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        利用模糊聚類算法分析預(yù)測輸水線路工程造價

        2022-09-21 13:07:54關(guān)曉帆
        黑龍江水利科技 2022年8期
        關(guān)鍵詞:工程項(xiàng)目工程造價工程

        關(guān)曉帆

        (廣東省水利電力勘察設(shè)計研究院,廣州 510000)

        0 引 言

        粵東水資源優(yōu)化配置工程涉及粵東地區(qū)汕頭、潮州、揭陽、汕尾、深汕特別合作區(qū)和梅州豐順縣,區(qū)域總土地面積16345km2,總?cè)丝诩s1687萬人,是國家深化建設(shè)泛珠三角地區(qū)中重要的沿海經(jīng)濟(jì)帶區(qū)域,地處我國與21世紀(jì)海上絲綢之路沿線國家經(jīng)貿(mào)合作的前沿地帶,區(qū)位優(yōu)勢明顯,汕頭作為省域副中心、粵東作為沿海西翼增長極的定位更為凸顯[1]?;洊|地區(qū)存在缺水問題,人均本地水資源量約為1155m3,接近世界公認(rèn)的缺水地區(qū)警戒線,特別是汕頭市,缺水程度嚴(yán)重。此外,粵東地區(qū)各市供水以本地水源為主,各供水系統(tǒng)相對獨(dú)立,各河流來水同豐同枯,易出現(xiàn)區(qū)域系統(tǒng)性旱情,區(qū)域供水應(yīng)急保障能力不足[2]。再者,粵東地區(qū)水污染嚴(yán)重、水生態(tài)環(huán)境惡化等問題日益突出,加快推動沿海經(jīng)濟(jì)帶一體化發(fā)展,對水資源量、質(zhì)和保障程度均提出了更高的要求。為落實(shí)省委省政府關(guān)于有效解決粵東地區(qū)缺水問題的工作部署,在對粵東地區(qū)現(xiàn)狀供水能力、供水工程布局、水資源條件等進(jìn)行充分分析研究的基礎(chǔ)上,提出“一干四支一中心”的供水格局,即以已建的三江連通工程為主線建設(shè)粵東地區(qū)水資源優(yōu)化配置骨干網(wǎng)絡(luò),從韓江干流取水,通過主干線分別向潮陽、普寧和潮南、惠來、汕尾部分地區(qū)供水的四條輸水分干線分水,將韓江優(yōu)質(zhì)水資源調(diào)配至粵東沿海缺水區(qū)域[3]。在明確上述研究背景下,開展基于模糊聚類的韓江榕江練江水系連通輸水線路工程造價預(yù)測研究。

        1 基于模糊聚類的韓江榕江練江水系連通輸水線路工程造價預(yù)測

        1.1 明確輸水線路工程項(xiàng)目建設(shè)費(fèi)用構(gòu)成

        輸水線路工程項(xiàng)目從籌建開始到最終完成施工,再到使用,這一過程涉及的費(fèi)用包含建筑工程費(fèi)用、臨時工程費(fèi)用、獨(dú)立費(fèi)和基本預(yù)備費(fèi)(不包含水保、環(huán)評、信息化等專項(xiàng)費(fèi)用)。工程盾構(gòu)法、TBM隧道工程、鉆爆隧洞及埋管等主要工程量的費(fèi)用按照設(shè)計工程量清單計算,單價可參考類似工程[4]。在明確項(xiàng)目所需建設(shè)費(fèi)用后,在對其進(jìn)行計算式,需要遵循針對性原則,針對臨時工程費(fèi)用在計算時應(yīng)當(dāng)參考類似供水工程按比例計?。会槍Κ?dú)立費(fèi)用在計算時應(yīng)當(dāng)參考類似供水工程按比例計??;針對基本預(yù)備費(fèi)在計算時應(yīng)按工程費(fèi)用及獨(dú)立費(fèi)用合計的12%計算[5]。結(jié)合其他相似線路工程項(xiàng)目的造價預(yù)測和管理經(jīng)驗(yàn),通常情況下,工程費(fèi)用約占整個輸水線路工程項(xiàng)目總成本的80%以上,而在工程部分費(fèi)用當(dāng)中又具體包括了各類費(fèi)用、預(yù)備費(fèi)等,在計算的過程中,可通過計算工程費(fèi)用乘以各個分類所占比例確定。除此之外,在工程造價預(yù)測中,由于各項(xiàng)工程項(xiàng)目具備不同的特點(diǎn),因此結(jié)合統(tǒng)計學(xué)分析進(jìn)一步得出,輸水線路工程項(xiàng)目建筑工程費(fèi)用在進(jìn)行造價預(yù)測時,通常能夠占比在60%-90%,平均約為75%。

