基于Choquet模糊積分的施工導流風險評估

樊國剛

(遼寧省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 110000)

水電能源由于其具有可再生、無污染、成本低等優點，已成為大力發展的新型能源之一[1- 3]。為加大水電能源的利用程度，近年來國內大力建設水利工程，大型水電工程相繼建設并投入使用，為國內經濟帶來了較大幅度的提升[4- 5]。目前國內對水電能源的需求量日益加大，據調查顯示，截止到2020年對水電能源的開發程度要達到60%以上[6]。施工導流貫穿整個建設期，建設質量直接影響水利工程，因此，從觀測數據出發，評估施工導流質量及管理方案的風險具有十分重要的意義[7]。

目前針對施工導流風險評估的研究，國內已取得了一定的進展。張光飛等[8]基于BP神經網絡建立了施工導流風險評估模型，指出了施工導流風險評估的不確定性因素，并以此為基礎建立了評價指標體系，確定出施工導流風險等級為低風險；劉全等[9]應用Monte-Carlo方法對梯級環境下水電站施工導流進行了風險評估，指出了影響風險的關鍵因素；付克斌等[10]基于多目標模糊比選決策方法對施工導流風險進行了評估，確定了不同指標權重，對施工導流從造價、工期、管理等方面進行了綜合評估，得出的結論具有一定的代表性。

雖然目前針對施工導流風險性評估有了一定的研究，但目前的研究并未從施工導流本身的質量檢測出發，直接分析由本身質量對風險造成的影響。因此本文從原型觀測的數據出發，綜合考慮施工導流的風險，對施工導流的應用提供理論依據。

1 施工導流原型數據觀測

位移監測采用測角前方交會法觀測，交會的工作基點由水平控制網校核，水平控制網由兩個大地四邊形和兩個內插點組成，共4個基點，布置于兩岸邊坡上，采用徠卡TC- 2003全站儀完成測量任務[11- 12]。

監測的橫向位移及縱向位移結果如圖1所示。由圖中可以看出，在建設期內該施工導流的橫向位移及縱向位移均為出現較大的情況，橫向位移最大僅為12.5mm，縱向位移最大僅為14.0mm，均在風險較低的范圍之內。各階段位移在不同時間段內的變化幅度較低，基本未出現位移驟增或驟降的情況，可保證施工導流在工程建設期內保證正常使用。

對施工導流不同位置溫度檢測的溫度場分布圖如圖2—3所示。由圖中可以看出，在2月和8月分別對施工導流與兩岸連接處、施工導流主體的溫度進行監測后發現，施工導流自身溫度場分布較均勻，并且與外界溫度基本保持一致。與兩岸連接處，施工導流由內到外溫度逐漸降低，主體中心在2月及8月的溫度分別達到了20℃和26℃。主體部位同樣呈現由內到外溫度逐漸降低的趨勢，在2月及8月的溫度分別為18℃和28℃，對自身質量的影響較低。

綜上所述，通過對施工導流位移及溫度的監測可知，施工導流位移及溫度總體較低，呈現風險較低的狀態。

圖1 施工導流橫向位移、縱向位移監測

圖2 施工導流與兩岸連接處自身溫度場分布圖(左圖為2月，右圖為8月)

圖3 施工導流主體自身溫度場分布圖(上圖為2月，下圖為8月)

2 施工導流風險評估

結合前文的監測數據，采用建立施工導流模糊風險評估模型，具體步驟如下：

可設有限集合Y={y1，y2，…，yn}，模糊測度Gη可用下式計算[13- 14]：

(1)

本文采用突變級數法劃分風險等級，將施工導流風險分為5個等級。

突變級數法綜合確定指標的評價體系，突變系統共分為4種類型[15]，每種模型的控制變量形式與歸一化公式見表1。劃分出的風險等級見表2。

從原型觀測數據出發，建立施工導流風險評估評價指標體系，從施工導流本身質量監測及施工導流運行維護2個方面建立指標體系，其中施工導流本身質量指標包括橫向位移、縱向位移、兩岸連接處溫度和主體溫度，而運行維護指標包括管理制度科學性、數據采集實時性、管理人員技術性及相關制度健全性，具體指標體系如圖4所示。

表1 相關公式

表2 不同風險等級標準值

圖4 指標體系

通過現場調查，得出不同指標的風險估計值見表5。模糊度計算結果見表6。由表6可以看出，施工導流自身質量和運行維護情況的η值差距不大，而2個指標模糊度值分別為0.786和0.797，在較低風險等級范圍內，而C11～C24共8個指標的模糊度值也均在較低風險范圍內，表明施工導流風險等級為較低風險，與實際情況一致。

表5 不同指標風險估計值

表6 評估指標模糊度分析

3 結語

施工導流的質量好壞直接影響水利工程的質量及建設工期，為保證施工導流的建設質量，對施工導流進行風險評估是十分必要的。本文從原型觀測的實測數據出發，表明了施工導流在運行建設期間的橫向位移、縱向位移及溫度場分布的變化規律，并基于模糊分析法及突變級數法，對風險進行了評估，指出施工導流處于較低風險的等級范圍內。本文從施工導流自身質量及運行管理2個層面出發，建立評價指標體系，在今后的研究中可從對環境的影響方面，綜合分析施工導流風險度。