创建管材选型系统首先需考虑管材的指标体系。在不同的工程环境下，需对管材指标进行筛选，选出对工程建设目标影响较大的指标。市政工程中排水管材对工程有影响的指标，可分为定量和定性指标。

定量指标通常在管材出厂规格中有说明或可通过试验获得，包括力学性能、水力学性能、重量、综合成本和使用寿命等；定性指标是指能定性描述的指标，包括防腐、耐磨、抗渗、基础适应性、施工难易和接头抗变形能力等指标，定性指标值都可用现场调研或专家打分的方式获取。为了使定性指标量化，需在专家打分时给出打分标准，通常采用标度法对定性指标进行赋值，表1为5级标度，如果候选的管材种类较多，可选择分级更细的标度，如9级标度。

在管材选型时，需将定量和定性指标同时考虑，可借助矩阵解决这个问题。将所有候选管材的各种指标值写入同一个矩阵，称为决策矩阵D。假设A={A₁，…，A_m}为候选管材矩阵，X={X₁，…，X_n}为管材指标集合，决策矩阵D可写成如下形式：

式中，x_ij为第i种管材的第j种指标的值；m, n分别为管材种类数和管材指标数。

不同的管材指标具有不同的单位，为了能将各种指标进行比较，需将决策矩阵中的元素x_ij进行归一化处理：

式中，归一化指标值r_ij的取值范围为[0, 1]，变化后的决策矩阵表示为d。

指标的权重通常通过专家打分的方式确定，但受专家主观判断的影响，同一种情况下，不同的专家给出的权重不一样，因此本文采用熵理论^[12]来获得权重，结果将更加客观。管材的第j个指标的熵可表示为：

熵E_j也在0～1。为了使权重满足Σω_j=1，第j个指标的权重可表示为：

根据熵理论的定义，管材指标值的变化范围越大，熵E_j越小，其权重ω_j则越大。这说明，不同管材同一种指标值变化范围越大，对管材选型的结果影响越大，需更多关注。

对于不同的施工环境条件，专家可能更倾向于关注某些指标，因此引入权重因子f:

假设ω=diag{ω₁，…，ω_n}为权重组成的对角阵，则考虑权重影响的决策矩阵d可表示为：

其中， 的元素可表示为：

接下来利用ELECTRE对候选管材的优劣进行排序。ELECTRE法的基本思想是通过构造一系列弱支配关系来淘汰劣的方案，从而逐渐缩小优的方案范围。支配关系是指建立在候选管材集合中的二元逻辑关系。假设候选管材集合中某2种管材为A_j和A_k, A_jS A_k代表管材A_j综合性能在A_k之上（或者相等）。ELECTRE法的目的就是不断缩小候选集合，直到没有任何管材能超越候选集合中的管材。每2种管材A_j和A_k之间定义如下一致性和不一致性参数：

式中，r为式（2）中的归一化决策矩阵的元素，r_ij≥r_kj代表第i种管材的第j种指标比第k种管材的第j种指标更优秀。c取值在[0, 1]。不一致性参数定义如下：

根据支配关系的含义，管材A_i支配A_k可定义为：

式中，c、d为支配关系S的阈值，通常分别取0.7, 0.3。当一致性、不一致性参数同时满足阈值，代表管材A_j支配A_k。

为得到管材的综合评价指标的排序，需要更进一步计算综合一致性C_i和综合不一致性参数D_i:

分别根据C_i, D_i的大小进行排序，C_i越大，管材越优秀；D_i越小，管材越优秀。C_i、D_i排序的平均值即为管材最终排序。

在管材选型之前，首先需调查工程建设环境，分析对管材的性能要求，以对采购方管材数据库进行筛选，挑选出符合要求的候选管材。如狭窄巷道内明挖管道施工，由于作业空间限制，起重机械不能进入，因此较重的钢管、混凝土管等不考虑，优先考虑塑料管。筛选出候选管材集合后，按照图1的ELECTRE计算流程，对管材的优劣进行排序。

某市为了完善沙井污水厂服务范围内污水收集管道系统，提高污水厂进水污染物浓度，稳定污水厂进厂水量水质，对6.35km²新老城区进行雨污分流管网工程，区域地质情况较差，基本为淤泥质土和淤泥，因此需重点关注地基不均匀变形，将对基础要求这一指标的权重因子f设为10，其他为1。根据工程的实际情况，筛选出4种候选管材：钢筋混凝土管、钢管、玻璃钢夹砂管、HDPE管。各种管材的指标如表2所示。

本文将ELECTRE方法应用到市政工程管材选型中，提出管材选型的多目标决策系统，得出以下结论。

1）影响管材选型的指标很多，包括定量和定性指标。多目标决策系统可减少人为主观经验的影响，结果更精准、稳定、可靠。

2）各种指标的权重通常根据专家调查等方式来确定，熵法可直接通过指标值来确定权重，结果不依赖专家的经验。

3）考虑到不同工程环境下对管材性能要求的侧重点不同，需利用权重因子f来控制，今后还需对权重因子的合理取值进行研究。