技術的建議。

　　關鍵詞：水閘；安全綜合評價；指標體系；權重

　　我國現有水閘大多修建于20世紀50～70年代，受當時技術、經濟等條件的限制，水閘的設計和施工不盡合理，受自然和人為等因素的長期作用，大部分水閘出現了防洪標準偏低、結構不穩定、防沖設施損壞、滲流破壞、結構損害、金屬結構機電設施老化等病險問題，嚴重影響水閘的運行安全。截止2008年底，我國已有大中型病險水閘4 984座，使工程不能正常運行和發揮效益，亟需除險加固。而水閘安全評價是除險加固的基礎，又是對水閘安全進行分類的依據，如何對運行多年的水閘進行科學的安全評估，國內外還無一套成熟、科學而適用的廣泛的理論方法，因此有必要根據水閘的特點對水閘的安全評價進行系統研究。

　　1 評價指標體系構建研究

　　（1）構建評價指標體系。為實現水閘綜合評價模糊綜合評價，首先構建水閘工程安全評價指標體系，以科學性、全面性、可操作性、明確性及定性與定量相結合為原則，以水閘綜合評價可靠性為總目標，以安全性、耐久性和適用性為子目標，以便于量化和描述的直接評價指標為基礎評估指標，這三層構建了水閘安全評價指標體系。

　　（2）評價指標選取方法。可分為定性法和定量法。定性法以調查研究的方式選取指標，廣泛使用文獻調查法和德爾菲法（Delphi法），適用于簡單系統的指標體系擬定。定量法是借助數學理論選取指標，常用的有主成分分析法和關聯度分析法等，適用于復雜系統的指標分析。

　　（3）水閘安全評價指標體系應用。崔德密等［1］根據水閘老化病害特征，以建筑物的可靠性為總目標，以安全性、適用性和耐久性為子目標，將指標分兩級，建立了易掌握與操作的多因素多層次模糊評估模型，并應用于江風口分洪閘的安全評價中；李東方［2］將水閘安全性評價指標體系確立為遞階層次結構，以水閘安全性為總目標，按重要程度分別以水閘穩定性、抗震能力、消能防沖、過水能力等指標為子目標，并應用于三盛公水利樞紐水閘的安全評價中；孫琪琦［3］、徐興中等［4］和徐磊等［5］按安全性、耐久性和適用性原則，將水閘評價指標體系分為四層，進一步細化了評價指標體系，并分別應用于太浦閘、金鐘河閘和黃河某水閘的安全評價中；張利青［6］、鄭茂海［7］按復核計算和安全監測內容，建立了與水閘安全鑒定程序對應的評價指標體系，并分別應用于武定門節制閘和三里攔河閘的安全評價中。目前，國外對水閘安全評價的研究較少，國內對水閘安全評價指標體系選取主要采用文獻調查法，評價指標體系的建立還需進一步完善。指標體系建立原則尚不統一，建立的指標樹層次和結構也不同，并過于追求指標體系的全面性或對重要指標反復強調，導致指標內涵重疊和指標相互影響。在實際應用中，應根據各區域建筑物老化病害的特征，適當調整評估因素的指標和權重，以提高評估的針對性和準確性。

　　2 權重系數理論研究

　　2.1 權重系數理論發展階段

　　水閘健康狀態診斷體系是多層次復雜體系，需采用適當的方法區別各診斷指標相對重要程度，即權重系數。在水閘健康診斷模型中權重的確定是核心，而權重值確定合理性直接影響水閘健康診斷效果。權重系數理論應用按其發展過程分四個階段：

