孫 迪

(遼寧省河庫(kù)管理服務(wù)中心(遼寧省水文局)，沈陽(yáng) 110001)

大中型水利工程近些年來(lái)受區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)影響建設(shè)項(xiàng)目明顯減少，目前主要發(fā)展趨勢(shì)是中小型水利工程的建設(shè)，施工階段綜合評(píng)估對(duì)于保障中小型水利工程建設(shè)質(zhì)量十分必要[1]。施工階段是水利工程建設(shè)項(xiàng)目的核心環(huán)節(jié)之一，人員復(fù)雜、安全風(fēng)險(xiǎn)高且具有繁雜的過(guò)程是施工階段的主要特點(diǎn)[2]。對(duì)于施工質(zhì)量提升和保障經(jīng)濟(jì)效益是建設(shè)階段安全順利進(jìn)行的重要條件[3]。施工階段自我評(píng)估和檢查發(fā)現(xiàn)問(wèn)題是施工階段效果評(píng)價(jià)的主要目的，施工中的問(wèn)題可通過(guò)綜合評(píng)估進(jìn)行發(fā)現(xiàn)，同時(shí)也可對(duì)已完成的施工階段工作給予肯定[4]。如何根據(jù)施工過(guò)程中影響因素進(jìn)行評(píng)估指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)的制定時(shí)施工階段效果評(píng)價(jià)的重點(diǎn)內(nèi)容[5]。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)許多學(xué)者針對(duì)水利工程施工階段效果綜合評(píng)估取得一定研究成果，但這些研究成果大都針對(duì)于大型水利工程的施工階段效果進(jìn)行綜合評(píng)估，對(duì)于中小型水利工程的研究還較少，而中小型水利施工、質(zhì)量、管理、環(huán)境均和大型水利工程有所差異，為提高遼寧地區(qū)中小型水利工程施工質(zhì)量，文章從從質(zhì)量、安全、管理、環(huán)境4個(gè)層面，優(yōu)選16個(gè)評(píng)估指標(biāo)建立中小型水利工程施工階段效果綜合評(píng)估指標(biāo)體系，并以沈陽(yáng)市橡膠壩除險(xiǎn)加固工程為實(shí)例，采用層次分析方法對(duì)其進(jìn)行施工階段效果進(jìn)行綜合評(píng)估。研究成果對(duì)于區(qū)域中小型水利工程施工質(zhì)量和效果評(píng)估提供重要的方法參考。

1 基于層次分析法的綜合評(píng)估模型建立

1.1 權(quán)重一致性檢驗(yàn)

考慮到中小型河流施工特點(diǎn)，在進(jìn)行綜合評(píng)估模型構(gòu)建時(shí)要考慮不同評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的均衡程度，各指標(biāo)之間的權(quán)重要有所獨(dú)立，因此要對(duì)各評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重值的單級(jí)排序，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，從而科學(xué)合理的確定各指標(biāo)的權(quán)重。首先對(duì)指標(biāo)權(quán)重判定矩陣的特征值進(jìn)行計(jì)算：

Aw=λmaxw

(1)

(2)

式中：w為各評(píng)估指標(biāo)權(quán)重；Aw為權(quán)重向量的特征值；λmax為權(quán)重向量特征值的最大值；n為評(píng)估指標(biāo)的個(gè)數(shù)，文章取值為16。在λmax和w確定后對(duì)其計(jì)算值進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)指數(shù)CI的計(jì)算方程為：

(3)

在計(jì)算權(quán)重特征值的一致性檢驗(yàn)指數(shù)后，對(duì)一致性比指標(biāo)CR進(jìn)行計(jì)算：

(4)

其中RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。當(dāng)CR≤0.1一致性檢驗(yàn)通過(guò)，反之需要對(duì)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行重新計(jì)算，重新計(jì)算的權(quán)重再進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，直到CR≤0.1條件滿足。

1.2 權(quán)重排序

在進(jìn)行各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算和一致性檢驗(yàn)后，還需要對(duì)不同評(píng)價(jià)層進(jìn)行權(quán)重排序并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，權(quán)重總排序方程為：

(5)

