宋德楊 朱 浩 李 科 徐元開

（昆明排水設(shè)施管理有限責(zé)任公司，云南 昆明 650000）

0 引言

對公共排水泵站進行分級管理能有效提升泵站管理的標(biāo)準(zhǔn)性和規(guī)范性。同時在現(xiàn)場運行、生產(chǎn)管理、綜合調(diào)配中起到上下信息統(tǒng)一、意識統(tǒng)一、管理統(tǒng)一的作用。通過對泵站的管理分級，對泵站設(shè)備的備品備件、物資采購等提供參考依據(jù)及準(zhǔn)則，在運行決策及運行調(diào)度過程中，也起到重要的參考作用，對泵站的更新改造、日常運營管理、污水處理廠和排水設(shè)施聯(lián)合運行等也具有重要的指導(dǎo)作用。

目前我國城市排水泵站并沒有明確的管理分級標(biāo)準(zhǔn)或模型方法可直接使用，僅在GB 50265—2010《泵站設(shè)計規(guī)范》[1]中按照設(shè)計流量和裝機功率兩個指標(biāo)來進行分類，分為大（1）型、大（2）型、中型、?。?）型、?。?）型5 類。

通過這種分級的方法并不能直接用于指導(dǎo)城市排水泵站的管理分級，作為城市服務(wù)的主體之一，泵站管理單位在日常公共排水設(shè)施運營管理過程中，需要考慮社會影響、政治環(huán)境、經(jīng)濟效益、日常運行、人員配置和安全等多方面的因素。因此，進行泵站管理級別的劃分，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況進行選取和權(quán)重的劃分。

采用頭腦風(fēng)暴法和德爾菲專家法進行數(shù)學(xué)建模，利用SPSS 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計匯總和線性回歸，對泵站的運行數(shù)據(jù)、建設(shè)屬性、設(shè)計功能等進行數(shù)學(xué)處理和權(quán)重劃分，并以此得出其中的因變量與某些自變量之間的相關(guān)關(guān)系，建立具有良好相關(guān)性的回歸線方程或函數(shù)表達式[2]，通過函數(shù)的應(yīng)用最終獲得合理的泵站管理分級結(jié)果。

1 模型的建立過程

1.1 指標(biāo)的分類建立

目前，國內(nèi)還沒有完整的泵站管理指標(biāo)體系，也沒有可供參考的較為完整的泵站管理指標(biāo)文獻和研究，要建立一套科學(xué)、合理、規(guī)范、易行的指標(biāo)體系來進行評價，需要以客觀指標(biāo)為主、主客觀結(jié)合，并具備可行性和可操作性，因此采用頭腦風(fēng)暴法來選取泵站管理的指標(biāo)。頭腦風(fēng)暴法的簡要實施步驟分為3 步。1）確定討論主題：泵站管理分級的指標(biāo)分類和選取。2）確定參會人員：運營管理專家4 人、規(guī)劃設(shè)計專家5 人、信息管理專家2 人、給排水行業(yè)專家4 人，共15 人。3）會議的實施步驟有4 步。①各參會人員獨自提交泵站管理分級的類別，經(jīng)主持人匯總后公示討論。②通過篩選、綜合確定類別為3 類：基礎(chǔ)指標(biāo)，運行指標(biāo)，糾偏指標(biāo)。③各參會人員獨自提交泵站管理分級類別下的具體指標(biāo)。④通過篩選、綜合確定具體指標(biāo)為5 個：設(shè)計流量、裝機容量、日均抽排量、日運行時間以及位置功能因素。

通過來自不同角度的行業(yè)專家、設(shè)計者和實際管理者提出的指標(biāo)進行分類和提取后，對泵站管理的影響因素進行剖析，從政治環(huán)境、社會需求、內(nèi)部條件和運營管理等多方面綜合考慮后，由專家提出具體的指標(biāo)類別和指標(biāo)名稱。其中，基礎(chǔ)指標(biāo)是泵站設(shè)計、建設(shè)完成后的固定性評價指標(biāo)，不隨環(huán)境的變化而變化，如設(shè)計流量、裝機容量。運行指標(biāo)是指泵站在實際運行中實際發(fā)揮的作用和能力，運行指標(biāo)的值不是固定性的，而是根據(jù)每年的運行數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析后確定的指標(biāo)，如日均抽排量、日均運行時間。公共排水泵站屬于公益性的城市基礎(chǔ)設(shè)施，不能簡單以經(jīng)濟效應(yīng)、成本效益作為評價指標(biāo)，還需要考慮對生態(tài)環(huán)境、交通通信、財產(chǎn)安全等方面的影響，因此，設(shè)置一個糾偏指標(biāo)：位置功能因素進行調(diào)節(jié)。最終討論結(jié)果見表1。

表1 評價指標(biāo)

確定指標(biāo)是進行泵站管理分級的重要步驟，通過頭腦風(fēng)暴法集成各參會人員的智慧和經(jīng)驗，最終討論決策的指標(biāo)具有較高的適用性和嚴(yán)謹(jǐn)性。明確各指標(biāo)后，得出評級的數(shù)學(xué)模型為：

