網(wǎng)絡(luò)分析法在水利工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)分析中的應(yīng)用

游濤++吳雨晴++李海交++張家強(qiáng)

摘 要：水利工程項(xiàng)目在開發(fā)建設(shè)過程中往往面臨著來自自然、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和社會(huì)環(huán)境等諸多因素的干擾和風(fēng)險(xiǎn)，其風(fēng)險(xiǎn)因素之間往往是相互關(guān)聯(lián)、相互影響的。針對(duì)此問題，提出了在層次分析法基礎(chǔ)上發(fā)展而來的網(wǎng)絡(luò)分析法對(duì)水利工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，首先采用德爾菲法獲取施工安全風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵指標(biāo)因素及指標(biāo)因素間的關(guān)系；其次建立風(fēng)險(xiǎn)因素多準(zhǔn)則、多層次的ANP結(jié)構(gòu)模型，借助于Super Decision進(jìn)行模型的計(jì)算和分析；最后依據(jù)所建立的模型，以大源渡二線船閘為例，應(yīng)用此方法求得風(fēng)險(xiǎn)因素總排序，為工程施工風(fēng)險(xiǎn)管理和控制提供依據(jù)，得出的結(jié)論符合工程客觀實(shí)際。

關(guān)鍵詞：風(fēng)險(xiǎn)因素 網(wǎng)絡(luò)分析法 德爾菲法 結(jié)構(gòu)模型

中圖分類號(hào)：TU723.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）03（b）-0109-03

為保證水利工程項(xiàng)目順利實(shí)施，對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)管理具有重要意義。風(fēng)險(xiǎn)分析常用的方法有綜合評(píng)判法、層次分析法、模糊綜合評(píng)判法等。在眾多的風(fēng)險(xiǎn)分析方法中，層次分析法AHP（The Analytic Hierarchy Process）是目前比較常用的一種方法，但是由于AHP的應(yīng)用前提是評(píng)價(jià)指標(biāo)是獨(dú)立的遞階層次關(guān)系，即各層次中元素之間是相互獨(dú)立的，因此在處理復(fù)雜系統(tǒng)中的相互關(guān)聯(lián)元素評(píng)價(jià)問題時(shí)受到了局限。而水利工程施工中涉及的技術(shù)問題、自然環(huán)境、組織管理和社會(huì)環(huán)境等的風(fēng)險(xiǎn)往往是相互聯(lián)系、相互影響的，各安全風(fēng)險(xiǎn)因素所構(gòu)成的是網(wǎng)絡(luò)循環(huán)結(jié)構(gòu)而并不是遞階層次結(jié)構(gòu)。AHP在分析這樣的問題時(shí)不能更好地反映各風(fēng)險(xiǎn)元素之間的本質(zhì)聯(lián)系，因此存在缺陷。而在AHP基礎(chǔ)上發(fā)展起來的網(wǎng)絡(luò)分析法ANP（The Analysis Network Process），正好能夠?qū)⑾到y(tǒng)內(nèi)各元素的關(guān)系用類似網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表示，表現(xiàn)各風(fēng)險(xiǎn)元素之間的相互影響和反饋，不僅彌補(bǔ)了AHP的缺陷，而且對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的描述更深刻，模型更加接近實(shí)際情況。

1 網(wǎng)絡(luò)分析法簡(jiǎn)介

1.1 ANP理論

網(wǎng)絡(luò)分析法ANP是美國(guó)匹茨堡大學(xué)的T.L.Saaty教授[1]于1996年在層次分析法的基礎(chǔ)上，考慮各因素或相鄰層次之間的相互影響，發(fā)展起來的一種適用于非獨(dú)立反饋系統(tǒng)的決策方法[2]。ANP的特點(diǎn)就是，在AHP的基礎(chǔ)上，既考慮同一元素集內(nèi)各元素之間的相互影響，又考慮不同元素集之間的相互影響，避免了AHP在建立遞階層次結(jié)構(gòu)時(shí)的假設(shè)條件，利用超矩陣對(duì)各相互影響的因素進(jìn)行綜合分析得出其權(quán)重，更符合實(shí)際情況。

