游濤++吳雨晴++李海交++張家強(qiáng)

摘 要：水利工程項目在開發(fā)建設(shè)過程中往往面臨著來自自然、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和社會環(huán)境等諸多因素的干擾和風(fēng)險，其風(fēng)險因素之間往往是相互關(guān)聯(lián)、相互影響的。針對此問題，提出了在層次分析法基礎(chǔ)上發(fā)展而來的網(wǎng)絡(luò)分析法對水利工程施工安全風(fēng)險進(jìn)行分析，首先采用德爾菲法獲取施工安全風(fēng)險關(guān)鍵指標(biāo)因素及指標(biāo)因素間的關(guān)系；其次建立風(fēng)險因素多準(zhǔn)則、多層次的ANP結(jié)構(gòu)模型，借助于Super Decision進(jìn)行模型的計算和分析；最后依據(jù)所建立的模型，以大源渡二線船閘為例，應(yīng)用此方法求得風(fēng)險因素總排序，為工程施工風(fēng)險管理和控制提供依據(jù)，得出的結(jié)論符合工程客觀實際。

關(guān)鍵詞：風(fēng)險因素 網(wǎng)絡(luò)分析法 德爾菲法 結(jié)構(gòu)模型

中圖分類號：TU723.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（b）-0109-03

為保證水利工程項目順利實施，對其進(jìn)行風(fēng)險評價和風(fēng)險管理具有重要意義。風(fēng)險分析常用的方法有綜合評判法、層次分析法、模糊綜合評判法等。在眾多的風(fēng)險分析方法中，層次分析法AHP（The Analytic Hierarchy Process）是目前比較常用的一種方法，但是由于AHP的應(yīng)用前提是評價指標(biāo)是獨立的遞階層次關(guān)系，即各層次中元素之間是相互獨立的，因此在處理復(fù)雜系統(tǒng)中的相互關(guān)聯(lián)元素評價問題時受到了局限。而水利工程施工中涉及的技術(shù)問題、自然環(huán)境、組織管理和社會環(huán)境等的風(fēng)險往往是相互聯(lián)系、相互影響的，各安全風(fēng)險因素所構(gòu)成的是網(wǎng)絡(luò)循環(huán)結(jié)構(gòu)而并不是遞階層次結(jié)構(gòu)。AHP在分析這樣的問題時不能更好地反映各風(fēng)險元素之間的本質(zhì)聯(lián)系，因此存在缺陷。而在AHP基礎(chǔ)上發(fā)展起來的網(wǎng)絡(luò)分析法ANP（The Analysis Network Process），正好能夠?qū)⑾到y(tǒng)內(nèi)各元素的關(guān)系用類似網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表示，表現(xiàn)各風(fēng)險元素之間的相互影響和反饋，不僅彌補(bǔ)了AHP的缺陷，而且對復(fù)雜系統(tǒng)的描述更深刻，模型更加接近實際情況。

1 網(wǎng)絡(luò)分析法簡介

1.1 ANP理論

網(wǎng)絡(luò)分析法ANP是美國匹茨堡大學(xué)的T.L.Saaty教授[1]于1996年在層次分析法的基礎(chǔ)上，考慮各因素或相鄰層次之間的相互影響，發(fā)展起來的一種適用于非獨立反饋系統(tǒng)的決策方法[2]。ANP的特點就是，在AHP的基礎(chǔ)上，既考慮同一元素集內(nèi)各元素之間的相互影響，又考慮不同元素集之間的相互影響，避免了AHP在建立遞階層次結(jié)構(gòu)時的假設(shè)條件，利用超矩陣對各相互影響的因素進(jìn)行綜合分析得出其權(quán)重，更符合實際情況。

1.2 ANP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

ANP一般將元素劃分為控制層和網(wǎng)絡(luò)層2個部分?？刂茖影繕?biāo)和決策準(zhǔn)則，所有的決策準(zhǔn)則只受目標(biāo)支配且彼此獨立，每個準(zhǔn)則的權(quán)重均可用AHP方法獲得，控制層中可以沒有決策準(zhǔn)則，但至少有一個目標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)層由所有受控制層支配的元素組成，元素之間相互影響，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[3]。

