劉子系，費(fèi)益新，葉雪芬

(1.無錫市水利發(fā)展和安全質(zhì)量管理中心，江蘇 無錫 214135;2.無錫市水利工程管理中心，江蘇 無錫 214135)

水利工程是關(guān)系到民生發(fā)展的重要基建工程，此工程的施工質(zhì)量與當(dāng)?shù)鼐用竦沫h(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益具有直接關(guān)系。當(dāng)前，水利施工管理部分需要控制水利工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)職責(zé)。對大量的水利施工案例進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，水利工程施工質(zhì)量關(guān)乎工程建設(shè)目標(biāo)。因此，為保證水利工程符合施工要求，按照當(dāng)前的施工安全評定標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行施工質(zhì)量管理。隨著基礎(chǔ)施工技術(shù)的不斷發(fā)展，水利工程逐漸呈現(xiàn)出大型化、智能化，加強(qiáng)水利工程質(zhì)量管理成為水利工程技術(shù)發(fā)展的迫切要求[1- 2]。只有努力做好水利工程質(zhì)量管理工作，才能為社會(huì)的進(jìn)步提供充足的推動(dòng)力。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的高速發(fā)展，工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量管理方法得到了長足發(fā)展。但水利工程規(guī)模日益擴(kuò)大，水利工程建設(shè)條件日趨復(fù)雜，為保證水利建設(shè)項(xiàng)目成功，獲取經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)水利工程建設(shè)要求，構(gòu)建了多種水利工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全監(jiān)督模型。但此部分模型忽視了動(dòng)態(tài)發(fā)展原則與水利工程項(xiàng)目的生命周期性，導(dǎo)致安全監(jiān)督模型的應(yīng)用效果不佳[3- 4]。針對此問題，構(gòu)建水利工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全監(jiān)督模型，對水利工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，以期對日后的水利工程研究提供參考。

1 水利工程建設(shè)項(xiàng)目信息采集

水利工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全監(jiān)督是一項(xiàng)較為龐大的系統(tǒng)性工程，施工環(huán)節(jié)與參與受眾較多。為滿足施工中各方的要求，在此次模型構(gòu)建前，完成水利工程建設(shè)項(xiàng)目信息采集，為施工項(xiàng)目監(jiān)督提供信息數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。此次研究以全生命周期理論[5]為指導(dǎo)理論進(jìn)行信息采集，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 水利工程建設(shè)項(xiàng)目信息采集結(jié)構(gòu)

此次研究將水利工程建設(shè)項(xiàng)目的施工過程設(shè)定為6個(gè)環(huán)節(jié)，分別為立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、招標(biāo)、施工、運(yùn)行維護(hù)以及拆除。主要采集設(shè)計(jì)、施工部分的操作信息，將采集到的施工信息劃分為人工、材料、機(jī)械、方法以及環(huán)境5部分。將劃分完成的信息存儲(chǔ)到指定的數(shù)據(jù)庫中。為保證信息分類的合理性，使用隸屬度函數(shù)完成信息劃分。具體隸屬函數(shù)計(jì)算內(nèi)容如下：

(1)

式中，ki—水利施工環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵信息；gi1、gi2、gij、gi(j-1)以及gi(j+1)—此次研究中使用的分段函數(shù)的分段點(diǎn)取值結(jié)果。由于每個(gè)類型信息的信息特征有所不同，在信息處理過程中需要計(jì)算對應(yīng)的隸屬函數(shù)就可得到不同類型信息的隸屬度。完成施工項(xiàng)目信息采集后，應(yīng)用此部分信息進(jìn)行后續(xù)的模型構(gòu)建。

2 水利工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全評定

此次研究中，將水利工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全評價(jià)作為基礎(chǔ)。為對水利建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行全生命周期質(zhì)量安全評價(jià)，將水利工程項(xiàng)目劃分為多個(gè)等級，具體劃分結(jié)果如圖2所示。

