孫向東,陸 亮
(山東潤泰水利工程有限公司,山東 泰安 271021)
近年來,我國將可持續(xù)發(fā)展作為重要戰(zhàn)略,不斷加大對水利工程建設的投入,水利事業(yè)得到了蓬勃發(fā)展。因此,對水利工程建設項目的全生命周期進行科學決策,尤其是對施工工期方案的合理性進行評價至關(guān)重要[1]。
水利工程建設項目具有周期長、工程量大、投資額大等特點,其建設過程是一個復雜且完整的系統(tǒng)工程,并且受環(huán)境、政策等多方面因素的影響,因此項目的管理過程充滿挑戰(zhàn)。同時,水利工程項目建設需要投入大量的人力、物力和財力資源,且施工隊伍組成復雜[2],同時外部自然環(huán)境(如冬雨季)、生態(tài)環(huán)保、征地移民等一系列問題也會對水利工程施工造成較大影響[3]。本文基于上述背景,對水利工程工期方案評價進行系統(tǒng)的研究。
在水利工程施工過程中,影響施工工期的因素較多,且有較高的不可控性。因此,構(gòu)建合理、科學、符合實際情況的工期方案評價指標體系對水利工程施工作業(yè)的有序開展具有重要意義。本文構(gòu)建水利工程工期方案評價指標體系主要遵循以下原則[4,5]。
(1)科學性原則。明確構(gòu)建評價指標體系的結(jié)構(gòu)框架,評價指標能夠清晰地反映出工程特點,且各評價指標具有一定的獨立性,避免出現(xiàn)評價指標之間互相包含的問題。
(2)可操作性原則。水利工程工期方案評價指標的選取要考慮相關(guān)數(shù)據(jù)是否便于獲得,指標是否便于量化和評價。
(3)整體性原則。一般來說,水利工程施工工期較長,在施工過程中會受到諸多因素的影響,進而影響施工進度。因此,在對影響因素進行識別時,要考慮水利工程整個施工工期。
(4)規(guī)范性原則。工期方案評價指標的篩選與完善應當以專業(yè)基礎知識為依托,符合相關(guān)規(guī)范的要求。
(5)實際性原則。評價指標應當充分考慮不同水利工程項目的特點,根據(jù)實際工程進行綜合分析選取。
(6)代表性原則。在水利工程施工過程中,對工期產(chǎn)生影響的因素較多,選擇具有代表性的評價指標是構(gòu)建評價指標體系的關(guān)鍵所在。因此,選取的評價指標應具有代表性和辨識度,不僅具備一定的水利工程屬性,還應在客觀層面對施工工期具有較為明確的影響。
(7)修正性原則。評價指標應是動態(tài)變化的,最終的指標確定可根據(jù)水利工程實際情況進行刪減和完善,使得工期評價具有可信性和真實性。
首先,選擇15 篇有關(guān)工期方案評價領(lǐng)域的典型論文,對工期方案評價指標進行初步整理和選??;其次,根據(jù)水利工程工期方案評價指標選取原則并結(jié)合水利工程特點,對初步整理和選擇的指標進行篩選;最后,對篩選的工期方案評價指標進行再次整理,并發(fā)放給領(lǐng)域內(nèi)工作人員和專家,對評價指標進行最后的完善和刪減,形成最終的評價指標體系。
水利工程工期方案評價的本質(zhì)屬于多屬性決策問題。明確決策方案和決策對象是對多屬性問題進行決策的前提和基礎。線性加權(quán)法是當前常見的多屬性決策方法。在掌握相關(guān)方案信息的基礎上,根據(jù)決策方案的特點,建立相關(guān)決策矩陣并進行處理;同時,根據(jù)定性與定量相結(jié)合的方法確定指標權(quán)重,并求得權(quán)重的加權(quán)和,以得出的值作為方案決策的依據(jù)[6-9]。該方法符合工期評價的特點,因此,本文選取該方法作為評價方法,其基本步驟如下。
(1)建立決策矩陣:
式中:Y為決策矩陣;m為矩陣行數(shù);n為矩陣列數(shù);Yij為第i行第j列的值。
(2)進行歸一化處理:
式中:B為歸一化矩陣;Bij為第i行第j列的值;其余變量含義同上。
(3)采用熵權(quán)法確定指標矩陣權(quán)重:
式中:Wi為權(quán)重;ei為第i個評價指標的熵值。
(4)采用下式求出線性加權(quán)評價結(jié)果:
式中:pi為第i個指標的線性加權(quán)結(jié)果;wi為第i個指標的權(quán)重;bij為第i個指標的歸一化結(jié)果。
根據(jù)構(gòu)建的水利工程工期方案評價指標體系,建立線性加權(quán)工期方案評價模型如下:
式中:X為加權(quán)之后的指標值;X1,X2及X3分別為一級指標值;α,β和γ為指標權(quán)重,且滿足條件:α+β+γ= 1。
由于選取的各評價指標對水利工程工期方案的影響程度是有區(qū)別的,所以需要確定各評價指標的權(quán)重。為提高評價結(jié)果的權(quán)威性,本文選擇組合賦權(quán)法進行賦權(quán),即將熵權(quán)法與德爾菲法相結(jié)合,具體步驟為[10,11]:①構(gòu)建原始判斷矩陣;②對判斷矩陣進行歸一化處理;③計算評價指標的熵;④計算評價指標的熵權(quán)。
本文以A水電站為例進行實證研究。A水電站始建于上世紀70年代,大壩高178 m,總庫容247億m3,壩址以上流域面積13.14 萬km2,多年平均流量650 m3/s。
根據(jù)上文評價指標選取原則和方法,構(gòu)建A 水電站工期方案評價指標體系,詳見表1。
表1 A水電站工期方案評價指標體系
A 水電站3 個施工方案評價指標的相關(guān)數(shù)據(jù),詳見表2。
表2 A水電站施工方案評價指標數(shù)據(jù)
根據(jù)施工強度相關(guān)指標得出相應的判斷矩陣 為:
進行歸一化處理為:
同理,工期判斷矩陣為:
進行歸一化處理為:
根據(jù)上述公式求得施工強度和發(fā)電因素各指標的熵與熵值,詳見表3—4。
表3 施工強度指標的熵與熵值
表4 發(fā)電因素指標的熵與熵值
將得出的熵值線性加權(quán)為:
由于自然因素為A 水電站非重要工期影響因素,因此,本文簡化該因素的計算,直接給定為:
根據(jù)德爾菲法,確定式(5)中的α,β及γ的值分別為0.5、0.4及0.1。
由此,根據(jù)式(5)即X=αX1+βX2+γX3計算,得出A 水電站工期方案的評價值為0.37、0.47 及0.42,即最佳施工工期為11.5 a 的施工方案,其次為施工工期為12.5、10.5 a的施工方案。
將熵權(quán)法和線性加權(quán)法應用于水利工程工期方案評價工作中,建立系統(tǒng)的水利工程工期方案評價體系,不僅可以提高施工管理水平和管理效率,也在很大程度上彌補了我國當前水利工程工期方案評價方面的不足,對提高水利工程施工決策的科學性具有重要的現(xiàn)實意義。然而,由于資料限制和部分評價指標的不可獲得性,本文中實證研究部分仍有待完善,評價結(jié)果具有一定的局限性。未來研究和實踐將聚焦于構(gòu)建更加全面和精確的工期方案評價指標體系,并探討本評價方法在不同水利工程環(huán)境下的適用性和普適性。