基于熵權法機械化施工工程臨時道路修筑投資估算研究*

王道靜 朱曉虎 殷 敏

（1.國網安徽省電力有限公司 合肥 230000）（2.國網安徽經濟技術研究院 合肥 230000）

1 引言

輸電線路工程施工是電網建設的重要內容，長期以來，架空輸電線路工程建設以“人力為主、機械為輔”的常規施工方法，存在施工作業人員多、勞動強度大、作業危險性高、工程施工工期長、施工效率低、施工成本高等問題，部分施工方法未能充分考慮環境保護的要求，在新的形勢下已經越來越不能適應特高壓電網、智能電網大規模發展建設的需要［1］。全過程機械化施工，實現了線路工程建設向機械化方式的轉變，全面降低工程建設中的人工投入和作業風險［2］。輸電線路工程機械化施工包括臨時道路修建、物料運輸、基礎開挖、混凝土施工、組塔施工、架線施工、接地裝置敷設七項［3］。邵東亮（2016）分析了機械化施工成套技術的應用［4］。黃劍（2017）研究了輸電線路全過程機械化施工設計優化［5］。大量線路鐵塔塔位地形條件復雜，給施工物料的小運運輸及施工裝備進出場運輸帶來很多困難。因此，首先需要修筑臨時施工道路，通過填平、拓展、碾平壓實等手段對原有道路進行改造，修筑臨時道路［6］。機械化施工的施工工藝發生的變化，必然引起相應的施工費用和相應的措施方案及成本投入的變化，與常規施工相比，機械化施工的措施費用投入顯著增加，尤其是臨時道路修筑費用。曾壽建（2016）對全過程機械化施工進行了經濟性分析［7］。安徽省電力公司響應國家電網公司的號召，全面推進機械化施工工程，然而，現行的計價體系中仍未對臨時道路修筑估算做出規定，導致項目在投資決策階段的投資估算無法確定，而不同地質對應不同的臨時道路修筑的施工方案，根據安徽省機械化施工工程臨時道路修筑的原始數據，使用熵權法確定各施工方案在臨時道路修筑工程中所占比重。進而根據各施工方案所需的費用估算臨時道路修筑專項措施費。

2 熵權法的介紹

2.1 熵權法的原理

信息論中，信息熵是系統無序程度的度量，信息是系統有序程度的度量，兩者絕對值相等，符號相反［8］。熵是信息論中最重要的基本概念，它表示從一組不確定事物中提供信息量的多少。在多指標決策問題中，某項指標的變異程度越大，信息熵越小，該指標提供的信息量越大，那么在方案評價中所取得的作用就越大，該指標的權重就越大；反之，某指標的變異程度越小，信息熵越大，該指標所提供的信息量越小，那么該指標的權重也就越小。根據各指標值的變異程度，利用信息熵計算個指標的權重［9］。

2.2 熵權法的基本思路

熵權法是根據指標變異性的大小來確定客觀權重。

若考慮n個方案，m個指標的多指標決策問題的決策矩陣X=(xij)m×n。

首先，為了便于計算和優選分析，消除指標間由于量綱不同而帶來比較上的困難，可利用標準化公式將決策矩陣X轉變成為標準化決策矩陣R=(rij)m×n［10］。

2.3 熵權法的有關定義［11］

定義1（評價指標的熵值）：

在有n個被評價對象，m個評價指標的評估問題中，第i個評價指標的熵定義為

定義2（評價指標的熵權）：

在（m，n）評價問題中，第i個評價指標的熵權Wi定義為

由上述定義以及熵函數的性質可以得到如下熵權的性質［12］：

1）各被評價對象在指標i上的值完全相同時，熵值達到最大值1。熵權為0，這意味著該指標向決策者未提供任何有用信息，該指標可以考慮被取消。

2）當各被評價對象在指標i上的值相差較大、熵值較小、熵權較大時，說明該指標向決策者提供了有用的信息。同時還說明在該問題中，各對象在該指標上有明顯差異，應重點參考。

