傅小孫，張秀琴，王會學(xué)

(1.新余市水利電力建筑工程有限公司，江西 新余 338000；2.江西國利工程項目管理有限責(zé)任公司，江西 南昌 330038；3.中國安能三局成都分公司，四川 成都 641000)

當(dāng)前我國大壩總數(shù)約有10萬座，其中土石壩約占大壩總數(shù)的90%[1-2]。土石壩作為大壩的一種重要壩型，無論數(shù)量還是分布范圍都是最多的大壩。由于土石壩施工工期一般較長，并對上下游的社會經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定、民生發(fā)展、移民安排具有一定的影響。因此，為了保障土石壩的施工安全，對土石壩的施工風(fēng)險進(jìn)行評估則十分必要。目前，土石壩的風(fēng)險評價主要集中在運(yùn)行期，相關(guān)土石壩的安全風(fēng)險評價的研究較多，如韓立煒等人采用FBWM-灰色聚類構(gòu)建了土石壩安全評價模型[3]；羅日洪等人基于改進(jìn)AHP-熵權(quán)法和群組決策對土石壩安全進(jìn)行綜合評價[4]；王亮等人則應(yīng)用組合賦權(quán)-云模型完成了中小型土石壩的安全評價[5]。對土石壩施工期則主要集中在施工質(zhì)量的控制和管理，如宗克強(qiáng)采用了組合賦權(quán)法分析計算各屬性指標(biāo)的權(quán)重，構(gòu)建了安全風(fēng)險-成本風(fēng)險的綜合評價模型，實現(xiàn)了度汛方案的決策優(yōu)選目標(biāo)[6]；黃龍等人從施工質(zhì)量為切入點(diǎn)研究了碾壓式土石壩的施工質(zhì)量預(yù)警與決策體系[7]；葛巍基于WBS-RBS矩陣從知識維、邏輯維和時間維3個角度構(gòu)建了土石壩風(fēng)險動態(tài)評價指標(biāo)體系[8]。

由上可知，土石壩的施工安全風(fēng)險評價的工作涉及的因素比較多而且復(fù)雜，需要進(jìn)一步深入研究。由于不同層級的土石壩安全評價指標(biāo)比較難以統(tǒng)一刻畫賦值，特別是定性指標(biāo)。為了提高土石壩施工階段的安全風(fēng)險評價的結(jié)果精度，本文引入了未確知測度理論對評價指標(biāo)進(jìn)行賦值[9]。該理論可以較好地刻畫評價指標(biāo)的量值，已經(jīng)較為廣泛地應(yīng)用在工程的風(fēng)險評價[10]。如陳志強(qiáng)等人采用組合賦權(quán)和未確知測度理論研究了金礦采空區(qū)的安全性評價[11]；吳波等人基于未確知測度理論構(gòu)建了公路隧道塌方風(fēng)險評價模型[12]；王杰等人運(yùn)用未確知測度理論提出了礦山邊坡穩(wěn)定性評價方法[13]。這些研究案例說明未確知測度理論具有較高的工程可靠度和適應(yīng)性。特別地，在施工階段不同層級下的各評價指標(biāo)的權(quán)重較難確定。為了滿足施工管理的快速變化的動態(tài)屬性，需要一種高效快速確定權(quán)重的方法。在眾多主客觀權(quán)重的方法，專家打分法是較為簡潔高效的方法，而且該方法在大壩評價中應(yīng)用較多[14]。因此，本文采用多位專家進(jìn)行打分綜合確定指標(biāo)的權(quán)重。綜上所述，本文采用未測度理論對影響施工安全的定性指標(biāo)和定量指標(biāo)進(jìn)行賦值；根據(jù)土石壩的施工性態(tài)，構(gòu)建土石壩施工安全評價體系，采用專家打分法確定各指標(biāo)的權(quán)重，從而可以計算土石壩施工安全風(fēng)險等級，并對風(fēng)險評價結(jié)果進(jìn)行置信判定。該評價模型可以給類似工程提供新的研究思路。

1 建立土石壩施工安全風(fēng)險評價模型

1.1 未確知測度理論

為了解決工程中對不同變量的描述和賦值的難題，王光遠(yuǎn)提出了未確知測度理論[9]。該理論能夠較好地對定性指標(biāo)進(jìn)行刻畫。由于土石壩施工是一個較為復(fù)雜的體系，需要對各個影響因素進(jìn)行賦值。因此，可以采用未確知測度理論對影響土石壩施工安全的指標(biāo)進(jìn)行賦值。

(1)

(2)