　　（1）簡單排序階段。該階段代表是Delphi法。20世紀70年代末，我國引進Delphi法，主要進行評價體系建立與優化、權重確定、方案優選、趨勢預測及與層次分析法等評價方法相結合的評價。Delphi法具有匿名性、反饋性和統計性三個特點，但是易受主觀意識制約，適用于數據匱乏和難以量化的大系統和簡單的小系統。目前，對Delphi法的改進主要有兩類：①對傳統的Delphi法進行細部修正，如改變調查輪次、自我評價和應用計算機分析等；②對匿名性、反饋性和統計性三個特點做部分改變，如部分匿名制、部分反饋和改變統計方法等。采用Delphi法進行水閘指標權重確定可反映專家意見的離散程度，但專家調查表設計比較粗糙，評分結果多采用簡單的累計相加，忽視了各專家評判的尺度差異，主觀性較大。

　　（2）主觀賦權法。目前主觀賦權法使用較多的是環比評分法、模糊二元比較法、層次分析法、最小平方和法和二項系數法等，充分利用了專家的經驗信息，但忽視了實測的樣本信息，帶有主觀隨意性。主觀賦權的典型代表是層次分析法（AHP）的賦權方式，是對定性問題進行定量分析的一種簡便而又實用的方法。由于標度不科學、主觀隨意性和判斷矩陣的一致性等問題使AHP具有一定的局限性，目前多數集中于對AHP法判斷矩陣的改進，提高判斷矩陣的一致性。

　　（3）客觀賦權法。是一種基于指標數據信息的定量分析方法，如熵權法、主成分分析法、因子分析法、均方差法、相關系數法和離差最大化方法等，可有效地傳遞評價指標的數據信息和差別，但僅以數據表明，忽視了決策者的知識與經驗，將指標的重要性同等化。該法的典型代表是熵權法，已在工程技術、社會經濟等領域廣泛應用。該理論認為，某個指標的信息熵越小，表明其指標值的變異程度越大，在綜合評價中作用越大。

　　（4）組合賦權與交互式賦權法。由于運用主觀賦權法主觀干擾較強，客觀賦權法有時與屬性的實際重要性程度相悖，于是提出了組合賦權法，主要有方差最大化賦權法、組合目標規劃法和組合最小二乘法等。方差最大化賦權法認為，指標屬性值差異越小，該屬性在整個方案評價中作用越小，通過使屬性對所有決策方案的總方差最大確定權重；組合目標規劃法以組合預測偏差絕對值和最小為標準，用線性規劃的理論確定組合預測權重；組合最小二乘法是運用主觀、客觀賦權法分別建立優化模型，再將兩優化模型函數相乘得到組合優化模型。交互式賦權法認為決策者與分析者之間需反復進行信息交換，使決策者在決策過程中從定義模型的目標與約束，一直到分析理解結果都起主動作用。其導出過程是多次循環、不斷調整修正，能充分利用己知的客觀信息，最大限度地考慮決策者的交互要求，發揮決策者的主觀能動性。

　　由于指標權重確定方法各有利弊，若能采用組合賦權方式、選取主客觀多種賦權方法進行水閘安全評價指標權重計算，必將有效發揮各種賦權方法的優點，使評價結果更趨合理。

　　2.2 權重系數理論應用現狀

　　徐興中等［4］、朱琳等［8］提出一種基于群決策和變賦權法的水閘老化模糊綜合評判法，提高了水閘老化評價指標權重的精度；何鮮峰［9］以建立評價指標體系為基礎，提出水閘系統可靠性評估的綜合法、模糊綜合法、變權綜合法、模式識別法及基于人工神經網絡評估等多種方法，可滿足不同情況下對水閘系統可靠性評價的需求；曹邱林等［10］探討了水閘健康綜合診斷權重系統的確定方法，分析了層次分析法及考慮群決策的改進層次分析法，提出基于最優化準則的權重系數融合方法，將多種方法確定的權重系數進行融合得到合理的權重系數，更好地對水閘健康狀況進行綜合診斷；何艷霞［11］從山東黃河水閘基本情況和安全普查情況出發，對威脅水閘安全常見的病害做了初步分析，提出適合山東黃河水閘運行狀態評價方法，引入物元可拓評價理論，結合專家打分確定權重建立了評價模型，對提高山東黃河防洪工程管理水平、確保山東段黃河長治久安有重要意義。目前，國內水閘安全綜合評價常用的指標權重確定方法有Delphi法、模糊二元比較法、AHP法和熵權法，其中主觀賦權法普遍存在設計粗糙、主觀性較大、指標比較難以把握等問題，熵權法又忽視了指標的重要度，因此單一的賦權方式使權重的計算精度不高。