式中：n為評(píng)價(jià)指標(biāo)的個(gè)數(shù)；q為評(píng)價(jià)層次權(quán)重，文章分別為4個(gè)層次，即m為4，Q為目標(biāo)函數(shù)的總權(quán)重；各指標(biāo)在準(zhǔn)則層單列排序的指標(biāo)權(quán)重分別為p1j、p2j、…pmj。按照方程(5)中的總階數(shù)對(duì)總權(quán)重進(jìn)行一致性檢驗(yàn)：

(6)

式中：CIi為一致性檢驗(yàn)指標(biāo)；RIi為一致性平均隨機(jī)性指標(biāo)，當(dāng)CR≤0.1，一致性檢驗(yàn)通過(guò)。

1.3 指標(biāo)隸屬度矩陣的建立

評(píng)估指標(biāo)集按照專(zhuān)家建設(shè)經(jīng)歷進(jìn)行評(píng)價(jià)集的建立，建立方程為：

V={v1、v2、…vn}

(7)

式中：V為各專(zhuān)家的評(píng)價(jià)意見(jiàn)集；vi為不同評(píng)價(jià)意見(jiàn)，建立不同評(píng)價(jià)指標(biāo)集的隸屬度函數(shù)，構(gòu)建方程分別為：

rij=vj(uj)

(8)

ri=(ri1，ri2，…rim)

(9)

在指標(biāo)隸屬度權(quán)重、檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定其層次分析綜合評(píng)估矩陣，通過(guò)計(jì)算矩陣R值對(duì)其施工效果進(jìn)行綜合評(píng)估，矩陣R方程為：

(10)

式中：ri為評(píng)價(jià)層指標(biāo)隸屬度；rij為評(píng)估指標(biāo)的隸屬度。

2 工程實(shí)例應(yīng)用

2.1 工程概況

文章以沈陽(yáng)地區(qū)橡膠壩加固為工程實(shí)例，該橡膠壩工程位于渾河支流，流域面積961km2。橡膠壩壩址以上流域面積 123.26km2。橡膠壩全長(zhǎng)66m，為充水式橡膠壩，是一座具有蓄水灌溉功能的水利工程。

2.2 評(píng)估指標(biāo)的建立

結(jié)合中小型水利工程的特點(diǎn)，分別從從質(zhì)量、安全、管理、環(huán)境4個(gè)層面，選取16個(gè)指標(biāo)進(jìn)行中小型水利工程施工階段的評(píng)估指標(biāo)體系，具體如表1所示。

表1 中小型水利工程施工階段綜合評(píng)估指標(biāo)體系

2.3 評(píng)估指標(biāo)判定矩陣的建立

對(duì)表1中中小型水利工程施工階段綜合評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理后，分別對(duì)施工安全、施工質(zhì)量、施工管理以及施工環(huán)境4個(gè)層次的權(quán)重指數(shù)進(jìn)行確定，并對(duì)各評(píng)價(jià)層進(jìn)行單一排序，各評(píng)價(jià)層指標(biāo)權(quán)重確定結(jié)果如表2所示。結(jié)合整個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)，對(duì)各評(píng)價(jià)層的指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行分析和判定，各層次對(duì)應(yīng)的評(píng)估指標(biāo)隸屬度矩陣分別如表3、表4、表5以及表6所示。

