劉慶軍

(盤(pán)錦市大洼區(qū)水利服務(wù)中心，遼寧 盤(pán)錦 124200)

0 引 言

在可行性研究和項(xiàng)目建議書(shū)階段預(yù)測(cè)的工程造價(jià)即為項(xiàng)目投資估算，它是對(duì)近期開(kāi)發(fā)項(xiàng)目作出決策、批準(zhǔn)及初步設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，且對(duì)于保障項(xiàng)目的順利實(shí)施、建設(shè)及成本控制具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。結(jié)合以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在我國(guó)水利工程項(xiàng)目中超預(yù)算決算、超概算預(yù)算及超估算概算的“三超”問(wèn)題較為常見(jiàn)，且在實(shí)際工程中通常存在責(zé)任人不明確的現(xiàn)象。在項(xiàng)目建設(shè)時(shí)“三超”問(wèn)題的出現(xiàn)可產(chǎn)生如下三方面的后果，即建設(shè)項(xiàng)目的投入資金顯著增大，實(shí)際消耗的費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于項(xiàng)目預(yù)算；由于無(wú)法承擔(dān)項(xiàng)目預(yù)算外的資金負(fù)擔(dān)，建設(shè)單位直接進(jìn)入停滯狀態(tài)或明顯降低項(xiàng)目進(jìn)度；為保障自然利益和解決建設(shè)資金問(wèn)題，參建單位往往采取降低工程質(zhì)量的方法，從而導(dǎo)致在后期的服役運(yùn)行時(shí)無(wú)法充分發(fā)揮其功能作用或埋下安全隱患?？偠?，任何一種不利因素均可對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)產(chǎn)生影響并對(duì)工程質(zhì)量和下游區(qū)域的安全構(gòu)成威脅[1-3]。

建設(shè)項(xiàng)目出現(xiàn)“三超”問(wèn)題不僅和自然災(zāi)害、設(shè)計(jì)變更等因素有關(guān)，而且受政策變化及市場(chǎng)波動(dòng)等影響顯著，從項(xiàng)目造價(jià)管理的角度可認(rèn)為造價(jià)估算針對(duì)性差、估算方法不合理、經(jīng)費(fèi)到位不及時(shí)以及長(zhǎng)期采用非標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)等綜合因素影響，為造成項(xiàng)目造價(jià)存在較大偏差的原因。另外，在項(xiàng)目建設(shè)初期由于地質(zhì)勘察難度高、數(shù)據(jù)資料準(zhǔn)確性差等，采用傳統(tǒng)的估算方法確定的工程造價(jià)往往存在可靠性低、誤差大等問(wèn)題。在日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下和水利工程快速發(fā)展的背景下，亟需建立一套科學(xué)有效、適用性強(qiáng)的項(xiàng)目造價(jià)估算方法[4-7]。鑒于此，文章將指數(shù)平滑法和模糊數(shù)學(xué)法相耦合，準(zhǔn)確、快速的預(yù)測(cè)分析了建設(shè)項(xiàng)目投資狀況。

1 建模流程

1.1 相關(guān)理論分析

1)指數(shù)平滑法。該方法是一種基于時(shí)間序列的預(yù)測(cè)法，其理論依據(jù)為移動(dòng)平滑法，計(jì)算公式為：

St=αyt+(1-α)St-1

(1)

式中：yt、St分別為時(shí)間t的實(shí)際值與平滑值；St-1、α分別為時(shí)間t-1的實(shí)際值與指數(shù)平滑常數(shù)，α值處于0-1之間。

實(shí)際結(jié)果與預(yù)測(cè)值之間的差異響應(yīng)速度以及平滑水平和平滑常數(shù)α密切相關(guān)，確定α值運(yùn)用該方法的關(guān)鍵。

2)模糊數(shù)學(xué)法?；谀：险摰哪：龜?shù)學(xué)式客觀世界中的模糊性與經(jīng)典數(shù)學(xué)之間的橋梁，而模糊集合是由Zadeh提出的用于描述事物模糊性特征的方法。在模糊集合中模糊度、貼進(jìn)度這兩個(gè)概念至關(guān)重要，為表征兩個(gè)模糊集合的相似程度王培莊教授提出了貼進(jìn)度的概念及其計(jì)算公式。

1.2 估算模型的構(gòu)建

文章結(jié)合模糊數(shù)學(xué)相關(guān)方法和指數(shù)平滑法理論依據(jù)，構(gòu)建了用于估算預(yù)測(cè)工程投資的數(shù)學(xué)模型，其主要流程如下：

1)設(shè)已建水利項(xiàng)目有n個(gè)，將其標(biāo)記為A1，A2，…，Ai，i=1,2，…，n。項(xiàng)目的特征元素采用集合T表示，已建項(xiàng)目的特征元素有m個(gè)，由此可將集合T計(jì)為T(mén)={t1,t2,…,tj}，j=1,2，…，m。

(2)

式中：λ、Ex分別為調(diào)整系數(shù)與工程項(xiàng)目的預(yù)測(cè)投資；E1、E2、E3分別代表已建項(xiàng)目的投資估算值；α1、α2、α3為排序?yàn)?、2、3名項(xiàng)目的貼進(jìn)度，且滿足α1≥α2≥α3。

