基于AHP和因果分析法的引水工程渠道質量問題分析

柴彥奇+陳鈺華+栗嘉琨

摘要： 本文闡述了因果分析法和層次分析法的基本原理，將因果分析法與層次分析法有機聯(lián)合，并將其應用于引水工程渠道質量問題分析中。

Abstract： This paper introduces the cause and effect analysis method and the basic principle of analytic hierarchy process， organic joint will cause and effect analysis method and analytic hierarchy process， and applied to channels of water diversion engineering quality problems in the analysis.

關鍵詞： 層次分析法；因果分析法；渠道；質量

Key words： AHP；causality analysis；channel；quality

中圖分類號：F224 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）31-0078-03

0 引言

引水工程是減緩地區(qū)水資源短缺、優(yōu)化水資源配置、改進生態(tài)環(huán)境的戰(zhàn)略性基礎設施。引水工程的質量，不但直接關系到工程的成敗，還關系到人民生命財產(chǎn)平安和社會經(jīng)濟發(fā)展。然而，渠道工程作為引水工程最主要的建筑物形式，其工程質量直接關系到引水工程的成敗。因此，有必要采取合理的方法，事先分析影響渠道工程質量的各種因素，并找出主導因素，采取措施加以重點控制，以確保施工質量滿足要求。

因果分析圖法是日本東京大學的石川馨教授設計的一種找出問題所有原因的創(chuàng)新方法，對所分析的問題采用結構圖形的方式進行表達，顯得非常直觀和清晰[1]。目前這種方法僅僅適用于定性闡析的工況。層次分析法是美國運籌學家A.L.Saaty 教授最早提出的一種系統(tǒng)分析方法，是一種定性與定量分析相結合的多目標決策分析方法[2]。在本文中，筆者將綜合運用上述兩種方法對引水工程渠道質量控制的影響因素進行全面解析，繼而采用定量分析法對影響因素進行運算和分析，再根據(jù)各種影響因素的主次關系得到重要度因果分析圖。

1 AHP和因果分析法

1.1 因果分析法

因果分析法是一種逐步深入研究和討論質量的問題方法，它是通過因果圖（如圖1所示）表現(xiàn)出來，可以清楚地表達原因和結果的關系。因果分析圖由若干骨干組成，分為大骨、中骨、小骨和細骨，分別代表不同大小的原因。因果圖的圖步驟：①確定需要剖析的問題，畫出骨干圖，即從左向右?guī)Ъ^的線；②分析確定影響問題的大骨（大原因）、中骨（中原因）、小骨（小原因）、細骨（更小原因），并依次用箭頭逐個標注在圖上；③逐步分析找出關鍵性的原因并做出記號或以文字說明。由于因果分析圖不以數(shù)值表示來處理問題，而是通過整理問題與其原因的層次來標明關系，因此能很好地描述定性問題。

1.2 層次分析法

層次分析法的主要思路是首先對問題涉及的因素進行分類，每類作為一個層次，由高到低按目標層、準則層、措施層進行排列，構造一個各因素之間相互聯(lián)結的層次模型，然后利用數(shù)學方法，計算每個層次內全部因素相對重要性的權重值，以此進行綜合評價，最終做出決策[3]。主要步驟如下：

①建立層次結構模型。針對提出的問題，首先用層次分析法進行分析，將問題中所涵蓋的因素按它們之間的相互關系劃分為最高層、中間層和最低層三個層次，繪制出層次結構圖。

②構造判斷矩陣。按照表1所示標度理論，按照其標準構建兩兩對比判斷矩陣A。

③層次單排序及一致性檢驗。層次單排序是指對于上一層某因素而言，本層次各因素重要性的排序，實際上可以看成求判斷矩陣的特征根和特征向量。即利用最大特征根法，求出符合解Aw=λmaxw的最大特征根及對應的歸一化特征向量，w即是相應因素排序的權值。層次單排序一致性檢驗，需要計算的一致性比率：

CR=CI/RI（其中，CI=λmax-n/n-1）

當隨機一致性比率CR <0.10 時（平均隨機一致性指標RI的指標表2所示），可接受一致性檢驗，否則修正A。

④層次總排序及一致性檢驗。

當CR≤0.10時，可接受一致性檢驗，否則修正調整判斷矩陣的元素取值。

2 某引水工程渠道質量問題分析

結合國內某大型調引水工程，通過統(tǒng)計分析其驗收等工程有關資料，得出其渠道工程多發(fā)質量問題為：渠道襯砌底板隆起、抬升[4]。針對該質量問題，運用層次分析法與因果分析法進行定性和定量分析。

