地下綜合管廊運營階段風險評價研究

張書銘 李 智 李 燦 馮 晨 李 雪

(北方工業大學土木工程學院，北京 100144)

1 概述

近幾年，城市基礎設施快速發展使得原有地下空間和規劃空間產生沖突，管道的鋪設、保養等問題導致路面的反復毀壞，嚴重影響交通。綜合管廊的建立使得城市地下空間得到高效利用，節約土地資源；根據城市管線容量規劃設計的地下綜合管廊，能夠滿足長遠的發展需要，對于管線的增設、擴容極為便利，管線建設資金可分期投入；入廊管線不再與土壤、地下水、道路結構層等直接接觸，減少管線的腐蝕，延長使用壽命[1]。

綜合管廊風險研究方面國內外學者已取得一定成果，Darrin等[2]從公共和私營角度分析風險，并提出類似項目的評估風險框架；Kabir等[3]提出用貝葉斯信念網絡(BBN)模型來評估水管的失效風險；楊宗海[4]通過對各種風險評價的研究，引入全生命周期理論，建立了綜合管廊全生命周期風險評判模型；葉青[5]在建立風險指標體系的基礎上運用CIM模型，以及層次分析法，建立建設項目全壽命周期成本評估模型。

以上的研究主要是針對指標模型的建立，在具體評價項目運營階段分析的研究較少。因此，本文將以定性和定量相結合的方式構建管廊運營階段的風險評判模型，以期對評價管廊運營風險水平工作有所借鑒。

2 管廊運營背景及風險分析

2.1 北京某管廊運營概況

北京某管廊項目的建設資金共計約為20億元，市政固定資產投資支持申請的30%，項目建設單位通過銀行貸款籌集剩余資金的70%。該項目的運營模式是國有企業運營模式：是項目建設單位通過直接資助，由當地政府資金，貸款和開放政策以及國有企業和其他組織的政府領導下的地方政府或國有企業準備融資項目資金的方式，管廊建成后所有權歸政府所有，管廊的運營管理由國有企業專門組建的項目管理公司負責，而管線單位以付費的方式有償使用。

2.2 風險評價指標體系的構建

根據項目實際情況和查閱有關文獻，形成了綜合管廊運營階段風險指標體系，具體如表1所示。

表1 綜合管廊運營階段風險指標

1)自然風險：因地下綜合管廊的使用年限相當長，會受到各種各樣的自然破壞，其中，舉出了對地下綜合管廊影響較大的洪澇、暴雨、地震、泥石流、滑坡等風險因素。

2)社會風險：建成管廊后，社會多方的各種決策也將影響運營期間的風險水準，本文將社會風險分成入廊、入廊收費、金融、需求、政治五個風險因素。

3)管理風險：在運營管理期間，可能會由于事前未商榷的事情而導致管廊的股權變動，運營管理的不確定性增加，運營成本的提升，運營生產效率低下，維修成本提高。

4)內在風險:對于管廊建設完成后，自身可能會遇到的管道破裂，墻體結構由于地下的不均勻沉降的破壞，管道破裂或是墻體受損所致的火災或水災，以及人為的有意無意的事故破壞。

3 基于AHP-fuzzy綜合評價模型構建

3.1 建立比較判斷矩陣并計算權向量

根據階段中各個指標的相互重要性程度，通過專家賦予的1～9數值，建立比較判斷矩陣Ai,i為第i個子基準層比較判斷矩陣，amn為比較判斷數值且有對角線上的元素為1，并滿足條件使得：0≤amn≤9，amn=1/anm。基準層比較判斷矩陣的建立同子基準層比較判斷矩陣的建立一致。

計算權向量：判斷矩陣構造完后，根據判斷矩陣的比較判斷數值使用平均幾何法計算出權向量和最大特征值，如式(1)和式(2)所示：

(1)

(2)

其中，K為比較判斷矩陣的階數;λmax為判斷矩陣的最大特征值;Wi為各層指標的相對權重，將該層所有指標的Wi(i=1,2,…,k)計算出，得到該層的權向量W。

對矩陣進行一致性的檢驗，只有通過相對一致性檢驗方能認為權重值相對合理：

(3)

