·工程建设与管理·北京水务2013年第4期
魏纯江
摘
要
100192）
泵站老化评价作为泵站更新改造的基础性工作，只有对现有泵站作出正确的评价，才能正
确评定其改造规模，制定相应的改造措施和投资计划。通过构建泵站老化评价指标体系及模糊层次综合评价模型，收集大量基础资料，结合当前东水西调工程现状进行评价，制定了老化等级评价标准，通过计算得出东水西调工程泵站老化等级为“中度老化”，评价结论比较客观地反映了当前泵站工程老化现状，并提出相应的改造建议，对今后的研究工作提出展望，为确保泵站工程安全、高效及经济运行提供技术支持。关键词中图分类号
东水西调工程
泵站老化评价文献标志码
层次分析法
模糊层次综合评价法
TV734A 文章编号1673-4637（2013）04-0055-05
北京市东水西调工程作为一项应急供水工程，受当时经济条件、生产工艺及材料性能的限制，工程建设标准较低。运行20多年来，部分工程超龄服役或带病运行，不少设备已是淘汰产品，隐患缺陷较多，故障事故发生频率逐年增大，虽经两次改造，但部分项目仍作为遗留问题一直没有解决，严重影
响了泵站工程效益发挥。依据泵站老化演变过程的大量统计资料显示[1]，一般泵站投入运行20~25年范围，相当于人到了老年期，若不能及时大修，致使泵站一边要满足用户用水，一边却因泵站老化，带病运转，而冒工程设备及人身安全的风险。根据《南水北调北京市水资源配置规划》，东水西调工程
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
4
结论
在管理实践中通过分析两湖连通渠具有的行洪排
数和再生水水源补给，大量节约水资源，实现水的循环利用。
参考文献
[1]北京市水利规划设计研究院. 朝阳公园、红领巾公园水系
连通工程规划及变更[R].2004.
水功能和河道景观水生态功能，总结出如下。
（1）朝阳公园水碓湖和红领巾湖连通后，对两湖水系进行科学地行洪排水调度管理，有效利用湖泊及湿地所具有的调蓄作用，缓解城区泄洪排水压力，对北京城区安全度汛意义重大。
（2）朝阳公园水碓湖和红领巾湖连通后，增加了相对静止的河湖水体的流动性，生态修复措施实施后，逐步实现河道水体自我修复，提升了两湖连通渠景观河道水质标准，减少两湖连通渠水体循环换水次
[2]河北省水利水电勘测设计研究院. 仰山大沟，朝阳公园与
红领巾公园间两湖连通渠及小场沟小场闸前水质改善项目可行性研究报告[R].2012.
[3]HJ2005-2010，人工湿地污水处理工程技术规范[S].环保部.
2010.
（责任编辑：侯德）
收稿日期：2013－04－17
作者简介：魏纯江（1977—），男，工程师。
·55·
·工程建设与管理·
是北京市南水北调配套工程的重要组成部分，
北京水务2013年第4期
层的指标是下一层指标层的评价目标。各类指标对泵站老化的影响程度用权重来表示，要求决策者对每一层次各项元素的相对重要性进行判断。具体做法是先根据不同层次评价指标的数量，采用两两比较法判断指标的重要性以构造相应的判断矩阵，给出标度，完成判断矩阵的量化问题，计算层次单排序权重并做一致性检验，然后再计算最下层对最上层总排序的权重并做一致性检验。按照该评估准则及计算方法，可以得出各因素单排序权重值，再利用层次总排序，计算出最底层各指标对应总目标泵站工程老化程度的权重，见图1。
2014年南水北调引水进京后，分配给京西地区水量为0.9亿m 3/a，需要通过东水西调工程实现，
目前该工程泵站更新改造已经立项。泵站老化评价是泵站更新改造的前提，也是亟待解决的问题之一，只有对现有泵站作出正确的诊断与评价，才能正确评定泵站改造规模，制定相应改造措施与投资计划，为政府相关部门宏观决策和资金合理使用提供决策依据。
1
东水西调工程泵站老化评价指标体系的建立
泵站工程老化是指泵站设备设施或者建筑物在
正常运行情况下，由于物质磨损和自然侵蚀导致功能逐步丧失的过程，研究重点是确定泵站老化评价指标体系及评价方法[2]。
参照SL316-2004《泵站安全鉴定规程》、
2
基于模糊层次综合评价法的东水西调工程泵站老化评价模型
模糊层次综合评价法基于模糊综合评价法、层
次分析法理论而构建，在体系评价、效能评估及系统优化等方面有着广泛的应用，是一种定性与定量相结合的评价模型，一般是先用层析分析法确定因素集及权重，然后用模糊综合评价确定评价结果。模糊法是在层次法之上，两者相互融合，对评价有着很好的可靠性。
将东水西调工程泵站老化程度作为评价对象，泵站老化评价指标体系中4个方面、3个层次及
SL255-2000《泵站技术管理规程》及SL254-2000
《泵站技术改造规程》等标准[3~5]，通过对泵站老化机理与物质分类的不同，把泵站工程老化评价指标归纳为泵站管理、机电设备、建筑物和金属结构4个方面。本文采用层次分析法（AHP ）[6]，构建了层次结构模型，确定泵站老化评价指标39个，由1~3个指标层、1个目标层和1个总目标层构成，且上一
