王振興 （南水北調(diào)中線干線建設(shè)管理局，北京100038）

水利工程建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，建設(shè)周期長(zhǎng)、投資需求大、技術(shù)要求高，且存在著很大的風(fēng)險(xiǎn)［1］。準(zhǔn)確地分析、判斷水利工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)是降低水利工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)損失，提高水利工程投資決策水平的重要途徑。目前，水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的重要性得到了廣泛重視，許多研究者對(duì)其進(jìn)行了研究，如基于層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法等的評(píng)價(jià)模型［2-3］。這些方法為水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供一定的參考。但是，這些方法主要依靠專(zhuān)家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，在評(píng)價(jià)過(guò)程易受主觀因素的影響，且當(dāng)評(píng)價(jià)指標(biāo)較多時(shí)，專(zhuān)家無(wú)法憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)衡量各指標(biāo)的相對(duì)重要性，從而很難保證給出評(píng)價(jià)的客觀性。相比依靠專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)判斷來(lái)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)數(shù)的評(píng)價(jià)方法，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不需要考慮指標(biāo)間相互關(guān)系，只需將評(píng)價(jià)指標(biāo)值作為樣本輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，就能對(duì)水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而降低了評(píng)價(jià)過(guò)程的主觀性，使之更具科學(xué)性。

鑒于此，筆者提出了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，利用水利建設(shè)項(xiàng)目中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，且在評(píng)價(jià)過(guò)程中無(wú)須對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的內(nèi)在關(guān)系進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，從而有效地減少評(píng)價(jià)過(guò)程中的人為因素，提高評(píng)價(jià)過(guò)程的客觀性。

1 水利工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

圖1 水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

一個(gè)水利工程建設(shè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)主要包括：政治風(fēng)險(xiǎn)、經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)、自然風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、商務(wù)風(fēng)險(xiǎn)和信用風(fēng)險(xiǎn)［4］。通過(guò)對(duì)水利工程建設(shè)項(xiàng)目各種風(fēng)險(xiǎn)及其因素的分析和綜合，結(jié)合水利工程建設(shè)項(xiàng)目管理實(shí)際，建立了如圖1所示的水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)值形式復(fù)雜，涉及到不同量綱，有些指標(biāo)值可以通過(guò)定量計(jì)算獲得，有些指標(biāo)值只能通過(guò)定性分析獲得。因此，從效率和實(shí)用的角度，采用十分制打分的方法進(jìn)行量化，而定量指標(biāo)直接采用原值，然后，再將這些數(shù)值進(jìn)行歸一化處理。進(jìn)行歸一化處理后的指標(biāo)值在0～1之間，且各指標(biāo)在同一數(shù)量級(jí)別上，便于進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2 評(píng)價(jià)模型

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) （BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）是由大量處理單元 （神經(jīng)元）廣泛互連而成的網(wǎng)絡(luò)，是對(duì)人腦信息處理功能的模擬和延伸，是一種動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)系統(tǒng)［5］。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為一種前潰神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可用來(lái)逼近復(fù)雜的非線性動(dòng)態(tài)函數(shù)，將訓(xùn)練后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于水利工程建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，是一種智能的評(píng)價(jià)方法。一個(gè)3層的BP網(wǎng)絡(luò)可以完成任意輸入層到輸出層的變換［6］。

基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型是將用于風(fēng)險(xiǎn)分析指標(biāo)值作為BP網(wǎng)絡(luò)模型的輸入量，將評(píng)價(jià)結(jié)果作為網(wǎng)絡(luò)模型的輸出量，用樣本對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；網(wǎng)絡(luò)通過(guò)自適應(yīng)學(xué)習(xí)，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，獲取專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)、主觀判斷。這樣訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)模型就可用于水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

筆者采用輸入層多輸入單元、單隱層和單輸出單元的3層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。在該3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)值作為輸入層，輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)用n表示；輸出層輸出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算結(jié)果，表示水利工程建設(shè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果；隱層的設(shè)計(jì)在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中極其重要，隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)的選取直接影響到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算性能的優(yōu)劣。目前，隱層節(jié)點(diǎn)的選取通常是先由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)的初值，然后在迭代計(jì)算中對(duì)其不斷進(jìn)行修正，最終以計(jì)算誤差最小的一組隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)。

網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練算法采用L-M（Levenberg-Marquardt）反向傳播算法，輸入值先傳播到隱單元，經(jīng)作用函數(shù)運(yùn)算后再把隱層單元輸出值傳播到輸出層，得到輸出值，再通過(guò)反向誤差傳播不斷修正網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值，直至系統(tǒng)誤差小于給定收斂值［7］。

圖2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3 模型求解與檢測(cè)

根據(jù)建立的水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的12個(gè)指標(biāo) （政治環(huán)境、法規(guī)政策、通貨膨脹、利率匯率、自然災(zāi)害、現(xiàn)場(chǎng)條件、勘探設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、合同條款、工程變更、管理能力、合同履行），則神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入單元的個(gè)數(shù)為12個(gè)，輸入向量由定性和定量指標(biāo)組成，并量化和歸一化到 ［0，1］之間的指標(biāo)值。輸出層1個(gè)，由所選取的10個(gè)樣本的綜合評(píng)價(jià)等級(jí)值組成。輸出向量采用區(qū)間法，分為很大（0．8～1），大 （0．6～0．8），一般 （0．5～0．6），小 （0．4～0．5），較小 （0～0．3）5個(gè)等級(jí)。采用Matable 7．0軟件實(shí)現(xiàn)編程求解，通過(guò)訓(xùn)練完成網(wǎng)絡(luò)對(duì)樣本的學(xué)習(xí)。根據(jù)收集到的10組數(shù)據(jù)，用前8組用于訓(xùn)練學(xué)習(xí)樣本，后2組用于驗(yàn)證。設(shè)定學(xué)習(xí)速率為0．01，誤差限制在0．002，訓(xùn)練樣本如表1所示。利用訓(xùn)練好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用后2組數(shù)據(jù)對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，檢測(cè)結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果與專(zhuān)家評(píng)價(jià)結(jié)果之間誤差小，可以用該模型對(duì)水利工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，以作為項(xiàng)目的決策依據(jù)。

表1 訓(xùn)練及檢測(cè)樣本

表2 訓(xùn)練及檢測(cè)結(jié)果

4 實(shí)例分析

下面筆者對(duì)與訓(xùn)練樣本和檢測(cè)樣本選取相同的某一水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理提供參考。針對(duì)該水利工程建設(shè)項(xiàng)目，首先邀請(qǐng)有關(guān)專(zhuān)家采用十分制方法對(duì)該項(xiàng)目各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行打分，各指標(biāo)歸一化結(jié)果如表3所示。然后，對(duì)表中的數(shù)據(jù)應(yīng)用所建立的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，計(jì)算出該工程項(xiàng)目的綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值為0．412。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，該水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)較小。

表3 某水利工程建設(shè)項(xiàng)目評(píng)價(jià)指標(biāo)

5 結(jié) 語(yǔ)

水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)有助于控制風(fēng)險(xiǎn)，是水利工程項(xiàng)目管理的重要環(huán)節(jié)。筆者運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的思想和方法對(duì)水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，不受人為因素的影響，準(zhǔn)確度高，在水利工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理中具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

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