南水北調某渡槽工程風險評估應用

□徐楠楠（河南省沙潁河流域管理局）

1 工程概況

南水北調中線一期工程總干渠A河南段至B河南段的A河渡槽段工程位于河南省某縣城東，起點總干渠樁號SH（3）0+000，大地坐標為：X=3728507.98，Y=496005.80，設計水位125.37m；終點樁號SH（3）11+938.10，大地坐標為X=3737155.51,Y=499303.47，設計水位123.49m。工程全長11.94 km，其中A河渡槽的進口明渠長2.84 km，A渡槽的出口明渠長50m，A河渡槽長9.05 km，段內有各類建筑物13座，其中河渠交叉建筑物1座，即A河渡槽。渠段設計流量320m3/s、加大流量380m3/s。

工程起點位于馬樓鄉薛寨村東北，從A河南娘娘廟村與樓張村之間穿過，向北跨越沙河，經葉園村西、至小詹營村南轉向東北；在詹營村東南過將相河后，沿馬莊村西到達大郎河右岸，跨越大郎河；而后沿東北方向經核桃園村至張莊村北，再折向偏東方向，至辛集鄉三街村西南再轉向北方向，至三街村北與總干渠相接。

2 層次風險法模型概述

層次分析法根據問題總目標和決策方案，一般分為目標層G、準則層C和方案層P或者分為更多的層次。建立層次分析數學模型的主要步驟有：

圖1 層次結構模型圖

第二步：利用專家的經驗對同一層次的各個因素關于上一層中的某一個因素的重要性進行兩兩比較[1]，分析系統問題因素的相互關系，構造出判斷矩陣。

構造判斷矩陣就是按照已經建立的層次結構模型，對上一層次的一個元素，由下一層次的全部元素的相對重要性進行兩兩比較[2]，利用表1、表2給出判斷并將這些判斷用數值表示出來寫成矩陣的形式。

表1 比較取值表

表2 比較取值表

例如：某一層次的各個元素B1、B2、…Bn對上一層中元素A的相對重要性，用兩兩比較的方法的到矩陣A＝(aij)n*m。構造的判斷矩陣的形式如圖2所示。

第三步：層次結構的單排序和一致性檢驗。由判斷矩陣計算出來被比較因素對于上層次準則的相對權重，利用公式對專家評價結果進行一致性檢驗。

圖2 判斷矩陣圖

在構造出判斷矩陣A后，要求出判斷矩陣A的最大特征值λmax，在運用它所對應的特征方程AW=λmaxW 解出來相應的特征向量W，然后將其特征向量W 歸一化，也就是同一層次的各個因素相對于上一層中某一因素的權重。這個解得過程就是層次單排序的過程。具體計算公式：

（1）求出判斷矩陣的特征向量。

上式所求的特征向量為：W=(W1，W2，…Wn)。

（2）判斷矩陣的最大特征根λmax的計算。筋混凝土U形槽結構型式，共4槽，單槽直徑8m，直段高3.40 m，U槽凈高7.40m，4槽各自獨立，每2槽支承于一個下部槽墩上。基礎為灌注樁，樁徑1.80m，樁間距5.05m，每個基礎下順槽向設兩排，每排5根，單樁長20～30m。明渠渠段采用全斷面現澆混凝土襯砌，襯砌機械為專用渠道襯砌機。襯砌頂部高程，挖方渠道為一級馬道，填方或半挖半填渠道為堤頂高程。渠坡采用

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10 cm的現澆混凝土等厚板，渠底為8 cm現澆混凝土等厚板。渠底、渠坡鋪設復合土工膜和聚苯乙烯保溫板。

在公式中：(AW)i是向量AW的第i個分向量，是特征向量。

（3）判斷矩陣一致性指標CI的計算，對判斷矩陣進行一致性檢驗。

由于對復雜的問題各個因素的兩兩判斷，人們不可能做出判斷的完全一致性（若判斷矩陣A具有如下三個條件；bij=1，bij=bji，bij＝bik/bjk,則矩陣A具有完全一致性。）。實際上，人們對它存在估計誤差，但是這種誤差應該限制在一定的范圍內。采用判斷矩陣一致性指標CI進行檢驗，并且引入維數修正值RI（RI的取值見表3）。

