摘 要：以鄂北地區(qū)水資源配置工程為背景，介紹了系統(tǒng)分析與決策方法在工程變更方案選擇中的應(yīng)用。通過確定目標(biāo)、收集資料、預(yù)測未來、擬定方案、方案評估、方案優(yōu)選等，運(yùn)用決策分析系統(tǒng)將各種資料數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，對非量化數(shù)據(jù)、指標(biāo)進(jìn)行量化處理，減少了方案選擇中的盲目性、主觀性與武斷性，為今后類似的方案選擇提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)分析與決策；工程變更；方案選擇

中圖分類號：TV213.4 " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 工程概況

湖北省鄂北地區(qū)水資源配置工程從丹江口水庫清泉溝隧洞進(jìn)口引水，向沿線城鄉(xiāng)生活、工業(yè)和唐東地區(qū)農(nóng)業(yè)供水，解決鄂北地區(qū)干旱缺水問題。工程主要建筑物由取水建筑物、明渠、暗涵、隧洞、倒虹吸、渡槽和節(jié)制閘、分水閘、檢修閘、退水閘、放空閘閥、排洪建筑物及王家沖水庫等組成，工程規(guī)模為Ⅱ等大（2）型，主要建筑物級別為2級或3級，次要建筑物級別為3級或4級。

鄂北地區(qū)水資源配置工程線路較長，總長達(dá)269.67 km，沿線建筑物類型較多，協(xié)調(diào)難度較大。以周家灣明渠為例，周家灣明渠位于廣水市蔡河鎮(zhèn)，為鄂北地區(qū)水資源配置工程2016年12標(biāo)工程項(xiàng)目，初步設(shè)計(jì)批復(fù)的內(nèi)容為：明渠樁號范圍234+200—234+410，長210 m，為梯形斷面，明渠進(jìn)口接周家灣隧洞，出口接杏仁山隧洞，進(jìn)出口均接隧洞，為高挖方渠，整段渠道以挖方為主，中間約60 m為半挖半填明渠，明渠沿線地面高程約117～101 m，渠道最大填高5 m。在明渠樁號234+308處設(shè)計(jì)有排洪倒虹吸。

目前，周家灣明渠下部排洪倒虹吸已施工完成，明渠已基本開挖，支護(hù)已完成，上下游連接隧洞段基礎(chǔ)及邊坡開挖、支護(hù)也已完成。周家灣明渠有部分填方渠道，填方量約4 000 m3，原設(shè)計(jì)料場料源不滿足設(shè)計(jì)要求，需重新開發(fā)合適的料場，選擇滿足設(shè)計(jì)要求的料源。根據(jù)周家灣明渠現(xiàn)場情況，經(jīng)勘測，明渠附近有一處新料場料源滿足設(shè)計(jì)要求，但新料場所在地為基本農(nóng)田，征地難度較大，征地費(fèi)用較高。

同時(shí)，周家灣明渠下游側(cè)樁號234+365處有約3 m寬土路從渠頂通過，初設(shè)階段考慮該道路交通需求少，可從上游其他道路繞行。由于明渠附近發(fā)展了獼猴桃、核桃等生態(tài)產(chǎn)業(yè)園，現(xiàn)場道路通行需求增加，地方多次提出要求待明渠修好后須按現(xiàn)狀恢復(fù)交通，保證渠頂?shù)缆愤B通，并提出增加渠頂交通橋的需求。

按照原明渠設(shè)計(jì)方案，需重新選取新料場，同時(shí)增設(shè)渠頂交通橋恢復(fù)現(xiàn)狀交通。考慮到新料場需征地，征地難度大、費(fèi)用高，且增設(shè)交通橋也導(dǎo)致投資大幅增大，施工方提出將明渠變更為暗涵的建議。

對于業(yè)主方而言，方案選擇過程可以理解為確定性決策過程，可以應(yīng)用系統(tǒng)決策分析相關(guān)理論知識進(jìn)行解決。

2 確定目標(biāo)

決策目標(biāo)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有條件、決策中預(yù)計(jì)獲得的結(jié)果而建立[1]。實(shí)施中的各種決策、目標(biāo)必須具體明確[2]。目標(biāo)應(yīng)有主次之分，對主要目標(biāo)必須達(dá)到而不能打折扣，對次要目標(biāo)希望能達(dá)到，應(yīng)適當(dāng)放寬限制[3]。

