水庫移民工程全生命周期模型構建

馬 逍

(貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司,貴州 貴陽 550002)

水利建設過程中，水庫移民工程是不可或缺的環節之一，作為一個持續時間長、影響范圍大的工程項目，移民工程的實施面臨多種風險問題和巨大的投資成本[1]。為了確保水庫移民工程的順利推進，需要設計一種全生命周期模型，指導工程各階段工作的協調處理[2]。文獻[3]根據項目主要特征，結合科學理論擴展當前全生命周期模型構建方法。利用知識工程理論，設計一種具有全覆蓋性能的生命周期模型。但是，該方法可行性較差。文獻[4]針對投資項目的各個工作階段進行風險量化評估，設計項目全生命周期模型。采用大數據分析技術，結合計算機仿真模擬軟件，分析投資項目每個工作階段所面臨的分析，作為全生命周期模型構建的思路。但是，該方法應用拓展性較差。文獻[5]深入分析項目要求，獲取全生命周期管理面臨的主要困難。將BIM技術融入到EPC模式內，采用二者的優勢設計項目全生命周期管理平臺。管理模塊從項目設計入手，經歷采購、施工等多個環節，直到后續運維截止。經過實例應用結果可知，該模型的應用無法節約項目成本。文中以水庫移民工程為主要研究發現，設計一種全生命周期模型，實現水庫移民工程的協調風險管控。經過實例分析可知，文中設計模型應用在實際項目中，達到了管控風險的目的。并且，以全生命周期模型為基礎的各階段工作協調處理，實現工程成本節約。

1 水庫移民工程全生命周期模型構建

1.1 識別水庫移民工程風險源

全生命周期模型直觀體現了項目管理的過程，實現項目風險防控[6]。因此，文中構建的全生命周期模型以工程風險管理為核心。考慮到水庫移民工程需要的投資成本極大，且工程推進過程中面臨多種不確定性因素[7]。為了更好地理解不確定性問題造成的項目風險，文中從全生命周期的角度將水庫移民工程劃分為不同階段，并完成風險源的分解，如圖1所示。

圖1 工程風險源分解示意圖

為了準確識別出工程風險源具體類別，根據水庫移民工程的特點設計工程影響如圖2所示。利用影響圖快速獲取主要變量之間的聯系，明確不同工程變量的獨立性，作為后續水庫移民工程風險管控決策的基礎。

圖2 水庫移民工程影響圖

以圖2所示的影響圖為基礎，針對圖內包含的各項風險變量，采用因子分析法進行準確識別。因子分析法的應用在計算過程中消除了重疊變量信息，確保風險識別過程中不存在因為包含關系造成的變量交叉[8]。同時，在原始風險變量中選取關鍵因子形成簡約的、有效的風險變量體系，實現變量降維。因子分析法的具體模型如下所示：

(1)

式中，A—原指標；j—原指標總數量；C—公共因子；i—公共因子總數量；θ—因子負荷；η—特殊因子。

通過上述因子分析去除風險變量的線線相關關系，過濾掉無效的變量因素，從剩余因素中識別出水庫移民工程風險源，作為后續工程全壽命周期模型構建的基礎。

1.2 設計工程風險量化評估方法

工程生命周期模型的構建，需要將風險管理貫徹在整個項目生命周期中，通過協調的方式確保工程內風險值位置在安全狀態[9]。這一過程中風險量化評估結果，是指導全生命周期模型構建的基礎。

文中為了更加直觀表現出水庫移民工程不同階段的風險狀態，設計工程風險量化評估方法，在風險識別的基礎上，參考風險造成的后果和其他各種因素，得到風險量化評估公式：

φ=W×B

(2)

式中，φ—風險值；W—風險出現概率；B—風險引起的負面后果。

公式(2)是一種傳統計算公式，在水庫移民工程風險值計算過程中，設計到多種不可控制的風險因素，為了提升計算結果的真實性，提出改進的三維、四維風險量化評估公式。其中，三維風險值衡量公式為：

φ=W×B×ψ

(3)

式中，ψ—風險不可控制性。

混砂：大量標準砂+磷酸改性聚乙烯醇（占砂總量的10%）機混2min,磷酸鹽（占砂總量的4%）機混2min出砂，放入塑料袋等待制樣。

考慮到不可控制因素后，綜合風險帶來的事故恢復難度，和風險事故維修時間，得到如下所示四維工程風險衡量公式：

φ=[WBDF]