圖2 水利工程建設(shè)項(xiàng)目劃分圖

假設(shè)一個(gè)工程項(xiàng)目由a個(gè)單位工程組成，每個(gè)單位工程由m個(gè)分部工程構(gòu)成，每個(gè)分部工程由n個(gè)工程單元組成。按照上述等級劃分內(nèi)容，對每個(gè)層級的項(xiàng)目質(zhì)量安全進(jìn)行評定。在單位工程評定階段，將每個(gè)單位工程的工程質(zhì)量特征值設(shè)定為Ai-j-k；分部工程等級的工程質(zhì)量特征值設(shè)定為Ai-j；工程單元的工程質(zhì)量特征值設(shè)定為Ai。應(yīng)用上述設(shè)定，得到工程項(xiàng)目的綜合工程質(zhì)量特征值A(chǔ)。與此同時(shí)，將以往研究中設(shè)定的質(zhì)量安全評定指標(biāo)體系與綜合工程質(zhì)量特征值融合計(jì)算，得到工程質(zhì)量安全評定模型。此次研究中，需要對比各個(gè)評定指標(biāo)的重要性，選擇合適的指標(biāo)完成此計(jì)算過程，此比較矩陣設(shè)定如下：

(2)

此矩陣應(yīng)用條件設(shè)定如下：當(dāng)bmk>bml時(shí)，則有bki=0；當(dāng)bmk

表1 項(xiàng)目質(zhì)量安全等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

將表1內(nèi)容作為水利工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全評定等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，按照此標(biāo)準(zhǔn)對評定結(jié)果進(jìn)行分析，并將評定結(jié)果作為后續(xù)研究的基礎(chǔ)。

3 水利工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全監(jiān)督模型構(gòu)建

在前述設(shè)定內(nèi)容的基礎(chǔ)上，構(gòu)建水利工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全監(jiān)督模型。為獲取具有整體性的水利項(xiàng)目質(zhì)量安全監(jiān)督結(jié)果，在此研究中引用灰色系統(tǒng)理論[6- 7]將采集到的施工信息與水利工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全評定結(jié)果有機(jī)融合，得到最終的安全監(jiān)督結(jié)果。

將采集到的實(shí)時(shí)施工信息整理為數(shù)列的形式，寫作zi={zi(1)，zi(2)…zi(n)}；與此同時(shí)，將每個(gè)施工環(huán)節(jié)的安全評定結(jié)果數(shù)據(jù)也整理為數(shù)列的形式，寫作z0={z0(1)，z0(2)…z0(n)}，計(jì)算2個(gè)數(shù)列之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)σi(k)與關(guān)聯(lián)度Wi。在一般情況下，關(guān)聯(lián)度Wi越大，則2個(gè)序列的變化趨勢越接近；反之，2個(gè)序列的變化趨勢越不一致。對多個(gè)關(guān)聯(lián)算法進(jìn)行分析后，將關(guān)聯(lián)度整理為關(guān)聯(lián)系數(shù)R與關(guān)聯(lián)向量Q相乘的方式，在此計(jì)算過程中得到關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣：

(3)

式中，δ2(k)—各施工環(huán)節(jié)施工質(zhì)量之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)。根據(jù)此關(guān)聯(lián)度計(jì)算環(huán)節(jié)，將原有的單環(huán)節(jié)水利工程項(xiàng)目質(zhì)量安全評定過程動(dòng)態(tài)化連接，得到動(dòng)態(tài)水利工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全監(jiān)督模型。

由于此動(dòng)態(tài)模型中存在不同的數(shù)量級與量綱，需要構(gòu)建分析矩陣進(jìn)行無量綱化處理[8]。具體處理過程設(shè)定如下：

(4)

式中，si(l)—第i個(gè)環(huán)節(jié)的項(xiàng)目質(zhì)量安全評定關(guān)聯(lián)度；s0(l)—第1個(gè)環(huán)節(jié)的項(xiàng)目質(zhì)量安全評定關(guān)聯(lián)度；F—不同施工環(huán)節(jié)項(xiàng)目質(zhì)量安全評定關(guān)聯(lián)度的最大極差；f—不同施工環(huán)節(jié)項(xiàng)目質(zhì)量安全評定關(guān)聯(lián)度的最小極差；Δi(l)—施工環(huán)節(jié)項(xiàng)目質(zhì)量安全評定關(guān)聯(lián)系數(shù)的絕對值。對前述計(jì)算內(nèi)容進(jìn)行整理，應(yīng)用到質(zhì)量安全監(jiān)督過程。而后，對上文中設(shè)定的內(nèi)容與計(jì)算環(huán)節(jié)進(jìn)行整理，將其與原有的安全監(jiān)督模型融合，以此實(shí)現(xiàn)水利工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全監(jiān)督管理。

