水利水電工程項目建設質量風險評價

王 嵩

(遼寧西北供水有限責任公司，遼寧 沈陽 110003)

近年來，隨著水利工程建設投資力度的加快以及建設項目數量的不斷增多，質量風險問題逐漸引起社會各界的廣泛關注。水利工程水文地質條件復雜、施工周期長且投資大，所以較強的復雜性和動態性為工程質量風險管理的典型特征。當前，質量監督部門亟待解決的問題是如何采取重點監管措施對高風險項目分階段管控，對質量風險演化趨勢做到全過程實時掌控。所以，針對水利工程各個階段的質量風險從政府監管視角采取科學合理的方法進行評價，準確識別較高風險的部位與項目，提升監管效率非常必要[1- 2]。

目前，研究分析工程質量風險的文獻較多[3]，而涉及水電工程建設風險的評價較少，現有研究多基于業主視角評價水利工程質量風險，評價指標體系的針對性較差，并且相關評價方法的科學性和適用性普遍較差。水利工程通常缺乏同類的比較對象和歷史數據，加之自身系統存在較大的不確定性，使得定量客觀地評價工程質量存在較大的困難，實踐中多采用定性評價的專家咨詢法。另外，從保護自身利益的角度許多施工企業發布的信息數據通常難以客觀反映真實情況，質量監管過程中存在信息不對稱現象。工程質量評價在一定程度上也會受到專家主觀判斷的影響，質量評價偏離實際的情況時有發生[2- 3]。水利項目的施工風險具有高度的灰色性，整個系統處于部分未知、部分已知的狀態。鑒于此，本文針對水利工程質量風險問題利用群體決策AHP的灰色系統法進行評價，為進一步明確工程質量監督管理的重點構建科學有效的質量風險多階段評價模型，通過對重點監管部位和項目準確識別，可為提升工程質量監管水平提供科學的依據。

1 質量風險評價指標體系

1.1 初始風險清單

根據現有文獻資料[4]，對交通、市政、調水、河道和大壩等項目的質量風險評價，從項目內部和外部2個層面將工程風險進一步分解為環境、社會、管理、技術、經濟和政治6個子風險為比較完整的分類方式，但此種分類方式未考慮不同要素之間及其與工程質量的作用關系。工程實體質量按照風險形成機理可以分為設計、施工、管理等直接因子，間接影響因素以個人、參建單位等管理類內容為主，區域社會、經濟和政治等可進一步對管理類因素產生影響。另外，我國長期處于相對穩定的經濟、政治形態，發生專制行為、戰爭等的可能性較低，并且參建單位通常難以實現對此類風險的調節。所以，本文強調技術類和管理類要素對工程質量的影響，而忽視政治、戰爭等風險，同時將水文地質條件、施工作業環境等作為環境類風險，按照梯階層次框架構造技術、環境、管理三維度評價體系。

通過對3大風險類型的劃分，結合各省份大中型水利、重大水利工程和國家重點控制項目等數據資料以及相關學者的代表性觀點，參考部分地區的質量監督檢查報告和水利工程監理單位職能，從實體質量、安全防護、施工活動及工藝技術等角度識別各類風險點。根據專家意見和管理人員訪談結果形成質量風險初始清單，見表1。

表1 水利工程質量風險初始清單

1.2 兩階段評價體系

借鑒水利工程相關規范性文件、國內外有關研究成果等列舉的質量風險初始清單(見表1)，雖然涉及工程建設的各個環節，內容比較全面，將其用于質量風險評定時多以竣工驗收階段為主。行政管理體制的不斷改革使得事中、事后管理逐漸成為工程建設管理的發展方向，這就要求以多階段風險監管逐漸替代以往的單一質量風險評價，預測性、主動性質量風險管理將替代總結性、被動式的質量風險評價。當前，由于存在機構人數有限、監管項目多等條件限制，對于所有的水利工程項目質量監督管理部門不可能實現全面的監管。為了更好地挖掘前瞻性的質量風險指標，運用和借鑒大數據思維模式構建多階段評估體系，水利工程開工前利用質量風險評價體系，可以快速、準確地預測及識別潛在風險源，由此確保施工進度、安全和質量目標的實現。根據建設程序可以將其劃分為6個不同階段，即竣工驗收、生產準備、施工風險、施工準備、圖紙和初步設計。因此，從質量監管的角度選擇開工前、建設實施兩階段構建評價體系(見表2)，采用問卷調查、樣本數據信度檢驗和探索性因子法選取各類風險因素，詳細過程見文獻[5]。

