建立递阶层次结构模型：水闸老化病害评估模型

在AHP 方法中首先要建立决策问题的递阶层次结构的模型。通过调查研究和分析，准确确定决策问题的范围和目标，问题包含的因素及各因素间的相互关系。然后建立起一个以目标层、若干准则层和方案层所组成的递阶层次结构。图5-4 表示了一个典型的递阶层次结构［22］。

图5-4　典型递阶层次结构H1

在层次模型中，用作用线表明上一层次因素同下一层次因素之间的关系。如某个因素与下一层次中所有因素均有联系，则称其与下一层次有完全层次关系。如这个因素仅与下一层次中的部分因素有联系，则称其与下一层次存在着不完全的层次关系。

构造系统的层次结构的过程是从最高层（目标）开始，通过中间层（准则），到最低层（方案）为止。

在完成水利部农水司委托的“全国大型灌区工程老化损坏调查、评估及对策研究”课题中，武汉水利电力大学水利工程系老化课题组首次将层次分析法用于灌区水工建筑物老化病害程度的评估，建立了建筑物老化程度评价模型。下面用灌区建筑物的例子来说明建立层次结构的过程。

在构造问题的层次结构时，所谓的层次连续性定律是很重要的。该定律要求对与同一因素相关的下一层的各因素建立二二比较关系，这种过程直到层次的最高层为止。在建立对比关系时，我们应能对如下一些问题提供意义明确的回答：如建筑物的相对寿命、建造质量及混凝土老化病害都对其耐久性有重要影响，但三者的影响程度不一定相同，将三者的影响程度进行二二比较，以确定三者各自对耐久性的相对重要性的程度。如此建立整个结构各因素之间的半定性半定量的关系，可以最终能导出老化病害对建筑物可靠性影响程度的评定或对大量同类建筑物按可靠性进行排序等。

对于灌区建筑物常用的渡槽、桥梁等建筑物，根据其受力、传力较明确、结构清晰的特点，可建立其老化病害评估模型H2（图5-5）。

对于水闸，根据其工作特点可建立老化病害评估模型H3（图5-6）。

上述两模型中“子目标层”中的省略号，表示对应于上一层的指标仍可分为不同的子指标；模型H2 中可分为基础、传力结构和上部结构；模型H3 中可分为底板、闸墩和上部结构及进出口等连接建筑物；因图幅限制和为避免重复此处做了省略。

图5-5　渡槽老化程度评估模型H2(www.xing528.com)

图5-6　水闸老化评估模型H3

对于倒虹吸、隧洞、涵洞、跌水及陡坡、桥梁等其他类型的灌区建筑物，根据群论“同构”的概念和具体建筑物的结构特性，都可参考上述模型建立起相应的评估模型。

上述模型的递阶层次为5 层，即目标层，评价准则层，评价指标层，子指标层及评价对象层。

目标层：仅评价每个建筑物本身（未包括地基）的老化损坏程度。

准则层：对建筑物老损程度衡量准则：包括安全性（损坏程度）、耐久性（老化程度）及适用性（功能丧失程度）。

评价指标层：为准则的描述指标，具体分项见图。

子指标层：为用于描述指标的子指标。

评价对象层：包括所有被评建筑物个体。

图5-7　评估设计方案层次结构

图5-7 表示用层次分析法对某建筑物4 个设计方案评估的层次结构模型。最高目标层为满意的设计方案。一个满意设计方案的准则应包括投资大小、安全性、耐久性、适用性及施工的难易程度等。这些准则即为影响满意设计方案的重要影响因素。然后建立各因素间相对重要性的比例标度和判断矩阵，就可以通过计算得出已知方案中的最理想方案。这一理想方案是根据一定的准则，通过效用极大化而产生的。