基于模糊聚類的水利工程質量評價因素集構建

張 煒

（浙江同濟科技職業學院，浙江 杭州 311231）

基于模糊聚類的水利工程質量評價因素集構建

張 煒

（浙江同濟科技職業學院，浙江 杭州 311231）

論文采用模糊聚類、優選決策統一理論與循環迭代模型理論，建立了水利工程中堤防加固工程的多層質量評價因素集，為模糊評價因素集的建立提供了更客觀、更科學的實現方法，為水利堤防加固工程質量的綜合模糊評價提供了更合理的基礎數據。

堤防加固工程；因素集；模糊聚類；優選決策統一理論與循環迭代模型

0 引 言

隨著我國經濟的強勁增長，我國的水利水電工程也得到了快速的發展，如三峽工程、南水北調工程等。水利工程的建設速度越快，項目越來越多，水利工程的質量問題也隨之出現，給人們生命和財產帶來損失，因此，加強水利工程的施工質量控制是建設好水利工程的重要環節。當前我國對水利工程施工質量的管理主要體現“施工單位自檢、監理單位驗收、政府部門監督”的三級管理形式。由于影響水利工程質量的因素較多，而且是多層次、多級別，給質量管理帶來諸多困難，那么如何對紛繁復雜的質量因素進行科學的分類、分級管理和評價，對控制工程質量將起到非常重要的作用。本文通過采用模糊數學理論中的模糊聚類、優選決策統一理論與循環迭代模型對質量影響因素集進行了量化層次分類，為質量評價更加準確提供了科學的基礎數據。

1 模糊聚類、識別、優選統一理論與循環迭代模型

在工程模糊集理論的研究中，陳守煜教授通過以全體樣本對全體類別加權廣義歐氏權距離平方和最小為目標函數,建立了模糊聚類、識別與優選決策統一的理論與循環迭代模型。其中模糊聚類是核心,模糊識別與優選決策模型均由模糊聚類導出。該模型發展了模糊數學關于模糊聚類、模糊模式識別、模糊決策理論。循環迭代模型及其多種組合模型，適用于各種科學領域的模糊集分析，它是一種在多層次、多因素場合對事物進行綜合評定的方法。

聚類分析是模糊數學數理統計中的一種多元分析模糊聚類分析方法，它是用數學方法定量地確定樣本的親疏關系，從而客觀地劃分類型。事物之間的界限，有些是確切的，有些則是模糊的。當聚類涉及事物之間的模糊界限時，需運用模糊聚類分析方法，使其趨于清晰量化。模糊聚類分析有兩種基本方法：系統聚類法和逐步聚類法，其中系統聚類法包含了直接聚類法。

本文以小型水利堤防加固工程為案例，針對其質量評價存在模糊性、影響因素繁多等特點，采用模糊聚類、識別與優選決策統一的理論與循環迭代模型的方法，構建多級工程質量評價因素集。模型如下：

2 建立堤防加固工程質量模糊評價因素集

堤防加固工程質量的綜合評價因素呈現多層次、多因素的特點，我們采用層次分析法，根據模糊綜合評價模型，首先建立各層模糊評價因素集。本文從影響工程質量的準備階段、施工階段、驗收階段三個主要階段出發，采用模糊聚類、優選決策統一理論與循環迭代模型，分兩層對影響工程質量的主要因素進行聚類，從而得到層次分明、科學合理的因素集合。

首先通過采取問卷調查法和咨詢企業專家，經過分析、匯總得出影響堤防加固工程質量的基于三個階段的第一層主要因素，即：工程環境、工程設計、工程實體質量、工程外觀質量、工程項目參與人、工程資料驗收、工程質量竣工驗收。對這7個因素共設定6個性狀指標進行重要性打分，即：施工準備、設計過程、施工過程、質量標準、質量檢查、質量驗收，分值取值范圍為 0.5分~5分，分值越高越重要，此分為重要性打分并不歸一化處理，分類對象數值列表見表 1。其中論域為評價工程質量的7個主要因素，將其作為分類對象進行模糊聚類，每個因素用六個性狀指標來表示，即：

表1.分類對象數值列表

為在直接聚類法得到的分類結果中選取出最佳的聚類結果，再進一步采用前面提出的模糊聚類循環迭代模型，對由直接聚類法得到的分類結果進行科學合理的優選，給出客觀量化結果。由于該方法計算量較大，需采用 C++面向對象的編程方法來實現。

同理計算第二層的最佳聚類分析結果。由于第一層主要因素中包含的第二層主要因素更多，從勞動環境到管理環境、從水工施工圖設計到樁基檢測資料、從水泥攪拌樁質量到堤頂路面工程外觀質量、從建設單位到政府質量監督部門、從隱蔽工程驗收記錄到工程竣工觀感質量等共39個影響因素。為使聚類結果更科學，需對這39個因素設定更全面的性狀指標進行重要性打分，從而計算得到第二層各單因素的最佳聚類。詳細過程不再贅述，直觀地給出各層因素聚類結果，見圖1。

4 結 語

通過采用模糊聚類、優選決策統一理論與循環迭代模型的理論與方法，建立了堤防加固工程質量評價的因素集及其因素集分層，將以往靠主觀經驗法轉變成以模糊數學的計算方式，為水利工程質量因素集的建立進行一次新的嘗試，為水利工程質量評價提出一種新的方法。

圖1.各層因素聚類結果圖

[1]謝季堅,劉承平.模糊數學方法及其應用[M].武漢:華中科技大學出版社,2000.

[2]中華人民共和國水利部.ICS93.160 SL176-2007水利水電工程施工質量檢驗與評定規程[S].北京:中國水利水電出版社,2007.

[3]陳守煜等.模糊聚類、識別、優選統一理論與循環迭代模型[J].大連理工大學學報,2004,(6):884-886.

[4]喬慧,和小明.模糊聚類循環迭代模型在寧波市干旱程度評估中的應用[J].現代農業科技,2011,(1):283-284.

TV523

A

1673-2219（2014）05-0160-06

2014－03－07

浙江省水利科技計劃項目（項目編號RC1347）。

張煒（1968－），男，工程碩士，浙江同濟科技職業學院高級工程師，研究方向為工程管理與施工技術，主要從事施工管理和工程監理的教學工作。

（責任編校：京華）