表3 維數修正值RI的取值表

CI、CR的計算公式如下：

當CR=CI/RI<0.10時，矩陣A的不一致性可以接受，也就是認為判斷矩陣具有滿意的一致性，否則，就不具有滿意的一致性，此時就需要對判斷矩陣進行調整，使其調整成具有滿意的一致性。

第四步：各個層次元素對整個系統目標的合成權重的計算和層次的總排序。

計算方法：首先利用下一層判斷矩陣B對上一層判斷矩陣A計算出的權重組成的一致性矩陣W1，然后計算出上一層判斷矩陣A對于最高層的權重組成的一致性矩陣W0，最后將W1的轉置乘以W0即得出W1對于最高層的權重，并將它們進行總排序。

3 工程風險評估應用

第一步：運用層次分析法對A河渡槽工程進行分析，明確問題的結構，弄清問題的范圍和包含的因素以及相互關系，在此基礎上建立層次結構。對A河渡槽工程進行風險的評估：一是經濟方面：A河渡槽工程的施工招標和投標是在2009年進行的，當時的物價水平是現在物價水平的1/3，工程所需要的原材料、燃油、機械、人工費用均低于現在的水平。二是自然環境風險：A河渡槽工程位于河南省西南部地區，當地屬于山區和平原的交接地段，冬季寒冷，每年11月到第二年2月平均氣溫6～2℃，夏季酷熱，平均氣溫28℃。地下水位較高，土壤多為膨脹性黃土，有些地段含有大量砂卵石。三是技術方面：A河渡槽工程全長11.94 km，其中A河渡槽的進口明渠長2.84 km，A渡槽的出口明渠長50m，A河渡槽長9.05 km，段內有各類建筑物13座，其中河渠交叉建筑物1座，即A河渡槽；左岸排水建筑物5座；控制建筑物2座；跨渠公路橋5座。渡槽槽身采用預應力鋼

渡槽基礎采用灌注樁，渡槽槽身采用預應力鋼筋混凝土U形槽結構型式，技術要求高。渠道施工工序多，技術復雜。左岸排水建筑物大多是排水倒虹吸，挖方和填方量大。混凝土工程的澆筑量大，要求高。由于工期緊迫，渠道襯砌強度大，渠道襯砌機械的磨損嚴重，經常出現故障影響進度。

A河渡槽工程是典型的南水北調工程，既包括大型的渡槽也包括南水北調專用渠道還有大量的左岸排水建筑物，工程項目復雜對整個南水北調工程有代表性。A河渡槽的工程項目特有風險主要包括；經濟風險、技術風險、自然環境風險。層次結構如圖3所示。

圖3 A河渡槽特有風險層次結構圖

第二步：根據工程項目本身的特點，按照判斷矩陣對每一層次各個因素相對重要性進行評判得出判斷矩陣并按第三步計算（具體略）。

第四步：層次權重的總排序。即對R的權重。計算結果如下：

W11＝[0.079,0.207,0.362]

W12＝[0.044,0.044,0.019,0.01,0.005]

W13＝[0.037,0.068,0.125]

A河渡槽各種因素風險R權重如表4。

表4 風險權重表

4 結論

一是各種風險因素的權重中報價因素和通貨膨脹給項目帶來的風險很大。通過分析由于本標段建設周期較長，投標報價沒有考慮市場的因素，從而導致風險較高。二是本標段技術風險較低，是因為在技術管理上，本項目具有相似工程管理經驗，技術管理人才較多。三是通過層次分析法對風險進行量化評估是項目評估風險的一種便捷化方法，值得基層項目管理人員掌握推廣。

[1]曲春梅.AHP法在物流中心選址中的應用研究[J].山東交通科技,2006,38（9）.

[2]宋志鵬.高校學風評價指標體系設計與實際測評[J]青島大學師范學院學報,2011，20（1）.