中小型水电站施工组织优化

'分类号：UDC：密级：——单位代码：!QQ2墨华北水利水电大学硕士学位论文中小型水电站施工组织优化SMALLANDMEDIUM．SIZEDHYDRoPoWERCoNSTRUCTIoNoRGANIZATIoPTIMIZATIoN研究生姓名：匦丕壑热酉握：旦佥直指导教师：鏖迎塞塾援专业名称：丞王结构王猩所在学院：丞型堂院2013年05月 独立完成与诚信声明飞嘲、本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果并撰写完成的。没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，本学位论文中不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北水利水电学院或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。，学位论文作者签名移獠般·嘲保证人(导厕签名：7鳓签字日期：加／乡．6．j签字日期：抄厂歹，莎。r学位论文版权使用授权书本人完全了解华北水利水电大学有关保管、使用学位论文的规定。特授权华北水利水电大学可以将学位论文的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文原件或复印件和电子文档。(涉密的学位论文在解密后应遵守此规定)，土‘学位论文作者签名：班烈班’口礁签名：象必签字日期：≯／弓．‘．j签字日期：∥移／；．石。≤ 摘要中小型水电站施工组织优化水电站工程具有规模大，结构复杂，工种多，施工难度大。工程建设的任务是多工种，多专业，多目标的联合。工程任务相互影响，相互制约。随着科学技术的发展，水工施工方案的计算理论，计算方法，计算手段都有了较大的飞跃。一个优化的施工组织设计方案是工程建设的核心之一，减少工程量，以降低工程造价有明显的效果。从优化施工组织设计来降低工程造价，是工程建设的重要研究课题。水利水电工程从优化施工组织设计中可以取得巨大的经济效益，这已成为广大水电工程建设者所共识。优化的施工组织设计不仅是确保工程建设质量和进度的必不可少的依据，而且是降低工程造价，缩短工期的重要环节。当前工程设计中经常存在优化设计及多指标、多方案情况下的分析决策问题，通常对决策方案推荐高科技含量的分析手段。本研究成果采用具有先进水平的层次分析法(AHP)，结合被称为第四代计算机语言的MATLAB工具软件以及严格的～致性检验的矩阵理论，可以普遍应用于优化设计和各种多目标、多方案的分析决策领域。本文运用综合评价理论中的层次分析法和灰色层次分析法从多个备选方案中选出综合效益最优的施工方案。本文主要针对云南省思茅市墨江哈尼族自治县泅南江乡三江口水电站工程工程地质及水文地质条件，工程自然环境，水工建筑物特点，研究确定了工程施工的技术原则和总进度计划，完成工程施工的总平面布置，土建，混凝土施工方法及金属结构的制作和安装技术措施和方法。通过层次分析法对三江口水电站施工进行施工组织优化和主要施工技术研究，对施工中面临的困难和问题，采取相应的施工与管理技术，科学的予以解决。“结合实际，因地制宜，精心组织，科学施工，技术先进，经济合理”的旖工组织原则下应用层次分析法(AHP)和灰色层次分析法(GAHP)运用到本文当中，给出最优化的方案。同时把系统工程中的定量和定性理论充分结合本文，给出最优施工组织方案。关键词：水电站，施工方案，系统理论，组织优化，灰色层次分析法 ABSTRACT—————————————————————————————————————————一SMALLANDMEDIUM．SIZEDHYDROPOWERCONSTRUCTIONORGANIZATIOPTIMIZATIONABSTRACTHydropowerprojecthavelargescale，complexstructures，moretypesofworkaJlddif3Eicultcons句ruction．Itsconstructiontaskisacombinationofmoretypesofworkandmajorsandgoals．Withthedevelopmentofscienceandtechnology,hydraulicconstructionprogramcomputationaltheory,calculationmethodandcalculationmeansofhasalargerleap．Anoptimizedconstructionorganizationdesignisoneofthecoreoftheconstructionprojects，whichisobviouseffecttosavingtheprojectinvestment．Optimizetheconstructiondesigntoreducetheconstructioninvestmentisanimportantresearchtopicoftheconstructionproject．WaterresourcesandhydropowerengineeringoptimizetheconstructiondesignCallachievetremendouseconomicbenefitswhichhasbeentheconsensusforthemajorityofhydropowerprojectbuilders．Theoptimizedconstructionorganizationdesignisnotonlytoensurethatthequalityofessentialbasisandprogressofconstructionprojects，butalsoimportantaspectsofreducetheprojectinvestment，andshortentheduration．Inthecurrentengineeringdesignoftenexistoptimizationdesignandmulti-index，multi．programcaseanalysisofdecision—makingproblems，usuallyrecommendedhigh．techanalysisprogrammeansforthedecision—making．TheresultsofthisstudyusingtheAnalyticHierarchyProcess(AHP)，advancedlevelcombinedwithMATLABsoftwaretoolsknownasthefourthgenerationcomputerlanguage，andstrictconsistencytestmatrixtheory,Canbegenerallyappliedtooptimizethedesignandavarietyofmulti—objectiveanalysisofmulti。programareasofdecision．making．Thispaperusestheanalytichierarchyprocessinthecomprehensiveevaluationtheoryandgrayanalyticalhierarchyfrommultipleoptionsselectedtheoptimalconstructionofcomprehensivebenefitsprogram。