基于熵權優化ＦＦＲ－ＢＮ 法的梁式渡槽運行風險評價

康鳴雷 趙本超 葉偉 李迎春 張盧笑 董朝陽

摘 要：梁式渡槽運行受多種風險因素影響，各因素之間聯系及作用關系的復雜性及對因素認知的局限性常常造成風險評價結果不夠精確，對此提出基于熵權優化的ＦＦＲ－ＢＮ 法開展梁式渡槽運行風險分析。此方法采用熵權法對主觀與客觀權重進行融合優化，有效解決了傳統評價方法中專家打分低精度及強主觀性問題。通過解釋結構模型將梁式渡槽復雜系統拆分為各種子系統（因素、要素），隨后分析風險因子之間的直接二元關系，從而構建復雜系統內風險因子、風險事件之間的邏輯關系框架，并在此基礎上計算因子的模糊失效概率，運用貝葉斯網絡的反向推理技術確定風險事件發生的最大可能路徑、梁式渡槽運行風險中決定性風險因子。通過此方法計算得出實例梁式渡槽綜合風險等級為Ｉ 級，關鍵致災風險因子為設計洪水增加、鋼筋失效、表層混凝土剝蝕、材料特性等，受所處區域地形及地質條件影響，裹頭邊坡防護問題導致的風險致因鏈是最大可能風險致因鏈。

關鍵詞：熵權法；貝葉斯網絡；解釋結構模型；梁式渡槽；風險分析

中圖分類號：ＴＶ６７ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０５．０２４

引用格式：康鳴雷，趙本超，葉偉，等．基于熵權優化ＦＦＲ－ＢＮ 法的梁式渡槽運行風險評價［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（５）：１４５－１５２，１５７．

０ 引言

伴隨著引調水工程的建設，越來越多的梁式渡槽工程出現在長距離輸水線路的重要節點上。梁式渡槽工程具有大跨度結構優勢的同時，存在一些結構設計難點及槽墩沖刷、裹頭穩定等運行防護風險點。現階段，針對梁式渡槽的研究主要集中在渡槽結構的受力分析與計算方面［１－３］ ，對于風險分析的研究相對較少，在此方面，宋軒等［４］ 從工程失效模式及其功能影響角度開展了渡槽的風險因子識別，針對風險因子提出了預防改進措施。賀海挺等［５］ 在分析調水工程整體風險的過程中，采用ＦＥＭＡ 分析方法研究了梁式渡槽失效模式、失效原因、失效影響、失效檢測方法、補償措施及嚴酷度類別等。通過對梁式渡槽工程失效模式的分析，能在設計與施工階段明確工程的關注重點，但其運行過程中不僅要保障工程安全，而且要兼顧功能效益的發揮，使得梁式渡槽運行風險分析的復雜程度極大提高，需要選擇合適的風險分析方法。

在工程運行的全壽命周期內，風險無處不在、無時不有，風險事件發生的不確定性，使得風險認識和控制都存在一定的不確定性［６］ 。現階段用于風險評估的方法較多，各類方法各有優缺點。Ｅｌ Ｈａｊｊ 等［７］ 針對洪水風險提出一套系統的定性風險評估方法，在分析洪水引發風險的同時考慮了管控措施介入對事故發生與演化的影響。Ｋａｄｒｉ 等［８］ 提出了一種基于級聯效應的風險分析方法，可考慮人為、組織及基礎設施系統之間的相互依賴性。李新宏等［９－１０］ 結合模糊集理論和證據理論提出風險評估方法，并應用其得到基本事件的發生概率。受風險模糊性與不確定性影響，用于量化風險分析和評估的數據通常是有限的或者不充分的，需要采取動態分析方法進行風險評估，例如黃玥誠［１１］ 提出的可分析風險全過程演化的基于拓撲模型風險分析方法，王姣等［１２］ 開發的綜合可變模糊集理論－信息熵方法－信息擴散方法的風險評估模型等。此外，綜合考慮風險系統是典型的“自然社會”復雜系統，將復雜系統建模的相關方法應用到風險評估中是重要的思路和研究方向之一［１３－１４］ 。在眾多方法中，貝葉斯網絡（ＢＮ）作為一種魯棒性較強的概率技術，相比于其他綜合風險分析方法，能夠使網絡節點變量之間的因果關系及條件相關關系更加直觀化，可用于工程運行期間的工程脆弱性評估［１５－１６］ 。因此，筆者在充分識別梁式渡槽運行風險的基礎上，采用貝葉斯網絡進行風險分析，力求厘清梁式渡槽運行期多因素因果關系及影響，從而得出客觀的風險評價結果。