基于網(wǎng)絡(luò)分析法-灰色模糊理論的水電工程項目群風(fēng)險預(yù)警方法

基于網(wǎng)絡(luò)分析法-灰色模糊理論的水電工程項目群風(fēng)險預(yù)警方法

0大壩安全風(fēng)險預(yù)警這些水電工程項目處于不斷變化的國內(nèi)外環(huán)境中，不確定性高、復(fù)雜性高，面臨著各種風(fēng)險。風(fēng)險因各子項目的差異而不同,多種風(fēng)險并存、相互交叉作用,表現(xiàn)出極強(qiáng)的傳播效應(yīng),導(dǎo)致風(fēng)險事故極易發(fā)生。傳統(tǒng)的風(fēng)險管理多以事后控制為主,無法應(yīng)對突發(fā)性的風(fēng)險事件。因此,需要將預(yù)警理論植入水電工程項目群的風(fēng)險管理中,形成一個事先預(yù)警、事中控制、事后補(bǔ)救的風(fēng)險管理流程。這對管理我國水電工程項目群,有十分重要的意義。風(fēng)險預(yù)警作為一種有效預(yù)控水電工程風(fēng)險的手段,正逐步成為國內(nèi)外研究的熱點。蔣清華等結(jié)合工程實踐,構(gòu)建了病險水庫大壩全面風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng),并將其劃分為數(shù)據(jù)融合、警兆辨識、警源分析和警情分析4個子系統(tǒng);涂曉霞借鑒經(jīng)濟(jì)風(fēng)險預(yù)警理論,運(yùn)用非連續(xù)變形分析、強(qiáng)度儲備系數(shù)法、滲流有限元方法結(jié)合敏感性分析,確定了混凝土壩的安全預(yù)警指標(biāo),建立了大壩安全預(yù)警系統(tǒng);馬福恒等根據(jù)土石壩工程的實際特點,結(jié)合過往大壩的失事資料,分析影響土石壩安全的主要風(fēng)險,構(gòu)建了土石壩風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)體系;霍吉棟運(yùn)用多級掙值法對水利水電工程項目的進(jìn)度與成本風(fēng)險進(jìn)行了監(jiān)控和預(yù)警;Henonin等為提高洪澇防治水平,綜合運(yùn)用排水系統(tǒng)模型和水動力耦合模型分析城市洪水的排水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),研發(fā)了城市洪水實時預(yù)報系統(tǒng);黃莉?qū)L(fēng)險預(yù)警運(yùn)用到水利工程的社會風(fēng)險中,建立了水庫移民社會穩(wěn)定風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng);原文林等根據(jù)電力市場環(huán)境下梯級水庫發(fā)電調(diào)度規(guī)則,以復(fù)雜水資源系統(tǒng)分析和系統(tǒng)科學(xué)理論為基礎(chǔ),采用理論分析和仿真模擬相結(jié)合的研究方法,建立了梯級水庫發(fā)電優(yōu)化調(diào)度與預(yù)警耦合模型?？傊?風(fēng)險預(yù)警在防洪工程、大壩安全監(jiān)測、水庫移民安置、水電站運(yùn)行控制等多個領(lǐng)域雖然都有了一定的應(yīng)用,但對于水電工程項目群風(fēng)險預(yù)警的研究尚處于發(fā)展階段,且研究成果較少。鑒于此,筆者將建立一套以警情識別為基礎(chǔ)、警度預(yù)報為導(dǎo)向、警患預(yù)控為手段、保障項目群安全為目標(biāo)的水電工程項目群風(fēng)險預(yù)警機(jī)制。通過警情識別構(gòu)建水電工程項目群風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)體系,并運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)分析法(analyticnetworkprocess,ANP)-灰色模糊理論計算風(fēng)險警值,實現(xiàn)警度預(yù)報,以期為水電工程項目群的風(fēng)險管理提供新思路。1水電工程項目集團(tuán)的風(fēng)險警報制1.1項目群的警情水電工程項目群風(fēng)險警源是產(chǎn)生警情的根源。由于警源的存在,使水電工程項目群始終存在著產(chǎn)生危機(jī)的可能性,警源的異常變化可以通過破壞水電工程項目群正常的外部環(huán)境與內(nèi)部機(jī)制導(dǎo)致項目群出現(xiàn)警情。因此,風(fēng)險預(yù)警的前提就是追溯產(chǎn)生水電工程項目群風(fēng)險事故的源頭,分析水電工程項目群風(fēng)險的成因機(jī)理,識別水電工程項目群風(fēng)險警素。水電工程項目群風(fēng)險警源可分為內(nèi)部風(fēng)險警源和外部風(fēng)險警源2類,警情的發(fā)生往往是內(nèi)外風(fēng)險警源綜合作用的結(jié)果。