GeologyandHydrogeologyconditions，naturalenvironmentsofproject，thecharacteristicsofhydraulicstructures，studytodeterminetheengineeringconstructiontechnologyprincipleandoverallprogressplan，andfinishconstructionofgenerallayout，civil，andconcreteconstructionmethodandmetalstructureoftheproductionⅡI 华北水利水电大学硕士学位论文andinstallationtechnologymeasuresandmethods．ThisarticlemainlyaimsattheSinanjiangtownofMojianghaninationalityautonomouscountyofYunnanprovinceSimaoshicitySanjiangkouhydropowerstationengineeringthegeologicalandhydrologicalcondition,itsnaturalcircumstanceandthecharacteristicofhydraulicstructures，Researchhasidentifiedengineeringconstructiontechnologyprincipleandtotalprogressplan，andfinishconstructionofgenerallayout，civil，andconcreteconstructionmethodandmetalstructureoftheproductionandinstallationtechnologymeasuresandmethods．Throughtheanalytichierarchyprocess(AHP)toSanjiangkouhydropowerstationconstructionforconstructionoptimizationandstudyofmainconstructiontechnologyresearch，Resolvedtheconstructiondifficultiesandproblemsscientificly,whichtakethecorrespondingconstructionandmanagementtechnology．Underthe”Basedontheactual，adjustmeasurestolocalconditions，elaborateorganization，scientificconstruction，advancedtechniques，rationaleconomic”principleofconstructionorganization．Usingfuzzyanalytichierarchyprocess(AHP)andgreyhierarchyprocess(GAHP)toapplyoptimizationscheme．Atthesametime，systemengineeringofquantitativeandqualitativetheoryfullycombinedwiththispaper,applyoptimizationconstructionorganizationscheme．KEYWORDS：Hydropowerstation，Constructionscheme，Systemtheory,Organizationoptimization，GAHPⅣ 目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯VIABSTRACT⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯IⅡ1绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．1研究背景与意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l1．2我国水利水电工程施工的成就与发展趋势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．2．1国外发展现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．2．2国内发展现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．2．3存在的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41．3中小型水电站施工组织优化的系统工程理论基础⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51．3．1系统的定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51．3．2中小型水电站施工组织方案优选的研究进展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51．3．3系统评价方法综述⋯⋯⋯：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．61．4本文主要研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯71．5本文研究方案与技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯81．5．1研究方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯81．5．2本文采用的技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82层次分析法简述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．1(AHP)的定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．92．2层次分析法的主要步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．2．1明确工程问题及建立层次结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．2．2构造判断矩阵⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．102．2．3计算层次权重以及检验判断矩阵合理一致性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．112．2．4计算层次总权重及一致性检验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．122．2．5计算矩阵总权重⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．