司 新 毅

(中國水務投資有限公司，北京100053)

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人口、資源和環(huán)境的矛盾愈加突出，粗放的生產(chǎn)生活方式與生態(tài)環(huán)境承載力之間的矛盾加劇。當前，我國水利工程質量整體水平有所提高，但質量問題仍然不少。作為投資建設單位，隨著項目越來越多，地域跨度越來越大，對工程質量掌控力越來越弱，如何建立規(guī)范的水利工程質量評價體系，對水利工程質量進行客觀、公正評估，制定合理的整改方案，是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵。

以往，各行業(yè)根據(jù)國家相關法律、法規(guī)和行業(yè)規(guī)定，構建適用于本行業(yè)的質量檢查體系。在進行綜合評價時，大多采用訪談、專家打分法確定各因素的影響力大小，再通過層次分析法[1]等確定各個因素的權重。這類方法是以經(jīng)驗為主導，要求采訪的專家達到一定數(shù)量，否則帶有很大的主觀因素，而投影尋蹤方法則比較客觀，現(xiàn)在應用比較廣泛[2-6]，而將此模型應用在質量評價研究方面相對較少，本文通過建立水利工程質量評價體系，應用構建的GA-PP模型，通過Matlab模擬編程，對水利工程質量問題進行客觀和合理評價。

1 水利工程質量評價體系的構建

影響水利工程質量的因素很多，在構建水利工程質量檢查體系指標時，應遵循系統(tǒng)性、科學性、可操作性三原則，結合相關規(guī)范和工程實際情況選取指標并對指標進行解釋。水利工程質量檢查體系包含三大體系：質量監(jiān)督體系、質量控制體系和質量保證體系。

(1)質量監(jiān)督監(jiān)督體系包括政府部門和項目法人對監(jiān)理單位和施工單位施工全過程進行監(jiān)督，按國家基本建設程序、規(guī)范、規(guī)程等進行檢查，作為投資建設單位，無權對政府部門進行檢查，所以質量監(jiān)督體系中不包含對政府部門的檢查。內(nèi)容包括對項目法人質量管理制度建設、機構建設、監(jiān)督手續(xù)辦理情況、設計變更和歷次發(fā)現(xiàn)問題整改情況的檢查，具體見表1。

(2)質量控制體系主要是指施工監(jiān)理單位根據(jù)設計要求和有關施工、監(jiān)理規(guī)范和規(guī)程對施工全過程、全方位進行監(jiān)督檢查，做好質量、進度、資金三大控制和合同條款管理實施工作。內(nèi)容包括機構建設、監(jiān)理質量檢查、簽發(fā)各類文件、監(jiān)理日志和月報情況。

(3)質量保證體系部門包括勘測設計單位和施工單位?？睖y設計質量保證包括勘察設計文件質量、現(xiàn)場服務及工作記錄等方面；施工質量保證包括施工質量管理制度建立與執(zhí)行、現(xiàn)場施工管理機構及責任人、施工過程質量控制、質量檢驗評定和質量驗收等等。

(4)評分細則。打分標準將質量評價體系指標的完成情況分為4個等級：完全符合(9～10分)，基本符合(6～9分)，部分符合(2～6分)，不符合(0分)，由專家對23項指標層按照打分標準進行打分，均值為該工程該指標層得分。

2 計算模型建立

投影尋蹤方法最早出現(xiàn)于20世紀60年代末，krusca首先使用投影尋蹤方法，把高維數(shù)據(jù)投影到低維空間，找到一個反映數(shù)據(jù)結構特征的最優(yōu)投影方向，用來分析和處理高維數(shù)據(jù)，是非線性、非正太高維數(shù)據(jù)的新興統(tǒng)計方法。目前廣泛地應用于分類、模式識別、遙感分類、圖像處理等領域。該模型主要包含4個步驟。

表1 水利工程質量評價體系指標

2.1 數(shù)據(jù)預處理

對于統(tǒng)計的指標樣本集數(shù)據(jù)，有的越大越優(yōu)，有的越小越優(yōu)，需將這些數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一處理。指標樣本集：

{x*(i,j)|i=1,2,…,m;j=1,2,…,n}

(1)

式中：x*(i,j)是第i個樣本對應的第j指標；m為樣本數(shù)；n為指標個數(shù)。

對于越大越優(yōu)指標：

(2)

對于越小越優(yōu)指標：

(3)

式中：xmax(j)是第j指標最大值；xmin(j)是第j指標最小值。

2.2 函數(shù)構建

設a(j)為投影向量，樣本i在該方向上的投影為：

(4)