對于這個(gè)案例來說，項(xiàng)目法人主要目標(biāo)就是在保證質(zhì)量安全進(jìn)度的前提條件下投資最小。作為工程建設(shè)的核心目標(biāo)，質(zhì)量、安全、進(jìn)度、投資并不是孤立存在的目標(biāo)，而是相輔相成卻又相互制約的。四者應(yīng)保持一個(gè)均衡的狀態(tài)，方能達(dá)到一個(gè)綜合的效益，過分地追求某一個(gè)方面的目標(biāo)，勢必會影響其它方面。想要提高結(jié)構(gòu)質(zhì)量，必然會產(chǎn)生更大的投資，想要控制投資，則在結(jié)構(gòu)的質(zhì)量及進(jìn)度方面不能作出過多的要求。次要目標(biāo)是減少征地協(xié)調(diào)難度等。這個(gè)案例中，施工單位提出變更的依據(jù)之一就是回填所需料源無法確定，但新料場征地上存在一定的難度，極有可能出現(xiàn)征地難度大導(dǎo)致工期延誤的情況。所以減少征地協(xié)調(diào)難度是針對這個(gè)案例作決策時(shí)所不能忽視的另一大目標(biāo)。

3 收集資料

確定目標(biāo)之后，應(yīng)收集足夠數(shù)量可靠的資料，為科學(xué)決策打好基礎(chǔ)[4]。根據(jù)資料，采用各種預(yù)測技術(shù)，對未來作定性、定量預(yù)測，指出其發(fā)展趨勢，提高決策的準(zhǔn)確性。

針對這個(gè)案例，可用確定性決策來進(jìn)行方案選擇。

在施工單位提出變更后，項(xiàng)目法人組織包括設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方、服務(wù)地方協(xié)調(diào)指揮部、施工方等在內(nèi)的各參建單位的代表去現(xiàn)場進(jìn)一步了解了相關(guān)情況，收集了相關(guān)資料。

3.1 初設(shè)批復(fù)內(nèi)容

初設(shè)階段批復(fù)周家灣明渠（234+200—234+410）

長210 m，是周家灣隧洞與杏仁山隧洞的連接段，周家灣明渠所處微地貌單元為溝谷地形，沿渠線地面高程100.53～121.50 m。明渠平面呈直線布置，線路方位角S52°46′33″E。本段明渠為石渠，渠道主要為挖方渠，渠基為揚(yáng)子期（βμ 22）強(qiáng)風(fēng)化變輝長輝綠巖，最大挖深19.5 m，設(shè)計(jì)流量7.4 m3/s，縱坡坡比為1∶25 000，渠底寬3.5 m，底板高程102.05～102.04 m，石渠邊坡坡比1∶0.75，土渠邊坡坡比1∶2，水深2.72 m。

全挖方渠設(shè)計(jì)渠頂高程為設(shè)計(jì)水位加1 m超高，并設(shè)一級平臺。土渠渠頂以下內(nèi)坡采用10 cm厚C20W6F150混凝土護(hù)砌，下設(shè)15 cm砂礫石墊層。渠底采用20 cm厚C20W6F150混凝土護(hù)砌，設(shè)

50 cm×50 cm混凝土腳槽。石渠渠頂以下內(nèi)坡及渠底均采用20 cm厚C20W6F150混凝土護(hù)砌，兩邊坡布設(shè)系統(tǒng)錨桿支護(hù)。

設(shè)計(jì)渠頂以上石渠開挖邊坡坡比1∶0.75，按8～10 m垂高設(shè)寬為2.0 m的馬道，在巖基與覆蓋層分界處亦設(shè)2 m寬馬道，覆蓋層開挖邊坡坡比1∶2；邊坡段設(shè)隨機(jī)錨桿加8 cm厚C20混凝土噴錨支護(hù)，邊坡設(shè)間排距3 m、孔深2.5 m的排水孔。表層覆蓋層邊坡設(shè)草皮護(hù)坡。

