基于灰色綜合評價法的水利工程外觀質量評價

馮 強，劉 偉

(新疆塔里木河流域奴爾水利樞紐工程建設管理局，新疆 和田 848000)

水利工程是我國基礎設施的重要組成內容，為保障我國社會經濟健康平穩發展做出了巨大的貢獻。近年來，我國的水利工程建設得到了迅速的發展，取得了非常不錯的成績，在此過程中也暴露出了一些問題，其中水利工程質量方面的問題尤為突出。當然，這里的水利工程質量不僅指工程實體質量，也包括了水利工程在建設過程中的工作過程質量，如內業資料、安全措施等，這些內容也是衡量水利工程建設質量不可缺少的重要參考標準。水利工程的外觀作為工程建設最直觀的視覺反饋，其外觀質量也能夠在一定程度上反映出整個水利工程建設質量的高低。

我國水利工程經過多年的發展，其實體質量已經位于世界先進水平。但是，在施工工藝和施工水平不斷進步的同時，卻對水利工程外觀質量有所忽視，導致我國水利工程外觀建設質量水平相對于其實體質量水平較為落后。水利工程的外觀質量不單單是對大眾審美的直接體現，也對水利工程提升其使用壽命，使結構更加安全具有十分重要的意義，如水利工程表面長時間與空氣和水接觸，必須考慮其周圍環境因素對工程結構的腐蝕等問題。因此，如何科學、客觀的對水利工程外觀質量進行評價，就成為了當前急需解決的問題。

1 水利工程外觀質量評價指標體系的構建

1.1 現行水利工程外觀質量評價指標體系的構成

目前，水利工程外觀質量評價主要由2類指標構成：第一，水利工程的外觀質量評價；第二，水利工程的觀感質量評價。目前，觀感質量評價已經形成了一套較為完善的評價程序和評價方法。而水利工程的外觀質量評價則由擬評價的工程施工完成之后，根據工程實際情況確定評價時間。

目前，專家評分法仍然是較為有效的評價方法，根據相關規范和標準的評價規則，得出水利工程的外觀質量的評分等級。在評價的過程中，水利工程的外觀質量與結構質量、材料質量等其他方面的工程質量相比，相對來說發生的質量評價問題概率較大，在發現水利工程外觀質量存在問題時，要采取措施進行整改和完善，并非是為了通過驗收而評價。整改之后，也要對該水利工程的外觀質量進行隨機抽查。目前，水利工程的建設階段和運行階段往往發生部分重疊，即該水利工程尚未完全建成便有部分工程已投入使用，這在實際情況中是非常常見的。

1.2 評價數據類型

水利工程的外觀質量評價結果是以專家打分的形式呈現出來的。水利工程項目在建設過程中的檢查、檢測部分以及依據質量標準是評價打分的主要依據。根據水利工程的外觀質量評價數據的獲取方法，可將其分為檢測數據和檢查數據2類，即水利工程外觀質量的實測數據和描述結論。實測數據是指依據一定的設備在水利工程外觀測量采集中得到的測量數據，即工作人員現場采用相應的測量儀器觀測到的數據，如斷面尺寸、軸線等；描述結論指的是對無法使用數據進行表達的檢測內容，對該部分內容進行描述，并劃分等級。在相關標準中，明確了將水利工程質量標準劃分為4個等級。水利工程的外觀質量評價的數據信息需要定性和定量評價相結合，評價結果才能夠真正反映出實際情況。

將水利工程外觀質量的實測數據和描述結論組合起來形成質量評價體系，該方法雖然應用起來較為簡單，操作也不復雜，但是不可否認其存在著諸多缺陷，包括描述結論的主觀性較強，質量評價體系不完善等。因此，在結合這2類數據的前提下，采用現代綜合評價法來獲得更加具體的評價結論體系，能夠有效彌補上述方法的缺陷，發揮出所有數據的價值。