总目标目标权重
指装标
层置次效一
率权
重0.10评语指标层次二权重评语
39个层次指标作为评价因素，通
泵站工程老化程度（1.0）
过对评价因素的模糊计算，建立
金属结构（0.20）
综合管理（0.14）机电设备（0.33）建筑物（0.33）
模糊关系矩阵，结合评价因素指标的权重与相关水利标准，计算
拍门及阀类
能源单耗好
较好
0. 170.260.220. 130.12
一般
一般较好一般
安全运行率管理人员
经费及经营
事故大修主变压0.38器
主机组
其他电器自动监测
泵房
0.49
0.270.220.13
一般一般
进水建筑物出水建筑物
投运年限起重设施
0.200.31
较好一般较差一般较好
0.170.260.220.130.12
拦污栅清污
闸门起吊设备
泵站老化模糊综合评价结果，根据评价对象的综合分值，最终得出泵站老化的所属等级。
出水建筑护坡损坏
机组振
0.350.35动主水泵
主电机
投温运
年升限0.34
0.200.100.14较好较好一般一般
辅助设备
混凝土老
0.520.100.280.430.190.10化一般较好一般一般较好较好0.14
一般绝缘下降
投运年限
基础沉降
承重安全
结构裂缝
投运年限
前池两岸护砌底板
0.360.24损一般一般坏进水流道或管道损坏
进水池翼墙底板损坏
出水流道金0.11属较好管
道老化投运年限
出水建筑物0.15附一般属
设施
支墩镇墩
２．１基础数据准备
（1）采用层次分析法，建立
了东水西调工程泵站评价指标体系，并计算得出各指标权重，见图1。
（2）通过收集相关指标资料，把评价指标输入模糊化，形成语言变量，制定评价等级标准，确定评价为V ={V 1，V 2，V 3，V 4，
一般
指标层次三权重评语
0.16
一般
0.35
一般一般
0.270.12
投运年
部件损
主轴磨
泵壳损
投运年
温升
绝缘下
较好较好一般较好一般
限坏损坏限0.34降0.100.350.350.200.14一般0.52
一般
图1东水西调工程泵站老化评价指标体系，权重计算成果及评语框图
V 5}共分5个等级，评语集合为{好，较好，一般，较差，差}，且
根据泵站工程老化定性指标量化
·56·
·工程建设与管理·
表1
隶属度模糊(Fuzzy)子集
V 1
差（20~0）较差（40~20）一般（60~40）较好（80~60）好（100~80）
北京水务2013年第4期
将评价因素集U （即泵站工程老化评价指标体系内
V 50.670.25000
V 2000.250.500.33
V 300.250.500.250
V 40.330.500.2500
某一层次下的所有指标构成的集合），按属性划分S 个子集，记作U 1，U 2，…，Us ，每个子集的因素是：
0000.250.67
#u i 1，u i 2，…，u in " U i =! i =1，2，…，S $
i
对于每个子集U i 按第一级模型进行评价，评价集是：
%v i 1，v i 2，…，v im " V=! i =1，2，…，S ；m =5&
步骤2：建立模糊关系矩阵R i
对评价因素U i 进行模糊量化，通过确定从单因素来看被评事物对等级模糊子集的隶属度（R i ｜U i ) ，进而得到U i 的单因素模糊关系矩阵：
’
(((((((((()
评估特点直接给出隶属度模糊(Fuzzy)子集表，见表1，每个单指标因素对应每个等级的模糊隶属度都可以由Fuzzy 子集查得。
（3）通过评价指标因素与权重的模糊性运算，得到的泵站工程综合老化评价值仍具模糊性，再对结果量化处理，得到相应评分；根据指定的评价老化等级标准，确定评价等级为5级，评价老化等级标准集合为{严重，较为严重，中度，轻微，基本良好}。从而根据SL316-2004《泵站安全鉴定规程》，制定了泵站老化等级评价标准，见表2。
表2
评分
老化等级
R i =
r 11r 21r j 1
…
r 12r 21r j 2
…
…………
r 1m r 2m r jm
…
*++++++++++,
其中，R i 中第e 行第f 列元素R ef ，表示某个被评事物从因素U i 来看对V i 等级模糊子集的隶属度。
步骤3：确定评价因素（指标）的权重
泵站老化等级评价标准
评价标准
w i 1，w i 2，…，w in " 确定评价因素U i 的权重：W i =! ，
i
0~20严重
该等级泵站建设年代较早，安全运行率过低，功能达不到
设计标准，装置效率远低于国家标准，泵站技术状态极差，机电设备、建筑物与金属结构严重损坏，存在影响安全运行的缺陷或事故隐患，即使经大修或更换元器件后，也不能保证安全运用。必须对工程进行更新改造或对机电设备淘汰更新，才能保证安全运用。泵站配套设施极其缺乏，泵站管理不正规，缺乏维修资金和专业人员。
这里采用层次分析法来确定评价指标的权重。由于对泵站老化综合评价的各指标之间是相互独立的。因此，第一级的综合评价是：B=WR=（b i 1，b i 2，…，b in ）（i =1，2，…，S ）。