考慮渠道維護(hù)及檢修方便，設(shè)渠頂?shù)缆?。根?jù)現(xiàn)場地形，在較低和平緩段左右兩邊各設(shè)渠頂路，其余段均利用 2 m 寬平臺作人行道到達(dá)前后洞口附近。右側(cè)道路寬5 m，設(shè)4.5 m寬混凝土路面（混凝土彎拉強(qiáng)度4.5 MPa），兩邊各留0.25 m寬路肩，路面混凝土厚20 cm，下面各設(shè)15 cm厚水泥穩(wěn)定級配碎石和15 cm厚級配碎石基層。左側(cè)道路寬3.5 m，兩邊各留0.20 m寬混凝土路肩，為20 cm厚泥結(jié)石路面，下設(shè)20 cm厚級配碎石。

進(jìn)口與周家灣隧洞間和出口與杏仁山隧洞間采用扭面擋墻漸變過渡。

周家灣隧洞出口及杏仁山隧洞進(jìn)口隧洞洞臉邊坡為永久邊坡。根據(jù)隧洞進(jìn)、出口地質(zhì)條件，巖土混合邊坡在巖體分界處設(shè)置馬道，土質(zhì)邊坡按垂高6 m，巖質(zhì)邊坡按垂高8～10 m設(shè)置馬道，馬道寬度2 m，坡頂開口線外側(cè)3～5 m處及馬道內(nèi)側(cè)設(shè)置混凝土截水溝、排水溝，截、排水溝斷面尺寸0.5 m×0.5 m。

巖質(zhì)邊坡開挖坡比1∶0.5～1∶1，土質(zhì)邊坡開挖坡比1∶2～1∶2.5。巖質(zhì)邊坡開挖坡面噴8 cm厚C25混凝土，并采用Φ22系統(tǒng)錨桿支護(hù)，錨桿間距2 m，深入巖石4 m。

3.2 實(shí)際施工進(jìn)度

周家灣明渠下部排洪倒虹吸已施工完成，明渠已基本開挖、支護(hù)已完成；上下游連接隧洞段基礎(chǔ)及邊坡開挖、支護(hù)已完成。根據(jù)擬定的施工進(jìn)度計(jì)劃，周家灣明渠需保證在四個(gè)月內(nèi)完成建設(shè)任務(wù)。

3.3 料源及征地情況

周家灣明渠部分填方渠道需占用耕地作為料場。初設(shè)批復(fù)直接利用本處挖方進(jìn)行回填，單價(jià)為4.6元/m3，最近的可用料場距離施工現(xiàn)場約15 km，如若采用調(diào)整后的料場，土方回填單價(jià)會提高數(shù)十倍；如果開采新的料場，根據(jù)現(xiàn)場情況，料場所在地為基本農(nóng)田，征地難度大。

3.4 交通要求

周家灣渠道下游側(cè)樁號234+365處有約3 m寬土路從渠頂通過，初設(shè)階段，考慮該道路交通需求少，建議從上游其他道路繞行。明渠附近發(fā)展了獼猴桃、核桃等生態(tài)產(chǎn)業(yè)園，現(xiàn)場道路通行需求增加，根據(jù)當(dāng)?shù)匕l(fā)展情況，地方指揮部多次提出保證渠頂?shù)缆愤B通，提出增加渠頂交通橋的需求。根據(jù)渠道跨度，增加交通橋長度約35 m，參考鄂北地區(qū)水資源配置工程其他跨渠交通橋投資費(fèi)用，本渠段增加交通橋費(fèi)用約80萬元。

4 擬定方案

根據(jù)資料和預(yù)測的未來狀態(tài)，擬定各種可行方案。其基本要求為：能達(dá)到主要目標(biāo)，兼顧次要目標(biāo)；考慮各種影響因素；從實(shí)際出發(fā)；較易進(jìn)行比較評估。

結(jié)合收集到的相關(guān)資料，在滿足主要目標(biāo)兼顧次要目標(biāo)的前提條件下，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、過流能力及進(jìn)度方面均能滿足相關(guān)要求下，提出以下變更方案。

變更方案：周家灣明渠變更為暗涵，暗涵施工后在暗涵上部覆1 m土以綠化環(huán)境，方便生態(tài)種植；在中部填方渠段渠頂覆蓋1 m的填土，寬15 m，兩側(cè)設(shè)坡比1∶3的邊坡與地面銜接。結(jié)構(gòu)斷面進(jìn)出口及跨渠道路段頂板采用厚板，其余部位采用薄板結(jié)構(gòu)。施工結(jié)束后道路處蓋板上部覆土1 m并恢復(fù)道路交通。

