基于层次分析法的灌区水位测量设备选型探析.pdf

88山东水利2023.8基于层次分析法的灌区水位测量设备选型探析侯亚洲1,许士欣2（1.临沂市水利工程保障中心，山东临沂2 7 6 0 0 0；2.临沂市水利资源开发服务中心，山东临沂2 7 6 0 0 0）【摘要】大中型灌区干支渠是服务农业农村现代化发展的重要基础支撑设施，在管理实践中水位测量设备选型是经常遇到的问题，本文总结了当前常用水位设备的特性，应用层次分析法，以测量范围、精度、造价、管护方便程度等指标为考虑因素，分析灌区骨干工程水位设备推荐度，将管理经验及设备特性量值化，以减少主观判断导致的决策错误。【关键词】灌区；水位计；层次分析法【中图分类号】S274【文献标志码】A【文章编号】10 0 9-6 15 9(2 0 2 3)-0 8-0 0 8 8-0 2当前，随着灌区信息化水平的提升，自动化水位测量设备将逐步替代传统水尺。如何选择合适的水位测量设备是灌区现代化改造过程中遇到的问题，依靠主观判断难以综合评价各种水位设备性能特点并做出可靠选择，本文应用层次分析法建立水位测量设备选型决策模型，将管理经验及设备特性量值化，排列出各设备的优劣次序作为决策依据。1建立层次分析模型层次分析法（Analytic Hierarchy Process,简称AHP）是由美国运筹学家，匹兹堡大学Saaty教授于2 0 世纪7 0 年代初创立的一种决策分析数学模型，适用于现实中大量存在的无结构决策问题，将定性问题量值化为其显著特点，通过建立决策问题的递阶层次结构，构造递阶层次中每一层元素对于上层支配元素的权重，然后进行层次总排序，从而得出决策问题备选方案的优劣排序，以供决策参考。1.1建立层次结构图将决策的目标、准则和方案自上而下地分解成若干层次，绘出层次结构图，其中最高层为目标层；中间层为实现目标而遵循的准则，准则层因子一般不多于9 个，中间层可以有1个或多个，准则过多时可以分解出子准则层；最低层为方案层。本文根据临沂市大中型灌区骨干渠道量水设备的选型一般遵循管理、施工、造价等要求,选择测量范围、测量精度、工程造价、稳定性及管护方便程度5 项因素作为评判因子，以雷达水位计、压力式水位计、浮子式水位计、超声波水位计（气介质）和电子水尺设备为方案层，构造出水位计选型评判指标体系如图1所示。目标层水位设备选型0准则层测量范围测量精度工程造价稳定性c4CIC2方案层雷达水位计8 1压力式水位计8 2浮子水位计8 3超声波水位计8 4电子水尺B5图1水位计选型评判指标体系1.2建立判断矩阵从准则层开始，对于上一层每个因子的同一层所有因子，构造判断矩阵，直到方案层。判断矩阵是表示本层所有因子针对上一层某一个因子的相对重要性的比较，通过因子两两相互比较，确定各层次各因子之间的权重。通过查阅5 种水位设备资料，听取专家、灌区管理人员和施工人员意见，构建准则层判断矩阵O-C(见表1),及方案层判断矩阵 Ci-B、C 2-B、收稿日期：2 0 2 3-0 5-2 6作者简介：侯亚洲（19 8 5 一），男，高级工程师管护方便C3程度C52023.8C3-B、C 4-B、C s-B(分别见表2 表6)。表1准则层判断矩阵O-CCC1CI1C21C35C43Cs5表2 方案层判断矩阵C,-BCBlBI1B21/2B31/3B41/2Bs1/3表3 方案层判断矩阵C2-BC2BIBI1B21B31/2B41Bs1/2表4方案层判断矩阵C3-BC3BIBI1B24B31/3B42B;4表5 方案层判断矩阵C4-BC4BIBI1B21/3B32B41/2Bs1表6 方案层判断矩阵Cs-BCsBIBI1B21/3B31/2B41B,1/3然后根据判断矩阵计算出排序向量=(1,侯亚洲，许士欣：基于层次分析法的灌区水位测量设备选型探析准则层对目标层的排序向量C2C311/511/55131/251B2B323121/21121/21B2B312121/21121/21B2B31/43161/611/3216B2B331/211/33121/331/2B2B33211/221321189W2,W3,W4,Ws)T。计算结果如下：C4Cs1/31/51/31/52111/2210.3419B4Bs230.368 4120.206 41/21120.206 41/210.109 4B4B,12120.25161/211111B4Bs1/21/4311/21/611/331B4B,210.217 31/21/33211/221B4B,130.314 51/311/21130.314 51/310.115 1权重0.066 0w(2)=(0.066 0,0.066 0,0.341 9,0.184 3,0.341 9)T0.066 0方案层对准则层因子排序向量0.341 9,=(0.368 3,0.206 4,0.109 4,0.206 4,0.109 4)T(3)0.1843(3）2-(0.251 6,0.251 6,0.125 8,0.223 0,0.148 0)r,=(0.099 8,0.357 7,0.053 7,0.131 0,0.357 7)T(3)权重=(0.217 3,0.081 0,0.361 1,0.123 2,0.217 3)(3)(3),=(0.314 5,0.099 7,0.156 1,0.314 5,0.115 1)0.109 4由于AHP构造矩阵中不允许出现矛盾判断,需要复核判断矩阵的一致性。