122．2．6综合权重计算和排序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．132．3层次分析法的内在缺陷⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．143灰色层次分析法的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153．1灰色层次分析法的概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．153．2灰色层次分析法基本原理及计算步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．153．2．1层次模型建立基本步骤“81⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．153．2．2灰色关联度分析法(G弛埘)[49,50,51,52,53：1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯174工程概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯194．1工程概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一194．2工程地理位置与开发方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．19 华北水利水电大学硕士毕业论文4．2．1工程地理位置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．194．2．2开发方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．194．3水文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．204．3．1流域概况及气象⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．204．3．2水文基本资料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．204-3．3径流⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．204．3．4洪水⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．214．3．5施工期设计流量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．224．3．6水位流量关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．224．3．7泥沙⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．234．4工程地质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。．234．4．1区域地质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．254．4．2水库区工程地质条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．254．4．3枢纽区工程地质概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．275最优施工方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．295。1最优开挖方案的优选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．295．1．1用层次分析法建立层次结构模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．295．1．2构造判断比较矩阵及确定权值⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．295．1．3方案层对准则层的判断矩阵以及matlab计算成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯305．1．4开挖方案层对目标层的总权重计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3l5．2最优运输方案的优选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．325．2．1用层次分析法建立层次结构模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．325．2．2构造判断比较矩阵及确定权值⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．335．2．3方案层对准则层的判断矩阵以及matlab计算成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯335．2．4运输方案层对目标层的总权重计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．355．3最优压实方案的优选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯365．3．1用层次分析法建立层次结构模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．365．3．2构造判断比较矩阵及确定权值⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．365．3．3方案层对准则层的判断矩阵以及matlab计算成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯375．3．4压实方案层对目标层的总权重计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．396灰色综合评价法求最优施工方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．416．1灰色综合法求出最优开挖方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．。4l6．1．1组织相关的专家，构造判断矩阵⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4l6．1．2第二层综合评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4l6．1．3最优指标集及参考数列矩阵⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．