温达鑫

(晋中市松塔水利水电有限公司,山西 晋中 030600)

0 引 言

近年来,随着水利工程大规模的开发建设,工程项目的监管力度也在不断增加。但实际工程施工中水利安全事故仍然频发,水利工程安全生产监督管理的压力巨大。如何改善水利工程施工现状,科学评价水利工程施工安全风险,实施有效的安全风险分级监管,成为水利工程行业目前亟待解决的问题。

针对安全风险评价的相关研究逐年增多,并推广应用于三峡工程、上海地铁工程等重大项目中。张岚等［1］采用模糊层次分析法,对水利水电工程高边坡风险进行评价,并建立了科学的评价指标体系。魏明华等［2］通过Monte Carlo模拟,对农业水利工程进行安全风险评价,并用实例进行了验证。薛瑶［3］分析了水利工程全生命周期的风险,并提出解决措施。付成华［4］等探索建立了水利水电工程施工重大危险风险评价指标,并计算出综合安全指数。史文涛［5］建立了基于二元决策图的施工事件风险评估方法。孙开畅等［6］通过PLS-SEM法,构建了水利工程施工安全评价指标体系,并结合工程实际提出对策建议。钟登华等［7］采用ANP法,建立水电工程风险评价指标体系,并构建了多层次风险评价模型。

上述研究为我国水利工程安全生产提供了借鉴。但在查阅相关文献后发现,目前关于建筑工程施工阶段安全风险管理的研究较多,且研究趋于成熟,而水利工程安全管理方面的研究“数、质”明显不足。同时,水利工程安全管理研究较多关注于施工中某一阶段的安全问题,对施工安全生产全过程的研究较少;关于水利工程施工安全评价的研究也没有形成系统,在影响施工安全的因素分析、建立科学评价指标体系、定量与定性相结合的方式计算指标权重等方面的研究较少。

本文基于现有文献资料,结合水利工程项目实际,建立水利工程安全评价指标体系,运用AHP法和熵权法计算各级指标权重。通过组合赋权的方式求得合理权重,同时构建水利工程施工安全评价云模型,建立标准云图,并结合水利工程实际案例进行安全评价。

1 水利工程施工安全评价指标体系及模型构建

1.1 水利工程施工安全评价指标体系构建

本文参阅国内外关于水利工程施工安全风险评价的研究,在事故致因理论的基础上,结合“人员-物资-管理-环境”评价方法［8］,对水利工程施工安全评价指标进行了梳理,并充分征求水利工程领域从业人员、行业专家的意见建议,通过多次修改和更新,最终以“人员-物资-管理-环境-技术”5个角度,构建水利工程施工安全评价指标体系,具体包括5个一级指标和26个二级指标。见表1。

表1 公路项目施工阶段成本控制风险评价指标体系

1.2 组合赋权

目前,计算多项指标权重的方法可分为两类:第一类为主观赋权法。该方法是由研究者根据以往经验或相关研究主观认定权重的方法,主要包括德尔菲法、AHP法、G2法等。第二类为客观赋权法。该方法是通过数学规则计算指标权重的方法,主要包括熵权法、反熵权法、标准离差法等。因两类方法各有优劣,为使主客观赋权得到平衡,本文将熵权法求得的权重与AHP法求得的权重相结合,进行指标组合赋权,参考公式如下:

1.3 云模型建立

李德毅［9］通过研究概率统计和模糊理论,提出了云模型理论,该模型可以在定性和定量研究之间进行转换。云图由3个参数决定分布情况,分别是期望Ex、熵En和超熵He。其中,期望Ex表示云图的最高点,熵En表示云图的离散程度,超熵He表示云图的厚度。云模型通过数字特征(Ex、En和He)构建,并进行评价。

在阅读相关文献后,本文对选取的安全评价指标安全等级从低到高分为5个等级。其中,一级为特别安全,分值区间为［0,2),标准云数字特征为(1,0.33,0.1);二级为比较安全,分值区间为［2,4),标准云数字特征为(3,0.33,0.1);三级为安全,分值区间为［4,6),标准云数字特征为(5,0.33,0.1);四级为比较不安全,分值区间为［6,8),标准云数字特征为(7,0.33,0.1);五级为特别不安全,分值区间为［8,10］,标准云数字特征为(9,0.33,0.1)。