3）指標的熵越大，其熵權越小，該指標越不重要，而且滿足

2.4 熵值法確定各指標的權重具體步驟［13］

1）數據的數據化處理：

由于熵值法計算采用的是各個方案某一指標占同一指標值總和的比值，數據中有負數，就需要對數據進行非負化處理［14］。此外，為了避免求熵值時對數的無意義，需進行數據平移：

對于越大越好的指標：

對于越小越好的指標：

為了方便起見，仍記非負化處理后的數據為rij。

2）由 R=(rij)m×n計算第 i項指標下第 j個方案占該指標的比重 fij

3）求各指標的信息熵

根據信息論中信息熵的定義，第i個評價指標fi輸出的熵：

4）確定各指標權重

根據信息熵的計算公式，計算出各個指標的信息熵為H1，H2，…，Hk。通過信息熵計算各指標的權重［15］：

3 用熵權法確定各施工方案的權重

3.1 臨時道路修筑施工方案原始數據的整理

對安徽省內機械化施工的線路工程進行了現場數據收集，具體涉及到的工程依次為安徽宿州錢營孜電廠—埇橋220kV線路、安徽阜陽潁州-刑集220kV線路改造工程、釜山-護橋220kV線路工程等9項工程。九項機械化施工工程的總塔基數如表1。

表1 機械化施工工程總塔基數

不同施工階段所用的機械化施工設備對路況的要求需對路面進行不同程度的修整，主要有四種情況：

1）現場有施工道路，若路寬、路基承載力滿足機械通行要求，則進行路床整平；

2）若路寬、路基承載力不滿足機械通行要求則按照機械通行要求及地貌對道路進行整平后鋪碎石；

3）若整平后鋪碎石無法滿足要求則采取整平后鋪鋼板的施工方案；

4）若整平后鋪鋼板無法滿足要求則采用整平后鋪碎石再鋪鋼板的施工方案。

對機械化施工工程采取的臨時道路修筑方案進行了統計，如表2所示。

表2 機械化施工工程臨時道路修筑各施工方案修筑塔基數

因此，由以上兩個表可以得出需要進行臨時道路修筑的的塔基數占總塔基數的68%。

3.2 用熵權法求各施工方案的權重

1）建立決策矩陣 X=(xij)m×n，其中m=9，表示九項機械化施工工程；n=4，表示四種施工方案。

2）使用式（5）對數據進行標準化處理得到R=(rij)m×n；

3）使用式（6）計算第i項指標下第j個方案占該指標的比重 fij；

4）使用式（7）計算各施工方案的熵值Hi；

5）使用式（8）計算各施工方案的熵權Wi。

結果如表3，各施工方案比例圖如圖1。

表3 各施工方案權重表

3.3 根據確定的權重進行臨時道路專項措施費用的估算

根據安徽省內的輸電線路機械化施工工程的數據，測定每修筑長度100m，寬度3m的臨時道路各施工方案所需的費用，如表4所示。

表4 220kV及以下輸電線路機械化施工臨時道路修筑定額水平測算表

根據經驗，一般每基塔需要進行臨時道路修筑長度為0.5km，寬度為3m，則臨時道路修筑需要的專項措施費如表5所示。

表5 機械化施工一基塔臨時道路修筑所需費用

最終一基塔進行臨時道路修筑所需的費用估算公式為

計算結果為31056.219元。

所以在估算工程臨時道路修筑估算時可以根據工程的總塔基數估計需要進行臨時道路修筑的塔基數，根據得出的估算指標，求出臨時道路修筑措施費的估算。

4 結語

使用熵權法確定了機械化施工臨時道路各施工方案的權重，然后根據測定的定額水平，對機械化施工工程臨時道路修筑專項措施費進行估算，采用熵權法充分利用客觀數據所提供的信息來確定客觀權重，去除主觀性影響，發揮了熵權法確定權重具有客觀性的優勢，為投資決策階段的工程決策提供了參考。