41II 目录6．1．4量化开挖指标，进行灰色综合评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．416．1．5灰色关联系数的确定，灰色关联矩阵的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．426．1．6确定开挖方案综合评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．426．2灰色综合法求出最优运输方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．436．2．1组织相关的专家，构造判断矩阵⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．436．2．2第二层综合评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．436．2．3最优指标集及参考数列矩阵⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．436。2．4量化运输指标，进行灰色综合评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．436．2．5灰色关联系数的确定，评判矩阵的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．446．2．6确定运输方案综合评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．446．3灰色综合法求出最优压实方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．456．3．1组织相关的专家，构造判断矩阵⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．456。3．2第二层综合评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．456．3．3最优指标集及参考数列矩阵⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．456．3．4量化压实指标，进行灰色综合评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．456．3．5灰色关联系数的确定，评判矩阵的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．466．3．6确定运输方案综合评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．467第七章结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯497．1结j念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．497．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．j⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯50攻读硕士研究生期间参加的科研实践及发表的论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．51攻读硕士学位期间参加的科研生产项目及实践⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯51研究生期间发表的学术论文：国际会议(EI收录)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．53参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．55附录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯59附录1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯59开挖方案matlab计算程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯59附蜀匙2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．61运输方案matlab计算程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯61附录3⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯63压实方案matlab计算程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯63附蜀毛4⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．65灰色关联矩阵matlab计算程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯65III 华北水利水电大学硕士毕业论文Ⅳ 1绪论1．1研究背景与意义水利水电工程施工是按照设计提出的工程结构、数量、质量及环境保护等要求，研究从技术、工艺、材料、装备、组织和管理等方面采取的相应施工方法和技术措施，以确保工程建设质量，经济、快速地实现设计要求的一门独立的科学。水利水电建设可分为勘测、规划、设计和施工阶段，每个阶段既有联系，又有分工。施工应以勘测、规划、设计的成果为依据，起着将规划、设计方案转变为工程实体的作用。而规划和设计的成果又要考虑施工方面的要求，并受施工实践的检验。另外，规划、设计和施工都充分重视建成以后运用管理方面的需要n一1。水利水电工程施工与一般工民建、市政工程施工有许多共同之处，但由于水利水电工程施工较为复杂，工程规模较为庞大，且受水流控制影响大主要表现在以下几个方面“川。(1)工程量大，工期较长，耗资大。(2)受气候的影响大，例如：风，雨，雪，热，冷等。(3)专业技术较复杂。工种多，量多。(4)施工工厂和临时设施多，规模大、投资大。(5)运输量特别大。(6)技术的发展和创新对工程建设影响较大。(7)需要做好施工组织设计，必须合理安排计划，精心组织施工，及时解决施工中的防洪、度汛及冰凌等问题。水利工程的建设迄今仍是凭经验为主的实践科学，施工组织优化设计目前仍是施工中的薄弱环节。其基本内容包括施工导流、施工交通运输、施工辅助企业，施工总布置和施工总进度等方面，施工方法等。这些内容是水利水电工程设计文件的重要组成部分，是编制施工总概算及招标、投标文件，安排年度施工计划，年度投资计划和对工程进行技术经济管理的重要依据，影响工程建设投资效应的发挥，具有重要的现实意义“’6’"。现在我国有多项大型水利工程正在如火如荼的进行，必须加强对施工组织设计理论的研究，积极应用高等数理方法，系统工程学以及计算机技术，尽快提高施工组织优化水平181。1．2我国水利水电工程施工的成就与发展趋势优化施工方法是施工组织设计的重要内容。