設(shè)計(jì)內(nèi)容：過水渠變更為矩形暗涵，暗涵施工后僅覆蓋1 m填土做綠化；中間沖溝段填方段暗涵頂覆土厚1 m、寬15 m，兩側(cè)設(shè)坡比1∶3的邊坡與地面銜接，暗涵采用薄蓋板。周邊村民人行道路在234+335—234+355段通行。

目前渠道首、尾段已開挖成型，邊坡穩(wěn)定，為節(jié)約投資，盡量減少邊坡變更；渠道采用單孔矩形過水?dāng)嗝妫瑸楸苊馕畚锶肭斣O(shè)蓋板。考慮渠道較短，暗涵覆蓋后維護(hù)簡便，本段渠道填筑后渠頂不設(shè)巡線道路。暗涵結(jié)構(gòu)過流凈斷面尺寸為3.9 m×3.8 m（寬×高）。為節(jié)約土地，綠化環(huán)境，挖方渠在渠暗涵上部覆土1 m厚做生態(tài)綠化帶，同時(shí)可以對暗涵進(jìn)行防裂保護(hù)。本段渠道填筑主要為暗涵兩側(cè)及頂部的回填，可選擇本渠段開挖的土石料填筑。

5 方案評估

評價(jià)方案應(yīng)從達(dá)到目標(biāo)的角度出發(fā)，分析各方案技術(shù)上的合理性、實(shí)現(xiàn)的可能性和經(jīng)濟(jì)性。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，采用合適的評價(jià)方案，求出各方案定量的評價(jià)值，以供決策[5]。

無論是初設(shè)的明渠方案，還是變更后的暗涵方案，均能保證質(zhì)量、安全及進(jìn)度，但是其中必定有一個(gè)方案在滿足質(zhì)量、安全及進(jìn)度的要求下，綜合投資最小[6]。

經(jīng)過分析可知，綜合費(fèi)用包含四方面，分別為土建費(fèi)用、征地費(fèi)用、進(jìn)度影響費(fèi)用、運(yùn)行管理費(fèi)用等。

5.1 初設(shè)方案

土建費(fèi)用：初設(shè)階段批復(fù)的概算為148萬元。初設(shè)階段，考慮到該道路交通需求少，設(shè)計(jì)從上游其他道路繞行。根據(jù)渠道跨度，增加交通橋長度約35 m，根據(jù)目前鄂北地區(qū)水資源配置工程上跨渠交通橋的參考投資費(fèi)用，本渠段增加交通橋費(fèi)用約80萬元。故初設(shè)方案中土建投資總共228萬元。

征地費(fèi)用：變更前永久占地面積為71.13畝，其中耕地29.07畝，林地41.51畝，交通用地0.15畝，其他水域面積0.30畝，住宅用地0.11畝。按批復(fù)的初步設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，變更前涉及的永久占地對應(yīng)移民直接補(bǔ)償投資為214萬元。

進(jìn)度影響費(fèi)用：初設(shè)方案由于料場征地協(xié)調(diào)難度較大，預(yù)計(jì)對工期影響超過兩個(gè)月，按照每月20萬元的窩工費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)度影響費(fèi)用為40萬元。

運(yùn)行管理費(fèi)用：初設(shè)方案為開敞式明渠方案，為減少后期運(yùn)行管理的難度，會對沿線的開敞式明渠增加防護(hù)措施，預(yù)計(jì)費(fèi)用為5萬元。需配備管理人員對明渠進(jìn)行定期巡視檢查，運(yùn)行管理成本相對較高，按照每年2萬元的運(yùn)行管理成本計(jì)算，工程的設(shè)計(jì)壽命為50年，則初設(shè)方案的運(yùn)行管理費(fèi)用共計(jì)105萬元。

5.2 變更方案

土建費(fèi)用：明渠改暗涵后，交通恢復(fù)問題可以解決，但土建費(fèi)用有所增加。經(jīng)過計(jì)算，變更后土建費(fèi)用為299萬元。