式中：Y—泵站綜合評分。

x1—最大抽排量（m3）。

x2—日均抽排量（m3）。

x3—日均運行時間（h）。

c、a、b—回歸指數(shù)。

Z—位置功能因素（糾偏因素）。

G—裝機功率。

1.2 權(quán)重的劃分

確定指標(biāo)和數(shù)學(xué)模型后，需要對指標(biāo)進行權(quán)重的劃分。確定各個指標(biāo)的權(quán)重采用4 分值專家評分法進行，根據(jù)指標(biāo)間重要性和影響力的相互對比，進行指標(biāo)重要性打分[3]。

通過對指標(biāo)間橫向指標(biāo)與縱向指標(biāo)的對比評分得出分值，使用專家評分法中的加法評價法[4]，將評價各指標(biāo)項目所得的分值用連加求和，所得總分表示指標(biāo)的評價結(jié)果。

式中：Wj—第j個指標(biāo)對象總分值；Wi—第i位專家評分值值；n—專家數(shù)。

得出每個指標(biāo)的評分結(jié)果后，以100 分為總值，計算出每個指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。

計算公式為：

式中：Wj—第j個指標(biāo)對象總分值。

Bi—第i位指標(biāo)權(quán)重值。通過2 個部分的計算后得出各個分值的權(quán)重系數(shù)。利用評分后給出的權(quán)重系數(shù)和指標(biāo)歷史值，采用一元線性回歸方法計算出各指標(biāo)的回歸指數(shù)[5]，并得出最終的數(shù)學(xué)模型。

表2 回歸指數(shù)值

最終求出的函數(shù)為：

1.3 各泵站的分值及分組方式

按照確定的數(shù)學(xué)模型、權(quán)重系數(shù)及分級方法，逐一進行泵站的指標(biāo)打分，最后得出的各泵站的分值及區(qū)間。

通過評分后，92 座泵站的分值利用spass 軟件進行貝葉斯單樣本正態(tài)分布統(tǒng)計，以便于下一步進行泵站管理的分級，分析結(jié)果見表3。

表3 正態(tài)分布

分析后得出主要分值分布符合正態(tài)分布概率分布，置信區(qū)間在36～48。通過分值數(shù)據(jù)與實際管養(yǎng)經(jīng)驗對比，分值分布基本符合現(xiàn)有泵站運營成本、維修頻率、人力投入等方面的情況，同時驗證選取的指標(biāo)及數(shù)學(xué)模型的可行性和可信度符合預(yù)期要求。

根據(jù)ABC 的管理法則，將泵站管理分級，分為4 個組。組距的確定為：組距=（最大值-最小值）÷組數(shù)

得出組距為25，最終確定的級別及分值區(qū)間、數(shù)量見表4。

表4 分級分布表

2 驗證及應(yīng)用

為了驗證數(shù)學(xué)建模的實用性和科學(xué)性，通過現(xiàn)有的運維數(shù)據(jù)和得出的管理分級進行驗證，通過現(xiàn)有值守人員配置及2019 年主要設(shè)備故障報修統(tǒng)計反向驗證數(shù)據(jù)模型的合理性，現(xiàn)有管轄泵站，16 座3 人值守泵站中93.75%為一類泵站，水泵故障前十中70%為一類，剩余30%為二類，控制類故障前十中80%為一類，剩余20%為二類等，符合ABC 管理分類法的科學(xué)原則。

進行泵站管理分級后，可應(yīng)用于以下3 個方面。1）信息系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用，在設(shè)施編碼、設(shè)備編碼、數(shù)據(jù)庫建立、GIS 字段屬性、報表統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析等運用過程中，都具備了統(tǒng)一的方法和準(zhǔn)則。2）備品備件和應(yīng)急管理中，按照ABC 分類的原理，將泵站的備品備件按照泵站評分進行分級儲備，對一級泵站進行備品、備件的優(yōu)先補充和應(yīng)急物資的庫存完善。在發(fā)生降雨或故障處置時，以優(yōu)先保障一級泵站的運行為主。3）在調(diào)度分析和運營決策過程中，通過級別劃分后，在一定程度上解決了過去以經(jīng)驗為主的調(diào)度方式，形成了較為科學(xué)的決策依據(jù)和方法，同時在廠站聯(lián)合調(diào)度、站網(wǎng)聯(lián)合等方面提供了調(diào)度的依據(jù)。在進行數(shù)據(jù)分析時，避免了以往的混亂分析，進行合理的分級后，通過相同級別之間的對比、不同級別之間的對比等方式，對單位成本、能耗分析，都提供了更加客觀的分析依據(jù)和方法。

3 結(jié)論

通過指標(biāo)確認(rèn)、數(shù)學(xué)建模、實證研究等幾個步驟后，最終得出的管理分級模型，能夠良好和充分地對日常的公共排水設(shè)施管理進行指導(dǎo)和支持，同時該方法也可以作為調(diào)蓄池、水閘等運行管理分級的重要參考。這樣的分級方式對泵站設(shè)計、排水規(guī)劃和老舊改造等方面都提供依據(jù)和決策支撐。隨著城市化步伐的不斷進步和發(fā)展，排水設(shè)施管理企業(yè)管理的設(shè)施量逐年增加，運營要求也必將逐步提高，進行管理的分級能夠幫助排水設(shè)施管理企業(yè)以較為優(yōu)化的管理方式、管理效率和管理成本開展日常的管養(yǎng)維護，對解決企業(yè)運營成本和運營目標(biāo)之間的矛盾，起到一定的緩和作用。