內(nèi)部風(fēng)險警源是項目群組織內(nèi)部產(chǎn)生的風(fēng)險,包括項目群自身風(fēng)險、技術(shù)風(fēng)險、組織管理風(fēng)險。外部風(fēng)險警源是外部環(huán)境產(chǎn)生的風(fēng)險,包括政治風(fēng)險、自然風(fēng)險、經(jīng)濟(jì)風(fēng)險和社會風(fēng)險。尋找警源是分析警兆的基礎(chǔ),也是預(yù)報警度的前提。1.2基于系統(tǒng)動力學(xué)的警運(yùn)風(fēng)險模型水電工程項目群風(fēng)險警兆是從警源的孕育、萌芽、發(fā)展到警情的產(chǎn)生期間出現(xiàn)各種警情的先兆。結(jié)合水電工程實際,分析從警源孕育到警情爆發(fā)前的先兆,利用系統(tǒng)動力學(xué)(systemdynamics,SD)模型理清項目群風(fēng)險警兆與警素之間的關(guān)系(圖1)。根據(jù)圖1中風(fēng)險警素與警兆的關(guān)系,構(gòu)建水電工程項目群風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)體系(圖2)。2警患預(yù)控措施水電工程項目群風(fēng)險警度預(yù)報是預(yù)測風(fēng)險趨勢、評定危害級別、警示項目群主體采取警患預(yù)控措施防止風(fēng)險事件的發(fā)生。首先運(yùn)用ANP確定警素的權(quán)重,接著利用灰色系統(tǒng)理論構(gòu)建灰色模糊評價矩陣,最后通過模糊綜合評價計算風(fēng)險警值,預(yù)報項目群風(fēng)險警度。2.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比層次分析ANP認(rèn)為各風(fēng)險因素之間并非完全獨立而是相互關(guān)聯(lián)的,且ANP構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比層次分析法(analytichierarchyprocess,AHP)的層次結(jié)構(gòu)更具靈活性,更符合水電工程項目群風(fēng)險的實際特點。因此,選用ANP確定項目群風(fēng)險警素的權(quán)重。2.1.1anp結(jié)構(gòu)的一級預(yù)警指標(biāo)根據(jù)圖2建立水電工程項目群風(fēng)險網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu),如圖3所示。在ANP結(jié)構(gòu)中,Ci(i=1,2,…,N)為一級預(yù)警指標(biāo),Cij(i=1,2,…,N;j=1,2,…,M)為二級預(yù)警指標(biāo)。2.1.2構(gòu)造初始超矩陣根據(jù)間接優(yōu)勢度比較法,結(jié)合專家判斷,運(yùn)用1—9標(biāo)度構(gòu)造各風(fēng)險因素指標(biāo)的兩兩比較判斷矩陣,對其進(jìn)行歸一化處理和一致性檢驗后構(gòu)造初始超矩陣W0:2.1.3級預(yù)警指標(biāo)加權(quán)超級矩陣由風(fēng)險警素組間進(jìn)行兩兩比較,可得出一級預(yù)警指標(biāo)的加權(quán)矩陣A:根據(jù)式(1)和式(2)可構(gòu)造二級預(yù)警指標(biāo)Cij的加權(quán)超級矩陣W1:2.1.4加權(quán)超級矩陣為了使風(fēng)險網(wǎng)絡(luò)中各元素之間的所有關(guān)聯(lián)性都能夠充分體現(xiàn),需要將二級預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行充分的加權(quán),直到加權(quán)超級矩陣趨于穩(wěn)定,并作歸一化處理,該過程得出的結(jié)果即為極限矩陣W∞。其列向量即為水電工程項目群風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)Cij的權(quán)重向量W。2.2風(fēng)險的灰性分析鑒于水電工程項目群風(fēng)險的模糊性、不確定性和不可預(yù)知性等特點,導(dǎo)致項目群風(fēng)險具有明顯的“灰性”特征。因此,選用灰色系統(tǒng)理論來評估水電工程項目群的風(fēng)險警度。2.2.1建立風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)模型若有U位專家參加水電工程項目群的風(fēng)險預(yù)警評估,設(shè)第k位專家對預(yù)警指標(biāo)Cij的等級判斷樣本為vijk,歸納所有專家給出的風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)評價數(shù)據(jù),建立樣本矩陣V:2.2.2不同等級的灰類賦值量化將水電工程項目群風(fēng)險預(yù)警評估灰類分為巨警、重警、中警、輕警和無警5個等級。