        1.2 構(gòu)建基于模糊聚類的工程造價估算模型

        結(jié)合模糊聚類算法,針對輸水線路工程項(xiàng)目的造價成本進(jìn)行預(yù)測,并構(gòu)建造工程價估算模型。在詳細(xì)分析輸水線路工程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,綜合運(yùn)用模糊分析對影響造價成本的關(guān)鍵因子進(jìn)行提取,并將其作為模型當(dāng)中的輸入量。針對獲取到的有關(guān)輸水線路工程項(xiàng)目的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,將其轉(zhuǎn)化為能夠輸入到模型當(dāng)中的數(shù)據(jù),結(jié)合模糊聚類將建模數(shù)據(jù)劃分為訓(xùn)練集和測試集,并對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。為了確保構(gòu)件的輸水線路工程造價估算模型預(yù)備更好的預(yù)測性能,將測試集數(shù)據(jù)輸入到模型當(dāng)中,并得到造價成本的估算值。在得到輸水線路工程項(xiàng)目的費(fèi)用特點(diǎn)后,識別樣本集當(dāng)中各項(xiàng)特征數(shù)據(jù)的模糊度,其計算公式為:

        (1)

        式中:h∞(a)為樣本集當(dāng)中各項(xiàng)特征數(shù)據(jù)的模糊度;a為模糊信息在樣本集當(dāng)中的有效覆蓋率。根據(jù)上述公式,計算得出各個數(shù)據(jù)特征的模糊度,并將其匯總,構(gòu)成一個完整的集合。參照模糊聚類當(dāng)中的關(guān)聯(lián)性規(guī)則,針對獲取大的項(xiàng)目信息進(jìn)行模糊聚類,并提取與造價相關(guān)的數(shù)據(jù),構(gòu)建如公式(2)所示的工程造價估算模型:

        u(c)=Cn[f(X,c)+p(c)+L]

        (2)

        式中:u(c)為工程造價估算結(jié)果;Cn為項(xiàng)目信息的特征模糊度集合;X為樣本集中具體包含的信息數(shù)據(jù);c為聚類時間點(diǎn);L為項(xiàng)目信息當(dāng)中統(tǒng)計的費(fèi)用數(shù)值。

        1.3 基于工程全生命周期的造價動態(tài)預(yù)測

        在上述構(gòu)建的基于模糊聚類的工程造價估算模型基礎(chǔ)上,將輸水線路工程項(xiàng)目的全生命周期作為依據(jù),開展對其造價的動態(tài)預(yù)測。圖1為輸水線路工程的全生命周期各階段劃分示意圖。

        圖1 輸水線路工程的全生命周期各階段劃分示意圖

        在確定輸水線路工程的全生命周期各階段的基礎(chǔ)上,選擇在項(xiàng)目可行性檢驗(yàn)階段,結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際特征和初步設(shè)計資料,運(yùn)用上述構(gòu)建的造價估算模型得到項(xiàng)目完工后的造價成本估算值。由項(xiàng)目決策者根據(jù)估算值的合理性預(yù)測具體的投資金額,以此保證預(yù)測結(jié)果合理、科學(xué)的同時,也能夠?yàn)楹罄m(xù)項(xiàng)目融資提供重要依據(jù)。

        2 實(shí)例應(yīng)用分析

        在文章上述論述基礎(chǔ)上,為進(jìn)一步驗(yàn)證新的造價預(yù)測方法在實(shí)際應(yīng)用中是否能夠?qū)崿F(xiàn)對韓江榕江練江水系連通輸水線路工程項(xiàng)目的造價預(yù)測,選擇將該項(xiàng)目三江后續(xù)優(yōu)化工程為研究對象,結(jié)合文章上述預(yù)測需要,獲取該項(xiàng)目的相關(guān)資料信息:

        三江后續(xù)優(yōu)化工程是在三江連通工程的基礎(chǔ)上,將水進(jìn)一步補(bǔ)充至沿線的大中型水庫,通過水庫調(diào)蓄供水,使大區(qū)域水資源連通,優(yōu)化粵東區(qū)域水資源時空分布不均的情況,破解部分地區(qū)水資源短缺的瓶頸制約,保障粵東沿海地區(qū)供水安全,是實(shí)現(xiàn)全區(qū)域水資源優(yōu)化配置、提升應(yīng)急供水能力、提升區(qū)域競爭力的重要戰(zhàn)略舉措。同時也補(bǔ)充粵東缺水地區(qū)生產(chǎn)生活用水,釋放當(dāng)?shù)乇簧a(chǎn)生活擠占的河道生態(tài)用水,促進(jìn)恢復(fù)河道生態(tài)。

        古巷分水口至關(guān)埠取水口封閉管道從位于潮州市古巷鎮(zhèn)的鹿湖隧洞引水工程西山溪接收井引水,通過管道輸水至汕頭市潮陽區(qū),與榕江關(guān)埠引水工程關(guān)埠取水口相連。輸水線路全長約29.4km,設(shè)計流量40m3/s,全線采用盾構(gòu)隧洞,洞徑5.1m。潮陽分干線從關(guān)埠取水口引水,輸水至潮陽區(qū)河溪水庫,全長約18.7km,設(shè)計流量9m3/s,應(yīng)急13m3/s。輸水線路由盾構(gòu)隧洞、TBM隧洞、鉆爆隧洞、埋管、頂管組成。普寧和潮南分干線自榕江關(guān)埠引水工程出水池引水,輸水至普寧湯坑水庫和潮南秋風(fēng)水庫、大龍溪二級水庫,全長約51.9km,設(shè)計流量17.5m3/s,其中湯坑水庫交水7.5 m3/s,秋風(fēng)水庫交水10 m3/s,大龍溪二級水庫3 m3/s。輸水線路由盾構(gòu)隧洞、鉆爆隧洞、埋管、頂管、引水渠組成。

        已知三江后續(xù)優(yōu)化工程項(xiàng)目共設(shè)置了兩種投資方案,利用上述提出的造價預(yù)測方法對兩種方案進(jìn)行造價預(yù)測,并得到如表1和表2所示結(jié)果。

        表1 三江后續(xù)優(yōu)化工程項(xiàng)目投資方案I造價預(yù)測結(jié)果

        表2 三江后續(xù)優(yōu)化工程項(xiàng)目投資方案II造價預(yù)測結(jié)果

        在結(jié)合兩種方案具體實(shí)施內(nèi)容的基礎(chǔ)上,對比表1和表2中得到的造價預(yù)測結(jié)果可以看出,普寧和潮南分干線整體造價預(yù)測結(jié)果方案I優(yōu)于方案II。具體而言,在征地移民方面,方案I征地移民安置費(fèi)用2554.6萬元,方案II為2729.15萬元,兩者相當(dāng)。在工程投資方面,方案I工程投資28.42億,方案II為32.86億元,推薦前者。除造價預(yù)測得出的結(jié)果以外,在地質(zhì)條件方面方案I地質(zhì)條件略優(yōu)方案II;施工條件和難度方面,方案II鉆爆隧洞難度大,推薦采用方案I;工期方面,兩種方案均滿足要求。因此,綜合上述分析,結(jié)合城鄉(xiāng)規(guī)劃、自然資源、基礎(chǔ)設(shè)施分布情況,對輸水線路進(jìn)行了充分比選,從線路布置、工程地質(zhì)、施工條件及難度、征地移民安置、工期、工程投資進(jìn)行綜合比較,在開展三江后續(xù)優(yōu)化工程項(xiàng)目時,推薦采用方案I。通過上述實(shí)例應(yīng)用的方式也能夠進(jìn)一步證明,文章提出的工程造價預(yù)測方法具有一定可行性,且能夠?yàn)檩斔€路工程項(xiàng)目的方案比選提供重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。

        3 結(jié) 語

        文章選擇以韓江榕江練江水系連通輸水線路工程為例,為探究其工程設(shè)計方案的合理性和可行性,提出一種全新的造價預(yù)測方法。通過實(shí)例應(yīng)用分析,證明新的造價預(yù)測方法能夠?qū)崿F(xiàn)對該工程中三江后續(xù)優(yōu)化工程項(xiàng)目方案的比選,所選擇的方案為工程造價更低,但能夠達(dá)到預(yù)期建設(shè)目標(biāo)的方案。將該造價預(yù)測方法應(yīng)用到相類似項(xiàng)目當(dāng)中,可進(jìn)一步促進(jìn)輸水線路工程建設(shè)的不斷完善。

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