关键词：埋地管线；信息熵；可拓理论；评价模型
如今，现代化的城市发展伴随着城市人口急剧膨胀、交通拥挤现象日趋严重、土地资源日趋紧张，城市经济的快速发展正着步在城市的地下空间的充分利用中显现，然而，随之突现的还有对埋地管线造成的不同程度的破坏。城市地下工程的规划和建设对既有建（构）筑物特别是在城市道路下盘综复杂的埋地管线的影响尤为凸显。
地下工程建设对邻近管线的影响，国内研究较少，主要集中在地下工程建设期间对管线变形预测和基于梁结构模拟的数值定性分析等方面；而国外研究则比较偏重于地下工程设计阶段的管线变形估算。这些都是针对地下工程施工阶段对埋地管线进行的研究，鲜有在埋地管线设计阶段就充分考虑拟建或规划地下工程对其可能产生的不良影响的，本文从埋地管线安全设计和布置的角度出发，利用信息熵和物元分析理论建立了安全性能评价模型来对埋地管线方案进行量化并评价，为埋地管线安全设计提供了技术支撑。
1 构造评价指标体系
构造管线安全性能评价体系是一个涉及经济、社会、自然等多种复杂因素的多目标评价问题。对于城市管网的安全设计与规划，要受到很多方面因素的影响，针对现如今大规模地下工程的建设，影响城市管网安全设计与的具体因素【1】【2】【3】【4】有地下工程建设、管线设计布置、社会环境等方面。综合考虑各因素建立评价指标体系，如表一。
2 基于物元分析建立地下工程影响范围内的埋地管线安全性能评价模型
2.1 物元与可行性物元
在可拓理论中【5】【6】物元被定义为描述事物的基本元，它是由事物M、事物的特征 C、以及特征的量值 V 所组成的三元组。物元ME 可表示为：
若事物 M有n( n>1) 个特征，则称 ME为n维物元。
针对埋地管线设计方案安全性评价问题，m 个备选方案可分别被视为事物 M( i=1,2,L,m) ，而评价方案的 n项指标可被视为特征 C( j=1,2,L,n) ，那么指标值就是特征的量值Vj。于是管线设计的可行方案物元MEFS可表示为：
2.2 可行性物元一致化和无量纲化
由于指标之中可能分别含有极大型指标、极小型指标、居中型指标，指标之间量纲、量级不同，首先应对指标进行一致化和无量纲化处理。可采用下式进行：
（1）对于指标量值越大越有利的：
其中，为各指标经一致化和无量纲化处理后的标准化量纲值。
经过标准化处理后的 m 个备选方案的 n 维物元为：
2.3 埋地管线安全性能评价指标关联函数及权重系数的确定
首先计算各指标的关联度，计算公式如下：
据信息论中最大离散熵定理，当各个符号出现概率相等时熵最大，值为（为平均分配后的出现概率）。则指标（a=1,2,3）对应的信息熵如下：
其中(i=1,2,L,n;j=1,2,L,m)，偏差度为，
指标在第i分组指标中权重为
经过计算可得出的大小排序，值大者为优。
3 实例分析
以西安某规划地铁沿线市政管线布置为例，具体取值如下表2。
注解：定义管输介质为有毒介质取值为3，可燃介质取值为3，液态介质取值为2，其他形式取值为1，当存在多种形式时，取大值。
经一致化和无量纲化处理后得到：
经过上述计算得出三个埋地管线方案的优先排序关系为：方案三为最优方案，方案一次之，方案二比较差。方案一埋地管线的布置更能与地下工程协调运行，整体更趋于安全，故推荐采用方案三．
4 结语
本文在充分考虑地下工程影响范围内的埋地管线布置时影响安全性的各项指标，通过信息熵和物元理论对埋地管线安全性方案评价进行了评价。国内外安全评估研究表明，在安全评价指标划分过程中考虑的评价指标越多，其结果就越符合实际。该评判方法的可操作性和适应性，有待在实践中进一步验证并加以完善。
参考文献
【1】骆建军.《北京地铁暗挖车站施工对管线的影响分析》[J].铁道学报，2007
【2】刘招伟.《地铁地下工程盾构法施工引起的地表沉降分析》[J].岩土力学与工程学报，2003
【3】刘波.地铁地下工程短台阶矿山法施工地层沉降三维数值分析[J].地下工程建设，2005
【4】吴波.地铁区间地下工程施工对近邻管线影响的三维数值模拟 [J]. 岩土力学与工程学报，2002
【5】杨春燕，蔡文.可拓工程研究 [W].中国工程科学，2000
【6】蔡文.物元模型及其应用 [C]. 北京: 科学技术文献出版社，1994
【7】李锐.基于关联熵与复合物元的城市快速路立体交叉方案评价模型 [J].西安建筑科技大学学报，2014
【8】胡启洲, 陆化普, 蔚欣欣,等.基于关联熵与复合物元的公交系统综合测度模型 [J].系统工程理论与实践，2011,31(1):186-192.
【9】张锦华,门宝辉,张新全,等.基于信息熵的天然草地综合评价的模糊物元分析法[J].山地学报，2003,21(z1): 64-68,76.
【10】郭亚军.综合评价理论、方法及拓展[M].北京：科学出版社，2012
论文作者:郎永飞,胡俊芳,陈明辉
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年5卷20期
论文发表时间:2019/12/3
标签：管线论文; 指标论文; 方案论文; 量纲论文; 评价论文; 地下工程论文; 理论论文; 《工程管理前沿》2019年5卷20期论文;