燈塔市康家臺排澇站管理現(xiàn)代化評價(jià)

陳德勇

(燈塔市水利工作服務(wù)中心，遼寧 遼陽 111300)

0 引 言

泵站工程具有跨流域調(diào)水、排洪排澇、供水和灌溉等功能，通過能源消耗的方式對水資源分布與位置產(chǎn)生作用，在促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和推動(dòng)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面發(fā)揮著重大作用。泵站管理現(xiàn)代化是靈活優(yōu)化配置水資源的重要基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)水利工程現(xiàn)代化的重要保障[1]。對此我國許多學(xué)者開展了大量研究并取得一定的成果，如王雪琴從泵站設(shè)備完整性、老化運(yùn)行狀態(tài)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)和管理狀態(tài)等方面，構(gòu)建了多層次、多因素評價(jià)體系和模糊綜合評價(jià)模型；鐘漢東等對泵站現(xiàn)代化管理內(nèi)容從經(jīng)營管理方式、技術(shù)和組織管理3個(gè)方面分析，在此基礎(chǔ)上建立泵站管理現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)技術(shù)考核指標(biāo)和綜合評價(jià)體系；仇寶云等結(jié)合大型梯級泵站的技術(shù)特點(diǎn)和南水北調(diào)東線工程有關(guān)資料，構(gòu)建了梯級泵站技術(shù)管理維修性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性評價(jià)體系[2]。然而，現(xiàn)有研究主要局限于泵站老化狀態(tài)、技術(shù)性能、設(shè)備運(yùn)行等技術(shù)管理和狀態(tài)分析方面，整體考慮管理單位的評價(jià)研究較少，無法為泵站管理單位明確現(xiàn)代化管理目標(biāo)差距和查找工作中存在的不足提供科學(xué)的依據(jù)。

隨著社會的發(fā)展和人們對水環(huán)境保護(hù)意識的不斷增強(qiáng)，自動(dòng)化、信息化管理為未來發(fā)展的必然趨勢。進(jìn)一步深化的泵站管理現(xiàn)代化內(nèi)涵要求管理手段信息化、管理機(jī)制規(guī)范化及法制化、管理理念現(xiàn)代化的同時(shí)，還要不斷完善水利基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備。為解決各評價(jià)因子間的不相容問題及客觀評價(jià)泵站管理現(xiàn)代化程度，本文結(jié)合相關(guān)理論構(gòu)建物元評價(jià)模型，并以燈塔市康家臺排澇站為例，客觀科學(xué)的評價(jià)其現(xiàn)代化管理水平，為居民生活用水、工農(nóng)業(yè)發(fā)展和泵站管理技術(shù)改革創(chuàng)新提供強(qiáng)有力的保障。

1 排澇站管理現(xiàn)代化評價(jià)體系

當(dāng)前，大中型泵站不僅要承擔(dān)供水、抗旱、防洪等任務(wù)，還要兼顧美化環(huán)境、節(jié)水節(jié)能及以科學(xué)調(diào)度水資源為主的社會效益，最大限度的實(shí)現(xiàn)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。然而高效、良好的工程設(shè)施為實(shí)現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益的重要基礎(chǔ)，對工程設(shè)施采用先進(jìn)的技術(shù)手段進(jìn)行更新改造、維修養(yǎng)護(hù)、觀測監(jiān)測、檢查等為泵站管理現(xiàn)代化的主要工作。根據(jù)現(xiàn)有研究成果將泵站管理現(xiàn)代化定義為：具有高專業(yè)技術(shù)水平和科學(xué)先進(jìn)管理思想的隊(duì)伍。通過培養(yǎng)高端信息化技術(shù)人才和引入先進(jìn)的科學(xué)管理新技術(shù)，加強(qiáng)泵站高程度信息自動(dòng)化的管理、監(jiān)控、監(jiān)測系統(tǒng)和水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完善以市場為導(dǎo)向和跨區(qū)域統(tǒng)一排水調(diào)水的管理體系，對泵站設(shè)施加以改進(jìn)，確保排澇泵站的良好正常工作。