i
20~40
该等级泵站达不到设计标准，装置效率低于国家标准，泵站技术状态很差，存在影响安全运行的缺陷，运行状况极不安全，泵站机电设备，金属结构故障经常发生，只能勉强
较为严重带病强制性运行，建筑物和机电设备损坏较重，需经大修
和更新部分淘汰设备，才能保证安全运用。泵站配套设施缺乏，泵站管理不正规，维修和运行缺乏资金保障及专业人员的管理。
该等级泵站略低于设计标准，装置效率偏低，泵站技术状态较差，运行状况不太可靠，建筑物与金属结构存在一定损坏，机电设备的一些主要部件有损坏，存在影响安全运行的缺陷，需经大修才能保证机电设备、建筑物及金属结构正常运用。配套设施不完善，泵站定期维修和运行管理保障不够充分。
该等级泵站基本达到设计标准，基本能按设计要求投入运行，装置效率较高，泵站结构基本完整，运行状况基本安全可靠，建筑物和机电设备技术状态基本完好，某些结构和机电设备虽略低于国家现行标准要求，有一定损坏和老化，但不影响安全运行，可以通过正常维修保证机电设备、建筑物与金属结构安全运用。配套设施基本完善，泵站管理较正规。
2.2.2第二级综合评价
每个U i 作为一个因素，用B i 作为它的单因素评价，构成模糊关系矩阵R 为：
’(((((((((((((()
B 1B 2
…
R i =
40~60中度
B S
*++++++++++++++,
=
’(((((((((()
r 11r 21r j 1
…
r 12r 21r j 2
…
…………
r 1m r 2m r jm
…
*++++++++++,
它是U 1，U 2，…，Us 的单因素评价矩阵，每个
U i 作为U 的一部分，再结合各自权重。于是，有第2级的综合评价：B=WR。
根据已经建立的东水西调工程泵站老化指标体系，机电设备类有3层指标，要进行3级评价；建筑物类有2层指标，要进行2级评价；综合管理类和金属结构类各有1层指标，要进行1级评价。上述步骤为2级评价，要进行3级评价，需要将S 再细分，得到更高一级的因素集，然后按上述步骤依次进行，得到最终的老化评价。
当综合管理类、机电设备类、建筑物类和金属结构类这4个方面老化综合评价结果得到以后，再
·57·
60~80轻微
80~100
该等级泵站能达到设计标准，能按设计要求投入运行，装置效率高，达到或超过国家(部) 颁标准；泵站结构完整，技
基本良好术状态良好，符合国家现行标准要求，运行安全可靠，机电
设备、建筑物、金属结构完好，无影响安全运行的缺陷，能满足安全运行的要求。泵站管理正规，维修保养保障充分，配套设施完善。
２．２模型构建的基本步骤［７－１０］2.2.1第一级综合评价
步骤1：确定评价对象的因素集与评价集
·工程建设与管理·
进行一级评价，即可得到泵站老化的最终评价，即：
北京水务2013年第4期
已经不能操作；取水口清污机功能失效。
B 终=（b 1，b 2，b 3，b 4，b 5）。
因为得出的4个方面老化综合评价值及泵站老
化的综合评价值都具有模糊性，可以按照下式计算，对模糊结构进行量化处理，得到相应评分：
３．２泵站工程老化评价及分析3.2.1计算步骤
（1）给定39个部分指标评语，见图1，利用模
糊子集，完成评价因素量化工作。
（2）各分类指标评价所对应等级的模糊度及评分，见表3。
表3
指标评价所对应等级的模糊度及评分
各分类所对应各等级的模糊度及评分好
综合管理类机电设备类建筑物类金属结构类泵站总体
较好
一般
较差
差
评分
E=BCT ，且C =（100，70，50，30，0），当泵站
工程老化评分得到后，对照泵站老化等级评级标准，判断泵站老化程度，给出泵站老化综合评价结论。
3
东水西调工程泵站老化评价及分析
３．１东水西调工程现状
3.1.1机电设备老化，自动化系统需要升级改造
泵站电气设备经多年运行，大部分已老化，绝缘性能降低明显，如：变压器漏油、绝缘胶垫老化严重，部分型号属于淘汰产品，备件停产，尤其配电系统二次控制电缆多次发生短路接地故障；水泵、电机等设备运行10年，除了正常维护保养，尚未做大修，电机温升明显；站内设施陈旧，照明及给排水系统等有不同程度的缺陷；自动化系统虽已建成，但通信网络带宽窄且不稳定，影响数据传输质量，计算机网络与信息管理系统不健全，不能保证整个应用系统的稳定运行及各类数据的交互共享，没有实现优化调度。
0.170.070.050.070.08
0.320.320.300.260.30
0.360.430.450.370.42
0.150.180.200.250.20
0.000.000.000.060.01
61.9956.1454.4150.4555.25
3.2.2评价结果及分析
通过计算可以得出泵站总体综合评价的评分为
55.25分，对照表2“泵站老化等级评价标准”，东
水西调工程泵站老化等级为“中度老化”。其他4个方面按照泵站老化评价等级标准来划分，机电设备、建筑物与金属结构也处于“中度老化”阶段。
