直覺模糊理論在水利工程施工安全評價中的應用

【摘要】由于水利工程施工條件復雜、安全事故危害大，因此對水利工程施工階段的安全問題做出準確評價十分必要.本文從水利工程施工階段的管理因素、技術因素和應急保障因素3個方面考慮，初步構建水利工程施工階段的安全評價指標體系.并結合直覺模糊理論來對水利工程施工階段的安全問題進行評價.希望能為水利工程施工階段的安全管理提供參考依據.

【關鍵詞】關水利工程；施工安全；直覺模糊理論

1、引言

在過去的研究中，各方專家和學者通常采用模糊綜合評價法、AHP、人工神經網絡、數據包絡分析法、灰色綜合評價法等方法來評價施工階段的安全問題，與傳統的安全檢查表相比，這些方法實現了由定性評價到定量評價的跨越，但對于不確定性問題的定量評價，直覺模糊理論理論能夠做到更加準確.本文將直覺模糊理論與水利工程施工階段的安全評價相結合，提出一種更加準確的安全評價方法，希望能為水利工程的安全評價提供參考.

2、直覺模糊理論在水利工程施工安全評價中的應用

2.1 直覺模糊理論的相關知識

定義1[1]設X是一個給定的論域，則X上的一個直覺模糊集定義為A={|xi∈X}，式中μA：X→int（0，1）和vA：Xint（0，1）分別為A的隸屬度函數和非隸屬度函數，且對xi∈X，有0≤sup（μA（xi））+sup（vA（xi））≤1成立.記πA（xi）=1-μA（xi）-vA（xi）為xi∈A的未知度，也稱為猶豫度，且0≤πA（xi）≤1，xi∈X.通常稱（μA（xi），vA（xi），πA（xi））為一直覺模糊數，簡記（μA（xi），vA（xi））.

定義2[1]設αj=（aj，bj），（j=1，2，…，n），為一組直覺模糊數，則稱下式為直覺模糊集成算子：

（1）

式中：W=（w1，w2，…，wn）T為aj（j=1，2，…，n）的權重向量，且wj∈[0，1]，j=1.

定義3[2]設α=（a，b）為一個直覺模糊數，稱S（α）=a-b （2）

為α的得分函數， H（α）=a+b為α的精確度函數.當S（ai）

定義4[2]設A={|xi∈X}為一直覺模糊集，稱

E（A）= （3）

為直覺模糊熵.利用公式（3）可以計算出評價矩陣中每個直覺模糊數所對應的熵值Eij，然后通過wj= （i=1，2，…，m；j=1，2，…，n）（4）來確定因素權重.

2.2水利工程施工階段安全評價內容

根據對上文提出的水利工程施工階段安全影響因素的分析，并結合直覺模糊熵和直覺模糊集成算子建立關于水利工程施工階段的安全評價模型.

（1）確定評價因素集合U={U1，U2，…，Un}，一級指標層共有n個主要評價指標.

（2）建立評價評語集合V={V1，V2，…，Vn}.對于水電施工安全評語集，取V={安全，比較安全，危險，很危險}.

（3）求出評價權重集.根據直覺模糊熵權法求解出權重集W=（w1，w2，…，wk），wk為水利工程施工階段安全評價評價體系中第k個影響因素的權重.

（4）構建隸屬度矩陣.R=（rij）m×n為評價矩陣，rij表示因素Vi屬于水利工程施工階段安全評價等級Uj的程度值，1≤i≤m，1≤j≤n.

（5）做出綜合評價.

2.3 水利工程施工階段安全評價步驟

步驟1：利用公式（4）求解各二級指標權重（j=1，2，…，m；k=1，2，…，l）.

步驟2：利用公式（1）將各二級指標的評價結果匯總，得到二級指標的綜合評價矩陣R1.

步驟3：利用公式（4）求解各一級指標權重（k=1，2，…，l）.

步驟4：：利用公式（1）將各一級指標的評價結果匯總，得到一級指標的綜合評價矩陣R2.

步驟5：利用式（2）確定等級Ui的得分值S（Ui），（i=1，2，…，m）.

步驟6：根據S（Ui）值的大小進行排序決策.

3 、應用實例

針對某一在建水利工程，采用本文提出的直覺模糊評價方法，現聘請專家對上述9個影響指標進行評估，構成如下評價矩陣R1，R2，R3：

管理因素U1的評價矩陣R（1）：

技術措施U2的評價矩陣R（2）：

應急保障U3的評價矩陣R（3）：

針對以上數據，我們來對該工程的施工安全進行評價：

步驟1：根據式（4）確定各二級指標的權重為wV1=（0.285，0.258，0.239，0.218），wV2=（0.33，0.331，0.339），wV3=（0.538，0.462.

步驟2：根據公式（1）對R（1）、R（2）、R（3）進行計算，得到綜合評價矩陣R1：

步驟3：根據式（4）確定一級指標的權重為wV=（0.347，0.341，0.312）.

步驟4：根據公式（1）對R1進行計算，得到綜合評價矩陣R2 ：

步驟5：根據公式（2）來計算該水利工程施工階段的安全評價得分情況，S（x1） = 0.754 - 0.137 = 0.616；同理計算，S（x2） =0.402；S（x3） =0.224；S（x4） =0.455；

步驟6：根據最大隸屬度原則，得到該工程的安全評價等級為安全.

4、 結論

本文重點考慮水利施工管理與技術的特殊性以及應急保障的重要性，建立起基于直覺模糊理論的綜合評價指標體系.采用本方法能使安全評價的結果準確性和實用性進一步提高，對于水利工程施工安全管理具有一定的理論及現實意義.

參考文獻：

[1] Atanassov K.Intuitionistic Fuzzy Sets[J].Fuzzy Sets and Set-ands，1986，20 （1）87 -96.

[2] 陳孝國，邊曉菲，母麗華，等. 基于混合型動態決策理論的露天礦邊坡危險度評價[J].災害學，2015，30（4）：34-38.

作者簡介：張浩（1992-），男，河南省新密市人，碩士研究生，研究方向：水利工程通訊 。