1.3 構(gòu)造ANP的典型結(jié)構(gòu)

首先構(gòu)造控制層，先界定目標(biāo)，再界定決策準(zhǔn)則。其次構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)層，它是由所有受控制層支配的元素組成的，其內(nèi)部是相互影響的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

1.4 構(gòu)造ANP超矩陣計算各元素權(quán)重

解超矩陣是ANP權(quán)重確定的核心工作，這是一個非常復(fù)雜的計算過程，手工運算難度很大，借助Super Decision軟件可以解決這個問題。

2 實例分析

2.1 工程概況

大源渡航電樞紐位于湖南省衡山縣湘江干流，距衡陽市62 km，是湘江衡陽至城陵磯439 km千噸級航道的第一個以電養(yǎng)航的航電樞紐工程。近年來船閘日開閘次數(shù)逐年增多，通過能力已接近飽和，為滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和航道規(guī)劃建設(shè)的要求，確保大噸位船型能從城陵磯直接通航至衡陽，在大源渡航電樞紐建設(shè)二線2 000 t級標(biāo)準(zhǔn)的船閘已十分必要[4]。

2.2 ANP模型的建立

根據(jù)風(fēng)險識別的系統(tǒng)性和全面性原則，采用德爾菲法對大源渡二線船閘施工安全風(fēng)險因素進(jìn)行識別，結(jié)合大源渡二線船閘的特點，建立大源渡二線船閘施工安全風(fēng)險的ANP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型（見圖1、表1）。

2.3 ANP模型的計算

（1）確定未加權(quán)超矩陣?；诰W(wǎng)絡(luò)模型中各要素間的相互作用，通過專家問卷調(diào)查得各要素之間的關(guān)聯(lián)情況（見表2）。對各風(fēng)險因素采用1～9標(biāo)度法進(jìn)行重要度判斷打分，建立判斷矩陣。例如，在元素集A（建設(shè)規(guī)模）中，以元素A1（船閘等級）為準(zhǔn)則，元素A2（船閘線數(shù)）、A3（單級船閘水頭高度）按照其對A1（船閘等級）的影響大小進(jìn)行優(yōu)勢度比較，獲得判斷矩陣，然后根據(jù)判斷矩陣得出排序向量。同理，以A2（船閘線數(shù)）、A3（單級船閘水頭高度）為準(zhǔn)則獲得在各準(zhǔn)則下的排序向量，再將獲得的排序向量得到元素集A（建設(shè)規(guī)模）的排序矩陣W11。按照同樣的方法，求得對元素集B、C、D、E的排序矩陣，從而構(gòu)造出未加權(quán)的超矩陣W。

（2）確定加權(quán)超矩陣。對未加權(quán)超矩陣進(jìn)行加權(quán)得到加權(quán)超矩陣。

（3）計算極限超矩陣。加權(quán)超矩陣的列向量反映出的是各元素在各自作為次準(zhǔn)則下的優(yōu)勢度，并不能反映出整個系統(tǒng)的整體相對排序。這時需要對加權(quán)超矩陣求極限。由ANP的基本原理可知，列向量相同的超矩陣是，此時各元素的最終排序向量就是極限超矩陣的單列向量。

由于ANP的計算極為復(fù)雜且難度較大，該文借助美國Super Decision公司聯(lián)合Satty教授編制的專門用于ANP的決策軟件Super Decision，完成從模型的所有計算任務(wù)。經(jīng)過Super Decision計算后獲得結(jié)果見表3。

