關(guān)曉帆

(廣東省水利電力勘察設(shè)計(jì)研究院，廣州 510000)

0 引 言

環(huán)北部灣廣東水資源配置工程設(shè)計(jì)引水流量110m3/s，工程建成后可向粵西多年平均供水26.18億m3，其中城鄉(xiāng)生活、工業(yè)18.56億m3，農(nóng)業(yè)灌溉7.62億m3。受水區(qū)包括云浮、茂名、陽(yáng)江、湛江4個(gè)市的13個(gè)區(qū)縣，面積達(dá)3.09萬km2。各市水量分配：云浮市1.83億m3，茂名市6.14億m3，陽(yáng)江市1.46億m3，湛江市16.75億m3。工程由水源、輸水干線、輸水分干線組成，全長(zhǎng)499.9km，泵站5座，總裝機(jī)容量為402MW。水源工程自廣東省云浮市郁南縣西江干流地心村河段右岸無壩引水，取水泵站設(shè)計(jì)引水流量110m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程162m，共安裝7臺(tái)(5用2備)立式單級(jí)單吸蝸殼離心泵，總裝機(jī)容量為336MW。輸水工程投資估算包括西高干線、高鶴干線、湛江分干線、茂陽(yáng)分干線和云浮分干線[1]。西高干線工程投資估算包括西高干線127.4km，其中約76.9km位于云浮市境內(nèi)，約50.5km位于茂名市。西高干線自地心泵站引水后，交水于茂名市的高州水庫(kù)，設(shè)計(jì)流量110 m3/s。高鶴干線工程投資估算包括高鶴干線74.5km，設(shè)計(jì)流量70 m3/s，全部位于茂名市[2]。自高州水庫(kù)取水口取水后，交水于鶴地水庫(kù)。為促進(jìn)該區(qū)域水資源更合理的配置，提高水資源的利用價(jià)值，文章以上述環(huán)北部灣廣東水資源配置工程為例，針對(duì)這一工程項(xiàng)目的投資預(yù)測(cè)方法開展相關(guān)研究。

1 基于粒子群算法的環(huán)北部灣廣東水資源配置工程投資預(yù)測(cè)方法

1.1 水資源配置工程造價(jià)投資預(yù)測(cè)關(guān)鍵指標(biāo)選擇

為實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源配置工程投資的預(yù)測(cè)，確定影響工程投資的各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。針對(duì)工程項(xiàng)目當(dāng)中各項(xiàng)單價(jià)進(jìn)行具體分析[3]。項(xiàng)目單價(jià)內(nèi)容包括PCCP管與鋼管每公里造價(jià)、PCCP管與鋼管預(yù)算價(jià)、PCCP管與鋼管市場(chǎng)價(jià)、閥門預(yù)算價(jià)、閥門市場(chǎng)價(jià)、補(bǔ)償器預(yù)算價(jià)、補(bǔ)償器市場(chǎng)價(jià)等。單價(jià)的變動(dòng)對(duì)整個(gè)工程造價(jià)投資預(yù)測(cè)都有巨大的影響。因此，根據(jù)水資源配置工程的實(shí)際施工需求，將不同項(xiàng)目單價(jià)價(jià)值設(shè)置為水資源配置工程造價(jià)投資預(yù)測(cè)的關(guān)鍵指標(biāo)，按照輸水線路每公里造價(jià)進(jìn)行計(jì)算，再結(jié)合其他能夠直接獲取的各項(xiàng)投資費(fèi)用，將其作為影響工程造價(jià)投資的關(guān)鍵指標(biāo)，完成關(guān)鍵指標(biāo)的選擇。將每一個(gè)指標(biāo)視為獨(dú)立的評(píng)價(jià)內(nèi)容，明確指標(biāo)評(píng)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源配置工程造價(jià)投資的預(yù)測(cè)。

1.2 基于粒子群算法的工程投資預(yù)測(cè)模型構(gòu)建

在確定水資源配置工程造價(jià)投資預(yù)測(cè)關(guān)鍵指標(biāo)后，為了向工程方案選擇提供一套Pareto最優(yōu)方案。引入粒子群算法，對(duì)工程投資預(yù)測(cè)模型進(jìn)行建立。首先明確投資預(yù)測(cè)模型的目標(biāo)函數(shù)是工程投資造價(jià)最小化，因此其目標(biāo)函數(shù)可用如下公式表示：

Pmin=Pa+Pp

(1)

式中：Pmin為最小化工程投資造價(jià)；Pa為水資源配置工程中能夠?qū)崿F(xiàn)的水資源配置量；Pp為水資源配置需求量。在上述公式(1)的基礎(chǔ)上，再構(gòu)建工程投資預(yù)測(cè)模型的建模約束條件，可用如下公式描述：

(2)

v=wvi+c1r1·Pmin+c2r2·F

(3)

式中：v為粒子本身的速度變量；w為對(duì)粒子產(chǎn)生影響的慣性數(shù)值；i為粒子本身；c1和c2為兩種不同的粒子數(shù)據(jù)在更新過程中產(chǎn)生的局部趨勢(shì)變化參數(shù)；r1和r2為在0-1之間的隨機(jī)數(shù)。將上述公式作為工程投資預(yù)測(cè)模型，對(duì)工程投資的具體金額進(jìn)行預(yù)測(cè)。