選擇平滑常數(shù)作為貼進(jìn)度α，擬建項(xiàng)目與典型項(xiàng)目的相似程度隨著貼進(jìn)度的增大而增大，即貼進(jìn)度越大則水利工程的投資估算的精度越高，對(duì)于投資估算值的變化特征可引進(jìn)預(yù)測(cè)值的大小來(lái)反映。

2 模型參數(shù)的確定

2.1 選取相似工程項(xiàng)目

結(jié)合水利項(xiàng)目對(duì)地點(diǎn)的依賴性及其自身的多樣性、復(fù)雜性、單體性等特征，在造價(jià)估算與風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程中存在著各種各樣的不確定因素和復(fù)雜多變的環(huán)境條件，如壩體裂縫、壩基失穩(wěn)以及水庫(kù)滑坡等。對(duì)于總體上相似的工程項(xiàng)目往往難以在國(guó)內(nèi)外已建項(xiàng)目中選取，且各項(xiàng)目之間的整體可比性較差，如果能夠與其他類似或同類項(xiàng)目相比擬建項(xiàng)目所拆分的分部分項(xiàng)工程具有較強(qiáng)的可比性[8]。因此，文章從系統(tǒng)論的角度將整體水利工程分解為若干個(gè)子項(xiàng)目，例如將大型水利樞紐工程分解為船閘、電站、泄洪洞、尾水洞、引水洞、溢流堰及攔河壩等子項(xiàng)目。對(duì)于分解后的擬建工程各子項(xiàng)目，在許多已建工程中很容易確定具有較高類似程度的項(xiàng)目。

2.2 確定特征元素

工程造價(jià)涉及到的范圍廣、因素多且計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜，任意一項(xiàng)參數(shù)的改變均可對(duì)工程造價(jià)產(chǎn)生一定的影響和波動(dòng)，且不同特征元素的影響程度存在一定差異，如果全部考慮、統(tǒng)一對(duì)待各特征元素并忽略其間的差異影響，則造價(jià)估算結(jié)果勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生偏差。為便于計(jì)算并確保估算結(jié)果的可靠性，一般情況下將工程特征元素確定為影響造價(jià)的主要因子，然后將其集合起來(lái)構(gòu)成能夠反映特征項(xiàng)目的特征元素序列。結(jié)合工程實(shí)踐和相關(guān)資料，對(duì)水利工程選取能夠顯著影響項(xiàng)目造價(jià)的特征元素如下：

R=[R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7]=
[地質(zhì)條件，水文條件，壩型，
最大壩高，壩長(zhǎng)，裝機(jī)容量，工期]

為提高預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性，列舉了水利工程發(fā)電廠房、攔河壩、引水及泄水建筑物等子項(xiàng)目的特征元素見(jiàn)表1。

表1 水利工程子項(xiàng)目特征元素集合

2.3 計(jì)算隸屬度和貼進(jìn)度

1)隸屬度的計(jì)算。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)或統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定的隸屬函數(shù)值具有較強(qiáng)的主觀性，在模糊集合計(jì)算時(shí)應(yīng)遵循的原則為：工程項(xiàng)目特征元素的隸屬度與工期、造價(jià)、資源耗量、施工難度以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度密切相關(guān)，二者呈正相關(guān)性。目前，主要有如下兩種方法確定隸屬度tij，即：采用線性插值法確定壩高、壩長(zhǎng)等能夠定量反映項(xiàng)目特征元素的隸屬度值；根據(jù)級(jí)別劃分狀況確定能夠定性反映項(xiàng)目特征元素的隸屬度，如根據(jù)相關(guān)資料將巖石劃分為8個(gè)級(jí)別，結(jié)合實(shí)際情況賦予不同的隸屬度，隸屬度越趨近于1代表巖石的級(jí)別越高；根據(jù)不同的方式將斷面型式、之襯方式、開(kāi)發(fā)方式等賦予不同的隸屬度。

2)貼進(jìn)度的計(jì)算。對(duì)于貼進(jìn)度的計(jì)算可定量反映估算對(duì)象的相似程度，相似程度與貼進(jìn)度呈正相關(guān)性，即相似度越大則貼進(jìn)度越大。結(jié)合模糊數(shù)學(xué)相關(guān)法則，通過(guò)如下推導(dǎo)確定貼進(jìn)度計(jì)算公式：

設(shè)擬建水利項(xiàng)目和第i個(gè)已建工程項(xiàng)目的隸屬函數(shù)值分別為A={a1，a2,…,qm}、Bi={bi1,bi2,…,bim}，將二者進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算有：

A?Bi=(ai∧bi1)∨(a2∧bi2)
∨…∨(am∧bim)

(3)

外積：

A⊕Bi=(ai∨bi1)∧(a2∨bi2)
∧…∧(am∨bim)

(4)

采用下式計(jì)算確定二者貼進(jìn)度，即：

(A，Bi)=1/2[A?Bi+(1-A⊕Bi)]

(5)

式中：∧、∨分別代表取最小和取最大值。

2.4 求解調(diào)整系數(shù)