2 基于灰色綜合評價的水利工程外觀質量評價模型

2.1 灰色綜合評價與傳統方法的區別與優勢

首先，對數據樣本的容量要求不同。數據樣本的多少對水利工程外觀質量檢測點的合格率計算具有直接的影響，當數據的樣本容量不足時，會加劇合格率不穩定性。實測數據與描述結論作為計算合格率的主要依據，合格率會由于樣本數據的多少，其比例會發生相應的改變，傳統的評價方式必須要保證足夠容量的數據，以此來保障結果的可靠性。對于灰色綜合評價法來說，并不需要數據容量達到一定的要求，是根據檢測數據和設計標準之間存在的偏差的關聯度來對合格率進行計算的。其次，計算方法不同。傳統方法是合格率是采用測量點合格數占總測量點數的百分比，從而得出合格率。關聯度是建立在關聯系數計算模型的前提之下的，其附加程度較大。對于水利工程外觀質量評價，每個分部分項工程的取樣數量相同，合格率基本不會發生變動。采用關聯度進行評價，通過計算關聯度，可以得到更加準確的得分。最后，結果應用不同。按照傳統的評價方法對水利工程外觀質量進行評價，只能得出相應的評價分數和質量等級情況，如外觀質量屬于合格還是優秀等。采用灰色綜合評價法可以得出水利工程外觀質量的優劣成都，不同的分部分項工作相同質量得分背景下的質量高低情況，并對水利工程外觀質量控制提供數據依據。

2.2 外觀質量評價數據關聯分析

一般而言，水利工程相關配套建筑種類較多，并且隨著水利工程應用功能的增加，在其建設過程中也在不斷增加相關的配套工程，如景觀綠化、道路橋梁等內容，由于配套工程內容不同，其外觀質量評價也存在一些差異。由于在水利工程外觀質量評價有關規定中，明確了配套工程的評價標準，因此，在進行綜合評價時，要對該部分工程進行充分的考慮。

首先，確定水利工程外觀質量實測數據比較數列及相應的參考數列：

(1)

其次，計算灰色關聯系數：

(2)

加權關聯度計算公式：

(3)

式中，Wk—各指標值的權重系數，水利工程外觀質量評價中的檢查內容的聯系數，也是綜合評價依據之一。因此，采用灰色關聯度對水利工程進行評價需要考慮2方面的內容，重點在于選取和確定權重。

W(n)={X(n)k|k=1，2，…，n}

(4)

2.3 評價體系的優化

水利工程外觀質量數據可分為2類：第1類是明確的質量標準；第2類是以設計為依據的評價數據，2者存在一定的差異。因此，在建模過程中要充分的考慮到這一點。

(1)質量標準為設計值

這類數據按照關聯系數進行計算，實測數據跟設計值之間的關聯系數都可以計算出來，檢測值雖然與設計值沒有明顯的差異，但是關聯程度卻是大大不同的，通過對數據進行分析，按照綜合評價法得到水利工程的外觀質量等級。

(2)質量標準的客觀要求

實測數據與設計值之間的差值在合理范圍內為合格，合格點與標準點的數據差距應有一定范圍內波動。因此，可以得出：

(5)

同時，可知：

(6)

根據灰色管理理論的內涵，實測數據應在此范圍內波動，這樣才具有對比的意義。因此，標準值差為0，其主要的意義在于根據標準值與數據之間的關聯度來得出水利工程外觀質量與標準外觀質量之間的關聯度，以此作為評價實際得分。

3 實證研究

3.1 小型水庫除險加固工程

某小型水庫位于嘉陵江的上游，庫容為9.79萬m3，主要功能為防洪、灌溉兼顧水產養殖等。水庫大壩主要是由土壩和輸水洞等組成，大壩長約160m。目前，壩體護坡較為凌亂，且沒有防護，存在一定的安全隱患。經過有關部門進行鑒定，有必要進行除險加固建設。此次建設內容包括：壩坡、輸水洞以及消力池。