计算随机一致性比例 CR=CI/RI,其中RI为平均随机一致性指入max-n标，取值见表7;CI为一致性指标,CI=权重0.251 6(入mx为最大特征值)。表7平均随机一致性指标0.125 80.223 00.148 0权重矛盾,应对因子评价重新修正。经计算,判断矩阵0.099 8O-C、C i-B、C 2-B、C s-B、C 4-B、C s-B 的 CR值分别0.35770.05380.13100.3577权重案对总目标的权重,对于上层支配因子权重的计0.0810算自上而下进行，可以得到方案层中每个元素对0.3612于总目标的排序向量3=P32,3中各分量的0.123 2大小决定对应的方案优劣程度，总目标的合成权0.2173重见表8。根据表8 的结果，得出量水设备的优选顺序权重为雷达水位计、电子水尺、超声波水位计、压力式水位计、浮子水位计。0.099 70.156 2n-1矩阵阶数2RI00.520.891.12 1.26 1.361.41 1.46当判断矩阵的CR0.1时可认为矩阵具有满意的一致性,是可以接受的,否则说明矩阵存在为0.0 0 11、0.0 13 8、0.0 13 2、0.0 5 47、0.0.0 0 2 9,具有满意的一致性。2总目标的合成权重将各层权重进行合成,得到方案层中每个方3结语精准的用水监测是灌区现代化管理的基础，是提高水资源利用效率和效益的（下转第9 2 页）3456789922.2边坡防护本项目根据边坡不同位置，设计采用梯级生态防护模式，大致将边坡划分为3 个功能区，从下至上依次为：固土防侵蚀区、消浪减蚀区、保土景观区，不同区域植物选择设计如下：1)固土防侵蚀区。该区位于距离水流最近地带，起到削弱水流冲刷和淘蚀作用，一般采用植生混凝土、生态袋、植生卷材等材质铺设；在选择植物时,以本地耐淹、耐旱草本植物为主,包括：芦竹、水花生、牛鞭草等。2)消浪减蚀区。该区主要作用是减少风浪爬高，一般采用消浪植物篱;植物选择除了具有耐淹、耐旱等特性，还应满足根系发达，有助于固土，比如：香根草、芦苇等。3)保土景观区。该区主要是起到覆盖土地、防止水土流失作用，兼顾美化环境，属于植草护坡。一般以灌木结合花草为主。其中灌木植物可选择杜鹃、金边黄杨、红叶石楠；花草植物可选金鸡菊、波斯菊、假俭草、石竹等。张秀娟：分区抬田在水库增容中的应用分析2023.83结语岸堤水库抬田工程的实施，确保了约6.6 7 hm土地不受水库增容影响。分区抬田的实施,将水田和旱田分开设计，简化了旱田的保水层。通过对抬田前后耕作土中养分含量变化分析,对恢复耕作土肥力给出了建议。配套灌溉系统的建设，也保证了抬田后灌溉的正常。梯级生态边坡防护工程既满足防冲固土的基础上，又将水库区打造成了风景区，提高了周边居民的生活环境。参考文献1胡志坚,万迪文,赵佳鼎，等.峡江水利枢纽抬田工程边坡梯级生态防护模式探讨.中国水土保持,2 0 19,11(5)：41-45.2】万迪文,刘祖斌.峡江水利枢纽抬田工程技术研究方法探析 J.水利技术监督,2 0 19,2 0(3):2 8-3 0.3】陈昱,时红，才硕,等.不同土壤改良方式对田区水稻生长及土壤养分的影响 刀江西农业学报，2 0 2 0,3 2(3)：6 7-7 2.4付嘉龙.抬田工程在水利工程库区建设中的应用及分析水利发展研究,2 0 2 1,16(9):3 3-3 7.(责任编辑崔春梅）(上接第8 9 页)表8 总目标的合成权重C1方案B雷达水位计B压力式水位计B2浮子水位计B超声波水位计B4电子水尺B注：W(2)为准则层对目标层的排序向量；(3)为方案层对总目标的排序向量;P(3)方案层因子对准则层因子的排序矩阵重要手段，其核心是量水设施的布局和选型应当满足必要的水力学条件和经济实用原则。层次分析法(AHP)可以改变传统决策的视角,将管理经验及设备特性量化,减少主观判断导致的决策失误,提高决策的科学性。本文给出的排序结果主要针对临沂市灌区常用的水工建筑物量水设施的选择，灌区渠道量测水设施的种类很多，影响选择的因素也很多,应根据具体情况建立合适的C20.36830.251 60.206 40.251 60.109 40.125 80.206 40.223 00.109 40.148 0C3P(3)0.099 80.357 70.053 70.131 00.357 7C40.217 30.08100.361 10.123 20.2173决策模型。参考文献1】王滇红,杨春蕾,蔡守华,孙浩.基于AHP的小型灌溉渠道量水设备选型分析 J.农村水利，2 0 17(2 3）：40-43.2潘孟,张旭峰,时潭.灌区的水位测定和流量测定方法 防护工程,2 0 18(3 5):3 5-3 7.3蔡勇，周明耀.灌区量水实用技术指南 M北京：中国水利水电出版社,2 0 0 1(12).（责任编辑李浩）Cs0.31450.09970.15610.31450.1151(2)0.066 00.066 00.341 90.184 30.341 9(3)0.222 60.201 50.153 80.203 40.2187