1.2 土石壩的施工安全評價指標(biāo)體系

綜合考慮影響土石施工安全的風(fēng)險因素，建立土石壩施工安全的評價指標(biāo)體系及其對應(yīng)的風(fēng)險等級，見表1。

1.3 土石壩施工的安全評價風(fēng)險等級

對土石壩施工安全的風(fēng)險等級取5個等級，各風(fēng)險等級及其取值范圍見表2。

對于影響土石壩施工安全的二級指標(biāo)的權(quán)重，采用專家打分法進(jìn)行確定。由于專家打分法具有一定的主觀性，為了提高專家打分法的準(zhǔn)確度，邀請多位專家分別對各指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行打分，對專家打分的結(jié)果進(jìn)行歸一化取平均值后為各指標(biāo)的權(quán)重。

1.4 評價等級的置信判別方法

1.5 土石壩安全風(fēng)險評價的基本流程

綜上所述，土石壩施工的等級評價的實現(xiàn)基本流程為：

步驟①：收集土石壩施工的基本資料，根據(jù)現(xiàn)場施工情況，確定施工安全的評價指標(biāo)；

步驟②：構(gòu)建土石壩安全施工的評價體系；

步驟③：應(yīng)用未確知測度理論，對評價指標(biāo)進(jìn)行賦值；

步驟④：多位專家對評價指標(biāo)進(jìn)行綜合打分，確定指標(biāo)權(quán)重；

步驟⑤：判別施工安全的風(fēng)險評價結(jié)果的置信度；

步驟⑥：判定土石壩施工安全的風(fēng)險等級。

2 工程實例

2.1 工程概況

某土石壩處于施工階段，該工程位于華南地區(qū)，工程等級為三等，水庫大小為中型，壩體結(jié)構(gòu)為瀝青混凝土心墻土石壩。上下游圍堰采用土石壩方式，防滲方式采用土工膜，大壩的施工進(jìn)度已經(jīng)到最大壩高的40%。

2.2 未確知測度函數(shù)及指標(biāo)賦值

由未確知測度函數(shù)理論可知，土石壩施工安全的風(fēng)險評價指標(biāo)的測度函數(shù)如圖1所示。

圖1 土石壩施工安全評價指標(biāo)的測度函數(shù)

根據(jù)土石壩施工的現(xiàn)場報告和情況，土石壩施工安全評價指標(biāo)的量值見表3。

表3 土石壩施工安全各評價指標(biāo)的量值

將表3中的評價指標(biāo)的量值代入對應(yīng)的測度函數(shù)，可以得到該土石壩施工安全的風(fēng)險評價矩陣：

由3位專家根據(jù)該壩的運(yùn)行情況和監(jiān)測資料對各項影響指標(biāo)進(jìn)行打分，取3位專家的權(quán)重的平均值得到各評價指標(biāo)的平均權(quán)值，再進(jìn)行歸一化得到指標(biāo)權(quán)重，具體結(jié)果見表4。

表4 大壩各評價指標(biāo)的平均權(quán)值及權(quán)重

2.3 土石壩施工風(fēng)險等級的評價結(jié)果

由3.2的評價矩陣和表4土石壩施工安全的各評價指標(biāo)的權(quán)重，能夠得到大壩風(fēng)險等級的評價矩陣{0.238，0.475，0.275，0.012，0}，各風(fēng)險等級的概率見表5。

表5 土石壩安全風(fēng)險評價結(jié)果

根據(jù)置信準(zhǔn)則對該土石壩施工安全的風(fēng)險等級進(jìn)行校核。本文取λ=0.5，由此風(fēng)險等級從低到高0.238+0.475=0.713>λ=0.5，該壩的施工安全風(fēng)險的等級定為Ⅱ級；風(fēng)險等級從高到低為0+0.012+0.275+0.475=0.762>λ=0.5；故該壩的施工安全風(fēng)險的等級確定為Ⅱ級。此外，現(xiàn)場該大壩的施工質(zhì)量及安全鑒定結(jié)果為施工質(zhì)量合格，總體安全，和本文的風(fēng)險等級評價結(jié)果相一致，說明該評價方法的結(jié)果能夠滿足工程的需要。

3 結(jié)語

本文結(jié)合未確知測度理論構(gòu)建了土石壩施工安全風(fēng)險的定級方法，結(jié)論如下。

(1)未知測度理論能夠?qū)ν潦瘔问┕ぐ踩囊蛩刂笜?biāo)進(jìn)行刻畫和賦值，土石壩施工安全風(fēng)險評價體系能夠較為全面地描述大壩的施工狀況，可以進(jìn)一步提高土石壩施工安全評價的準(zhǔn)確度。

(2)由工程案例可知，該土石壩施工安全風(fēng)險評價結(jié)構(gòu)與大壩安全鑒定的結(jié)論相一致，說明該評價方法具有較好的工程應(yīng)用價值，可以對同類土石壩施工安全進(jìn)行風(fēng)險評價。

(3)由于監(jiān)測數(shù)值可以直接表征大壩的安全水平，在大壩建設(shè)后期可以根據(jù)監(jiān)測儀器的數(shù)據(jù)設(shè)定客觀權(quán)重，使評價結(jié)果更貼合大壩實際情況。