表2 目標(biāo)及各評(píng)價(jià)層排序矩陣

表3 施工安全評(píng)價(jià)層隸屬度矩陣

表4 A施工質(zhì)量評(píng)價(jià)層隸屬度矩陣

表5 施工管理評(píng)價(jià)層隸屬度矩陣

表6 施工環(huán)境評(píng)價(jià)層隸屬度矩陣

從表3施工安全評(píng)價(jià)層各指標(biāo)隸屬度判定矩陣分析可看出，安全生產(chǎn)目標(biāo)A1和法律法規(guī)安全體系指標(biāo)A2的隸屬度最高，在法律法規(guī)安全體系下實(shí)現(xiàn)中小型水利工程施工安全生產(chǎn)的目標(biāo)，其次是施工安全指標(biāo)A4，其隸屬度達(dá)到3，施工生產(chǎn)的目標(biāo)就是以施工安全指標(biāo)作為其重要的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，保障施工安全目標(biāo)得到實(shí)現(xiàn)。從施工質(zhì)量評(píng)價(jià)層各指標(biāo)之間隸屬度判定矩陣可看出，對(duì)于中小型水利工程而言，其施工過(guò)程中的工程開(kāi)挖質(zhì)量B1與水泥攪拌質(zhì)量B2及砂壤土回填質(zhì)量B4具有相同的隸屬度。從表5施工管理評(píng)價(jià)層各指標(biāo)隸屬度判定矩陣可看出施工人員合同管理C1和建立完善的施工管理體系C3的指標(biāo)隸屬度最高，中小型水利工程完善的施工管理體系可以保障施工人員合同管理的有效和規(guī)范，其次施工企業(yè)自我評(píng)價(jià)C4與施工人員合同管理C1及施工管理體系C3具有較好的隸屬度。從表6施工環(huán)境自我評(píng)價(jià)層對(duì)應(yīng)的評(píng)估指標(biāo)隸屬度判定矩陣分析結(jié)果可看出，施工環(huán)境評(píng)價(jià)層中水污染控制D1和廢棄污染控制D2以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)D4具有相同的隸屬度，施工環(huán)境是中小型水利工程中評(píng)價(jià)層權(quán)重及綜合排序較高的評(píng)價(jià)層指標(biāo)，在中小型水利工程施工過(guò)程中，要尤其注重施工環(huán)境質(zhì)量，重點(diǎn)關(guān)注施工過(guò)程中的大氣污染和生態(tài)環(huán)境保護(hù)[6-8]。

2.4 評(píng)估指標(biāo)判定矩陣的建立

分別從準(zhǔn)則層和4個(gè)評(píng)價(jià)層的單層索引對(duì)其其評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重判定矩陣進(jìn)行分析，并對(duì)其指標(biāo)權(quán)重判定矩陣進(jìn)行不同層次的一致性檢驗(yàn)，分析結(jié)果如表7所示。

表7 不同評(píng)價(jià)層的權(quán)重判定矩陣及一致性檢驗(yàn)結(jié)果

從施工環(huán)境、施工質(zhì)量、施工管理、施工環(huán)境作為4個(gè)準(zhǔn)則層中，施工安全的權(quán)重值最高，為0.4527，其次是施工質(zhì)量，施工管理和施工環(huán)境的權(quán)重值較為接近，在4個(gè)準(zhǔn)則層中最低。從4個(gè)準(zhǔn)則層的一致性檢驗(yàn)指標(biāo)CR≤0.1，均可通過(guò)一致性檢驗(yàn)。從施工安全單層索引中可看出，施工安全A4的權(quán)重值最高，達(dá)到0.3980，其次為法律法規(guī)的安全體系A(chǔ)2的指標(biāo)權(quán)重，安全生產(chǎn)目標(biāo)A1和建筑工人職業(yè)健康體系A(chǔ)3指標(biāo)的權(quán)重較為接近，各指標(biāo)權(quán)重的一致性檢驗(yàn)值CR≤0.1，均可通過(guò)一致性檢驗(yàn)，權(quán)重設(shè)置合理、有效。從單層索引2的各指標(biāo)權(quán)重分析結(jié)果可看出，對(duì)于中小型水利工程施工質(zhì)量而言，回填質(zhì)量的權(quán)重最高，在施工質(zhì)量準(zhǔn)則層中各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)中的一致性檢驗(yàn)指標(biāo)CR≤0.1，也均可通過(guò)一致性檢驗(yàn)，表明施工質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重設(shè)置合理、有效。從施工管理準(zhǔn)則層各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重可看出，施工管理體系C3指標(biāo)權(quán)重最大，其對(duì)施工管理的影響較大，完善的施工管理體系可以有效支撐施工管理，施工管理準(zhǔn)則層各指標(biāo)權(quán)重一致性檢驗(yàn)指標(biāo)CR≤0.1，設(shè)置的施工管理各指標(biāo)權(quán)重合理。從施工環(huán)境準(zhǔn)則層各指標(biāo)權(quán)重分析可看出，水污染控制指標(biāo)D1的權(quán)重最高，對(duì)中小型水利工程而言施工環(huán)境一定要注意水污染控制，有效避免施工過(guò)程中產(chǎn)生的廢土、廢渣對(duì)河流產(chǎn)生二次污染，此外施工環(huán)境中對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)噪聲達(dá)標(biāo)率D3要求也較高，其權(quán)重值達(dá)到0.2895，中小型水利工程施工階段的施工環(huán)境要注意降低施工現(xiàn)場(chǎng)噪聲，以免影響居民生活。從施工環(huán)境準(zhǔn)則層各指標(biāo)權(quán)重的一致性檢驗(yàn)結(jié)果可看出，其CR≤0.1，也可通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