本文邀请水利工程行业领域专家,对水利工程施工安全评价的各项指标进行打分,再将其转换为云模型的3个数字特征值。分别计算各一级指标的评价云、综合评价云和各评价等级评价云的相似度［10］,设两朵评价云为V1(Ex1,En1,He1)和V2(Ex2,En2,He2),两者之间的相似度为V(V1,V2),计算公式如下:

其中,μ的计算公式如下:

β的计算公式如下:

隶属度公式如下:

2 案例分析

2.1 案例背景

J市S水电站工程主要作用为工业用水、城市用水和发电工程,同时承担防洪减灾和抗击旱情的作用。工程建成后,可为J市提供城市级工业用水2 200×104m3,年发电量349×104kW·h。S水电站的枢纽工程建筑物包括抗洪大坝、泄洪洞和水利发电站等。工程等别为Ⅲ等,主要水电工程建筑物等级为现行［1-2］规定中的3级、次要水电工程建筑物为规定中的4级、临时水电工程建筑物为规定中的5级。S水电站的枢纽工程设计洪水标准为100年一遇,校核洪水标准为1 000年一遇;供水工程设计洪水标准为20年一遇,校核洪水标准为50年一遇。地震设防烈度为Ⅶ度。

2.2 分析过程

量化分析安全评价指标,包括5个一级指标和26个二级指标。邀请本行业专家及相关从业人员,对本水利工程项目施工安全评价体系中的各项因素进行安全等级打分,计算得出一级指标权重及数字特征值,见表2。

表2 一级指标权重及数值特征值

将工程中人员因素、物资因素、管理因素、环境因素、技术因素、综合安全的Ex、En、He带入Matlab软件,输出结果见图1-图6。各评价指标对各评价等级的隶属度见表3。

图1 人员因素安全云图

图2 物资因素安全云图

图3 管理因素安全云图

图4 环境因素安全云图

图5 技术因素安全云图

图6 项目综合安全云图

表3 各评价对象对各评价等级隶属度

2.3 安全评价结果分析

将该水利工程施工安全评价指标数据代入Matlab软件中,得出该施工项目各指标的安全评价等级云模型。其中,计算次数为10 000次,得到各一级指标和综合安全因素的安全评价隶属度(表3)。可以看出,S水电站工程项目的综合安全评价等级为第三级“安全”。其中,人员因素的安全评价等级为第三级“安全”;物资因素、环境因素、技术因素安全评价等级为第二级“比较安全”;管理因素安全评价等级为第五级“特别不安全”。

因此,该水电站工程项目安全管理工作应重点加强安全教育和培训、安全监督管理制度建立、定期开展安全施工检查、设置安全管理机构、健全安全事故应急处理机制等方面。导致管理因素安全评价等级较低的原因可能在于该项目长期处于高强度工作状态中,施工人员较少参与安全知识和安全技能的培训和学习。同时,由于该项目属于市级重点水利工程项目,项目施工难度大、复杂性强,管理班子制度机制管理能力有待进一步提高。从表3可以看出,该水电站工程项目中人员因素安全评价等级属于第三级“安全”,建议进一步明确施工人员职能分工,加强人员安全意识的培养。

3 结 语

为了综合全面地评价水利工程项目施工安全状态,本文提出了水利工程施工安全评价的主要影响因素,基于“人员-物资-管理-环境-技术”的视角,运用AHP-熵权-云模型,建立了安全评价指标体系,实现了水利工程项目施工安全监测检测等多元信息的有机融合。

通过主客观赋权法,改进了安全评价指标权重的确定方式,不仅规避了单一权重计算方法的弊端,克服了以往计算过程中的模糊性和随机性问题,而且评价结果与实际项目状况保持了高度一致。

在J市S水电站工程项目的应用表明,评价结果可以较为准确地反映该项目的实际情况。因此,本研究所采用的安全评价方法具有科学性、适用性和可操作性,在实际水利工程项目中可借鉴使用。