3 結(jié)論

（1）由表3中的權(quán)重值可以看出，在眾多風(fēng)險因素中，C1（勘察不足）、B2（氣候條件不良）、B1（地質(zhì)條件不良）、C2（設(shè)計不當(dāng)）、E4（管理力度）、E2（安全及組織機(jī)構(gòu)不健全）是水利工程施工安全中最重要、最關(guān)鍵的風(fēng)險因素。結(jié)合我國近年來發(fā)生的水利工程施工安全各類風(fēng)險事故，絕大部分都是由以上風(fēng)險因素引起的，這表明ANP在水利工程施工安全風(fēng)險分析中，是一種行之有效的方法，其分析結(jié)果也為水利工程施工風(fēng)險管理指明了方向。在工程開展過程中要加強(qiáng)前期調(diào)查、預(yù)測和預(yù)防；在選址時應(yīng)做好地質(zhì)勘測，繞避不良地質(zhì)地段；在建設(shè)過程中應(yīng)運用動態(tài)控制原理加強(qiáng)對施工過程的管理；要建立健全安全及組織機(jī)構(gòu)，工程規(guī)模巨大、參與方眾多等特點給項目的順利實施帶來了巨大的挑戰(zhàn)，如果缺乏有效的組織管理工作，將不利于項目各參與方的團(tuán)結(jié)協(xié)作，甚至給項目造成嚴(yán)重的進(jìn)度拖延和經(jīng)濟(jì)損失。

（2）其次，比較重要的風(fēng)險有：D5（國家宏觀經(jīng)濟(jì)政策）、B3（周圍環(huán)境條件不利）、C3（施工質(zhì)量控制不合格）、B4（突發(fā)事件影響）、D4（通貨膨脹）、D1（費用超支）。這些風(fēng)險雖然不是關(guān)鍵風(fēng)險，但是風(fēng)險一旦發(fā)生，對項目的影響也是重大的，必須予以重視。這些風(fēng)險在項目開展過程中要對其進(jìn)行預(yù)防控制和監(jiān)測管理。

（3）風(fēng)險的可變性決定了其會隨著時間和環(huán)境的改變而變化，所以盡管其余的風(fēng)險發(fā)生概率都較小，但也不能不予關(guān)注或忽略，這些風(fēng)險在項目開展過程中要對其進(jìn)行監(jiān)測。

（4）在構(gòu)建ANP模型時，由于需要憑借專家經(jīng)驗對各風(fēng)險因素進(jìn)行比較判斷，因此分析結(jié)果的準(zhǔn)確性在一定程度上依賴于專家的主觀偏好。所以，在應(yīng)用ANP法進(jìn)行風(fēng)險評價時，應(yīng)充分考慮專家可信度因素，從而使模型更為客觀準(zhǔn)確。

該文結(jié)合ANP的理論方法，以某船閘施工安全風(fēng)險分析為例，針對工程本身的特點，采用德爾菲法對工程施工安全風(fēng)險因素進(jìn)行識別，建立風(fēng)險因素多準(zhǔn)則、多層次的ANP結(jié)構(gòu)模型，借助于Super Decision進(jìn)行模型的計算和分析。通過對總排序結(jié)果的分析，表明ANP在工程風(fēng)險分析中能夠有效地處理各種風(fēng)險因素之間復(fù)雜的相互影響關(guān)系，從而發(fā)現(xiàn)其關(guān)鍵的風(fēng)險因素，分析結(jié)果能為工程項目風(fēng)險控制和管理提供重要參考，表明了該方法的可行性和有效性。

參考文獻(xiàn)

[1] Satty T.L.Decision Making with Dependence and Feedback[M].RWS Publication：Pittsburgh，1996.

[2] Saaty T.Fundamentals of the Analytic network Process Dependence and Feedback in Decision Making with a Single Network[J].Journal of Systems Science and Systems Engineering，2004，13（2）：129-157.

[3] 鐘登華，蔡紹寬，李玉欽.基于網(wǎng)絡(luò)分析法（ANP）的水電工程風(fēng)險分析及其應(yīng)用[J].水力發(fā)電學(xué)報，2008，1（27）：11-17.

[4] 任啟明，劉曉平，趙江，等.大源渡樞紐上游引航道隔水墻布置方式研究[J].長江科學(xué)院院報，2015（1）：88-91.