基于風險思維模型的水利工程質量管控方法

劉建紅

(江西省水利水電開發有限公司，江西 南昌 330046)

人類生存與發展離不開水資源的供給，因此水資源一直是基礎性資源之一，但是水資源在滿足人們生產、生活需求的同時，也給人們帶來了許多自然災害問題，據調查，2017年全國洪澇災害年均損失率為0.26%，全國農作物受災面積5.196×106hm2，成災面積2.781×106hm2，受災人口0.55億人，因災死亡316人，失蹤39人，倒塌房屋14萬間，縣級以上城市受淹104個，直接經濟損失2143億元，其中水利設施直接經濟損失345億元[1]。在此背景下，如何有效地調配水資源至關重要。水利工程是指為了控制、調節和利用自然界的地面水和地下水，以達到除害興利的目的而興建的各種工程，具體包括修筑堤防，興建水庫，建造水閘，利用蓄滯、分洪區，建立排水系統等。目前已經修筑完成并投入使用的較為著名的水利工程有都江堰、大運河、三峽大壩等[2]。此外，還有許多正在修筑或待修筑的水利工程，這些工程與民生息息相關，因此工程質量必須得到保證。

目前水利工程質量管控是一項重大工作，包括風險識別、質量評估和管控方法提出等，風險造成工程質量問題，工程質量問題帶動管控方法的提出，其中前兩者均為管控方法的提出服務。目前管控方法可以依據各種風險評估模型來提出和實施，如層次分析法、模糊綜合評價法以及熵權法等，但是這些方法得出的結論并不是很準確，導致管控效果沒有達到預期，工程質量指數不高[3～5]。針對上述情況，本文研究一種新的基于風險思維模型的水利工程質量管控方法，該方法分為三部分：首先識別威脅工程質量的風險，然后構建工程質量風險思維模型，評估工程質量，再然后根據工程評估結果，提出管控方法，最后對管控前后水利工程質量指數進行計算，并與3種傳統管控方法的管控效果進行對比，驗證管控方法的有效性，結果表明：本文方法管控后，水利工程質量指數要高于3種傳統管控方法應用后水利工程質量指數，說明本文方法的管控效果更好，為人民生命財產安全提供了一定的保障。

1 基于風險思維模型的水利工程質量管控方法研究

水利工程主要為水資源開發與利用服務的，不僅起到防止洪澇災害對作用，還起到灌溉、發電、圍墾、水土保持等重要作用，是一項民生工程，關系著人們的生命財產安全，因此工程質量必須達到標準，要保證水利工程質量達到標準，管控是必不可少的一項工作。然而，管控需要有針對性，缺乏針對性的管控會浪費大量資源和成本，且還拖慢工程施工進度，因此實施管控方法前，進行水利工程質量評估是有必要的，即分析工程哪一方面沒有達到標準，從而提出針對性措施進行處理，提高工程質量[6]。

為研究基于風險思維模型的水利工程質量管控方法，本文以某中小型水利工程為例，進行分析。水利工程質量管控方法研究流程如圖1所示。

圖1 水利工程質量管控方法研究流程

整個水利工程質量管控方法研究中所需要的數據集來自中國水利工程協會官網以及通過相關人員親自采集而形成。此外，由于研究過程復雜，需要利用計算機進行輔助，將整個過程進行編程，自動模擬計算。

1.1 水利工程風險識別

水利工程質量評估和管控方法提出是以風險識別為前提和條件的，因此水利工程風險識別至關重要。水利工程風險識別，簡單的說就是分析出影響水利工程質量的因素，具體過程包括收集資料、分析不確定性、確定風險事件、編制風險識別報告等幾部分，如圖2所示[7]。

圖2 水利工程風險識別流程

目前對于工程風險的識別有很多研究，如分解分析法、檢查表法、圖解法、德爾菲法等，其特點見表1。

表1 工程風險的識別方法和特點分析

在上述4種方法中，德爾菲法最為常用。德爾菲法，也被稱為專家調查法，是采用背對背的通信方式征詢專家小組成員的預測意見，經過幾輪征詢，使專家小組的預測意見趨于集中，最后做出符合市場未來發展趨勢的預測結論，具體過程如圖3所示[8]。

圖3 德爾菲法流程

1.2 工程質量風險思維模型構建

構建工程質量風險思維模型是水利工程質量管控的核心和重點，主要過程是通過上述章節得到的影響工程質量的風險因素構建模型，包括指標選擇、權重計算和等級判斷等環節，下面進行具體分析[9]。