分別對其賦值量化,取各評估灰類對應(yīng)的閥值依次為9,7,5,3,1,處于2等級之間的分值依此為8,6,4,2。其相應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)分別為:2.2.3計算灰色評價矩陣根據(jù)式(4)—式(8)求解灰色統(tǒng)計數(shù)gij和總灰色統(tǒng)計數(shù)Gi:由式(9)和式(10)可得風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)Cij對應(yīng)第e個評價灰類的灰色評價權(quán)值rij為:則水電工程項目群風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)的灰色模糊評價矩陣R為:2.3計算風(fēng)險警度根據(jù)式(3)得到的權(quán)重向量W,結(jié)合式(12)得到的灰色模糊綜合評價矩陣R,對水電工程項目群風(fēng)險警素進(jìn)行模糊綜合評價得到風(fēng)險等級評價向量D:結(jié)合水電工程項目群風(fēng)險預(yù)警等級標(biāo)準(zhǔn)B=(1,3,5,7,9),計算風(fēng)險警值Y:根據(jù)風(fēng)險警值可以判定水電工程項目群風(fēng)險所處于的警界情況,預(yù)報水電工程項目群風(fēng)險的警度。項目群風(fēng)險管理者可以此為依據(jù),采取相應(yīng)的警患預(yù)控措施,及時矯正項目群主體的不良發(fā)展趨勢,從而保障水電工程項目群的順利實施。3水電工程項目群的組成國電大渡河流域水電開發(fā)有限公司正在進(jìn)行流域內(nèi)某水電站的開發(fā),該公司將此電站上相互關(guān)聯(lián)的4個在建廠壩標(biāo)段(左岸非溢流壩段、廠房壩段、泄洪閘壩段、右岸非溢流壩段)組成一個水電工程項目群,并采用項目群管理模式對其進(jìn)行管理。3.1基于cij的風(fēng)壓計算根據(jù)該項目群的實際情況,結(jié)合圖3建立風(fēng)險網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu),運(yùn)用Super-Decision構(gòu)建該水電工程項目群風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)Cij的極限超矩陣,如圖4所示。得出該水電工程項目群風(fēng)險警素的權(quán)重:3.2灰色系統(tǒng)理論下的模糊評價矩陣3.2.1預(yù)警指標(biāo)風(fēng)險等級的確定項目群管理小組聘請的10位專家根據(jù)預(yù)警等級的劃分標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合該水電工程項目群的實際情況,對預(yù)警指標(biāo)的風(fēng)險等級進(jìn)行判斷,建立樣本矩陣。具體評分結(jié)果見表1。3.2.2計算灰色模糊評價矩陣根據(jù)表1,結(jié)合式(4)—式(12),計算該項目群風(fēng)險的灰色模糊評價矩陣R(表2)。根據(jù)表2構(gòu)建該水電工程項目群風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)的灰色模糊評價矩陣:3.3中警、重警狀態(tài)的風(fēng)險隱患特征通過式(13)和式(14)計算該水電工程項目群風(fēng)險的警值為Y=5.372,介于中警和重警之間,更接近于中警狀態(tài),表明該項目存在較大的風(fēng)險隱患。這一預(yù)報結(jié)果與項目群后續(xù)實施中的反饋信息基本一致。因此,為保障該水電工程的順利實施,項目群風(fēng)險管理組織應(yīng)及時采取適當(dāng)?shù)木碱A(yù)控措施預(yù)防風(fēng)險事件的發(fā)生。4基于模糊綜合評價的項目群風(fēng)險警度預(yù)報1)針對水電工程項目群缺乏對風(fēng)險事故的應(yīng)急響應(yīng),借助SD模型進(jìn)行警情識別,構(gòu)建了項目群風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)體系;通過網(wǎng)絡(luò)層次分析法計算風(fēng)險警素權(quán)重,利用灰色系統(tǒng)理論建立灰色模糊評價矩陣,運(yùn)用模糊綜合評價法得出風(fēng)險警值,實現(xiàn)了水電工程項目群風(fēng)險警度預(yù)報。2)理論分析與案例驗證表明,運(yùn)用ANP-灰色模糊理論能較準(zhǔn)確地判斷水電工程項目群風(fēng)險處于何