對(duì)調(diào)整系數(shù)λ值按照經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算確定，即：

λ=1+1/m[1.8×(T′/Tα1-1)+0.8×
(T′/Tα2-1)+0.4×(T′/Tα3-1)]

(6)

式中：m為水利工程投資估算的項(xiàng)目個(gè)數(shù)；T′為擬建項(xiàng)目的模糊系數(shù)，即所有項(xiàng)目隸屬度之和最大值∑tmax中擬建項(xiàng)目隸屬度之和∑t′的占比；Tα1、Tα2、Tα3為α1、α2、α3對(duì)應(yīng)項(xiàng)目的模糊系數(shù)，即所有項(xiàng)目隸屬度之和最大值∑tmax中與其隸屬度之和∑tij的占比。

3 投資估算模型的驗(yàn)證

3.1 數(shù)據(jù)資料

遼寧省盤(pán)錦市某待建水電站項(xiàng)目F為混凝土重力壩，高150m、長(zhǎng)640m，電站總裝機(jī)設(shè)計(jì)容量260萬(wàn)kW，年發(fā)電量115.28億kW·h，總庫(kù)容9.12億m3，動(dòng)態(tài)投資和靜態(tài)投資分別為148.72、125.04億元。根據(jù)文中所述方法將該水電站待建項(xiàng)目劃分為多個(gè)子項(xiàng)目，采用模糊指數(shù)平滑法估算壩基帷幕灌漿子項(xiàng)目投資，選擇5個(gè)近期已建類似項(xiàng)目A、B、C、D、E進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合子項(xiàng)目施工特點(diǎn)將其分解為灌漿方法、平均孔深、孔徑、孔距、孔斜以及地質(zhì)條件6個(gè)元素，各特征元素的貼進(jìn)度計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 壩基帷幕灌漿子項(xiàng)目貼進(jìn)度計(jì)算結(jié)果

3.2 結(jié)果分析

對(duì)A-F項(xiàng)目的特征元素隸屬度函數(shù)值tij按照文中所述隸屬函數(shù)值計(jì)算方法確定，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2所示，具體流程為：

1)根據(jù)表2各特征元素的隸屬度計(jì)算結(jié)果tij，確定A-F項(xiàng)目的函數(shù)值代數(shù)和∑tij，即：∑tAj-∑tFj分別為6、4.85、4.50、4.01、4.78、4.42，其中j=1,2,…,6。由于代數(shù)和最大值為A工程項(xiàng)目，結(jié)合模糊系數(shù)計(jì)算公式可確定TA=1、TA-TF分別為0.81、0.75、0.67、0.80、0.74。

2)對(duì)已建項(xiàng)目A、B、C、D、E與待建水電站項(xiàng)目F的貼進(jìn)度利用公式(5)計(jì)算確定，即(F，B)-(F，E)的貼進(jìn)度依次為0.756、0.935、0.990、0.938、0.931，按照由大到小原則將貼進(jìn)度進(jìn)行排序?yàn)椋害?=0.990、α2=0.935、α1=0.933，相應(yīng)的投資估算分別為425.38、436.75、440.81元/m。

3)采用公式(6)確定調(diào)整系數(shù)λ值為1，利用公式(2)計(jì)算該水電站待建項(xiàng)目F的估算投資為425.81元/m。根據(jù)該工程可行性研究報(bào)告和相關(guān)數(shù)據(jù)資料其投資估算值為416.20元/m，通過(guò)得到估算誤差為0.02滿足不大于0.05的精度要求，因此在估算工程投資方面模糊指數(shù)平滑法具有較高的可靠性與可行性。

統(tǒng)一時(shí)間為估算工程投資的重要條件，所以在實(shí)際估算時(shí)應(yīng)結(jié)合不同地區(qū)的差異系數(shù)適當(dāng)調(diào)整一些重要數(shù)據(jù)，相關(guān)參數(shù)可從官方網(wǎng)站提取，考慮到文章篇幅限制不再贅述差異系數(shù)的提取過(guò)程。

4 結(jié) 論

科學(xué)合理的估算工程不僅有利于建設(shè)項(xiàng)目造價(jià)風(fēng)險(xiǎn)因素的控制，而且可為實(shí)現(xiàn)水利項(xiàng)目預(yù)期的成本目標(biāo)、質(zhì)量目標(biāo)提供重要的依據(jù)。文章將模糊數(shù)學(xué)法和指數(shù)平滑法相耦合建立一種預(yù)測(cè)精度高、計(jì)算速度快的構(gòu)成投資估算方法，該方法具有如下特點(diǎn)：在設(shè)計(jì)圖紙尚不完善的條件下無(wú)需借用投資估算指標(biāo)和分布分項(xiàng)工程量計(jì)算，即可快速、準(zhǔn)確的確定項(xiàng)目投資，可為水利工程投資風(fēng)險(xiǎn)控制及項(xiàng)目的啟動(dòng)決策提供一定指導(dǎo)。另外，在運(yùn)用該方法時(shí)需要參考其他相似項(xiàng)目的造價(jià)數(shù)據(jù)，因此建立完整的造價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。