依据泵站老化评价标准及评价结果来看，东水西调工程泵站技术状态较差，运行状况不太可靠，建筑物与金属结构存在一定损坏，机电设备的一些主要部件有损坏，存在影响安全运行的缺陷，需经大修才能保证机电设备、建筑物及金属结构正常运用，配套设施不完善，泵站定期维修保障不够充分，该泵站现阶段故障时有发生。可见，该评价结果基本符合东水西调工程实际情况。
3.1.2房屋建筑须修缮加固，管线工程隐患多麻峪泵站地势低洼，近几年大暴雨均不同程度
造成泵站被淹；玉泉山泵站主副厂房房顶存在漏水及配电室电缆沟渗水问题，其他泵站建筑房屋也出现局部漏水，板、梁及柱出现细小裂缝，墙面剥蚀掉漆，泵站厂房灰尘及噪声大；冬季取暖设备以前采用燃油锅炉，后改电暖气，耗电高且温度达不到规范标准。输水管线采用了多种管材。借用的高井电厂内1117m 的DN1640mm 乙种钢筋混凝土退水管，该段建于1974年，属抢建工程，安全保证率低；部分管段采用4km 的预应力钢筋混凝土管，这种管承压较低，受当时加工水平的限制，管材本身质量也参次不齐；模式口隧洞出口-高井节制闸段采用约1.5km 玻璃钢管，受施工场地及条件限制，存有一定隐患，运行过程中，洞内多处渗水，且渗漏量较大。
３．３评分误差分析
评价指标体系及权重确定以后，泵站老化评分由指标评语等级来计算，而指标评语等级又受人为影响较大。因此，有必要对指标评语等级确定时所造成的误差进行分析。人为确定指标评语等级时，最有可能出现的误差是指标评语在相邻的两个等级之间浮动，例如：评语是“一般”时，相邻的“较好”与“较差”最有可能成为误差。下面利用统计学的方法，检测泵站老化评价的指标评语在两个临近等级间波动时，是否存在统计上的显著性差异，即对评价分数的准确性进行T 检验。依据相邻两个等级浮动原则，39个指标中的某一指标评语存在两
3.1.3金属结构锈蚀，部分设备功能已经失效管线上各类阀门很多，阀井多处于野外，因为
无法停水维修，井内各类阀门锈蚀非常严重，有些·58·
·工程建设与管理·
个等级之间浮动时，可计算得出77个评价分数样本，见图2。
5857评价分数
北京水务2013年第4期
井电厂退水管段。全面维修检查输水管线设备设施，局部管段需做加固处理，更换锈蚀严重失效的金属阀门。
（5）对不进行更换的水泵电机等机电设备进行大修，要考虑机组降噪、降温措施。
（6）更新并改造现有泵站自动化及信息管理系统，能够实现远程监控、状态监测及优化调度等。
[1**********]10
10
20
30
40样本
50607080
今后泵站老化评价研究工作展望。
（1）应用计算机软件，开发可视化的“泵站老化评价软件管理系统”，并依据泵站工程老化评价的理论基础与方法，推广到其他水利工程老化评价及管理评价。
（2）除了泵站工程总体老化评价外，有必要进一步评价各泵站、单项工程或单个设备的老化状况。
（3）泵站工程结构多样性，泵站老化病害机理也非常复杂，尤其指标权重受人为经验影响较大，而模糊层次综合评价法较好地克服这个缺点，但还需深入研究，开展泵站老化发展趋势预测研究。
参考文献
[1]骆辛磊，高占义，等．泵站工程老化评估研究[J]．水利学报，
1997，（5）：42-47.
[2]徐艳茹，陈坚．泵站工程老化评价浅析. 中国农村水利水电
[J].2009，(12)：92-94.
[3]SL316-2004，泵站安全鉴定规程[S]．北京：中国水利水电
出版社，2005.
图2泵站老化评分误差样本分布
（1）要检验的假设是H 0：μ=55.25
軃=55.23，S =0.46（2）计算统计量T 的值，算得x
T =
軃-55.23x
2
姨S
n
≈0.23
（3）查t 分布临界值表，α=0.05，自由度=76，得λ=1.992
（4）
T ≈0.23
因此，本文泵站老化评分55.25分是成立的，多样本比较无显著性差异，评价方法可以采用，误差结果相对合理。以上统计数据亦显示，某一指标评语存在两个等级之间浮动时，影响分值不超过
1.65分，对泵站老化总评分影响不大。
4
结论
通过构建泵站老化评价指标体系和模糊层次综合评价模型，整理基础数据，计算得出东水西调工程泵站老化等级为“中度老化”，比较客观地表达了当前泵站老化损坏的现状，为日后泵站更新改造等工作提供有力依据。因此，基于本文指标评语等级及工程现状，对东水西调工程泵站更新改造以下建议。
（1）除工程增扩建的内容外，更新三级泵站高低压电气设备及站内配电设施，更换泵站高压输电油浸电缆。
（2）更新取水口清污机，取水口渠底由现状块石护砌改为钢筋混凝土结构。
（3）泵站建筑物内外维修、加固及防渗处理，更新门窗、改造院内道路、绿化、照明及给排水系统，新建水源热泵系统用于泵站供热及空调，新建院内排水设施。
（4）更换钢筋混凝土管道及玻璃钢管，新建高
[4]SL255-2000，泵站技术管理规程[S]．北京：中国水利水电
出版社，2000.
[5]SL254-2000，泵站技术改造规程[S]．北京：中国水利水电出
版社，2000.