4 實(shí)驗(yàn)論證分析

此次研究構(gòu)建了水利工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全監(jiān)督模型，為證實(shí)此模型具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)分析環(huán)節(jié)對應(yīng)用效果進(jìn)行對比分析。

4.1 工程概況

此次研究中，將某泵閘工程作為研究對象，此工程位于江蘇無錫，由一座電排站與一座自排閘組成，主要用于防洪、排澇以及改善城市內(nèi)水質(zhì)環(huán)境。水利工程實(shí)況如圖3所示。

圖3 實(shí)驗(yàn)工程實(shí)景

由于此工程項(xiàng)目施工需要一定的時(shí)間，因此將項(xiàng)目分為2期施工，并統(tǒng)計(jì)分析工程項(xiàng)目中的主要工程量，見表2。

表2 水利工程主要工程量統(tǒng)計(jì)表

表2中數(shù)據(jù)為此次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的來源。除表2數(shù)據(jù)外，還獲取了部分施工參數(shù)。

(1)電排站排澇設(shè)計(jì)流量為100m3/s，裝機(jī)功率為11.0MW，泵站規(guī)模屬于大(2)型，泵站等級為II等。

(2)自排閘凈寬20m，為7孔，單孔寬4.0m，設(shè)計(jì)流量為100m3/s。此工程項(xiàng)目采用泵閘一體化設(shè)計(jì)，選用立式軸流泵，機(jī)組臺(tái)數(shù)設(shè)定為5臺(tái)，每臺(tái)額定流量為30m3/s。

使用文中模型以及其他2種選定的模型對采集到的施工信息進(jìn)行整理分析，測定文中模型的應(yīng)用效果。

4.2 實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)設(shè)定

此次實(shí)驗(yàn)將數(shù)據(jù)庫軟件作為基礎(chǔ)，采集工程項(xiàng)目中的施工數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件中，為實(shí)驗(yàn)操作過程提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。對比多種數(shù)據(jù)庫軟件，此次實(shí)驗(yàn)選用SQL Server 2016作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。為了更好地完成本次實(shí)驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)的可控性，設(shè)定水利工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全評定指標(biāo)，見表3。

表3 水利施工質(zhì)量安全評定指標(biāo)體系

將表3中指標(biāo)作為項(xiàng)目質(zhì)量安全評定與監(jiān)督的基礎(chǔ)，應(yīng)用此指標(biāo)對采集到的施工信息進(jìn)行分析。本次實(shí)驗(yàn)選取文中模型、基礎(chǔ)模型以及多源信息監(jiān)督模型對選定的工程進(jìn)行安全監(jiān)督，并設(shè)定相應(yīng)的模型應(yīng)用評價(jià)指標(biāo)對不同模型的應(yīng)用效果進(jìn)行分析。

4.3 模型應(yīng)用評價(jià)指標(biāo)

在進(jìn)行此次研究前，對此類型的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了大量的分析，并選定下述3組指標(biāo)作為模型應(yīng)用評價(jià)指標(biāo)。具體指標(biāo)設(shè)定如下。

(1)施工信息隸屬度。通過對比此指標(biāo)確定模型信息處理能力，此次實(shí)驗(yàn)中按照全生命周期理論劃分為立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、招標(biāo)、施工、運(yùn)維以及拆除6部分，通過隸屬度計(jì)算函數(shù)確定不同模型的信息隸屬度。

(2)不同環(huán)節(jié)項(xiàng)目質(zhì)量安全評定關(guān)聯(lián)性。按照全生命周期理論將目標(biāo)水利工程項(xiàng)目設(shè)定為6個(gè)環(huán)節(jié)，并對不同環(huán)節(jié)進(jìn)行單環(huán)節(jié)安全質(zhì)量監(jiān)督，綜合此部分監(jiān)督結(jié)果，得到整體施工工程安全監(jiān)督結(jié)果。使用整體施工工程安全監(jiān)督結(jié)果計(jì)算各個(gè)環(huán)節(jié)監(jiān)督結(jié)果與其的關(guān)聯(lián)度，確定安全監(jiān)督過程的動(dòng)態(tài)性。