1.1 建立指標(biāo)體系

泵站管理現(xiàn)代化建設(shè)涉及的要素繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、內(nèi)容廣泛，主要有人才隊(duì)伍、手段方法、水利設(shè)施、體制機(jī)制等內(nèi)容，具有動(dòng)態(tài)性、多樣性和復(fù)雜性等特征，需要把握核心與本質(zhì)，綜合考慮各方面要求建立層次結(jié)構(gòu)體系。

結(jié)合泵站現(xiàn)代化管理的影響因素和我國泵站管理工作的實(shí)際情況，考慮信息化、水生態(tài)保護(hù)等方面內(nèi)容，遵循可比性、層次性、導(dǎo)向性、系統(tǒng)性、先進(jìn)性和定量與定性相結(jié)合等原則，力求做到靈活應(yīng)用、客觀科學(xué)和多層次全方位。根據(jù)泵站管理特點(diǎn)、現(xiàn)代化管理目標(biāo)和以上原則，從系統(tǒng)性、必要性和全面性的角度考慮各構(gòu)成要素及其內(nèi)在聯(lián)系，采用理論分析法選取具有代表性的指標(biāo)，從而構(gòu)建多層級、多因子綜合評價(jià)體系，如表1所示。

1.2 組合法確定權(quán)重

在理論和實(shí)踐上泵站管理現(xiàn)代化評價(jià)體系研究還處于初始階段，一般采取能夠有效利用已有知識經(jīng)驗(yàn)和廣泛聽取研究學(xué)者意見的專家賦權(quán)法，但主觀性判斷對評價(jià)結(jié)果的影響明顯。熵權(quán)法可有效避免指標(biāo)權(quán)重受主觀因素的影響，其基本原理將各指標(biāo)權(quán)重按照其真實(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算。所以，本文考慮將專家賦權(quán)法和熵權(quán)法相耦合確定組合權(quán)重，基于樣本數(shù)據(jù)與個(gè)人經(jīng)驗(yàn)之間的關(guān)系確保權(quán)重計(jì)算的準(zhǔn)確性。組合權(quán)重計(jì)算流程為：

1) 熵權(quán)Wi的計(jì)算。設(shè)存在m個(gè)評價(jià)指標(biāo)的樣本有n個(gè)，通過單因子模糊判斷和各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理，建立相應(yīng)優(yōu)屬度矩陣R=(xij)m×n，其中i=1,2,…,m;j=1,2,…,n；根據(jù)熵的具體內(nèi)涵確定各指標(biāo)熵為：

(1)

(2)

通過以上修正計(jì)算得到指標(biāo)i的熵權(quán)為：

(3)

(4)

表1 泵站管理現(xiàn)代化評價(jià)體系

2 排澇站管理現(xiàn)代化評價(jià)物元模型

2.1 物元分析法的概念

我國學(xué)者蔡文提出的一種揭示不相容問題變化規(guī)律的物元分析法，其基本原理探索事物的變化過程和物元的可變性、可拓性，通過對事物基本元素的分析找出問題解決方法。定義事物N的特征定義為C，其量值用X來表征，由此構(gòu)成的有序三元組R為描述的基本元，記為R=(N,C,V)。

泵站管理現(xiàn)代化評價(jià)體系涉及到的因素多，但因子評價(jià)結(jié)果相互獨(dú)立且具有一定的模糊性特征。對于該模糊性評價(jià)問題，物元分析法能夠運(yùn)用簡單的物元模型有效的處理評價(jià)過程中存在不相容問題，通過質(zhì)與量的轉(zhuǎn)化更加系統(tǒng)、客觀的確定泵站管理等級。

2.2 構(gòu)建物元評價(jià)模型

1)物元矩陣的構(gòu)造。設(shè)管理現(xiàn)代化評價(jià)的模糊量值為排澇泵站N關(guān)于特征C的量值X的隸屬度，則用于描述待評事物的模糊物元矩陣為：

