赵嘉伟

(陕西省西咸新区工程质量安全监督站，陕西 西咸新区 712000)

1 基本理论

1.1 云模型理论

云模型是基于概率统计学和模糊数学的基本运算原理结合而生的一种定性和定量的交换模型，能够充分结合两者的特性表现出定性与定量的转换，同时又能将随机性和模糊性统一表现出来。利用“不确定性”来刻画和描述“不确定性”，云模型能够反映出隶属函数的非确定性，在一定程度上客观呈现了难以刻画的渐变过渡性，从而更加接近人类真实思维的过程和通用自然语言的描述。

1.2 云模型数字特征值

期望值Ex、熵En和超熵He是云模型的三个数字特征值。利用它们可以构建定性概念与定量表示之间的映射关系。期望值(Ex)是将定性概念量化最典型的值；熵(En)是用来反映定性概念的模糊度，熵越大则概念越模糊；云滴的离散程度用超熵(He)来表示，云滴的超熵越大，则云滴离散程度越大，其隶属度的随机性也越大，则表示该云就越厚。

1.3 云的基本算法

云模型有正向云发生器和逆向云发生器两种算法。

通过已知的三个数字特征值生成云滴的算法即为正向云发生器，其算法过程如下：首先生成一正态随机数En′，其期望为En，标准差为He；其次生成随机数x，其期望为Ex，标准差为En；然后生成云滴，即设定某定性概念的一次的具体量化数值为x；然后把y定义为x隶属于该定性概念的确定度，且y=e-(x-Ex)2/2(En′)2；最后把定性定量之间转换的所有内容利用(x,y)进行完整反映；重复以上多个步骤直至产生N个云滴。

2 工程概况

拦水坝坝基及两岸灌注砼连续防渗墙，并与堤防衔接；滩面铺设格宾石笼护滩，回水区两岸加设防护栏杆。拦水坝回水长度5 km，蓄水面积1980亩。施工工期15个月，核定工程概算总投资8142.53万元。

黑河金盆水库平时下泄水量较小，河床裸露，该项目的建设可进一步恢复西安黑河下游生态环境和阻止回水区河道的进一步下切；拦水坝工程建设也是响应陕西省委省政府“聚集水、留住水、涵养水”的柔性治水方略，实施河湖水系一体化治理方略的重大举措。

3 云模型理论在施工实体质量风险评价中的应用实例

3.1 周至县峪河入黑口拦水坝工程施工实体质量风险的识别

表1 周至县峪河入黑口拦水坝工程施工实体质量风险评价指标权重表

3.2 基于云模型的周至县峪河入黑口拦水坝工程施工实体质量风险评价

3.2.1 评语集和风险评价等级标准云的确定

(1)

通过式(1)将[0，25]、(25，50]、(50，75]、(75，90]和(90，100]这5个区间值进行运算，得到相应的云模型数字特征值和评价标准云模型，并结合MATLAB软件生成各个风险等级的标准云图。风险等级表见表2。

表2 标准云论域划分及对应云模型表

图1 周至县峪河入黑口拦水坝工程施工实体质量风险评价标准云图

3.2.2 风险评价指标云和综合云的确定

表3 专家调查打分结果汇总表

根据调查打分表中的得分情况，通过逆向云发生器计算各风险指标云模型的数字特征值，见表4。

表4 周至县峪河入黑口拦水坝工程施工实体质量风险因素的云模型数字特征参数

然后将二级评价指标的特征参数以及表1中各项风险指标的综合权重代入式(2)，从而计算出一级指标的云数字特征值，再进一步计算出目标层的云数字特征值。

(2)

图2 周至县峪河入黑口拦水坝工程施工实体质量风险评价综合云与评价标准云对比

3.2.3 风险等级的确定

3.2.4 评价结果分析

4 结论与展望

本文结合工程实例，采用云模型理论将定性的语言描述与定量的计算相结合，实现定性和定量之间的转换，能够将文字语言形容的定性信息集合转换成为具有阈值和分部规律的定量的数学模型，结合云模型理论具有可视化的特点，生成的云图能够很清晰地反映拦水坝工程施工实体质量风险的等级，对于工程管理人员能够迅速理解评价结果并且针对性地进行拦水坝工程施工实体质量风险管控有着很重要的作用，实际应用性很强。