(3)隱患監(jiān)督識(shí)別能力。項(xiàng)目質(zhì)量安全監(jiān)督模型的應(yīng)用效果不僅體現(xiàn)在水利工程的整體監(jiān)督，更需要具備隱患監(jiān)督識(shí)別能力。為此，此次實(shí)驗(yàn)在每個(gè)環(huán)節(jié)增加20條隱患信息，使用不同的模型進(jìn)行采集與識(shí)別，通過比對隱患信息數(shù)據(jù)量的形式，對其不同模型的隱患監(jiān)督識(shí)別能力。

對上述設(shè)定指標(biāo)進(jìn)行整理，將其作為實(shí)驗(yàn)中的模型應(yīng)用評定指標(biāo)，應(yīng)用此部分指標(biāo)對不同模型的應(yīng)用效果進(jìn)行評定，確定文中模型的安全監(jiān)督能力。

4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

按照上文中設(shè)定的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)與模型應(yīng)用評價(jià)指標(biāo)，得到下述實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由各模塊實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析結(jié)果，確定文中模型的應(yīng)用效果。施工信息隸屬度如圖4所示。

圖4 施工信息隸屬度

由圖4可知，文中模型與其他2種模型的應(yīng)用效果存在明顯的差異。文中模型對采集到的信息進(jìn)行分析處理后，信息隸屬度相對較高，說明此模型的信息處理能力較好。與文中模型相比，其他2種模型采集分析處理信息后，信息與信息類別之間的隸屬度相對較低，可見此模型的數(shù)據(jù)處理效果較差。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，文中模型的信息處理能力相對較佳。

不同環(huán)節(jié)項(xiàng)目質(zhì)量安全評定關(guān)聯(lián)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 不同環(huán)節(jié)項(xiàng)目質(zhì)量安全評定關(guān)聯(lián)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對圖5中圖像進(jìn)行分析可以得出，不同模型應(yīng)用后各環(huán)節(jié)的安全評定關(guān)聯(lián)性存在差異。文中模型應(yīng)用后，各環(huán)節(jié)評定結(jié)果與整體安全監(jiān)督結(jié)果具有較高的關(guān)聯(lián)程度，說明文中模型具有極高的整體性與動(dòng)態(tài)性。與文中模型相比，其他2種模型的關(guān)聯(lián)度相對較低，模型不具備動(dòng)態(tài)性，且整體性相對較低。整理上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以確定，文中模型的安全監(jiān)督整體性相對較高。

隱患識(shí)別效果實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6 隱患識(shí)別效果實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由圖6可知，不同的安全監(jiān)督模型隱患識(shí)別能力有所不同。文中模型的安全隱患識(shí)別能力明顯優(yōu)于其他模型。此次實(shí)驗(yàn)中共在使用信息中增加120條隱患信息，文中模型可有效識(shí)別119條，基礎(chǔ)模型僅識(shí)別60條，多源信息模型可識(shí)別100條。通過對比此結(jié)果可以看出，文中模型的隱患識(shí)別效果優(yōu)于其他2種模型。對上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行整理分析可看出，文中模型的安全監(jiān)督能力與安全隱患監(jiān)督模型均優(yōu)于當(dāng)前市面上可應(yīng)用模型。

5 結(jié)語

針對當(dāng)前水利工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全監(jiān)督過程中出現(xiàn)的問題，在此次研究中提出了水利工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全監(jiān)督模型。此模型在設(shè)計(jì)的過程中增加了動(dòng)態(tài)分析部分以及全生命周期理論，進(jìn)一步提升了模型監(jiān)督管理能力，保證此模型可滿足水利工程管理要求。由于此次研究時(shí)間有限，僅對原有模型的應(yīng)用不足進(jìn)行分析，提出針對性優(yōu)化措施。本次實(shí)驗(yàn)過程中僅對某中小型水利工程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測定，以此驗(yàn)證文中模型具有實(shí)際應(yīng)用效果。在后續(xù)的研究中，還需將其應(yīng)用到更多的水利工程中，以此保證此模型在多種水利工程中具有安全監(jiān)督能力，推動(dòng)水利工程監(jiān)督管理技術(shù)的發(fā)展。