(5)

式中：P0、R為待評單元和泵站管理現(xiàn)代化n維物元；Xi、Ci為評價(jià)指標(biāo)Ci的量值和評價(jià)單元中的第i項(xiàng)指標(biāo)。

構(gòu)造經(jīng)典域和節(jié)域物元。根據(jù)泵站運(yùn)行實(shí)際情況及其現(xiàn)代化管理目標(biāo)要求，劃分為5個(gè)評價(jià)等級，即Nj(j=1,2,…,5)，關(guān)于Ci特征Nj的量值區(qū)間為Xij=[aji,bji]，則構(gòu)造的經(jīng)典域物元Rj的表達(dá)式為：

(6)

設(shè)Np為泵站管理現(xiàn)代化的所有評價(jià)等級，關(guān)于Ci特征Np的的量值區(qū)間為Xpi=[api,bpi]，則構(gòu)造節(jié)域物元矩陣Rp的表達(dá)式為：

(7)

3)計(jì)算關(guān)聯(lián)度。為定量反映不相容問題之間的關(guān)系，采用具體的函數(shù)值描述，排澇泵站管理現(xiàn)代化各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度Kj(xi)，計(jì)算式如下：

(8)

式中：xi為實(shí)測指標(biāo)值；ρ(xi,Xji)、ρ(xi,Xpi)分別為經(jīng)典域區(qū)間Xji、節(jié)域區(qū)間Xi到實(shí)軸上任一點(diǎn)到點(diǎn)xi的距，計(jì)算式為：

(9)

(10)

|xji|=|aji-bji|

(11)

4)綜合關(guān)聯(lián)度的集鎮(zhèn)。關(guān)于評價(jià)等級j評價(jià)單元P0的趨近程度采用綜合關(guān)聯(lián)度Kj(P0)來反映，計(jì)算方法如下：

(12)

5) 待評物元P0的等級確定。令Kj=max{Kj(P0)}(j=1,2,…,m)，待評物元P0處于第j等級。

若Kj(P0)值處于0-1范圍，代表在j級評價(jià)等級下排澇站管理現(xiàn)代化達(dá)到目標(biāo)要求，接近該等級上限的程度隨此值的增大而增加；若Ki(p)值處于-1-0之間，代表在j級評價(jià)等級下泵站管理現(xiàn)代化不符合目標(biāo)要求，但存在轉(zhuǎn)化為該等級的條件，值越小則能夠轉(zhuǎn)化的條件越好；若Ki(p)值小于-1，代表在j級評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)下泵站管理現(xiàn)代化無法達(dá)到目標(biāo)要求，且不存在轉(zhuǎn)化為該等級的條件。

3 實(shí)例分析

3.1 康家臺排澇站概況

康家臺農(nóng)業(yè)園區(qū)排澇站工程位于燈塔市東部的康家臺農(nóng)村以及小黃金村附近排澇站，該泵站工程擔(dān)負(fù)7.38km2集雨面積的排澇任務(wù)，主要建筑物包括進(jìn)水前池、泵房、出水鋼管、出水池、變電站等，受益范圍包括康家臺農(nóng)業(yè)園區(qū)、東古城城子村、小黃金村及其周邊，約8760人口。為充分增加排澇能力以及達(dá)到運(yùn)行節(jié)能的要求，整個(gè)工程擬在原來自排閘附近以及覆土上各新建一座泵站，兩泵站的裝機(jī)容量均為150kw，設(shè)計(jì)流量1.3m3/s，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范確定電排站等別為Ⅴ等，電排站規(guī)模屬小(2)型。結(jié)合專家意見和排澇站運(yùn)行實(shí)際情況，統(tǒng)計(jì)整理排澇站管理相關(guān)資料提取各評價(jià)因子值，其中C1-C4指標(biāo)值依次為67.1%、83.5%、72.0%、68.2%；C5-C14指標(biāo)值依次為68.2%、80.4%、86.7%、95.2%、92.4%、8205%、90.8%、82.3%、81.6%、60.8%；C15-C17指標(biāo)值依次為76.6%、80.5%、88.4%；C18-C20指標(biāo)值依次為91.3%、86.1%、77.5%；C21-C24指標(biāo)值依次為80.2%、94.8%、81.5%、86.4%。