[6]许树柏. 层次分析法原理[M].天津：天津大学出版社，
1988：51-59.
[7]诸静，等．模糊控制原理与应用[M]．第2版. 机械工业出
版社，2005：56-106.
[8]司守奎，等. 数学建模算法与应用[M]．北京：国防工业出
版社，2013：35-355．
[9]张吉军. 模糊层次分析法[J].模糊系统与数学.2000, 14（2）：
80-88.
[10]胡永宏，贺恩辉. 综合评价方法[M].北京：科学出版社，
2000：167-188.
（责任编辑：关卓今）
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·工程建设与管理·北京水务2013年第4期
魏纯江
摘
要
100192）
泵站老化评价作为泵站更新改造的基础性工作，只有对现有泵站作出正确的评价，才能正
确评定其改造规模，制定相应的改造措施和投资计划。通过构建泵站老化评价指标体系及模糊层次综合评价模型，收集大量基础资料，结合当前东水西调工程现状进行评价，制定了老化等级评价标准，通过计算得出东水西调工程泵站老化等级为“中度老化”，评价结论比较客观地反映了当前泵站工程老化现状，并提出相应的改造建议，对今后的研究工作提出展望，为确保泵站工程安全、高效及经济运行提供技术支持。关键词中图分类号
东水西调工程
泵站老化评价文献标志码
层次分析法
模糊层次综合评价法
TV734A 文章编号1673-4637（2013）04-0055-05
北京市东水西调工程作为一项应急供水工程，受当时经济条件、生产工艺及材料性能的限制，工程建设标准较低。运行20多年来，部分工程超龄服役或带病运行，不少设备已是淘汰产品，隐患缺陷较多，故障事故发生频率逐年增大，虽经两次改造，但部分项目仍作为遗留问题一直没有解决，严重影
响了泵站工程效益发挥。依据泵站老化演变过程的大量统计资料显示[1]，一般泵站投入运行20~25年范围，相当于人到了老年期，若不能及时大修，致使泵站一边要满足用户用水，一边却因泵站老化，带病运转，而冒工程设备及人身安全的风险。根据《南水北调北京市水资源配置规划》，东水西调工程
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
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结论
在管理实践中通过分析两湖连通渠具有的行洪排
数和再生水水源补给，大量节约水资源，实现水的循环利用。
参考文献
[1]北京市水利规划设计研究院. 朝阳公园、红领巾公园水系
连通工程规划及变更[R].2004.
水功能和河道景观水生态功能，总结出如下。
（1）朝阳公园水碓湖和红领巾湖连通后，对两湖水系进行科学地行洪排水调度管理，有效利用湖泊及湿地所具有的调蓄作用，缓解城区泄洪排水压力，对北京城区安全度汛意义重大。
（2）朝阳公园水碓湖和红领巾湖连通后，增加了相对静止的河湖水体的流动性，生态修复措施实施后，逐步实现河道水体自我修复，提升了两湖连通渠景观河道水质标准，减少两湖连通渠水体循环换水次
[2]河北省水利水电勘测设计研究院. 仰山大沟，朝阳公园与
红领巾公园间两湖连通渠及小场沟小场闸前水质改善项目可行性研究报告[R].2012.
[3]HJ2005-2010，人工湿地污水处理工程技术规范[S].环保部.
2010.
（责任编辑：侯德）
收稿日期：2013－04－17
作者简介：魏纯江（1977—），男，工程师。
·55·
·工程建设与管理·
是北京市南水北调配套工程的重要组成部分，
北京水务2013年第4期
层的指标是下一层指标层的评价目标。各类指标对泵站老化的影响程度用权重来表示，要求决策者对每一层次各项元素的相对重要性进行判断。具体做法是先根据不同层次评价指标的数量，采用两两比较法判断指标的重要性以构造相应的判断矩阵，给出标度，完成判断矩阵的量化问题，计算层次单排序权重并做一致性检验，然后再计算最下层对最上层总排序的权重并做一致性检验。按照该评估准则及计算方法，可以得出各因素单排序权重值，再利用层次总排序，计算出最底层各指标对应总目标泵站工程老化程度的权重，见图1。
2014年南水北调引水进京后，分配给京西地区水量为0.9亿m 3/a，需要通过东水西调工程实现，
目前该工程泵站更新改造已经立项。泵站老化评价是泵站更新改造的前提，也是亟待解决的问题之一，只有对现有泵站作出正确的诊断与评价，才能正确评定泵站改造规模，制定相应改造措施与投资计划，为政府相关部门宏观决策和资金合理使用提供决策依据。
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东水西调工程泵站老化评价指标体系的建立
泵站工程老化是指泵站设备设施或者建筑物在
正常运行情况下，由于物质磨损和自然侵蚀导致功能逐步丧失的过程，研究重点是确定泵站老化评价指标体系及评价方法[2]。
参照SL316-2004《泵站安全鉴定规程》、
2
基于模糊层次综合评价法的东水西调工程泵站老化评价模型
模糊层次综合评价法基于模糊综合评价法、层
