錢經(jīng)緯, 楊順生

(西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院， 四川成都 610031)

在目前的高速公路隧道消防水源方案評價中，依靠主觀判斷從單一或若干指標進行決策。通過從內(nèi)部因素和外部因素羅列評價指標，并定性的評價方案確實可以規(guī)避掉一些主觀隨意性，但仍然不能建立較為客觀且實用的評價方法。從最初的高速公路隧道消防水源方案的偏主觀選擇與介紹，到后來引入SWOT矩陣分析法從優(yōu)勢、劣勢、機會、威脅四個方面闡述五種取水方案進行選擇，盡可能的避免主觀偏好進行水源方案選擇。隨著高速公路隧道消防水源方案比選研究不斷深入，建立一套方案評價指標體系越來越重要。

1 水源方案評價指標體系

建立一個科學(xué)的指標體系應(yīng)滿足全面性、合理性、系統(tǒng)性、可比性及差異性五個基本要求。根據(jù)指標的自身屬性和性質(zhì)篩選為定性與定量兩大類，在總結(jié)大廣高速黃龍帶隧道、渝廣高速華鎣山隧道、成自瀘高速吉口隧道等國內(nèi)多條重點高速公路隧道消防工程項目設(shè)計經(jīng)驗，并征求專家意見后建立起評價指標體系。羅列消防水源選取及必選的關(guān)鍵性指標，分類并整理后將消防水源方案指標體系劃分為4大準則層：技術(shù)方案、經(jīng)濟性、環(huán)境影響、運營及管理。

技術(shù)方案是體系的核心，因為其不僅與經(jīng)濟性密切相關(guān)，也直接影響運營及管理。技術(shù)方案分為技術(shù)條件和主要工程量，并向下繼續(xù)細分指標；經(jīng)濟性包含土建工程投資費用、設(shè)備材料購置費用(含電力自控等電氣設(shè)備安裝及購置費用)、相關(guān)工程費用；環(huán)境影響包含對生態(tài)系統(tǒng)的影響和對水環(huán)境影響；運營及管理包含后期運營和后期管理及維護。

2 評價指標體系指標權(quán)重的確定

為確定各準則層和指標之間的重要性，采用賦權(quán)的方法來確定。其中層次分析法(AHP)通過對指標兩兩比較相對重要性程度，并利用矩陣運算各指標在該準則層內(nèi)的權(quán)重值，最終得出指標在評價體系中的權(quán)重值。建立判斷矩陣A={axy},其中aij的含義為第x個指標與第y個指標進行比較，第y個因素與第x個因素的相對重要性。兩個基本指標相對于總目標的重要性取值采用1～9標度法。采用MATLAB對判斷矩陣求解出權(quán)向量，然后對矩陣進行一致性檢驗。當(dāng)一致性比例指標CR不具有滿意一致性時，將重新調(diào)整判斷矩陣中各個指標的相對重要性及取值，直到能夠具備滿意一致性。

2.1 準則層對于總目標的相互比較及權(quán)重計算

采用1～9標度法，關(guān)于4個子則層和總目標重要性比較的結(jié)果如表1所示。

表1 4個子準則層和總目標重要性比較

對應(yīng)的判斷矩陣為：

計算采用軟件Matlab7.0，結(jié)果為λmax=4.072。

為保證4個準則層權(quán)重向量和為1，針對特征值λmax對應(yīng)的特征向量進行歸一計算的權(quán)重向量V={0.2707,0.4182,0.1906,0.1205}。

2.2 子準則層內(nèi)相對重要性比較

采用1～9標度法用如上的方法先依次開展子準則層內(nèi)指標相互比較，再依次計算指標相對于總目標及相對于子準則層的權(quán)重值。

2.2.1 技術(shù)方案準則層

技術(shù)方案準則層分為技術(shù)條件和主要工程量兩個子準則層，先計算子準則層相對于技術(shù)方案的權(quán)重值(表2)，再依次對技術(shù)條件和主要工程量兩個子準則層內(nèi)開展比較和權(quán)重計算(表3、表4)。

