基于模糊聚類的水利工程質(zhì)量評價因素集構(gòu)建

張 煒

（浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 311231）

基于模糊聚類的水利工程質(zhì)量評價因素集構(gòu)建

張 煒

（浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 311231）

論文采用模糊聚類、優(yōu)選決策統(tǒng)一理論與循環(huán)迭代模型理論，建立了水利工程中堤防加固工程的多層質(zhì)量評價因素集，為模糊評價因素集的建立提供了更客觀、更科學(xué)的實(shí)現(xiàn)方法，為水利堤防加固工程質(zhì)量的綜合模糊評價提供了更合理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

堤防加固工程；因素集；模糊聚類；優(yōu)選決策統(tǒng)一理論與循環(huán)迭代模型

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)勁增長，我國的水利水電工程也得到了快速的發(fā)展，如三峽工程、南水北調(diào)工程等。水利工程的建設(shè)速度越快，項目越來越多，水利工程的質(zhì)量問題也隨之出現(xiàn)，給人們生命和財產(chǎn)帶來損失，因此，加強(qiáng)水利工程的施工質(zhì)量控制是建設(shè)好水利工程的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前我國對水利工程施工質(zhì)量的管理主要體現(xiàn)“施工單位自檢、監(jiān)理單位驗(yàn)收、政府部門監(jiān)督”的三級管理形式。由于影響水利工程質(zhì)量的因素較多，而且是多層次、多級別，給質(zhì)量管理帶來諸多困難，那么如何對紛繁復(fù)雜的質(zhì)量因素進(jìn)行科學(xué)的分類、分級管理和評價，對控制工程質(zhì)量將起到非常重要的作用。本文通過采用模糊數(shù)學(xué)理論中的模糊聚類、優(yōu)選決策統(tǒng)一理論與循環(huán)迭代模型對質(zhì)量影響因素集進(jìn)行了量化層次分類，為質(zhì)量評價更加準(zhǔn)確提供了科學(xué)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 模糊聚類、識別、優(yōu)選統(tǒng)一理論與循環(huán)迭代模型

在工程模糊集理論的研究中，陳守煜教授通過以全體樣本對全體類別加權(quán)廣義歐氏權(quán)距離平方和最小為目標(biāo)函數(shù),建立了模糊聚類、識別與優(yōu)選決策統(tǒng)一的理論與循環(huán)迭代模型。其中模糊聚類是核心,模糊識別與優(yōu)選決策模型均由模糊聚類導(dǎo)出。該模型發(fā)展了模糊數(shù)學(xué)關(guān)于模糊聚類、模糊模式識別、模糊決策理論。循環(huán)迭代模型及其多種組合模型，適用于各種科學(xué)領(lǐng)域的模糊集分析，它是一種在多層次、多因素場合對事物進(jìn)行綜合評定的方法。

聚類分析是模糊數(shù)學(xué)數(shù)理統(tǒng)計中的一種多元分析模糊聚類分析方法，它是用數(shù)學(xué)方法定量地確定樣本的親疏關(guān)系，從而客觀地劃分類型。事物之間的界限，有些是確切的，有些則是模糊的。當(dāng)聚類涉及事物之間的模糊界限時，需運(yùn)用模糊聚類分析方法，使其趨于清晰量化。模糊聚類分析有兩種基本方法：系統(tǒng)聚類法和逐步聚類法，其中系統(tǒng)聚類法包含了直接聚類法。

本文以小型水利堤防加固工程為案例，針對其質(zhì)量評價存在模糊性、影響因素繁多等特點(diǎn)，采用模糊聚類、識別與優(yōu)選決策統(tǒng)一的理論與循環(huán)迭代模型的方法，構(gòu)建多級工程質(zhì)量評價因素集。模型如下：

2 建立堤防加固工程質(zhì)量模糊評價因素集

堤防加固工程質(zhì)量的綜合評價因素呈現(xiàn)多層次、多因素的特點(diǎn)，我們采用層次分析法，根據(jù)模糊綜合評價模型，首先建立各層模糊評價因素集。本文從影響工程質(zhì)量的準(zhǔn)備階段、施工階段、驗(yàn)收階段三個主要階段出發(fā)，采用模糊聚類、優(yōu)選決策統(tǒng)一理論與循環(huán)迭代模型，分兩層對影響工程質(zhì)量的主要因素進(jìn)行聚類，從而得到層次分明、科學(xué)合理的因素集合。