征地費(fèi)用：明渠變更為暗涵后，永久占地面積減少，永久占地57.28畝，其中耕地27.60畝，林地29.13畝，交通用地0.15畝，其他水域面積0.30畝，住宅用地0.11畝。變更后涉及的永久占地對應(yīng)移民直接補(bǔ)償投資為175萬元。

進(jìn)度影響費(fèi)用：改暗涵后，會在原計(jì)劃工期內(nèi)完成施工任務(wù)，故對進(jìn)度不存在影響，變更后進(jìn)度影響費(fèi)用為0。

運(yùn)行管理費(fèi)用：改暗涵后暗涵上部覆土，為全封閉結(jié)構(gòu)，會降低運(yùn)行管理的難度，按照每年1萬元的運(yùn)行管理成本計(jì)算，工程的設(shè)計(jì)壽命為50年，則變更方案的運(yùn)行管理費(fèi)用共計(jì)50萬元。

6 方案優(yōu)選

方案優(yōu)選即通過評估的過程進(jìn)行綜合分析，權(quán)衡優(yōu)劣，選擇最佳方案。初設(shè)方案與變更方案的投資情況對比見表1。

從綜合投資方面來講，初設(shè)明渠方案綜合投資為587萬元，變更暗涵方案綜合投資為524萬元，變更暗涵方案要優(yōu)于初設(shè)明渠方案。

從征地協(xié)調(diào)難度來講，變更暗涵方案不需要考慮料場來源問題，且除中間底洼區(qū)和排洪倒虹吸需永久征地外，其余部位均可由永久征地調(diào)整為臨時(shí)征地，施工完后可原地復(fù)建，恢復(fù)原土地功能，有利于環(huán)境保護(hù)和土地利用；初設(shè)梯形明渠方案全線均為永久征地，目前征地已經(jīng)完成，征地費(fèi)用已發(fā)放。

從進(jìn)度方面來講，無論是初設(shè)明渠方案還是變更暗涵方案，渠道均較常規(guī)，施工技術(shù)及難度相當(dāng)。但初設(shè)方案需建跨渠交通橋，使得該方案渠道施工和交通橋互相干擾，且料場需重新征地需要一定的時(shí)間。變更方案不需建跨渠交通橋，也不需重新征地，降低了交通建筑物的施工難度，也有利于控制施工工期。

從綜合投資、征地協(xié)調(diào)難度、進(jìn)度要求等目標(biāo)方面綜合考慮，選擇變更暗涵方案。

7 結(jié)束語

本文闡述了系統(tǒng)分析與決策方法在引調(diào)水工程變更方案選擇中的應(yīng)用，通過相關(guān)的資料收集，經(jīng)過科學(xué)的分析與測算，定量分析與定性分析相結(jié)合，在保證達(dá)到主要目標(biāo)、兼顧次要目標(biāo)的前提條件下，考慮各種影響因素，從實(shí)際出發(fā)，擬定各種可行方案，進(jìn)一步分析各方案技術(shù)上的合理性及實(shí)現(xiàn)的可能性和經(jīng)濟(jì)性，求出各方案定量的評價(jià)值，并進(jìn)行綜合分析，選擇最佳方案，減少了方案選擇中的盲目性、主觀性與武斷性，為今后類似的方案選擇提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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Application of System Analysis Decision Making in Selecting Engineering Change Program

XIONG Ping1，YI Xiaoli2，ZHU Miaohuang3，QIN Yang4

（1.Construction and Management Bureau of Water Resources Allocation Project in North Hubei Province （Preparatory），Wuhan 430000，China；2. Hubei Provincial Water Resources and Hydropower Planning Survey and Design Institute Co.，Ltd.，Wuhan 430070，China）

Abstract：With the background of the water resources allocation project in North Hubei Province，we introduces the application of system analysis and decision-making methods in the selection of engineering change programs. By analyzing goals，collecting information，predicting the future，formulating plans，evaluating plans，and optimizing plans，we apply a decision analysis system to synthesize data from a variety of sources. Quantitative processing of non-quantitative data and indicators reduces the blindness，subjectivity and arbitrariness in program selection. The study serves as a valuable experience for future decision-making in similar programs.

Key words：system analysis and decision-making；engineering changes；program options