摘要：我国现有水闸大多修建于二十世纪，受当时技术、经济等条件的限制，水闸的设计和施工不尽合理，受自然和人为等因素的长期作用，大部分水闸出现了防洪标准偏低、结构不稳定、防冲设施损坏、渗流破坏、结构损害以及金属结构、机电设施老化等病险问题，严重影响水闸的运行安全。而水闸安全评价是除险加固的基础，又是对水闸安全进行分类的依据，如何对运行多年的水闸进行科学的安全评估，国内外还无一套科学适用的理论方法。鉴于此，文章重点就水闸工程的安全综合评价相关问题进行研究分析，以供参考和借鉴。
关键字：水闸工程；安全评价；综合系统；研究
引言
水闸的作用在于通过调节水位和控制水量达到补充水源，同时还要求具有挡水与泄水的功能，在防洪、治涝和供水等方面都发挥了非常关键的作用。由于水闸自身的特点，要求水闸在满足安全性要求时，还具有较强的适用性与耐久性。与一般的混凝土大坝比较而言，水闸在结构和荷载上有着其明显的区别，所以已有的相关安全监测技术规范中的条款未能对水闸的可靠性监测进行有效监督，即使有些规定设置了相关的章节，但内容过于简单，可操作性不足。因此，对水闸的特点进行分析是非常有必要的，应充分运用相关专业的科研成果对水闸系统的可靠性进行研究，为水闸的安全运行奠定基础。
1水闸工程存在的主要病险及原因
1.1建筑物下沉
在水闸建成后，由于建筑物本身自重和地基基础为软土地基，经常会出现不同程度的下沉。一般情况下，水闸旁边会分布些沉陷观测点，来检测水闸每段时间内的沉降量，沉降点一般情况则由规范的单位进行勘测和分析。如果两个相邻的建筑物沉降量相差较大，则会导致两建筑之间的接触段产生不均匀沉陷，从而导致严重的后果。
1.2机器设备的老化问题
水闸在建成后，在一些使用频率较高的地区会导致闸门和启闭机的传动机件磨损严重、制动失灵以及电器设备的老化、启闭机出现故障和磨损等问题，因为在这些地方机器使用频率最多，而且操作复杂。
1.3混凝土裂缝和碳化
水闸施工过程中，由于水闸所处环境恶劣和施工技术差，导致施工原料在使用过程中降低原始性能，并且在后期维护过程中，未能做到较好的保养，所以会造成混凝土裂缝和严重碳化的问题，尤其在近年来对部分水闸的检测中，常常会出现此种事件。
2水闸工程安全监测的技术分析
2.1水下监测技术
对于水闸的水下部分，常规的监测手段不容易对其进行监测，我们可以采用光学水下工程监测设备和声学水下工程监测设备来进行弥补，如水下闭路电视、水下激光扫描等设备在日常的工作中都已应用，这些设备因为图像的因素观察效果直观，但缺点是观察的距离也有限，水下环境千变万化，图像也不能始终保持清晰，如测探声呐、地貌声呐、扫描声呐等依据水声原理开发的水下探测设备图像分辨率太低并且解读需要专业的人员花费大量时间。较为先进有以水下机器人为载体的水下安全监测设备，它是通过控制台上的前后、进退、下沉、转弯、摄像头焦距等旋转按钮来操纵机器人的行动。目前这些水下机器人可携带辐射传感器、金属测厚计等多种设备进行水下检测，它们小巧灵活，操作方便，可以达到其他仪器无法到达的深度，在我们的实际工作中已经广泛应用到排沙口、船闸和拦污闸的检查和监控中。
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2.2光纤技术监测
光纤不仅能够起到传光的作用，还可以起到传感的作用，利用光纤自身的这些特性，可以利用分布式传感光纤系统来进行水闸的监测。分布式传感光纤监测系统会以连续函数的形式测算光纤的变化，这样光纤的任意一点都成了传感器，再将这些光纤按照网格来铺设，就可以提供大量的信息数据，实现对水闸全方位监测，提高监测有效性。由于光纤自身柔软易放置，其传感器重量也轻，体积很小，这样一来布设安装的工序简易，可以做到无损埋设，使用很方便。另外，光纤具有抗电磁干扰，防雷击，耐腐蚀，潜在故障较少，结构简单，可靠性很高，加之价格不贵，性价比也极高，是水闸监测新技术中较为实用的一种技术。