首先通過采取問卷調(diào)查法和咨詢企業(yè)專家，經(jīng)過分析、匯總得出影響堤防加固工程質(zhì)量的基于三個階段的第一層主要因素，即：工程環(huán)境、工程設(shè)計、工程實(shí)體質(zhì)量、工程外觀質(zhì)量、工程項目參與人、工程資料驗(yàn)收、工程質(zhì)量竣工驗(yàn)收。對這7個因素共設(shè)定6個性狀指標(biāo)進(jìn)行重要性打分，即：施工準(zhǔn)備、設(shè)計過程、施工過程、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量檢查、質(zhì)量驗(yàn)收，分值取值范圍為 0.5分~5分，分值越高越重要，此分為重要性打分并不歸一化處理，分類對象數(shù)值列表見表 1。其中論域?yàn)樵u價工程質(zhì)量的7個主要因素，將其作為分類對象進(jìn)行模糊聚類，每個因素用六個性狀指標(biāo)來表示，即：

表1.分類對象數(shù)值列表

為在直接聚類法得到的分類結(jié)果中選取出最佳的聚類結(jié)果，再進(jìn)一步采用前面提出的模糊聚類循環(huán)迭代模型，對由直接聚類法得到的分類結(jié)果進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)選，給出客觀量化結(jié)果。由于該方法計算量較大，需采用 C++面向?qū)ο蟮木幊谭椒▉韺?shí)現(xiàn)。

同理計算第二層的最佳聚類分析結(jié)果。由于第一層主要因素中包含的第二層主要因素更多，從勞動環(huán)境到管理環(huán)境、從水工施工圖設(shè)計到樁基檢測資料、從水泥攪拌樁質(zhì)量到堤頂路面工程外觀質(zhì)量、從建設(shè)單位到政府質(zhì)量監(jiān)督部門、從隱蔽工程驗(yàn)收記錄到工程竣工觀感質(zhì)量等共39個影響因素。為使聚類結(jié)果更科學(xué)，需對這39個因素設(shè)定更全面的性狀指標(biāo)進(jìn)行重要性打分，從而計算得到第二層各單因素的最佳聚類。詳細(xì)過程不再贅述，直觀地給出各層因素聚類結(jié)果，見圖1。

4 結(jié) 語

通過采用模糊聚類、優(yōu)選決策統(tǒng)一理論與循環(huán)迭代模型的理論與方法，建立了堤防加固工程質(zhì)量評價的因素集及其因素集分層，將以往靠主觀經(jīng)驗(yàn)法轉(zhuǎn)變成以模糊數(shù)學(xué)的計算方式，為水利工程質(zhì)量因素集的建立進(jìn)行一次新的嘗試，為水利工程質(zhì)量評價提出一種新的方法。

圖1.各層因素聚類結(jié)果圖

[1]謝季堅,劉承平.模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2000.

[2]中華人民共和國水利部.ICS93.160 SL176-2007水利水電工程施工質(zhì)量檢驗(yàn)與評定規(guī)程[S].北京:中國水利水電出版社,2007.

[3]陳守煜等.模糊聚類、識別、優(yōu)選統(tǒng)一理論與循環(huán)迭代模型[J].大連理工大學(xué)學(xué)報,2004,(6):884-886.

[4]喬慧,和小明.模糊聚類循環(huán)迭代模型在寧波市干旱程度評估中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2011,(1):283-284.

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A

1673-2219（2014）05-0160-06

2014－03－07

浙江省水利科技計劃項目（項目編號RC1347）。

張煒（1968－），男，工程碩士，浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院高級工程師，研究方向?yàn)楣こ坦芾砼c施工技術(shù)，主要從事施工管理和工程監(jiān)理的教學(xué)工作。

（責(zé)任編校：京華）