1.2 ANP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

ANP一般將元素劃分為控制層和網(wǎng)絡(luò)層2個(gè)部分?？刂茖影繕?biāo)和決策準(zhǔn)則，所有的決策準(zhǔn)則只受目標(biāo)支配且彼此獨(dú)立，每個(gè)準(zhǔn)則的權(quán)重均可用AHP方法獲得，控制層中可以沒有決策準(zhǔn)則，但至少有一個(gè)目標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)層由所有受控制層支配的元素組成，元素之間相互影響，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[3]。

1.3 構(gòu)造ANP的典型結(jié)構(gòu)

首先構(gòu)造控制層，先界定目標(biāo)，再界定決策準(zhǔn)則。其次構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)層，它是由所有受控制層支配的元素組成的，其內(nèi)部是相互影響的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

1.4 構(gòu)造ANP超矩陣計(jì)算各元素權(quán)重

解超矩陣是ANP權(quán)重確定的核心工作，這是一個(gè)非常復(fù)雜的計(jì)算過程，手工運(yùn)算難度很大，借助Super Decision軟件可以解決這個(gè)問題。

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

大源渡航電樞紐位于湖南省衡山縣湘江干流，距衡陽(yáng)市62 km，是湘江衡陽(yáng)至城陵磯439 km千噸級(jí)航道的第一個(gè)以電養(yǎng)航的航電樞紐工程。近年來船閘日開閘次數(shù)逐年增多，通過能力已接近飽和，為滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和航道規(guī)劃建設(shè)的要求，確保大噸位船型能從城陵磯直接通航至衡陽(yáng)，在大源渡航電樞紐建設(shè)二線2 000 t級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的船閘已十分必要[4]。

2.2 ANP模型的建立

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的系統(tǒng)性和全面性原則，采用德爾菲法對(duì)大源渡二線船閘施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別，結(jié)合大源渡二線船閘的特點(diǎn)，建立大源渡二線船閘施工安全風(fēng)險(xiǎn)的ANP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型（見圖1、表1）。

2.3 ANP模型的計(jì)算

（1）確定未加權(quán)超矩陣?；诰W(wǎng)絡(luò)模型中各要素間的相互作用，通過專家問卷調(diào)查得各要素之間的關(guān)聯(lián)情況（見表2）。對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)因素采用1～9標(biāo)度法進(jìn)行重要度判斷打分，建立判斷矩陣。例如，在元素集A（建設(shè)規(guī)模）中，以元素A1（船閘等級(jí)）為準(zhǔn)則，元素A2（船閘線數(shù)）、A3（單級(jí)船閘水頭高度）按照其對(duì)A1（船閘等級(jí)）的影響大小進(jìn)行優(yōu)勢(shì)度比較，獲得判斷矩陣，然后根據(jù)判斷矩陣得出排序向量。同理，以A2（船閘線數(shù)）、A3（單級(jí)船閘水頭高度）為準(zhǔn)則獲得在各準(zhǔn)則下的排序向量，再將獲得的排序向量得到元素集A（建設(shè)規(guī)模）的排序矩陣W11。按照同樣的方法，求得對(duì)元素集B、C、D、E的排序矩陣，從而構(gòu)造出未加權(quán)的超矩陣W。

（2）確定加權(quán)超矩陣。對(duì)未加權(quán)超矩陣進(jìn)行加權(quán)得到加權(quán)超矩陣。

（3）計(jì)算極限超矩陣。加權(quán)超矩陣的列向量反映出的是各元素在各自作為次準(zhǔn)則下的優(yōu)勢(shì)度，并不能反映出整個(gè)系統(tǒng)的整體相對(duì)排序。這時(shí)需要對(duì)加權(quán)超矩陣求極限。由ANP的基本原理可知，列向量相同的超矩陣是，此時(shí)各元素的最終排序向量就是極限超矩陣的單列向量。

由于ANP的計(jì)算極為復(fù)雜且難度較大，該文借助美國(guó)Super Decision公司聯(lián)合Satty教授編制的專門用于ANP的決策軟件Super Decision，完成從模型的所有計(jì)算任務(wù)。經(jīng)過Super Decision計(jì)算后獲得結(jié)果見表3。