3水闸工程安全综合评价方法研究
安全评价技术随着系统安全理论和计算机技术的发展也在不断完善，国内水闸安全综合评价方法主要有基于人工神经网络的综合评价法、模糊综合评价法、物元分析法和灰色综合评价法。一些研究人员探讨了各评价方法的优缺点，提出多层次灰色模糊综合评价法，并应用于南京武定门节制闸的安全评价中，运用区间AHP法确定指标权重，将层次分析法、熵权法和变权法结合使用，并采用相应语言编制了水闸模糊综合评价软件，整合了权重计算、自动调整判别矩阵、熵值计算、变权计算和综合评价等多个模块，应用于大部分水闸工程的安全评价中；还有一些研究工作人员阐述了基于群决策和变权赋权法的水闸老化模糊综合评判方法，建立了水闸老化病害评估的层次结构及相应的评估模型，将群决策赋权法和变权赋权法引入到模糊综合评判方法中，提高了评估精度，并应用于天津金钟河闸的安全评价中，引入物元可拓理论进行水闸安全评价，并应用于黄河水闸安全评价中，同时提出基于模糊群决策理论的半结构性模糊评价方法，利用多级模糊优选模型建立了相对隶属度矩阵计算级别特征值，并应用于河闸的安全评价中。基于人工神经网络的综合评价法需要大量的实测数据进行训练，然而水闸工程的相关资料通常十分有限，难以满足网络训练需求；模糊综合评价法通过建立隶属度函数，较好地解决了水闸评价的模糊性和评价指标难以量化的问题，但若隶属度函数不合理，可能会出现按最大隶属度原则无法判定隶属等级的情况；物元可拓评价理论是利用可拓集合和关联函数分析水闸的所属类别，有效解决了评价指标间存在复杂相互作用的问题，但在水闸工程中，该理论的研究运用尚在探索，目前还无较好地实现系统评价分析；灰色综合评价法在水闸安全评价中的应用主要有灰关联分析和灰色聚类分析，灰关联分析利用灰关联度分析指标与各个安全类别的相关性，灰色聚类分析利用白化函数判断指标隶属于哪个安全类别，灰色综合评价法较为简单，需要的数据量也较少，但是在使用条件上存在着一定的限制。
结束语
综上所述，国外安全评价理论在水闸等低水头水工建筑物中应用较少，我国虽有研究并取得一些成果，但仍存在较多问题，尤其是指标体系建立缺乏统一标准、评价指标的选取方法以文献调查法为主、水闸安全评价指标赋权法以主观赋权法为主，指标权重合理性和系统评价理论适用性还有待于进一步研究。系统的综合评价应用较少，评价结果主要依赖于专家会议评判。随着新的综合评价方法与理论的不断涌现和原有评价技术的不断改进，水闸安全评价技术将日臻完善。建议在水闸安全评价中，根据水闸老化病害特征，拟定全面的评价指标体系再进行相关性与合理性分析，筛选指标，综合主客观多种赋权法计算水闸安全评价指标权重，以克服主、客观单一赋权方式的弊端，吸取系统工程理论等数学方法的最新研究成果，不断改进安全评价方法；开发具有良好人机交互界面的评价软件，发展智能评价技术，提高评价工作效率。
参考文献
[1]闫宏伟.水闸安全评价指标体系研究[D].天津农学院，2017.
[2]李凯.基于物元可拓模型的水闸工程安全评价研究[D].东北农业大学，2013.
[3]郑茂海.水闸安全评价理论与应用研究[D].山东大学，2010.
论文作者:1谢冬冬,2曹震
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/24
标签：水闸论文; 综合评价论文; 安全评价论文; 水下论文; 光纤论文; 鹿邑县论文; 评价论文; 《建筑学研究前沿》2018年第29期论文;