施工方法是施工组织设计的基础，它由施工技术，施工程序，施工工艺，施工措施，特定的施工机械和设备所构成。 华北水利水电大学硕士毕业论文研究水利水电工程各项建筑结构特性，采用不同的施工方法，所需投入的建设资金是不一样的n1。我国水利水电建设成就卓著，积累了许多宝贵的施工经验。几千年前修建的都江堰、黄河大堤、南北大运河等水利工程，现在还都发挥着效益。在截流堵口工程中所使用的围堰型式、进占方式、河床护底以及平堵与立堵相结合的施工技术等，至今还为各地工程所沿用。1．2．1国外发展现状巴西伊泰普水电站，通过改善施工工艺，采用相应的新技术，使每m3砼的水泥用量只有135kg，相当于国内水电站每立方米砼平均水泥用量的70％左右，节省了大量的资金。伊太普水电站最大年强度302。3万m3，最大月强度33．9万m3)。采用的大型浇筑设备有皮带机运送混凝土的“塔带机”(由美国罗泰克(Rotec)公司供应的TC2400型塔带机四台阳’101。为了解决埃塞俄比亚特克泽水电站混凝土施工的重点难点问题，常态混凝土工程采用了全机械化施工法国波坦(Potain)公司供应的MD2200型塔带机两台)、“胎带机”、20t高架门机和大跨度摆塔式缆机(跨度1416m，起重量20t)。碾压混凝土快速筑坝采用了高掺粉煤灰、薄层低稠度、短间歇连续浇筑、全断面浇筑的施工技术m1。1．2．2国内发展现状新中国成立后，历经50多年的不懈努力，己建成水库8万多座，其中高15m以上的大坝2．4万座，占世界大坝的一半。已建成大中型水利工程ii00多座，‘如丹江口、新安江、刘家峡、葛洲坝、五强溪等水利工程。在建设中学习国外施工技术，并加以消化吸收、改进提高，积累了较多的经验，也开发了一些先进的施工技术，施工水平不断提高。特别是改革开放以来，施工技术提高更快，与世界先进水平的差距逐步缩小，到20世纪90年代，长江三峡、黄河小浪底水库和雅砻江二滩枢纽的开工建设，标志着我国水利水电施工技术在许多领域已处于世界领先水平。施工导、截流方面，长江和黄河多次截流成功，其截流流量、流速和水深，都达到世界先进水平。采用的围堰型式有土石围堰、木笼围堰、革土围堰、常态混凝土围堰、碾压混凝土围堰、钢板桩围堰等十余种。最大填筑水深达60m，挡水高度愈70m，突破了在各种复杂水流和地质条件下建造围堰的技术难点，成功地解决了施工期通航问题。土石方开挖方面，采用了预裂爆破、光面爆破、保护层一次爆破、定向爆破、水下岩基爆破等先进技术及凿裂开挖方法，明挖工程最大开挖深度达176m的岩质高边坡技术，20世纪70年代才引起重视，20多年来控制爆破及喷锚支护技术发展很快。三峡船闸开挖边坡最高170m，采用的控制爆破和支护技术巳达世界2 1绪论先进水平。地下开挖技术采钻机、盾构机、反井钻机等先进机具，喷锚、预应力锚、预注浆及管棚支护方法，成功地应用于各种复杂岩层中开挖泄水隧洞及地下厂房，如鲁布革、引大入秦、天生桥二级、小浪底等水利工程。小浪底地下广房跨度26．2m，高度61．39m，采用光面控制爆破获得了满意的开挖轮廓。引黄入晋工程在建的最长隧洞为41m，开挖洞径4．7m，采用掘进机施工n4，151。土石方填筑方面，充分利用开挖料作为填筑料，尽量做到挖填平衡。天生桥一级混凝土面板堆石坝，高178m，居世界第二位，填筑量达1800万m3，月最大填筑强度达77．4万m3。小浪底坝为壤土斜心墙堆石坝，最大坝高154m，填方5574万m3施工机械使用了12m3液压挖掘机及9m3装载机，90t底开车，77t和45t自卸车运输。混凝土施工技术方面，全面推广使用规格化、定型化钢模板，钢模板周转次数哥达50次以上。采用软盘真空滑动模板，提高了混凝土表面强度。在混凝土温控技术方面，葛洲坝工程已达到夏季拌和混凝土出机口温度7℃以下；三峡工程采用的高效空气冷却器专利技术及两次风冷技术、大型片冰制冰设备、冰库及片冰运输称量等成套设施等，已经达到国际先进水平。五强溪通仓浇筑工程一次浇筑混凝土最大仓面面积达1600m2。在施工强度方面，三峡二期工程1999年浇混凝土458．5万m3，最大月强度55．4万m3，超过了世界已有记录(古比雪夫水电站最大年强度：313．4万m3，最大月强度38．9万m3n2一朝。由于经济、社会发展的需要和综合国力的提高，21世纪我国水利水电建设将加速发展。大江大河及城市防洪标准要逐步提高，要建设许多防洪或综合利用水库，堤防建设也要现代化、高标准，以保安全并减小防汛抢险的负担。21世纪将建设一些跨流域调水工程，南水北调中、东、西线相继开工建设，之后还要继续扩大并建巢湖引江北调、澜沧江，怒江调水工程。目前，我国水能资源仅开发20％，今后要大力开发中西部水电，实现西电东送，20年内每年要投产400万～500万kw。到2l世纪中叶，不仅中、东部条件较好的部条件较好的水电项目将大部分开发完，西部的长江、黄河上游及澜沧江条件较好的水电项目也将大部分开发完，后期还要开发更艰巨的工程。今后建设的水利水电工程既有一般大中型工程，还有许多特大型工程，200万’--500万kW级有几十个(如清江水布垭工程为200万kW，将开工的乌江构皮滩、大渡河瀑布沟为300万kW，黄河的拉西瓦为400万kW等)。溪洛渡、白鹤滩、虎跳峡等为千万千瓦级电站。西部许多大型及特大型工程地处高山深谷，地震烈度高，交通不便，施工条件复杂，又要建很高的坝，例如水布垭面板堆石坝高232m，龙滩碾压混凝土坝高216．5m，溪洛渡双曲拱坝高273m，均超过世界已有记录。峡谷区高混凝土坝 ．华北水利水电大学硕士毕业论文将更多地采用快速缆机和塔带机、胎带机，混凝土温控先进技术将进一步普及和提高，混凝土预冷将更多地采用先进的集料两次风冷及高效冷风机，砂子风冷也可能会实现。碾压混凝土坝比重将提高。特大的混凝土坝将采用26～9m3拌和机组成的拌和楼，先进的涡轮式拌和机也将采用。混凝土的运输将广泛使用汽车、缆机及皮带机。土石坝中面板堆石坝比重也将进一步提高，将使用15t以上的振动碾。每层碾压厚度由1m提高到1．5m或更多。石料开采将更多地采用洞室与梯段相结合的爆破方案，以提高效率。集料加工将采用先进的反击式、“石击石”冲击式及高效圆锥破碎机和旋盘制砂机等n4，151。’白云水电站位于湖南省邵阳市城步县境内，为沅水一级支流巫水最上一级，属多年调节的“龙头水库”电站，是一座以发电为主，兼顾防洪和灌溉等效益的水电工程。同时大量地节约了人力，财力和物力，说明我们的优化设计是成功的。通过上述优化一共节约直接工程投资150余万元，取得了良好的经济效益和社会效益，总之，在工程施工过程中，根据工程实际进展适时调整施工方案(包括度汛方案)根据开挖后的实际地质情况调整支护结构，对加快工期和节约工程投资是十分重要的n引。三峡地下电站主厂房顶拱跨33．60m，是世界上跨度最大的地下水电站厂房，锚喷支护是主厂房顶拱支护的主要措施，系统锚杆中有张拉锚杆和砂浆锚杆两种。系统锚杆完成后，通过无损检测对锚杆的施工进行了检查，结果满足国家规范和三峡工程技术标准的要求n"。水电十四局联合贵州乌江水电开发有限责任公司和长委长江勘测规划设计研究院，共同完成对“特大软岩洞室群施工技术研究及应用”科研项目，并提出了鉴定意见：一是结合施工组织设计选择“多洞平行、错距开挖”的施工程序，并采取“长洞短打”和“平面多工序、立体多层次”等措施，成功地解决了软岩隧洞群的稳定问题和建设工期的矛盾。二是针对地质条件，确定了有利于围岩稳定的分层分块开挖方法。并对多种支护手段进行集成创新，有效地控制了隧洞变形，确保了围岩稳定。