3 結(jié)論

（1）由表3中的權(quán)重值可以看出，在眾多風(fēng)險(xiǎn)因素中，C1（勘察不足）、B2（氣候條件不良）、B1（地質(zhì)條件不良）、C2（設(shè)計(jì)不當(dāng)）、E4（管理力度）、E2（安全及組織機(jī)構(gòu)不健全）是水利工程施工安全中最重要、最關(guān)鍵的風(fēng)險(xiǎn)因素。結(jié)合我國(guó)近年來發(fā)生的水利工程施工安全各類風(fēng)險(xiǎn)事故，絕大部分都是由以上風(fēng)險(xiǎn)因素引起的，這表明ANP在水利工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)分析中，是一種行之有效的方法，其分析結(jié)果也為水利工程施工風(fēng)險(xiǎn)管理指明了方向。在工程開展過程中要加強(qiáng)前期調(diào)查、預(yù)測(cè)和預(yù)防；在選址時(shí)應(yīng)做好地質(zhì)勘測(cè)，繞避不良地質(zhì)地段；在建設(shè)過程中應(yīng)運(yùn)用動(dòng)態(tài)控制原理加強(qiáng)對(duì)施工過程的管理；要建立健全安全及組織機(jī)構(gòu)，工程規(guī)模巨大、參與方眾多等特點(diǎn)給項(xiàng)目的順利實(shí)施帶來了巨大的挑戰(zhàn)，如果缺乏有效的組織管理工作，將不利于項(xiàng)目各參與方的團(tuán)結(jié)協(xié)作，甚至給項(xiàng)目造成嚴(yán)重的進(jìn)度拖延和經(jīng)濟(jì)損失。

（2）其次，比較重要的風(fēng)險(xiǎn)有：D5（國(guó)家宏觀經(jīng)濟(jì)政策）、B3（周圍環(huán)境條件不利）、C3（施工質(zhì)量控制不合格）、B4（突發(fā)事件影響）、D4（通貨膨脹）、D1（費(fèi)用超支）。這些風(fēng)險(xiǎn)雖然不是關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)，但是風(fēng)險(xiǎn)一旦發(fā)生，對(duì)項(xiàng)目的影響也是重大的，必須予以重視。這些風(fēng)險(xiǎn)在項(xiàng)目開展過程中要對(duì)其進(jìn)行預(yù)防控制和監(jiān)測(cè)管理。

（3）風(fēng)險(xiǎn)的可變性決定了其會(huì)隨著時(shí)間和環(huán)境的改變而變化，所以盡管其余的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率都較小，但也不能不予關(guān)注或忽略，這些風(fēng)險(xiǎn)在項(xiàng)目開展過程中要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（4）在構(gòu)建ANP模型時(shí)，由于需要憑借專家經(jīng)驗(yàn)對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行比較判斷，因此分析結(jié)果的準(zhǔn)確性在一定程度上依賴于專家的主觀偏好。所以，在應(yīng)用ANP法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)充分考慮專家可信度因素，從而使模型更為客觀準(zhǔn)確。

該文結(jié)合ANP的理論方法，以某船閘施工安全風(fēng)險(xiǎn)分析為例，針對(duì)工程本身的特點(diǎn)，采用德爾菲法對(duì)工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別，建立風(fēng)險(xiǎn)因素多準(zhǔn)則、多層次的ANP結(jié)構(gòu)模型，借助于Super Decision進(jìn)行模型的計(jì)算和分析。通過對(duì)總排序結(jié)果的分析，表明ANP在工程風(fēng)險(xiǎn)分析中能夠有效地處理各種風(fēng)險(xiǎn)因素之間復(fù)雜的相互影響關(guān)系，從而發(fā)現(xiàn)其關(guān)鍵的風(fēng)險(xiǎn)因素，分析結(jié)果能為工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)控制和管理提供重要參考，表明了該方法的可行性和有效性。

參考文獻(xiàn)

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