其中，‖a‖=1，Z(i)的分部特征應該滿足：投影點局部盡可能密集，在整體上盡可能散開。類間散開度由Z(i)的標準差來表示：

(5)

類內(nèi)密集度由函數(shù)DZ來表示：

(6)

式中：E(Z)為投影值Z(i)的均值；R為局部密度窗口值，一般取0.1SZ；r(i,j)為樣本投影值Z(i)和Z(j)之間的距離，r(i,j)=|Z(i)-Z(j)|；u(t)為單位越階函數(shù)，當t≥0時，其值取1，當t<0時，其值取0。

綜上所述，可構造指標函數(shù)：

Q(a)=SZDZ

(7)

指標函數(shù)Q(a)會隨著投影向量a的變化而變化，投影尋蹤法就是找出對應的投影向量a，使得Q(a)取最大值，即：

目標函數(shù)：

maxQ(a)=SZDZ

(8)

約束條件：

(9)

2.3 函數(shù)求解

構造的函數(shù)為非線性優(yōu)化問題，傳統(tǒng)方法求解比較困難，本文采用遺傳算法[7]求解該問題，但是直接求解有一定難度，首先將帶有約束條件的極大值函數(shù)問題進行轉化，即目標函數(shù)：

(10)

式中：為保證投影向量平方和為1，M可以設為一個極大值，本文中取M=10 000。

遺傳算法主要包括以下幾個步驟：①生成初始群體。隨機產(chǎn)生 個數(shù)據(jù)組，構成一個初始群體。每個數(shù)據(jù)組包含23個變量，即投影變量。②交換。由交換概率挑選的每兩個父代通過將相異的部分基因進行交換，從而產(chǎn)生新的個體。③變異。首先在群體中隨機選擇一定數(shù)量個體，對于選中個體會以一定的概率改變某個數(shù)據(jù)基因的值。同生物界一樣，變異發(fā)生的概率很低。④適應度。將生成的n個數(shù)據(jù)組代入公式(10)中，目標值函數(shù)值越小，說明適應性越好，其適應值越大，下次交換概率也就會越大。⑤中止。給定遺傳代數(shù)mgen，算法迭代到此代數(shù)時停止。

通過Matlab7.1進行編程計算，為計算比較精確，n=100，megn=5 000。

2.4 分類和優(yōu)化排列

通過遺傳算法，可以求出最優(yōu)投影變量a*，將其代入式(4)，能夠得到最能反映高維數(shù)據(jù)特征的投影向量Z*，將Z*按從小到大順序排列。

3 實例分析

將歷年水利工程質量檢查指標打分情況進行收集統(tǒng)計，并歸一化進行處理，投影向量中每個值在[0,1]范圍內(nèi)，利用Matlab7.1，通過遺傳算法，對投影尋蹤模型進行求解，計算結果見表2，并將歷年投影值進行排序，具體見圖 1。

表2 水利工程評價指標歸一化數(shù)據(jù)及運算結果

圖1 歷年水利工程投影值情況變化表

根據(jù)計算結果可以看出，最佳投影向量都在[0,1]范圍內(nèi)，且平方和為1，計算結果滿足約束條件。

近年來，政府為了減輕財政負擔，政府與企業(yè)之間多采用PPP模式進行城市基礎設施項目建設，包含BOT，TOT等多種模式，企業(yè)利潤主要來自于運營階段，而工程的建設質量直接決定了運營的收益和運行成本，作為以建設、運營為主的投資單位，工程建設質量尤其重要。由圖1可以看出，歷年水利工程投影值逐年遞增，說明水利工程項目的質量管控力越來越大，質量越來越好，企業(yè)處在一個良性的發(fā)展當中。

雖然工程質量不斷提高，但并不代表沒有問題，建設方仍然存在一些制度、質量評定、工程驗收等方面的問題，各項目公司針對自己存在問題，根據(jù)專家提出的意見，認真制定整改方案，把工程質量工作落到實處，從源頭上減少質量問題的發(fā)生。

4 結 語

通過基于GA-PP水利工程質量評價體系研究，結論主要包含以下幾方面。

(1)GA-PP模型的建立，避免了客觀賦值的干擾，而且評價結果準確合理，為質量評價體系研究提供了新的方法。

(2)最佳投影向量各分量的大小，決定了各指標對整個質量評價體系的影響程度，為質量檢查提供了參考依據(jù)。

(3)工程質量評價體系指標沒有一個統(tǒng)一的標準，關于體系指標選取的全面性、科學性和完備性，有待進一步研究。

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