三是应用和完善“块石压浆工艺”，保证了钢支撑支护体系与围岩的紧密结合及联合受力效果，加快了一期支护体系的形成速度，降低了工程投资。四是通过施工过程中监测信息的动态反馈，适时形成一期支护体系，使“新奥法”理念得到成功应用。五是该成果不仅成功地解决了工程难题，也可为类似工程提供有益借鉴。作出了“达到国内先进水平”结论n81。1。2．3存在的问题50多年来，我国水利水电建设取得了巨大成就，但也付出沉重的代价。有些工程出现质量问题或事故，不得不局部或全面停工处理。有些工程建成后即被列为病险库，全国病险库最多时曾有几百座，长期带病运行，威胁人民生命财产的安全。有的工程不得不降低水位运行，有的工程被迫大部分拆除，个别工程因4 1绪论质量问题造成溃坝，给国家和人民的财产造成巨大损失n盯。造成上述问题的原因主要有：(1)勘测设计深度不够，重大地质问题未查清，造成设计洪水偏低，天然建材储量、质量不可靠，泥沙冲淤对工程的影响未搞清楚。(2)未实行项目业主负责制、招标承包制和工程监理制，施工单位也是建设单位，没有有效的监督和约束机制，出现严重质量问题时对施工单位并无经济损失。(3)实行招标承包制后，有的施工单位为了求生存，压价竞争，低于成本价中标，无法保证质量。(4)实行监理制后，有的监理单位素质较低，力量不够，经验不足，责任心不强，质量测手段不够，有的对重要部位未跟踪监理，不能及时发现问题。(5)违反基本建设程序，不遵循施工的科学规律，不按经济规律办事。(6)施工组织管理水平不高，各种施工规范、规章制度、法规等，法规等的基础工作比较薄弱。为了加快我国水利水电建设的步伐，必须认真总结过去的经验和教训，在学习和引进国外先进技术、科学管理方法的同时，发扬自力更生、艰苦奋斗的精神，按市场经济规律办事，走出一条适合我国国情的水利水电工程科学施工的道路。1．3中小型水电站施工组织优化的系统工程理论基础为了优化水电站施工组织设计，应从系统工程角度对水电站施工方法及设计方案进行优化实现对水电站施工组织问题从定性到定量的分析，从而为决策提供更加科学的优化依据。1．3．1系统的定义概括地说，系统是由两个或两个以上相互联系的要素组成、具有整体功能和综合行为的集合。系统的三个属性：①组成系统的要素必须是两个或两个以上，它反映了系统的多样性和差异性。②各要素之间必须具有关联性。③系统的整体功能和综合行为必须不是系统各单个要素所具有的，而是由各要素通过相互作用而涌现出来的。由此体现了系统的层次性，即一个系统既可以向下分解为一系列子系统，又可以向上隶属于更大的系统乜0’21’2扪。1．3．2中小型水电站施工组织方案优选的研究进展中小型水电站旋工组织最优优选就是对各方案进行有效的系统评价，从而选出最忧施工方案的过程。1．中小型水电站施工组织系统评价(1)评价的前提 华北水利水电大学硕士毕业论文在对中小型水电站施工组织方案进行评价时应遵循以下前提：④客观性原则。②可比性原则。③系统性原则评价指标还尽可能地要与国家、地方的方针、政策、法规的要求相一致n¨。(2)评价步骤系统评价步骤包括：①确定评价目标和评价对象系统。②围绕评价目标，分析影响综合评价的准则因素，建立评价准则体系，需要建立评价准则的层次结构模型。③评价准则的定量化。④评价准则的规范化。⑤建立评价模型，包括确定各评价准则的权重和各无量纲化评价准则及其权重的组合形式。⑥把对评价对象的评价准则值代入评价模型，得到各评价对象的综合评价准则值。⑦反馈和控制[21】o(3)确定评价准则体系准则体系的设计是否符合实际、客观、合理和科学，可以说是决定综合评价成败的关键。指标体系集中反映了准则目标的主要特征和层次结构，区分各层目标和单个目标对系统整体评价的影响程度。对那些定性准则，要用适当方法进行量化处理。建立和筛选准则体系的主要原则有：①系统性原则。②一致性原则。③独立性原则。④可测性原则。⑤科学性原则。⑥可比性原则。系统评价的指标体系可比性越强，评价结果的可信度就越大乜¨。(4)评价准则的规范化对评价准则进行标规范化，就是采用相应的函数对不同类型的准则进行处理。常采用如极值处理法，功效系数法等n叫。(5)建立评价准则权重评价准则的权重，就是各评价准则的相互重要程度的衡量值。。另一种类型是根据建模者或专家对各准则、因素的定性分析、相互比较、主观判断，而给予它们相对重要程度的一个量化值，与准则的统计数据无关，仅与建模人员的主观认识、经验密切相关，故称为主观权重。计算主观权重的方法有Delphi法，二项系数法、层次分析法等。(6)确定系统评价方法系统评价的过程要有坚实的客观基础，这是第一位的；同时，评价的最终结果在某种程度上又取决于评价主体及决策者多方面的主观感受，这是由价值的特点所决定的。目前在系统评价中广泛应用的方法有专家评分法、模糊综合判断法、灰色综合评价法、人工神经网络法、层次分析法和集对分析法等乜扣。1．3．3系统评价方法综述中小型水电站施工组织优化问题的研究，不仅是对优化问题本身的深入认识过程，同时也是系统评价方法在中小型水电站施工组织问题中应用的过程。系统评价方法的不断创新和应用，加深了对中小型水电站施工组织问题的认识和理解，6 1绪论为决策提供更可信而有效的依据。(1)层次分析法弛3，2钉层次分析在下一个章节系统的详细介绍，本节不多细介绍。(2)模糊综合评价法n9’30’32删模糊综合评价是借助模糊数学的一些概念，以实际的综合评价问题提供一些评价的方法。具体地说，模糊综合评价就是以模糊数学，数学建模为基础，应用模糊关系合成的原理，将一些不易定量的因素定量化，从多个因素对被评价重要度隶属等级状况进行综合性评价的一种方法。(3)灰色综合评价法n1’34川灰色综合评价法是一种定性与定量分析相结合的综合评价方法，这种方法较好地解决评价指标难以准确量化的问题，可以排除主观因素带来的影响，使评价结果更加可行，与实际无限接近。无需大量样本，只要有代表性的少量样本即可。缺点是要求样本数据且具有时间序列特性，并具有“相对评价”的全部缺点。灰色理论应用最广泛的是关联度分析方法。第三章详细介绍。本节不细解。1．4本文主要研究内容本文主要针对云南省思茅市墨江哈尼族自治县泗南江乡三江口水电站施工进行施工组织优化和主要施工技术研究，对施工中面临的困难和问题，采取相应的旅工与管理技术，科学的予以解决。并构建了水电站施工组织优化的指标体系，并运用管理决策理论中的层次分析法和灰色层次分析法对水电站旌工组织优化的重要性进行了研究，为三江口水电站施工组织优化提供了一种新途径，对区域整体社会，经济，环境的健康，可持续发展具有重要意义。主要研究一下内容：(】_)水电站施工开挖组织优化。(2)水电站施工运输组织优化。(3)水电站施工压实组织优化。得出中小型水电站旌工组织的最有方案，为以后中小型水电站旌工组织优化给去最优方案并参考引用。通过优化对社会和经济从节约材料，节约人工，节约资源给出适合我们国家可持续发展的国情的施工组织方案。以三江口水电站为依托背景，对上述的理论技术和方法进行了完整的，系统的应用研究，基于初步的分标施工方案，深入研究啦施工导流，混凝土坝施工导流地下厂房旋工，场内交通运输，施工总布置的施工组织优化，对初始分标方案的可行性进行了分析评价，同时提出了优化的分标方案，该方案为目前施工方案，为该工程的合理组织优化和施工管理提供了科学依据和技术支持。7 华北水利水电大学硕士毕业论文1．5本文研究方案与技术路线1．5．1研究方案(1)定性与定量结合中小型水电站工程是一个非常复杂的工程，本文中采取的研究方法就是目前正在兴起的复杂科学的研究方法，即定性与定量结合。(2)建立数学模型的方法由于中小型水电站工程施工组织优化的复杂性，目前各种旋工方法在理论上均有一定的局限性，单纯应用某一种方法进行施工，很难保证施工组织优化结果的可靠性。