次分析法理论而构建，在体系评价、效能评估及系统优化等方面有着广泛的应用，是一种定性与定量相结合的评价模型，一般是先用层析分析法确定因素集及权重，然后用模糊综合评价确定评价结果。模糊法是在层次法之上，两者相互融合，对评价有着很好的可靠性。
将东水西调工程泵站老化程度作为评价对象，泵站老化评价指标体系中4个方面、3个层次及
SL255-2000《泵站技术管理规程》及SL254-2000
《泵站技术改造规程》等标准[3~5]，通过对泵站老化机理与物质分类的不同，把泵站工程老化评价指标归纳为泵站管理、机电设备、建筑物和金属结构4个方面。本文采用层次分析法（AHP ）[6]，构建了层次结构模型，确定泵站老化评价指标39个，由1~3个指标层、1个目标层和1个总目标层构成，且上一
总目标目标权重
指装标
层置次效一
率权
重0.10评语指标层次二权重评语
39个层次指标作为评价因素，通
泵站工程老化程度（1.0）
过对评价因素的模糊计算，建立
金属结构（0.20）
综合管理（0.14）机电设备（0.33）建筑物（0.33）
模糊关系矩阵，结合评价因素指标的权重与相关水利标准，计算
拍门及阀类
能源单耗好
较好
0. 170.260.220. 130.12
一般
一般较好一般
安全运行率管理人员
经费及经营
事故大修主变压0.38器
主机组
其他电器自动监测
泵房
0.49
0.270.220.13
一般一般
进水建筑物出水建筑物
投运年限起重设施
0.200.31
较好一般较差一般较好
0.170.260.220.130.12
拦污栅清污
闸门起吊设备
泵站老化模糊综合评价结果，根据评价对象的综合分值，最终得出泵站老化的所属等级。
出水建筑护坡损坏
机组振
0.350.35动主水泵
主电机
投温运
年升限0.34
0.200.100.14较好较好一般一般
辅助设备
混凝土老
0.520.100.280.430.190.10化一般较好一般一般较好较好0.14
一般绝缘下降
投运年限
基础沉降
承重安全
结构裂缝
投运年限
前池两岸护砌底板
0.360.24损一般一般坏进水流道或管道损坏
进水池翼墙底板损坏
出水流道金0.11属较好管
道老化投运年限
出水建筑物0.15附一般属
设施
支墩镇墩
２．１基础数据准备
（1）采用层次分析法，建立
了东水西调工程泵站评价指标体系，并计算得出各指标权重，见图1。
（2）通过收集相关指标资料，把评价指标输入模糊化，形成语言变量，制定评价等级标准，确定评价为V ={V 1，V 2，V 3，V 4，
一般
指标层次三权重评语
0.16
一般
0.35
一般一般
0.270.12
投运年
部件损
主轴磨
泵壳损
投运年
温升
绝缘下
较好较好一般较好一般
限坏损坏限0.34降0.100.350.350.200.14一般0.52
一般
图1东水西调工程泵站老化评价指标体系，权重计算成果及评语框图
V 5}共分5个等级，评语集合为{好，较好，一般，较差，差}，且
根据泵站工程老化定性指标量化
·56·
·工程建设与管理·
表1
隶属度模糊(Fuzzy)子集
V 1
差（20~0）较差（40~20）一般（60~40）较好（80~60）好（100~80）
北京水务2013年第4期
将评价因素集U （即泵站工程老化评价指标体系内
V 50.670.25000
V 2000.250.500.33
V 300.250.500.250
V 40.330.500.2500
某一层次下的所有指标构成的集合），按属性划分S 个子集，记作U 1，U 2，…，Us ，每个子集的因素是：
0000.250.67
#u i 1，u i 2，…，u in " U i =! i =1，2，…，S $
i
对于每个子集U i 按第一级模型进行评价，评价集是：
%v i 1，v i 2，…，v im " V=! i =1，2，…，S ；m =5&
步骤2：建立模糊关系矩阵R i
对评价因素U i 进行模糊量化，通过确定从单因素来看被评事物对等级模糊子集的隶属度（R i ｜U i ) ，进而得到U i 的单因素模糊关系矩阵：
’
(((((((((()
评估特点直接给出隶属度模糊(Fuzzy)子集表，见表1，每个单指标因素对应每个等级的模糊隶属度都可以由Fuzzy 子集查得。
（3）通过评价指标因素与权重的模糊性运算，得到的泵站工程综合老化评价值仍具模糊性，再对结果量化处理，得到相应评分；根据指定的评价老化等级标准，确定评价等级为5级，评价老化等级标准集合为{严重，较为严重，中度，轻微，基本良好}。从而根据SL316-2004《泵站安全鉴定规程》，制定了泵站老化等级评价标准，见表2。
表2
评分
老化等级
R i =
r 11r 21r j 1
…
r 12r 21r j 2
…
…………
r 1m r 2m r jm
…
*++++++++++,
其中，R i 中第e 行第f 列元素R ef ，表示某个被评事物从因素U i 来看对V i 等级模糊子集的隶属度。
步骤3：确定评价因素（指标）的权重
泵站老化等级评价标准
评价标准
w i 1，w i 2，…，w in " 确定评价因素U i 的权重：W i =! ，
i
0~20严重
该等级泵站建设年代较早，安全运行率过低，功能达不到