3.2 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與泵站管理水平

對康家臺排澇站管理現(xiàn)代化程度運(yùn)用物元分析模型進(jìn)行綜合評價(jià)，采用專家打分法確定定性指標(biāo)的評價(jià)等級。根據(jù)各指標(biāo)具體內(nèi)涵將評價(jià)等級劃分為優(yōu)秀、良好、一般、合格、不合格5個(gè)級別，所對應(yīng)的取值區(qū)間為0.9-1.0、0.8-0.9、0.7-0.8、0.6-0.7、0.4-0.6，各指標(biāo)現(xiàn)狀值即為所對應(yīng)的評分值。

定量指標(biāo)現(xiàn)狀水平值為現(xiàn)狀實(shí)際值與目標(biāo)值的比值，表2給出了部分指標(biāo)的實(shí)際現(xiàn)狀值和目標(biāo)值計(jì)算方法。

表2 部分指標(biāo)計(jì)算方法

經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理獲取定性指標(biāo)與定量指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀值，對工程管理現(xiàn)狀標(biāo)準(zhǔn)值依據(jù)康家臺排澇站已有數(shù)據(jù)資料進(jìn)行計(jì)算，如表3所示。

3.3 評價(jià)結(jié)果分析

1)權(quán)重計(jì)算。各評價(jià)指標(biāo)考慮利用專家賦權(quán)法和熵權(quán)法計(jì)算其綜合權(quán)重，由此保證結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確性。評價(jià)體系指標(biāo)層客觀權(quán)重運(yùn)用MATLAB工具和公式(1)-(3)求解，指標(biāo)層和準(zhǔn)則層指標(biāo)的主觀權(quán)重利用專家賦權(quán)法確定，然后依據(jù)主、客觀權(quán)重計(jì)算結(jié)果和計(jì)算公式(4)獲取各參數(shù)對目標(biāo)層的綜合權(quán)重。綜合權(quán)重值、主客觀權(quán)重值和專家賦權(quán)值如表3所示。

2)節(jié)域和經(jīng)典域的確定。結(jié)合各指標(biāo)具體內(nèi)涵將管理現(xiàn)代化程度劃分為優(yōu)秀、良好、一般、合格、不合格5個(gè)級別，從而確定節(jié)域Rp=[0.4,1.0]，經(jīng)典域Rj依次為[0.9,1.0]，[0.8,0.9)，[0.7,0.8)，[0.6,0.7)，[0.4,0.6)，其中j為5,4,3,2,1。

3)計(jì)算關(guān)聯(lián)度。在物元評價(jià)模型中輸入各項(xiàng)指標(biāo)的綜合權(quán)重及其現(xiàn)狀數(shù)據(jù)(表3)，不同評價(jià)等級下康家臺排澇站管理現(xiàn)代化各指標(biāo)的綜合關(guān)聯(lián)度、關(guān)聯(lián)利用MATLAB工具求解，如表4所示。