表2 兩個子準則層對技術(shù)方案的相對重要性比較

表3 技術(shù)條件子準則層內(nèi)指標的相對重要性比較

表4 技術(shù)條件子準則層各指標的相對重要性比較

2.2.2 經(jīng)濟性準則層

經(jīng)濟性準則層內(nèi)指標的相對重要性比較見表5。

表5 經(jīng)濟性準則層內(nèi)指標的相對重要性比較

2.2.3 環(huán)境影響準則層

環(huán)境影響準則層內(nèi)指標的相對重要性比較見表6。

表6 環(huán)境影響準則層內(nèi)指標的相對重要性比較

2.2.4 運營及管理準則層

運營及管理準則層內(nèi)指標的相對重要性比較見表7。

表7 運營及管理準則層內(nèi)指標的相對重要性比較

2.3 各指標對于總目標的權(quán)重計算

采用2.1節(jié)描述的方法和2.2節(jié)相對重要性比較結(jié)果，計算出各指標對于總目標的權(quán)重及子準則層對于總目標的權(quán)重(表8)。

表8 消防水源評價指標權(quán)重

3 評價指標體系指標權(quán)重表的分析運用

14個基本指標根據(jù)其性質(zhì)可以分為兩類：定量指標和定性指標。其中關(guān)于技術(shù)方案和經(jīng)濟性準則層主要為定量指標，其指標來源于設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；關(guān)于環(huán)境影響和運營及管理準則層主要為定性指標，其指標影響效果來源于綜合評價。根據(jù)水源方案評價指標體系并結(jié)合層次分析法，定義各指標對方案的評價過程為一級模糊綜合評價，4個一級準則層內(nèi)指標對于方案的評價為二級綜合評價。

對于技術(shù)方案和經(jīng)濟性這2個一級準則層，指標基本為定量指標且可以根據(jù)方案設(shè)計數(shù)據(jù)定量化處理，針對技術(shù)方案和經(jīng)濟性2個一級準則層內(nèi)的定量指標，適合采用灰色理論分析。如先基于模糊理論將定量指標數(shù)值模糊化，則原可定量化指標模糊化且?guī)в兄饔^偏好性了，影響最終的分析判斷?；疑P(guān)聯(lián)度法可直接利用待評價方案的各定量指標計算數(shù)值，通過確定理想最優(yōu)方案的指標效果評價向量，并計算各方案相對于理想最優(yōu)方案的灰色關(guān)聯(lián)度，開展方案排序。

3.1 模糊層次分析

水源方案的一級模糊綜合評價過程即為單指標對總目標 的評價，或多指標對總目標的評價。設(shè)第i類的第j個指標為Aij，Aij對于第k個方案的模糊隸屬度為Aijk。由此得出單個指標的評判隸屬度矩陣，即向量Rij={rij1，rij2，...}。其中隸屬度的含義為當(dāng)僅考慮Aij指標時，評價結(jié)果選取第K個方案的合理程度。同理適用于二級模糊綜合評價過程，即多指標對于總目標的影響。

3.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析

相對而言，技術(shù)方案和經(jīng)濟性采用的是相對確定的數(shù)值，可以采用灰色關(guān)聯(lián)度法將待評價方案的某個定量指標計算數(shù)值。通過確定最優(yōu)方案的指標評價矩陣計算該方案對理想最佳方案的灰色關(guān)聯(lián)度，并根據(jù)數(shù)值大小繼續(xù)排序。

4 小結(jié)

隧道消防水源方案的綜合評價過程是一項復(fù)雜的且受多方面影響的系統(tǒng)價值工程，根據(jù)實際復(fù)雜情況(如地質(zhì)、地下水情況或業(yè)主偏好等)的水源方案需要考慮的側(cè)重點也不同。