为此，进一步改进各施工组织理论的缺陷，探讨综合多种旌工组织理论进行优化施工的可行性成为当务之急。针对水电站工程施工组织的特点，以及施工技术的现状，可考虑同时采用多种方法进行综合优化，以提高优化结果的可靠性。每种综合评判方法由于每种评价方法的产生背景不同，不可避免的存在着局限性和不足之处。因此，选择优化方法应适应综合优化对象和综合优化任务的要求，根据现有资料状况，做出科学选择。即要选择出合适的优化方法，需要在对比现有几种系统综合方法特点的基础上，做出选择。通过对现有几种常用的综合评价方法的分析比较，结合中小型水电站的特点以及施工组织指标体系的情况，本文采取层次分析法和灰色综合评判法的灰色层次分析方法1．5．2本文采用的技术路线(1)查阅相关的文献资料，了解水利水电工程施工的发展历史以及现在的研究成果及存在的问题。(2)工程设计中经常存在优化设计及多指标、多方案情况下的分析决策问题，通常对方案的推荐一般较缺乏高科技含量的分析手段。本研究运用(AHP)和(GAHP)理论，结合被称为第四代计算机语言的MATLAB“0’411工具软件对建立的判断矩阵进行权重计算和一致性检验，得出最优目标方案乜黾261。(3)“结合实际，因地制宜，精心组织，科学施工，技术先进，经济合理”的施工组织原则下应用层次分析法(AHP)乜7’281和灰色层次分析法(GAHP)。6，37’38’3们运用到本文当中，给出最优化的方案。同时把系统工程中的定量和定性理论充分结合本文，给出最优方案。8 2层次分析法简述2．1(AHP)的定义层次分析法(theAnalyticHierarchyProcess，简称AHP)，20世纪TL．saaty教授提出来的n朝。它把一个复杂问题表示为有序的递阶层次结构，通过人们的判断对决策方案的优劣进行排序。这种方法能够统一处理决策中的定性与定量因素，具有实用、系统、简洁等优点。层次分析法还能帮助决策者保持思维过程的一致性，使我们从整体上来考虑各个递阶层次来研究其各个元素的内部作用。2．2层次分析法的主要步骤层次分析法其主要步骤包括建立递阶层次分析结构、构造判断矩阵、计算层次单排序权重及一致性检验和计算层次总排序权重及一致性检验。2．2。1明确工程问题及建立层次结构(1)明确工程系统的目的、层次和指标不同类型的工程系统中有许多不同的评价准则，这些性质不一的指标构成评价工程系统的指标体系，体系中不同指标之间很难进行直接的比较，因此，选取指标的方法首先就是总体分类或确定层次，指标体系一般分为四个层次，第一层为目标层，第二层为准则层，第三层为次准则层，第四层为方案层。也可根据具体情况，在准则层与方案层之间再设置一层状态层(或称次准则层)乜¨。指标层的指标因素众多，在具体应用时，既不可能、也没有必要全部选取，具体指标的选取应考虑以下基本原则乜¨：1)重要性原则。2)代表性原则。3)操作性原则。4)引导性原则。2．建立层次结构现以A、C(N)、P表示具体工程指标体系的三个(或四个)层次，即目的层、系统层(若四个层次则多一个方案层)、策略层(也称为指标层)。其四个层次的相应层次结构见图l(策略层可取多个指标)。 华北水利水电大学硕士毕业论文图2—1典型AHP层次结构Fig．2—1TheAHPstructure2。2．2构造判断矩阵(1)构造成对比较判断矩阵是在单层次模型结构中，假设目标元素q，同与它相连的元素4，4，⋯，4有隶属关系。假设上一层次某个目标元素q作为准则，通过询问决策者在原则q下元素4的优劣程度比较，构造出一个判断矩阵，其形式为：表2-1判断矩阵Table2—1Judgmentmatrixq4a11a12口1n4a21a22口2"4aHlan2口M其中％表示对于q来说，4对4相对重要性的数值体现，通常臼{，可取1～9的整数以及它们的倒数作为标度，说明如下表2-2所示：10 2层次分析法筒述表2-2Saaty九级标度定义Table2—2Saatyl～9ratioscaletable等级定义(因素i比较因素j)语言描述成都1～9标度1因素i与J同等重要aij=12因素i与J微稍重要aij=33因素i与j较强重要ai)=54因素i与J强烈重要aij一75因素i与j绝对重要aij=9上述两相邻判断的中间值aij=2，4，6，8注释表示因素i与因素j比较的标度值等于因素j与因素i比较的标度值的倒数aji=1／aij表2-31～5标度定义Table2—31～5ratioscaletable标度定义(因素i比较因素j)1因素Ni与NjNf4-塑g，Nij取值为1(Nji取值为l／1)3因素Ni与Nj明显重要，Nij取值为3(Nji取值为1／3)5因素Ni与Nj绝对重要，NiiI汉值为5(Nji取值为1／5)2，4上述两相邻判断值的中间取值1～5的倒表示因素i与因素j比较的标度值等于因素j与因素I比较的标数度值的倒数请专家以上一层次的aii元素作为指标，将下一层次准则与该准则有支配关系的准则两两比较，按照表所示的l～9比例标度根据相对重要性取值，判断出层次判断矩阵(aij)m×n(其中：i，j21，2，3，⋯n，aij表示因素i与因素j相比)。专家在建立矩阵时，给出矩阵的“上三角”。矩阵元素符合io；②aij=云；⑧aij=1。2．2．3计算层次权重以及检验判断矩阵合理一致性应用幂根或者方根法将各层次判断矩阵所对应的特征向量归一化，计算出同一层次相应元素相对于上一层次某因素的单层次排序权重。求矩阵A的特征值与特征向量，具体步骤如下所示1201：(I)将判断矩阵A的每一列标准化，即令bij=磊aijj2I，2，⋯，n(2一1) 华北水利水电大学硕士毕业论文(2)将A中元素按行进行求和得到向量Y，其分量Yi=y,]a=1bij(3)将Y标准化，得到Ⅵ，即w2丽YiW即为A近似特征向量。(4)求最大特征值：。kax=三∑坠1警i=1，2，2⋯，n2．2．4计算层次总权重及一致性检验(1)计算一致性指标C．I一致性指标C．I可按如下公式计算得到C．I=—A-max—--n其中rl为判断矩阵的阶数。(2)计算随机一致性比率C．RC．R=C．I／R。IR．I为平均随机一致性指标，具体见下表：表2—4R．I指标nlble2．4R．Iindicators(2—2)(2—3)(2—4)(2-5)(2-6)阶数n123456789Iu值0O0．580．901．121．241．321．411．45若C．R≤0．1，一般认为判断矩阵的一致性可以接受，反之则需要重新调整判断矩阵的元素取值。2．2。5计算矩阵总权重判断矩阵一致性校验合格后，层次分析法的下一步是计算断矩阵的总权重。常用的方法如下：把判断矩阵A的最大特征根／LblaX对应的特征向量经归一化后得W=bt国z⋯(-Onr，将形当作本层次的各元素4，4，⋯，4相对于目标元素Q的排序权值，其原理为：假设n个元素经归一化而得的向量分别为(910)2⋯⋯％，其两两之间的比较相对向量用矩阵表示为12 2层次分析法筒述若用向量形2么形国l0)2●：国”=船W即得AW=nW；根据矩阵论原理可以证明，这个矩阵必定有唯一且不等于零的最大特征值‰ax，且有‰ax2心。若形为未知，在矩阵A已给定的情况下，可先求矩阵A的最大特征值‰ax以及其对应的特征值向量，把得出的特征向量经归一化后的向量矽当作12个元素的相对权重。同理，对于那些诸如社会、管理、经济等复杂的问题，也可通过构建问题的层次分析模型，做出与之相对应的判断矩阵，运用介绍的有关原理确定各种措施、成果、方案等对于总目标的重要程度的权重，从而为决策、评价提供参考依据乜钉。