2.1 繪制因果分析圖

通過對工程資料進行研究分析，從4M1E（人、機、物、法、環(huán)）層面對該質量問題進行分析，運用頭腦風暴法，找出各個層面所有可能原因，得到因果分析圖。如圖2所示。

2.2 構建層次分析模型

根據(jù)因果分析的結果，進一步建立渠道襯砌底板隆起、抬升質量問題層次分析結構模型，如圖3所示[5]。

2.3 構造判斷矩陣并進行計算

建立如圖3所示的層次模型后，將各層原因對上一層原因的重要程度采用判斷矩陣進行兩兩比較，得出具體因素對總目標層的權重值w和判斷矩陣的最大特征值λmax，并對矩陣進行一致性檢驗，計算結果如表3～7所示[6]。

通過運算得知判斷矩陣A、D1、D2、D3、D4都具有滿意的一致性，對此，可根據(jù)其特征向量w的值定量描述因果分析圖。

2.4 描述定量化因果分析圖

定量化因果分析圖就是利用層次分析法給定的各判斷矩陣的特征向量，把每個影響因素的觀測值（w的值）描述在因果分析圖上，構成一個經(jīng)過定量化處理的質量分析圖。將表3～7中的計算結果與圖2相結合，可得到定量的因果分析圖，如圖4所示。

3 分析與措施建議

從以上分析可以看出，地基加固處理方案不當、回填土及砂墊層壓實及平整處理方案不當、人員不按規(guī)程作業(yè)3個因素占有較大的權重，對渠道襯砌板隆起和抬升質量的控制所產(chǎn)生的影響不可小覷，在實際操作中必須重點考慮改正，本文提出相應措施如下：

①對于地基加固處理。認真處理渠道基礎，保證基礎面的平整度，避免出現(xiàn)凹凸不平的情況；壓實地基直至其達到最大干密度，渠道和建筑物交叉的部位無法用機械夯實，必須嚴格按照壓實度標準進行人工夯實。

②對于回填土處理。嚴格控制渠道基礎土方回填質量。回填基礎土方時首先要徹底清理原基面上的垃圾和腐質物，以確?；靥蠲軐??；靥顣r嚴格控制回填土塊粒徑及土料含水量，回填時嚴格按照碾壓參數(shù)控制鋪料厚度、加水量、碾壓遍數(shù)進行回填碾壓，碾壓時應保持填筑面平整。

③對于砂墊層處理。鋪設墊層前徹底清表，在基地兩側設置一定坡度，以免振搗過程中塌方；鋪設砂墊層時，應分層分級夯鋪，嚴格控制每層砂墊層的鋪設厚度，夯實、碾壓遍數(shù)、振實時間應通過試驗確定，保證墊層的密實度。

④對于人員不按規(guī)程作業(yè)。加強員工教育培訓，嚴格按照作業(yè)指導書進行作業(yè)；加強現(xiàn)場管理，制定懲罰措施，對不按規(guī)程作業(yè)人員進行相應的處罰。

4 結論

因果關系法和層次分析法聯(lián)合運用能夠運用定量的思路來闡述影響因素，進一步明確渠道工程質量控制的總體目標和遠景規(guī)劃，使質量管理者對質量管理中存在矛盾和沖突有一個清晰的認識，同時準確預測可能存在的工程質量問題及其可能導致的嚴重后果。二者的綜合運用使得故障診斷及故障治理思路清晰，過程變得更加簡單順暢，并且能夠有效處理存在諸多影響因素的復雜工況?？梢姡蚬治鰣D法與層次分析法的綜合運用能夠對渠道工程質量控制提供更為清晰的指導思路和更好的解決辦法。

參考文獻：

[1]Zeleny M. Multiple criteria decision making[M]. Kyoto：Springer-Verlag，1975.

[2]Thomas LSaaty. The analytic hierarchy process[M]. New York：McGraw-Hilliac，1980.

[3]許樹柏. 層次分析法原理[M].天津：天津大學出版社，1998.

[4]劉錚，聶相田，吳珊珊，郜軍艷.基于排列圖法的南水北調中線工程質量問題分析[J].山西建筑，2016，42（8）：229-230.

[5]張海鷹.定量化因果分析法在工程質量管理中的應用[J].工程建設，2006，38（1）：57-60.

[6]王瑾，等.基于因果分析圖法及層次分析法的空調工程施工質量控制[J].上海理工大學學報，2013，35（2）：116-120.