表2 水利工程質量風險評價體系

從表2可知，水利工程兩階段質量風險評價體系基本涵蓋了開工前、建設實施階段可能產生的各類風險因素，開工前指標中突出了人員資格、企業資質和合同管理風險，工程實施階段強調了施工工藝、方法以及組織管理，該評價體系與監督檢查保持較好的一致性，加之考慮了專家意見及合理性、科學性檢驗，評價體系可用于工程質量風險分析[6- 8]。

2 質量風險兩階段評價

2.1 指標權重

本文亟待解決的問題為如何準確給出共識性的指標權重，最大程度地降低專家主觀偏好對工程質量風險評價的影響。因此，結合信息集結算子和大規模群體決策的思想，對每個指標權重利用AHP法求解，其基本流程如下。

步驟一：為解決問卷調查中專家個人偏好的問題引入標準化處理的方法，設原來評判因子的取值區間和標準化的目標范圍為[l，r]、[L，R]，針對某個元素的專家評分x按照等比例映射的原理轉換至標準區間的v值，其轉換關系式為：

(1)

步驟二：針對同一風險因子不同專家的評分易出現較大差異，將每個元素的專家極端評分利用信息集結算子剔除，充分考慮所有專家的評分值確定重要度，其中OWA加權平均算子為剔除專家極端意見的有效方法，表達式為：

wi=Q(i/l)-Q[(i-1)/l]

(2)

(3)

式中，α、β—反映不同極端程度的參數，其取值為0～1；Q(r)—模糊量化算子，在全部平均、盡可能多、至一半、多數原則下所對應的(α，β)取值為(0，1)、(0.5，1)、(0，0.5)、(0.3，0.8)。

步驟三：構造評分與標準間的映射關系。通過整理、優選初始風險清單構造質量風險評判體系，應進一步匯總最終問卷評分和每個問題項的標準分值，每個指標為最終的平均分。

步驟四：采用文獻中AHP法有關公式和評價體系的標準分數，經一系列的運算得到相應的權值。

根據以上方法和流程可以求出水利工程開工前質量風險的準則層Vi、因素層Vij各因子權重為：A=(a1，a2，a3)=(0.4，0.4，0.2)；A1=(a11，a12，a13，a14)=(0.2237，0.2286，0.4178，0.1089)；A2=(a21，a22，a23，a24)=(0.1952，0.3906，0.2760，0.1382)；A3=(a31，a32，a33)=(0.2，0.4，0.4)。從小到大依次排列開工前各要素風險為：環境風險<技術風險<管理風險；管理風險中權重和標準分數最高的為人員技術和企業資質，而合同管理、組織結構的分數和權重比較接近，該評價結果與工程質量監督檢查重點保持較好一致性；開工前應重點關注技術風險中的勘察與設計技術。

同理，采用相同的方法和公式可獲取水利工程建設實施階段質量風險的準則層Wi、因素層Wij各因子權重為：B=(b1，b2，b3)=(0.6，0.2，0.2)；B1=(b11，b12，b13，b14)=(0.2336，0.3932，0.2338，0.1394)；B2=(b21，b22)=(0.6666，0.3334)；B3=(b31，b32，b33)=(0.2，0.4，0.4)。從小到大依次排列建設實施階段準則層各要素風險為：環境風險<技術風險<管理風險；按從小到大的次序排列管理風險中各因子權重為：施工進度<組織管理<施工過程檢驗檢測<材料設備檢驗風險。可見，水利工程建設管理階段標準分數和權重最高者為材料設備檢驗風險；按從小到大的次序排列技術風險中各因子權重為：新設備、新技術、新工藝使用風險<施工工藝及方法風險；按從小到大的次序排列環境風險中各因子權重為：社會<施工<自然環境。

2.2 灰色系統評價方法

本文將水利工程質量風險評價劃分為5個等級，由此構造的等級集為V=(v1，v2，v3，v4，v5)。根據水利項目建設的實際情況和人們的思考辨析能力，設定5個等級的評語為高、較高、一般、較低、低風險，對應的賦值為5、4、3、2、1，對于某個區間的評分風險級別通過設置相應的取值范圍判定。不同等級之間的評分數值，賦予4.5、3.5、2.5、1.5的賦分，見表3。

表3 不同風險等級的評分區間

水利工程建設兩階段的風險因子邀請t位熟悉施工現場的技術人員和水利專家給予評分，統計匯總每位專家評分形成評分序列矩陣為：

(4)

關于同一參評因子不同專家的認識可能存在較大偏差，由此獲取的評分屬于一個灰數的白化值。所以，明確評估的灰類級別、灰數和白化權函數為客觀反映水利工程建設風險水平的重要環節。根據質量風險評價的5個等級提出了相應的灰類和白化權函數，具體如下。