其中，CR為相對一致性指標，平均隨機一致性指標RI參考文獻[4]。當CR≤0.1時，一致性基本通過。

3.2 建立模糊矩陣并進行模糊評判

邀請專家對綜合管廊運營階段子基準層風險指標按照表2打分，根據式(4)得到風險指標在不同打分等級下的占比，每個風險指標都會得到模糊矩陣的一組行向量，全部計算出后建立該子基準層的模糊關系矩陣Ri(i=1,2,3,4)。

表2 風險指標打分方法

(4)

其中，L為專家評判的等級得分;n為對應等級下的人數;l為該層的第l個風險指標，1≤j≤5。

再由各子基準層風險指標的權重Wi和其模糊關系矩陣Ri進行叉乘乘法計算，得到基準層的模糊關系矩陣R。最后與基準層的權重W叉乘計算，就能得到綜合管廊運營階段風險的最終評判向量，如式(5)所示：

(5)

其中，bij為子基準層權重Wi與其模糊關系矩陣Ri計算后得到的數值，1≤i≤4;B為綜合評判結果。

對評判結果運用模糊分布法求得目標層的評判百分比結果：

(6)

對子基準層模糊關系矩陣用加權平均法求得子基準層的風險等級值：

(7)

4 基于北京某管廊的評價模型應用

4.1 模型計算過程

通過3.1節中的方法和公式，以及查得的RI(4)=0.89，RI(5)=1.12,計算出表3。

表3 北京某管廊運營階段風險評價指標權重

使用式(4)得出表4。

表4 子基準層指標風險等級占比

使用式(5)得到基準層綜合評判結果：

對綜合評判結果使用式(6)得到模糊分布后的評判結果：

對子基準層模糊關系矩陣使用式(7)得到加權平均后的評判結果：

4.2 評判結果分析

5 風險規避措施

1)自然風險：生產活動所處的自然環境突發誘變的事故主要是自然災害問題。在運營過程中，建立良好的預警體系來應對突發事件，對降雨量等有關風險因素進行監測，并進行發展趨勢預測，做好緊急預案的各項方法，對各種不可預見災難做好應對處理。同時，對項目設備做好檢驗工作，確保在緊急情況下能夠發揮作用。

2)社會風險：對于社會風險，管廊單位的建設和使用應當采用目前使用較為廣泛的PPP模式，這樣可以分擔部分風險。從社會經濟角度，PPP模式的抗風險能力也是比單一國企高很多的。政府方面，協調好運營單位和管線單位間的責任和利益分配，制定合理的政策支持和鼓勵。金融風險中的利率問題，當變化比例超過一定上限時，政府和項目公司支付相應的補償協議中的數額。

3)管理風險：對于運營期間發生的股權變更等問題，政府應嚴格審查，防止不正常的資金流轉，避免發生合同糾紛。在PPP模式前提下，以及政府的政策支持下，項目公司對管線單位收取政府管理部門核定的管廊入線費用。運營維修風險轉移給工程公司和保險公司。

4)內部風險：對于內部管道的風險規避措施，制定定期檢查以及維修工作方案，以及人員管理規劃大綱。對人員進行定期考核和安全教育，防止員工造成違規操作將設備損壞。對結構裂縫進行檢測和記錄，做好管廊內部管體的質量檢查，以減輕風險。

6 結論

1)基于工程背景，結合項目自身的運營模式特點，綜合管廊運營階段的風險可劃分為自然風險、社會風險、管理風險以及內部風險等四個一級指標。對一級指標中的各個風險進行了分析，總結了20個風險因素。建立了風險運營階段指標體系。較為全面的反映了管廊運營階段風險因素。

2)層次分析法和模糊評判法相結合的方法具有定性和定量的特點，通過此方法建立了運營階段的風險評價模型，并對管廊運營風險進行分析，應用結果顯示該模型具有較好的適用性。

3)模型應用結果顯示該管廊的風險等級為中等風險，其中內部風險的等級較高，并提出了相應的對策，可為業主風險管理提供借鑒。