设计标准，装置效率远低于国家标准，泵站技术状态极差，机电设备、建筑物与金属结构严重损坏，存在影响安全运行的缺陷或事故隐患，即使经大修或更换元器件后，也不能保证安全运用。必须对工程进行更新改造或对机电设备淘汰更新，才能保证安全运用。泵站配套设施极其缺乏，泵站管理不正规，缺乏维修资金和专业人员。
这里采用层次分析法来确定评价指标的权重。由于对泵站老化综合评价的各指标之间是相互独立的。因此，第一级的综合评价是：B=WR=（b i 1，b i 2，…，b in ）（i =1，2，…，S ）。
i
20~40
该等级泵站达不到设计标准，装置效率低于国家标准，泵站技术状态很差，存在影响安全运行的缺陷，运行状况极不安全，泵站机电设备，金属结构故障经常发生，只能勉强
较为严重带病强制性运行，建筑物和机电设备损坏较重，需经大修
和更新部分淘汰设备，才能保证安全运用。泵站配套设施缺乏，泵站管理不正规，维修和运行缺乏资金保障及专业人员的管理。
该等级泵站略低于设计标准，装置效率偏低，泵站技术状态较差，运行状况不太可靠，建筑物与金属结构存在一定损坏，机电设备的一些主要部件有损坏，存在影响安全运行的缺陷，需经大修才能保证机电设备、建筑物及金属结构正常运用。配套设施不完善，泵站定期维修和运行管理保障不够充分。
该等级泵站基本达到设计标准，基本能按设计要求投入运行，装置效率较高，泵站结构基本完整，运行状况基本安全可靠，建筑物和机电设备技术状态基本完好，某些结构和机电设备虽略低于国家现行标准要求，有一定损坏和老化，但不影响安全运行，可以通过正常维修保证机电设备、建筑物与金属结构安全运用。配套设施基本完善，泵站管理较正规。
2.2.2第二级综合评价
每个U i 作为一个因素，用B i 作为它的单因素评价，构成模糊关系矩阵R 为：
’(((((((((((((()
B 1B 2
…
R i =
40~60中度
B S
*++++++++++++++,
=
’(((((((((()
r 11r 21r j 1
…
r 12r 21r j 2
…
…………
r 1m r 2m r jm
…
*++++++++++,
它是U 1，U 2，…，Us 的单因素评价矩阵，每个
U i 作为U 的一部分，再结合各自权重。于是，有第2级的综合评价：B=WR。
根据已经建立的东水西调工程泵站老化指标体系，机电设备类有3层指标，要进行3级评价；建筑物类有2层指标，要进行2级评价；综合管理类和金属结构类各有1层指标，要进行1级评价。上述步骤为2级评价，要进行3级评价，需要将S 再细分，得到更高一级的因素集，然后按上述步骤依次进行，得到最终的老化评价。
当综合管理类、机电设备类、建筑物类和金属结构类这4个方面老化综合评价结果得到以后，再
·57·
60~80轻微
80~100
该等级泵站能达到设计标准，能按设计要求投入运行，装置效率高，达到或超过国家(部) 颁标准；泵站结构完整，技
基本良好术状态良好，符合国家现行标准要求，运行安全可靠，机电
设备、建筑物、金属结构完好，无影响安全运行的缺陷，能满足安全运行的要求。泵站管理正规，维修保养保障充分，配套设施完善。
２．２模型构建的基本步骤［７－１０］2.2.1第一级综合评价
步骤1：确定评价对象的因素集与评价集
·工程建设与管理·
进行一级评价，即可得到泵站老化的最终评价，即：
北京水务2013年第4期
已经不能操作；取水口清污机功能失效。
B 终=（b 1，b 2，b 3，b 4，b 5）。
因为得出的4个方面老化综合评价值及泵站老
化的综合评价值都具有模糊性，可以按照下式计算，对模糊结构进行量化处理，得到相应评分：
３．２泵站工程老化评价及分析3.2.1计算步骤
（1）给定39个部分指标评语，见图1，利用模
糊子集，完成评价因素量化工作。
（2）各分类指标评价所对应等级的模糊度及评分，见表3。
表3
指标评价所对应等级的模糊度及评分
各分类所对应各等级的模糊度及评分好
综合管理类机电设备类建筑物类金属结构类泵站总体
较好
一般
较差
差
评分
E=BCT ，且C =（100，70，50，30，0），当泵站
工程老化评分得到后，对照泵站老化等级评级标准，判断泵站老化程度，给出泵站老化综合评价结论。
3
东水西调工程泵站老化评价及分析
３．１东水西调工程现状
3.1.1机电设备老化，自动化系统需要升级改造
泵站电气设备经多年运行，大部分已老化，绝缘性能降低明显，如：变压器漏油、绝缘胶垫老化严重，部分型号属于淘汰产品，备件停产，尤其配电系统二次控制电缆多次发生短路接地故障；水泵、电机等设备运行10年，除了正常维护保养，尚未做大修，电机温升明显；站内设施陈旧，照明及给排水系统等有不同程度的缺陷；自动化系统虽已建成，但通信网络带宽窄且不稳定，影响数据传输质量，计算机网络与信息管理系统不健全，不能保证整个应用系统的稳定运行及各类数据的交互共享，没有实现优化调度。
0.170.070.050.070.08
0.320.320.300.260.30
0.360.430.450.370.42
0.150.180.200.250.20
0.000.000.000.060.01