1.2.1模型指標選取

影響該水利工程質量的風險因素有很多，貫穿工程的始終，包括工程準備階段的風險、工程施工階段的風險、工程結束階段的風險等，而這些大的風險因素下又包括若干個小的指標。這些指標之間有的功能是重復的，因此需要對這些指標進行綜合處理，即將多個指標通過處理轉化為少數幾個綜合性的指標，具體流程如圖4所示[10]。

圖4 模型指標數據處理流程

數據指標經處理后，最后得到的各階段的評價因素見表2。

以上指標代表了對工程不同方面的影響，量綱等級不同，無法進行后續指標之間的處理和計算，因此需要消除指標間中量綱，即把數據映射到0～1范圍之內處理，目前，消除量綱的方法有很多，但大體分為3類：規范化方法、正規化方法(標準

表2 水利工程質量風險指標體系

化方法)、歸一化方法，不同處理方法各有各的優勢及缺點[11]。下面進行具體介紹。

(1)規范化處理

(1)

式中，max—指標的最大值；min—指標的最小值。這種方法有個缺陷就是當有新數據加入時，可能導致max和min的變化，需要重新定義。

(2)正規化處理

(2)

(3)歸一化處理

(3)

1.2.2指標權重計算

指標權重是指與被測對象相關的各個考察指標在整體中價值高低和相對重要程度以及所占比例的大小量化值[12]。對于指標的計算有很多方法，如層次分析法、熵權法、因子分析方法以及專家咨詢方法等。以上這些方法均存在一些局限性，因此在這里將專家咨詢方法和層次分析法相結合，先是利用專家咨詢方法確定初始權數，然后利用層次分析法對初始權值進行處理，最后對權值進行一致性檢驗，具體過程如下。

(1)專家咨詢方法確定初始權數

專家咨詢方法基本思路如下：先組織評估專家，然后各個專家各自給出自己的判斷數據，最后將這些專家的判斷數據綜合起來，得到初始權重值，具體過程如圖5所示[13]。

圖5 專家咨詢方法權重計算流程

(2)層次分析法計算最終指標權值

層次分析法是對定性問題進行定量分析的一種簡便、靈活而又實用的多準則決策方法，基本流程如圖6所示[14]。

圖6 層次分析法計算最終指標權值流程

在上述研究的基礎上，對指標進行實際權重計算,得到的結果見表3。

表3 最終指標權值結果

1.2.3等級判斷

將上述得到的結果與表4中的質量評估等級進行對比。

表4 質量評估等級

根據上述結果可知，該水利工程質量總體質量偏向于優良，達到了工程標準，但是也存在一些問題，即在項目前期和施工階段均存在一些問題，主要包括一是工程項目參與人員素質不高，缺少高水平的管理人才；二是工程前期勘測設計不規范；三是施工階段施工操作規范程度不高。根據上述描述，在水利工程質量管控時，需要針對這3方面提出相應的解決措施，例如建立一支穩定的高素質監理隊伍，提高項目參與人員素質；做好前提工程設計工作，在豐富資料的基礎上設計更為完善的建設規劃；必須貫徹落實相應的法律法規、技術標準以及操作規范，安排專業人員進行指導和培訓[15]。

1.3 工程質量指數評估

為測試本文管控方法的有效性，對管控處理后的水利工程質量進行質量指數計算，該指數范圍為0～1，且越靠近1，質量越好。指數計算在matlab平臺上進行。

計算過程如下：

步驟1：利用mewff函數編寫指數計算程序，并輸入工程質量相關數據和設定相關參數。

步驟2：對程序進行初始化操作。

步驟3：選擇一部分數據，利用trainlm函數程序訓練。

步驟4：最后將測試數據輸入到編寫好的計算程序中，利用matlab軟件中的Sim函數進行指數計算。

表5為本文管控方法實施后，該水利工程的質量指數。

表5 工程質量指數

接著利用引言中提出的3種傳統方法再次對該工作進行管控，并進行工程質量指數評估，結果見表5。

從表5可知，本文管控方法的作用下，評估出來的工程質量指數為0.924，要高于3種傳統管控方法應用后，評估出來的工程質量指數，從而證明本文方法更為有效和合理。

2 結語

綜上所述，水利工程與民生息息相關，因此必須保證工程質量達到合格標準。為此，針對3種傳統管控方法存在的針對性不足，導致管控效果差的問題，提出一種新的基于風險思維模型的水利工程質量管控方法。該方法經測試，工程質量指數提高，證明了本文方法的有效性。