表3 康家臺排澇站管理現(xiàn)狀及各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

表4 不同評價(jià)等級下泵站管理現(xiàn)代化指標(biāo)關(guān)聯(lián)度

4)結(jié)果分析。從表4可以看出，康家臺排澇站管理現(xiàn)代化的綜合關(guān)聯(lián)度Kj=0.0645，處于優(yōu)秀等級，現(xiàn)代化程度較高。單因子評價(jià)中有6個(gè)參數(shù)達(dá)到“良好”等級，分別有2個(gè)因子達(dá)到“中等”和“合格”水平，有14個(gè)評價(jià)因子達(dá)到“優(yōu)秀”等級，從單因子隸屬等級可看出康家臺排澇站達(dá)到較高的現(xiàn)代化管理程度。達(dá)到良好或優(yōu)秀評價(jià)等級的指標(biāo)有設(shè)施設(shè)備管理指標(biāo)C5-C14和規(guī)范化管理指標(biāo)C1-C4，達(dá)到良好水平的評價(jià)因子存在轉(zhuǎn)化為優(yōu)秀水平的條件，可見技術(shù)性能和設(shè)施狀況較高，設(shè)施設(shè)備與規(guī)范化指標(biāo)現(xiàn)代化水平較高；水利信息數(shù)據(jù)完整度C16在信息化管理系統(tǒng)中處于合格水平，由此表明康家臺排澇站的信息管理現(xiàn)代化，如地理信息、運(yùn)行管理、工程監(jiān)測和水文等成都較低，仍需要加強(qiáng)；應(yīng)急處理能力和調(diào)度運(yùn)行的現(xiàn)代化水平較高，對于應(yīng)急管理機(jī)制建設(shè)C19應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)；水生態(tài)管理體系為當(dāng)前康家臺排澇站管理的短板，大多數(shù)參數(shù)未達(dá)到良好或優(yōu)秀水平，在保潔綠化和水土流失治理方面相關(guān)部門應(yīng)加大力度，從而保證該泵站管理水平的提升。

康家臺排澇站運(yùn)行管理實(shí)際情況和本文評價(jià)結(jié)果保持高度的一致性，評價(jià)結(jié)果具有較強(qiáng)的可信度和準(zhǔn)確性。

4 結(jié) 論

1) 泵站管理現(xiàn)代化的根本目標(biāo)為最大化實(shí)現(xiàn)泵站工程效益，它是一項(xiàng)集經(jīng)濟(jì)、管理、電氣、水力機(jī)械、水工等科學(xué)于一體的綜合管理，在滿足安全可靠運(yùn)行的條件下達(dá)到設(shè)計(jì)工程。當(dāng)前，考慮模糊性因素的泵站管理現(xiàn)代評價(jià)研究還鮮有報(bào)道，本文結(jié)合水利現(xiàn)代化內(nèi)涵特征和相關(guān)資料，從多個(gè)不同方面建立現(xiàn)代化管理評價(jià)體系，對各指標(biāo)綜合權(quán)重利用專家賦權(quán)和熵權(quán)相結(jié)合的方法計(jì)算，考慮客觀情況和決策者偏好影響，保證評價(jià)結(jié)果的科學(xué)有效性，利用物元評價(jià)模型有效解決各評價(jià)因子間的不相容問題，評價(jià)結(jié)果簡明、可靠且評價(jià)過程簡單明了，可為泵站管理提供可靠的依據(jù)。

2) 選取康家臺排澇站為例，科學(xué)評價(jià)了其管理現(xiàn)代化水平，結(jié)果顯示該泵站達(dá)到優(yōu)秀管理登記，評價(jià)結(jié)果較為客觀、真實(shí)的反映泵站運(yùn)行實(shí)際狀況。應(yīng)急處理、調(diào)度運(yùn)行、設(shè)備設(shè)施管理和泵站規(guī)范化管理體系達(dá)到較高的現(xiàn)代化管理水平，信息化管理處于較高水平，為進(jìn)一步提升水利信息資源管理能力仍需要大大現(xiàn)代化管理強(qiáng)度，采取互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)等信息管理手段，建立地理信息、工程管理等數(shù)據(jù)庫，完善信息的整合、收集和防止有效數(shù)據(jù)的缺損。水生態(tài)管理體系為當(dāng)前康家臺排澇站管理的短板，大多數(shù)參數(shù)未達(dá)到良好或優(yōu)秀水平，在保潔綠化和水土流失治理方面相關(guān)部門應(yīng)加大力度，從而保證該泵站管理水平的提升。