1.3 確定模型輸入量及預(yù)測(cè)結(jié)果輸出

在Matlab軟件中實(shí)現(xiàn)基于粒子群算法的工程投資預(yù)測(cè)模型的計(jì)算，模型的輸入量為各項(xiàng)費(fèi)用的概算以及計(jì)算均值。為了驗(yàn)證輸入量是否合理，計(jì)算每個(gè)樣本的觀測(cè)量值之差，根據(jù)其數(shù)值是否接近0判斷樣本選取是否合理。在計(jì)算的過程中粒子群算法的思想和步驟為：對(duì)粒子進(jìn)行初始化處理——根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際條件對(duì)粒子的速度以及位置進(jìn)行不斷更新——每完成一次更新后，并將更新后的粒子代入到模型當(dāng)中完成計(jì)算——從眾多模型輸出的結(jié)果中找出最優(yōu)解和全局最優(yōu)解。將得出的全局最優(yōu)解作為預(yù)測(cè)結(jié)果輸出。在實(shí)際對(duì)工程方案比選時(shí)，將輸出結(jié)果作為預(yù)測(cè)結(jié)果，選擇出最優(yōu)工程投資方案。

2 實(shí)例應(yīng)用分析

環(huán)北部灣廣東水資源配置工程項(xiàng)目輸水分干線長(zhǎng)298.0km，包括云浮分干線(25.8km)、茂名陽(yáng)江分干線(95.2km以及高州水庫(kù)連通渠擴(kuò)建工程)、湛江分干線(177.0km)。云浮分干線從干線榃濱倒虹吸進(jìn)口分水10m3/s，由西往東采用重力流有壓管道和隧洞輸水至云浮市金銀河水庫(kù)，沿線給七和水廠和金銀河水廠分水。茂名陽(yáng)江分干線從高州水庫(kù)的南庫(kù)(石骨水庫(kù))電站東側(cè)取水26m3/s，由北向南采用重力流有壓隧洞和管道輸水至龍眼坪分水口，在分水口由龍名段向名湖水庫(kù)分水，規(guī)模10m3/s；線路繼續(xù)向東南輸水(規(guī)模18m3/s)至河角水庫(kù)附近分水河角水庫(kù)，規(guī)模10m3/s；線路繼續(xù)向東北通過有壓隧洞、埋管輸水至茅垌水庫(kù)，規(guī)模10.0m3/s。湛江分干線從鶴地水庫(kù)取水，自北向南布線，經(jīng)合流水庫(kù)、龍門水庫(kù)、余慶橋水庫(kù)后至大水橋水庫(kù)。由三段組成，分別為：鶴合段(鶴地水庫(kù)至合流水庫(kù)段)，在鶴地水庫(kù)取水，設(shè)計(jì)流量27m3/s；合雷段(合流水庫(kù)至雷州南渡河段)，在合流水庫(kù)取水，設(shè)計(jì)流量20m3/s；雷徐段(雷州南渡河至徐聞段)，該段在南渡河南岸與合雷段銜接，設(shè)計(jì)流量13m3/s。工程項(xiàng)目中地心泵站、廉江泵站、合雷泵站、松竹泵站和龍門泵站裝機(jī)容量均>1萬kW，均為大型泵站，執(zhí)行樞紐工程標(biāo)準(zhǔn)。材料價(jià)格水平按工程所在地和對(duì)應(yīng)的施工組織設(shè)計(jì)內(nèi)容，按地心泵站、西高干線、高鶴干線、云浮分干線、茂陽(yáng)分干線和湛江分干線分別計(jì)算。本工程總工期為96個(gè)月。表1為環(huán)北部灣廣東水資源配置工程項(xiàng)目投資估算組成表。

表1 環(huán)北部灣廣東水資源配置工程項(xiàng)目投資估算組成表

在明確該工程項(xiàng)目當(dāng)中具體包含的工程內(nèi)容后，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用上述提出的工程投資預(yù)測(cè)方法對(duì)該工程兩種建設(shè)方案進(jìn)行比選。圖1為兩種方案線路布置示意圖。

圖1 兩種方案線路布置示意圖

分別針對(duì)圖1中所示的兩種方案進(jìn)行工程投資預(yù)測(cè)，并得到如表2和表3所示的結(jié)果。

從表2和表3中得出的數(shù)據(jù)可以看出，應(yīng)用文章投資預(yù)測(cè)方法后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)上述兩種工程方案的投資預(yù)測(cè)，從預(yù)測(cè)結(jié)果得出該工程項(xiàng)目投資方案A的投資為48.08億，方案B的投資為56.11億元。除此之外，綜合其他工程條件，將方案A作為推薦方案。

表2 方案A工程投資預(yù)測(cè)結(jié)果

表3 方案B工程投資預(yù)測(cè)結(jié)果

3 結(jié) 語(yǔ)

綜合文章上述論述，以環(huán)北部灣廣東水資源配置工程為例，為實(shí)現(xiàn)對(duì)其投資成本的預(yù)測(cè)，在引入粒子群算法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種全新的投資預(yù)測(cè)方法，并通過實(shí)例應(yīng)用進(jìn)一步證明了這一方法的可行性，且能夠從眾多方案當(dāng)中選出最佳方案，在保證工程后期施工和運(yùn)行能夠達(dá)到預(yù)期要求的前提條件下，降低工程的投資成本，促進(jìn)水資源配置工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的提升。