2．2．6综合权重计算和排序判断矩阵总权重计算公式：[301：畸nD=∑暑1吣购w∞i=i，2，⋯，m(2_10)上式中m表示方案个数；W(k+1)代表方案i对k+1层某因素A(k+1)的方案权重；n表示因素A(k+1)的子因素个数；W表示A((k)k+1)在k层的子因素j的因素权重，wij表示方案i关于子因素J的方案权重。按照公式2—10从最底层开始逐层(k)向上计算，最终可求得各方案关于总目标G的总权重。总权重的分量大小就表示了与之相对应的方案间的重要性度，从而通过总权重的大小得到最终的优选方案值和最终目标方案。层次分析图乜31如下图所示： 华北水利水电大学硕士毕业论文E兰求地，五八幼；次建专家房|J＼解求厶口分业打分致／断＼一致判解权选断综重择析层—"建立——斗性弋一，’矩———■——+厶分方口阵权』三L案里法●次l影／权重排的厶士判断校}日核开构矩阵●l{始L由序不一致图2-2层次分析图Fig．2—2AHPflowchart2．3层次分析法的内在缺陷使用AHP进行决策时，一个重要的步骤就是构造判断矩阵，然后根据所构造的判断矩阵计算AHP指标层权重、AHP准则层权重、AHP目标层权重以及方案的最终排序权重。存在如下缺陷：(一)构造出来的判断矩阵不能更好的反映出专家的主观判断信息，从而导致处理判断矩阵得出的权重结果的准确性值得怀疑。专家在不明确状态下难以使用确切的数值方式给出反映自己愿望和偏好的效用函数，而是依赖于专家个人以前的经验和理论知识。因此专家的主观评价经常出现不准确性和不确定性的情况。(二)传统AHP判断矩阵的权重处理方法没有解决工程实际中存在的重心偏移问题，从而导致方案排序权重的可靠性值得怀疑。(三)检验判断矩阵是否具有一致性非常困难。检验判断矩阵是否具有一致性，需要求判断矩阵的最大特征根入max，看入max是否与判断矩阵的阶数n一样。若入max=n，则具有合理一致性1231。当阶数n较大时，精确计算入max的工作难度大。(四)当判断矩阵没有合理一致性时需要重新给判断矩阵的元素取值，使其有合理一致性，这并非排除要经过重新取值、验证、再取值、再验证的步骤才能使判断矩阵合理一致性。(五)标度问题。标度的类型有几种，比如说：卜9标度，0．卜O．9标度，0—1标度，0—2标度。但都没有明确说明每一个标度的使用范围和适合解决的问题。14 3灰色层次分析法的研究3．1灰色层次分析法的概述人的认知具有不确定性，往往不能完全确定事物所处的状态，个人无法完全接受社会经济系统所提供的决策信息目前已有的层次分析法中，忽视了人对信息认知的灰色性[42,43,44,45]o灰色系统理论是我国著名学者邓聚龙教授于1982年提出的，它是从信息的非完备性出发研究和处理复杂系统的理论，通过对系统某一层次的观测资料加以数学处理，从而达到在更高层次上了解系统内部的变化趋势和相关关系等机制[46,47]。3．2灰色层次分析法基本原理及计算步骤3．2．1层次模型建立的基本步骤“81(1)明确评价目标，建立层次模型研究小组对优化施工目标进行分析，确定评价的最终目标、建立属性集和相应的评价指标体系，并形成层次模型。(2)确定各指标权重系数权重是以某种数量形式对比、权衡被评价事物总体中诸因素相对重要程度的量值，能够体现各个评价指标在评价体系中的作用地位以及重要程度。运用层次分析法计算权重的方法如下：(3)构造两两比较判断矩阵确定影响目标的各因素后，就可以对各比较因素两两进行比较，构造出比较判断矩阵。要比较K个因素X1，X2，⋯，Xk对目标M的影响，确定它在M中所占的比重。每次取两个因素Xi和Xj用aij表示Xi和Xj对指标或方案的影响之比，全部比较结果可用成对比较矩阵A=(aij)k×k，aij>o，aji=1／aij表示。判断矩阵aii的数值，采用T．L．Saaty提出的l～9的标度方法。具体情况见下表3-i： 华北水利水电大学硕士毕业论文表3一l矩阵元素取值及其定义Table3—1Determinethematrixelementvaluesandtheirmeanings标度含义1两因素比较，具有同等的重要性3前后因素相比，前面的因素(i)，比后面的因素(j)稍微重要5前后因素相比，前面的因素(i)，比后面的因素(j)明显重要7前后因素相比，前面的因素(i)，比后面的因素(j)强烈重要9前后因素相比，前面的因素(i)，比后面的因素(j)极端重要2，4，6，8两相邻判断值的中间值㈠芝卜匡；；；訇仔1)∑坠1ail，∑警1ai2，⋯，∑坠1flin降．al。li+⋯+夏al。na；n-1Ili+⋯+!l(3—2)L距an，I石+⋯+恧an。nainJlW=(wl，W2，⋯，Wn)T(3—3)其中∑警1wj=1由于客观事物的复杂性和人对同一事物认识的差异性，专家打分构造的两两比较判断矩阵可能出现重要性判断上的矛盾。因此，应对判断矩阵进行一致性检由kax=∑坠l等筹计算出最大特征向量kax，然后由c1=等竿计算出度量判断矩阵偏离一致性的指标CI，再由下表3-2查出平均随机一致性指标RI，CR=面CI(3—4)查找相应的平均随机一致性指标RI．对n_1，．．．．，9，S哪给出了RI的值，如表16 3灰色层次分析法的研究表3-2平均随机一致性指标Table3—2Averagerandomconsistencyindex阶数123456789nRJ值0O0．580．901．121．241．321．411．45一般认为，当随机一致性比率CR<0．1时，判断矩阵通过一致性检验，否则要对判断矩阵进行调整，直至通过一次性检验。这时计算出的Amax所对应的特征向量W，经过单位化后，才可以作为各指标单排序的权值。3．2。2灰色关联度分析法(GRAY)“9-50，引·52·5"两层次综合评判的主要步骤有：1．建立指标矩阵2．建立最好指标矩阵3．矩阵指标的无量纲处理4．灰色评判矩阵的确定5．计算及其各权重的值6．建立第二层次综合评判结果7．解出第一层次综合评判(灰色综合评判)8．解出最优方案。(1)建立指标矩阵指标矩阵就是判断指标的各种特点和影响因素，是对判断矩阵进行评判的依据，评价指标数据中的重要性性数据可通过AHP进行量化和计算权重。(2)最理想指标集E4的确定最理想指标集是各矩阵的最理想指标组成的集合矩阵，是从各个参选方案中选出各项指标的最佳值。最优理想指标集E4和各判断对象的指标组成矩阵E。设e。a(a=l，2，⋯，m；b--1，2，⋯，n)为所研究系统内第a个被评价对象中第b个指标的原始数值，原始数据以矩阵E=(ee)max表示：设e若为第b个指标的最优值，此最优值可以是各被评价对象的最优值，也可以是评估者公认的最优值，于是E+={ei)=(eEle+2⋯．，en}为该系统内的最理想指标值。《竭TLe}⋯enJ(3-5)式中e{)或为第i个评判对象中第k个指标的原始值，E+=(ei)=(ei，e‘2⋯。，e备)为最优指标集。(3)数据的规范化(无量纲化)处理由于参评指标通常具有不一样的量纲，因此对其无量纲化计算。主要是数据均值化计算：eP：掣(3_6)‘oi式中：e}∞，e：1’分别为参数指标的原始数据和无量纲处理后的数据。为第i个指标的平均值。17 华北水利水电大学硕士毕业论文(4)总矩阵的确定．将无量纲化计算后的矩阵E、作为比较数列，最理想指标集E8作为参考数列，根据灰色系统理论可由下式求得第i个评判对象与第k个指标的灰色关联系数：酞固=半裂舞装罴裂产c3引式中：i=1，2，⋯，m；k=l，2，⋯，n．p为分辨系数，它的作用在于调整比较环境的大小，即将比较环境缩小，O