水利工程質量風險評價的第1灰類，設灰數?1∈[0，1，2]，h=1屬低風險，則構造的白化權函數f1如下：

(5)

水利工程質量風險評價的第2灰類，設灰數?2∈[0，2，4]，h=2屬較低風險，則構造的白化權函數f2如下：

(6)

水利工程質量風險評價的第3灰類，設灰數?3∈[0，3，6]，h=3屬一般風險，則構造的白化權函數f3如下：

(7)

水利工程質量風險評價的第4灰類，設灰數?4∈[0，4，8]，h=4屬較高風險，則構造的白化權函數f4如下：

(8)

水利工程質量風險評價的第5灰類，設灰數?5∈[0，5，10]，h=4屬較高風險，則構造的白化權函數f5如下：

(9)

(10)

采用綜合評價法處理二級指標Uij值，即Bi=Ai×Ri=(bi1，bi2，bi3，bi4，bi5)，由此進一步確定隸屬于5個灰類時各一級指標的權矩陣R如下：

R=[B1，B2，B3，B4，B5]T

(11)

通過綜合分析一級指標Ui的風險水平，即B=A×R=(b1，b2，b3，b4，b5)，并依據各灰類等級值向量C=(1，2，3，4，5)求解水利工程質量風險的綜合評估值為：

W=B×CT

(12)

最終，依據W值大小判斷水利工程開工前與建設實施兩階段的風險水平，為進一步檢驗評價結果的可靠性將W值輸入白化權函數，以驗證質量風險等級。

3 實例應用

3.1 工程概況

朱隈水庫位于莊河西支流上，工程始建于1958年3月，同年7月建成蓄水。水庫控制面積260.1km2，占全流域的42.1%，多年平均入庫徑流量9886萬m3，校核和設計洪水為2000、100年一遇，最大和興利庫容16562萬、11166萬m3。水利工程由主壩1座、副壩4座、輸水洞2座、溢洪道1座組成，2座輸水洞最大泄水量22.2m3/s，承擔著灌區水田輸水任務，同時兼具泄洪作用，溢洪閘最大泄量為610m3/s。該水庫是一座集供水、排澇、灌溉、水產養殖、發電和旅游等功能于一體的大(2)型水利工程，為大連、莊河等地區重要的飲用水源地。該水庫工程擔負著莊河地區的農業灌溉、工業用水等多項目標，因建設規模較大被列為重點建設項目[9- 13]。

因此，該水庫工程的質量監督工作得到省、市質檢中心的高度關注，項目開工前和建設過程中相繼開展了多次監督檢查活動。將水利工程開工前、建設實施兩階段指標體系與質檢中心的3次質量檢查通報意見一一對應，從而確定相應的風險因素，見表4。

根據表4工程質檢報告的具體描述，結合工程技術人員評分構造準則層各灰色評價矩陣如下：

表4 水庫工程開工前、建設實施兩階段的質量風險

3.2 結果分析

根據已劃分的5級標準，可判定為該水庫工程開工前的質量風險達到3～4級，所以該階段的風險較高，為保證工程質量要注重對施工組織和設計方案的全面檢查。同理，水庫工程的施工階段質量風險綜合指數為3.3512，其風險水平略大于開工前階段。因未能及時落實整改開工前提出的材料檢驗、人員資質等問題，這在一定程度上增大了建設實施階段的風險。為順利完成建設項目及保證無任何質量安全事故的發生，質監中心應督促水利工程建設各方切實落實管理責任。實例分析表明，本文所應用的評價方法和兩階段指標體系，可以準確識別水利工程建設的高風險項目，從而為質量監管和施工單位管理控制提供可靠依據。

4 結論

(1)通過系統性匯總和梳理水利工程建設質量監督檢查意見和國內相關研究論文，從環境類、管理類和技術類3大層面識別了開工前、建設實施階段的質量風險清單。然后從環境、技術和管理3大層面識別風險因子，統計整理問卷調研結果建立多要素、多結構兩階段風險因子清單。

(2)將信息集結算子與大規模群體決策思想相結合用于參評因素權重的計算，有效解決了專家主觀偏好對質量風險評價的影響問題，提出了共識性各級因子權重。

(3)以實例工程驗證了評價方法和質量風險體系的準確性與合理性，模型、權重和指標體系評判結果能夠為高風險項目預判提供科學依據，為施工單位和監督管理部門的質量控制提供依據。

(4)本文在選用評價方法、構造兩階段風險評價體系和研究視角方面存在一定創新，但選取的評價方法與模型較為常見，未來可結合不同的水利工程特點進一步創新評價方法，不斷完善水利工程技術類風險評價體系。