61.9956.1454.4150.4555.25
3.2.2评价结果及分析
通过计算可以得出泵站总体综合评价的评分为
55.25分，对照表2“泵站老化等级评价标准”，东
水西调工程泵站老化等级为“中度老化”。其他4个方面按照泵站老化评价等级标准来划分，机电设备、建筑物与金属结构也处于“中度老化”阶段。
依据泵站老化评价标准及评价结果来看，东水西调工程泵站技术状态较差，运行状况不太可靠，建筑物与金属结构存在一定损坏，机电设备的一些主要部件有损坏，存在影响安全运行的缺陷，需经大修才能保证机电设备、建筑物及金属结构正常运用，配套设施不完善，泵站定期维修保障不够充分，该泵站现阶段故障时有发生。可见，该评价结果基本符合东水西调工程实际情况。
3.1.2房屋建筑须修缮加固，管线工程隐患多麻峪泵站地势低洼，近几年大暴雨均不同程度
造成泵站被淹；玉泉山泵站主副厂房房顶存在漏水及配电室电缆沟渗水问题，其他泵站建筑房屋也出现局部漏水，板、梁及柱出现细小裂缝，墙面剥蚀掉漆，泵站厂房灰尘及噪声大；冬季取暖设备以前采用燃油锅炉，后改电暖气，耗电高且温度达不到规范标准。输水管线采用了多种管材。借用的高井电厂内1117m 的DN1640mm 乙种钢筋混凝土退水管，该段建于1974年，属抢建工程，安全保证率低；部分管段采用4km 的预应力钢筋混凝土管，这种管承压较低，受当时加工水平的限制，管材本身质量也参次不齐；模式口隧洞出口-高井节制闸段采用约1.5km 玻璃钢管，受施工场地及条件限制，存有一定隐患，运行过程中，洞内多处渗水，且渗漏量较大。
３．３评分误差分析
评价指标体系及权重确定以后，泵站老化评分由指标评语等级来计算，而指标评语等级又受人为影响较大。因此，有必要对指标评语等级确定时所造成的误差进行分析。人为确定指标评语等级时，最有可能出现的误差是指标评语在相邻的两个等级之间浮动，例如：评语是“一般”时，相邻的“较好”与“较差”最有可能成为误差。下面利用统计学的方法，检测泵站老化评价的指标评语在两个临近等级间波动时，是否存在统计上的显著性差异，即对评价分数的准确性进行T 检验。依据相邻两个等级浮动原则，39个指标中的某一指标评语存在两
3.1.3金属结构锈蚀，部分设备功能已经失效管线上各类阀门很多，阀井多处于野外，因为
无法停水维修，井内各类阀门锈蚀非常严重，有些·58·
·工程建设与管理·
个等级之间浮动时，可计算得出77个评价分数样本，见图2。
5857评价分数
北京水务2013年第4期
井电厂退水管段。全面维修检查输水管线设备设施，局部管段需做加固处理，更换锈蚀严重失效的金属阀门。
（5）对不进行更换的水泵电机等机电设备进行大修，要考虑机组降噪、降温措施。
（6）更新并改造现有泵站自动化及信息管理系统，能够实现远程监控、状态监测及优化调度等。
[1**********]10
10
20
30
40样本
50607080
今后泵站老化评价研究工作展望。
（1）应用计算机软件，开发可视化的“泵站老化评价软件管理系统”，并依据泵站工程老化评价的理论基础与方法，推广到其他水利工程老化评价及管理评价。
（2）除了泵站工程总体老化评价外，有必要进一步评价各泵站、单项工程或单个设备的老化状况。
（3）泵站工程结构多样性，泵站老化病害机理也非常复杂，尤其指标权重受人为经验影响较大，而模糊层次综合评价法较好地克服这个缺点，但还需深入研究，开展泵站老化发展趋势预测研究。
参考文献
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出版社，2005.
图2泵站老化评分误差样本分布
（1）要检验的假设是H 0：μ=55.25
軃=55.23，S =0.46（2）计算统计量T 的值，算得x
T =
軃-55.23x
2
姨S
n
≈0.23
（3）查t 分布临界值表，α=0.05，自由度=76，得λ=1.992
（4）
T ≈0.23
因此，本文泵站老化评分55.25分是成立的，多样本比较无显著性差异，评价方法可以采用，误差结果相对合理。以上统计数据亦显示，某一指标评语存在两个等级之间浮动时，影响分值不超过
1.65分，对泵站老化总评分影响不大。
4
结论
通过构建泵站老化评价指标体系和模糊层次综合评价模型，整理基础数据，计算得出东水西调工程泵站老化等级为“中度老化”，比较客观地表达了当前泵站老化损坏的现状，为日后泵站更新改造等工作提供有力依据。因此，基于本文指标评语等级及工程现状，对东水西调工程泵站更新改造以下建议。
（1）除工程增扩建的内容外，更新三级泵站高低压电气设备及站内配电设施，更换泵站高压输电油浸电缆。
（2）更新取水口清污机，取水口渠底由现状块石护砌改为钢筋混凝土结构。
（3）泵站建筑物内外维修、加固及防渗处理，更新门窗、改造院内道路、绿化、照明及给排水系统，新建水源热泵系统用于泵站供热及空调，新建院内排水设施。
（4）更换钢筋混凝土管道及玻璃钢管，新建高
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（责任编辑：关卓今）
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