對于主要的外觀質量檢測指標，建立評價指標體系，評價外觀質量的等級次序。

表1 外觀檢測主要指標情況

根據以上指標，以此劃分權重值。根據重要程度，對上述檢測指標進行評價，選擇的權重為：

Wj=(W1，W2，W3，W4，W5)=(0.1，0.1，0.2，0.3，0.3)

(7)

(1)以檢測斷面0+10為例，計算指標關聯度：

ξ1(1)=0.353
ξ1(2)=0.714
ξ1(3)=0.511
ξ1(4)=0.532
ξ1(5)=0.692

(2)計算加權關聯度：

0.511×0.2+0.532×0.3+0.692×0.3)=0.567

同理，可得：

r2=0.768，r3=0.670，r4=0.652，r5=0.645

由此可知，砌石護坡外觀尺寸質量排序依次為：r2〉r3〉r4〉r5〉r1。

同理，按照上述公示，可求出溢洪道關聯系度：ξ1=0.38，ξ2=0.76，ξ3=0.76

分別對溢洪道、消力池及控制段加權關聯度進行計算：

(1)計算溢洪道加權關聯度：

1×0.4)=0.74

(2)消力池段加權關聯度：

0.94*0.4)=0.82

(3)控制段加權關聯度：

1+0.84*0.4)=0.84

可以看出，溢洪道控制段外觀質量最高。

3.2 得分相同的水利工程對比

在實際情況中，存在不同的水利工程其外觀質量評價相同的情況，根據評分的主要檢測數據，對2個評分相同的水利工程進行評價。

根據質量要求計算各項合格率，計算公式為：

μ=Gi·G×100%

(8)

上式中，Gi—指標符合標準數量，G—數據總數。

計算得出：μ1=90%，μ2=90%，μ3=70%，μ4=70%

根據水利工程外觀質量等級與檢測合格率得分的對應關系可知以下內容：

同理，B水利工程相應實測數據為：

利用公式(8)計算得出：μ1=91.7%，μ2=91.7%，μ3=75%，μ4=83.3%

根據表2和表3中的數據得知，雖然不同的水利工程收集的數據樣本不同，但是最終的外觀質量評價卻是相同的。首先，將不合格點進行排除，可得：

表2 A工程外觀質量得分情況表

表3 B工程外觀質量得分情況表

將評價指標中國的質量標準的波動幅度作為計算關聯度之差，即：

(9)

計算關聯系數：

ξa(1)=0.515
ξa(2)=0.549
ξa(3)=0.985
ξa(4)=0.422

ξb(1)=0.566
ξb(2)=0.508
ξb(3)=0.980
ξb(4)=0.417

計算關聯度：

r1=0.515×0.25+0.549×0.25+
0.985×0.25+0.422×0.25=0.6178

r2=0.566×0.25+0.508×0.25+0.983×
0.25+0.417×0.25=0.6175

根據上述計算結果可知：A水利工程的外觀質量優于B水利工程，同時，也可以采用對比實測數據的方法，即對比2個水利工程相同檢測項目的數據，在外觀質量標準存在差異的情況下，通過對比2者之間外觀質量的關聯系數來確定質量關系。

4 結語

將灰色管理理論應用到水利工程外觀質量的評價工作中，建立基于灰色綜合評價法的水利工程外觀質量評價模型，在很大程度上彌補了我國當前水利工程外觀質量評價方法方面的空白，對水利工程外觀質量評級及工程總體的質量管理具有較強的現實意義。同時，在采用該方法對水利工程外觀質量進行評價時，應重點注意極值和權重的選擇，充分反映出評價對象的實際特點。最后，由于本人水平和時間有限，本文研究還存在諸多不足之處，如選擇的水利工程樣本較少，還需選擇更多的樣本進行驗證。在未來的研究和工作中，將重點研究本方法的普適性。