　　3 綜合評價方法研究

　　安全評價技術隨著系統安全理論和計算機技術的發展也在不斷完善。國內水閘安全綜合評價方法主要有基于人工神經網絡的綜合評價法、模糊綜合評價法、物元分析法和灰色綜合評價法。張利青［6］探討了各評價方法的優缺點，提出多層次灰色模糊綜合評價法，并應用于南京武定門節制閘的安全評價中；田豐［12］運用區間AHP法確定指標權重，將層次分析法、熵權法和變權法結合使用，并采用Visual Basic語言編制了水閘模糊綜合評價軟件，整合了權重計算、自動調整判別矩陣、熵值計算、變權計算和綜合評價等多個模塊，應用于引灤入津水閘工程的安全評價中；徐興中等［4］闡述了基于群決策和變權賦權法的水閘老化模糊綜合評判方法，建立了水閘老化病害評估的層次結構及相應的評估模型；將群決策賦權法和變權賦權法引入到模糊綜合評判方法中，提高了評估精度，并應用于天津金鐘河閘的安全評價中；徐磊等［5］引入物元可拓理論進行水閘安全評價，并應用于山東黃河水閘安全評價中；趙然杭等［13］提出基于模糊群決策理論的半結構性模糊評價方法，利用多級模糊優選模型建立了相對隸屬度矩陣計算級別特征值，并應用于三里河閘的安全評價中。基于人工神經網絡的綜合評價法需要大量的實測數據進行訓練，然而水閘工程的相關資料通常十分有限，難以滿足網絡訓練需求；模糊綜合評價法通過建立隸屬度函數，較好地解決了水閘評價的模糊性和評價指標難以量化的問題，但若隸屬度函數不合理，可能會出現按最大隸屬度原則無法判定隸屬等級的情況；物元可拓評價理論是利用可拓集合和關聯函數分析水閘的所屬類別，有效解決了評價指標間存在復雜相互作用的問題，但在水閘工程中，該理論的研究運用尚在探索，目前還無較好地實現系統評價分析；灰色綜合評價法在水閘安全評價中的應用主要有灰關聯分析和灰色聚類分析，灰關聯分析利用灰關聯度分析指標與各個安全類別的相關性，灰色聚類分析利用白化函數判斷指標隸屬于哪個安全類別，灰色綜合評價法較為簡單，需要的數據量也較少，但是在使用條件上存在著一定的限制。

　　4 結語與建議

　　a．國外安全評價理論在水閘等低水頭水工建筑物中應用較少，我國雖有研究并取得一些成果，但仍存在較多問題，尤其是指標體系建立缺乏統一標準、評價指標的選取方法以文獻調查法為主、水閘安全評價指標賦權法以主觀賦權法為主，指標權重合理性和系統評價理論適用性還有待于進一步研究。

　　b．系統的綜合評價應用較少，評價結果主要依賴于專家會議評判。隨著新的綜合評價方法與理論的不斷涌現和原有評價技術的不斷改進，水閘安全評價技術將日臻完善。

　　c．建議在水閘安全評價中，根據水閘老化病害特征，擬定全面的評價指標體系再進行相關性與合理性分析，篩選指標；綜合主、客觀多種賦權法計算水閘安全評價指標權重，以克服主、客觀單一賦權方式的弊端；吸取系統工程理論等數學方法的最新研究成果，不斷改進安全評價方法；開發具有良好人機交互界面的評價軟件，發展智能評價技術，提高評價工作效率。

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