2.5 綜合評(píng)估結(jié)果

在中小型水利工程施工階段效果評(píng)估指標(biāo)權(quán)重建立及一致性檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合層次分析方法建立評(píng)級(jí)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)層次集U=施工{安全、質(zhì)量、施工、環(huán)境}、次標(biāo)準(zhǔn)層指數(shù)集U1={A1、A2、A3、A4}&U2={B1、B2、B3、B4}&U3={C1、C2、C3、C4}&U4={D1、D2、D3、D4}，指標(biāo)評(píng)價(jià)集V={優(yōu)、良、中、差}，建立評(píng)價(jià)矩陣，結(jié)果如表8所示。

表8 基于層次分析方法的中小水利工程施工階段效果綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

按照方程(10)和表6可看出，R1、R2、R3、R4為各評(píng)估指標(biāo)的模糊隸屬度計(jì)算矩陣值，結(jié)合層次分析方法對(duì)各單層索引模糊評(píng)估矩陣計(jì)算方程分別為：

Ei=PiRi

(11)

由方程(11)可以計(jì)算不同索引層的評(píng)估值Ei：

E1=[0.1489 0.1631 0.1572 0.1359]；

E1=[0.2408 0.20851 0.2059 0.1854]；

E3=[0.1794 0.2042 0.1720 0.1765]；

E4=[0.1805 0.2159 0.2337 0.1934]。

施工安全性E1按照隸屬度最大原則E1∈v2，施工安全單層評(píng)價(jià)結(jié)果為良，施工質(zhì)量E2按照隸屬度最大原則E2∈v1，施工質(zhì)量單層評(píng)價(jià)結(jié)果為優(yōu)，施工管理E3按照隸屬度最大原則E3∈v2，施工管理單層評(píng)價(jià)結(jié)果為良，施工環(huán)境E4按照隸屬度最大原則E4∈v3，施工環(huán)境單層評(píng)價(jià)結(jié)果為中。E1、E2、E3、E4采用次標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)行組合進(jìn)行隸屬度矩陣R的計(jì)算：

Ec=Bs·Es=
[0.1800 0.1885 0.1829 0.1629]

以最大隸屬度為綜合評(píng)估Ec評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，山城橡膠壩加固工程施工階段效果綜合評(píng)估值E∈v2，其施工階段效果綜合評(píng)價(jià)等級(jí)為良，山城橡膠壩加固工程從項(xiàng)目建設(shè)期施工管理、施工安全、施工環(huán)境、施工質(zhì)量總體較為規(guī)范，安全制度體系較為規(guī)范和完善，施工質(zhì)量保障措施較好，因此其效果評(píng)定總體為良，和工程實(shí)際情況吻合度較高，因此文章基于層次分析方法的中小型水利工程施工階段效果綜合評(píng)價(jià)結(jié)果總體合理、客觀。

3 主要結(jié)論

1)安全生產(chǎn)目標(biāo)和法律法規(guī)安全體系兩個(gè)指標(biāo)是施工安全影響主因，基礎(chǔ)施工質(zhì)量的高低是中小型水利工程施工質(zhì)量的重要保障，施工人員合同和施工管理體系是施工管理主要評(píng)估因子，各準(zhǔn)則層綜合排序?yàn)槭┕ぐ踩?、施工質(zhì)量、施工環(huán)境、施工管理。

2)通過(guò)施工階段效果綜合評(píng)估，可為施工單位的現(xiàn)場(chǎng)管理體制、施工整體水平、安全保障程度、現(xiàn)場(chǎng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)給予建議和對(duì)策，為施工單位后續(xù)施工效果的保障和完善提供依據(jù)。

3)文章評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)于施工效果覆蓋面還有所局限，存在不足，在后續(xù)研究中還應(yīng)對(duì)評(píng)估指標(biāo)體系進(jìn)行豐富，提高綜合評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確度。