(4)

式中，D—風險造成的事故恢復難度；F—事故修復時間。

利用公式(4)計算得出工程風險量化評估結果，由于人們對待不同風險事件的衡量標準有所差異，為了便于全生命周期模型構建，文中采用一種基于概率論的風險量化算法，針對認識模糊的風險變量進行風險值計算。這一過程中，主要應用均勻分布、階梯形分布兩種計算方式，概率密度曲線如圖3所示。

圖3 均勻分布與梯形分布示意圖

其中，均勻分布概率密度函數表達式為：

(5)

式中，x—均勻分布情況；f(x)—概率密度函數；a—風險變量最小值；b—風險變量最大值,當風險變量最小值為0，風險變量最大值為1的情況下，可以將均勻分布變量分布范圍確定為[0，1]。

在風險變量可能值估計不準確的情況下，應用階梯形分布模式設置風險變量正常變動空間，結合最小值、最大值進行不正常情況判斷。不正常情況屬于正常情況與極端情況之間，該現象發生概率遠低于正常情況，綜上所述，可以將階梯形分布概率密度函數表示為：

(6)

并有：

(7)

式中，y—階梯形分布情況；[g，v]—風險變量變動區間；l—風險估計參數。當水庫移民工程項目已知信息過少的情況下，運用均勻分布和梯形分布方法進行風險量化評估。由于這兩種風險評估方法主要依靠4個參數數值，將其應用在工程全生命周期模型構建過程中，具有較強的靈活性。

1.3 建立工程全生命周期模型體系

根據圖4所示的體系結構可知，水庫移民工程全生命周期模型的構建包括項目確認、需求分析、工程實施、現場驗證以及工程驗收等多個環節。每一工作階段均是相互獨立的，可以實現獨立考查。但是引入協調風險控制理念后，這些獨立的工作節點之間存在了內在聯系，串聯成全生命周期模型體系。

工程全生命周期模型中，初始階段是項目確認，需要考慮到該階段與其他工作階段的連接問題，通過接口確認水庫移民工程的具體內容，并采用文檔的形式進行確認，作為后續工程推進、項目執行的基礎。考慮到模型體系結構內接口存在轉換效率現象，在全生命周期模型構建過程中，根據模型內每一個工作階段接口效率總和，得到項目確認接口的效率。

需求分析是工程全生命周期模型風險控制的重要節點，直接影響了工程實施的順利程度。該階段的主要內容包括知識準備、實時調研以及長期溝通三個環節。工程實施作為水庫移民工程從紙面計劃轉化為實際工程的關鍵點，分別從移民人員和投資人員的角度入手，確保工程建設滿足雙方要求。現場驗證和項目驗收是關鍵環節之一，根據生命周期全過程明確工程缺陷問題，完善上一工作階段，是保證工程質量的重要手段。再經過驗收人員的綜合評定，確定工程是否可以直接結束，還是需要重新開始。

圖4 工程全生命周期模型體系結構圖

1.4 實現項目全生命周期管理

水庫移民工程全生命周期模型構建的最后一個環節，是進行項目全生命周期管理。根據工程實施內容和移民工程的實現目標，將管理活動劃分為多個層次。按照項目管理工作的主次關系，完成水庫移民工程的分級管理。區別于傳統的組織層面劃分方法，文中依據工程全生命周期模型體系，根據水庫移民工程的推進過程，設置項目管理的主要層次為決策控制、業務和事務。項目全生命周期管理劃分過程中，依托于管理活動的地位。

首先，決策層面的主要功能是進行工程識別和控制，根據水庫移民工程設計要求，設計工程范圍。結合工程實施要求，識別水庫移民工程主要風險，并完成風險量化評估。將風險評估結果代入到全生命周期模型體系結構中，提出風險控制策略。然后，通過控制層次對目標對象進行控制。在控制過程中對目標進行分解，并制定分項控制措施和管理方案，形成全生命周期管理體系。管理過程中需要實時監測工程推進狀態，快速糾正項目實施偏差。之后，在業務層次的作用下確定管理過程并控制全生命周期模型管理業務流程。基于管理過程、業務流程執行全生命周期管理方案。通過全生命周期模型獲取工程整體信息，并將工作狀況信息傳遞相關管理機構。最后，通過事務層次完成風險防控和工程階段協調。根據具體全生命周期管理內容，設計符合管理要求的控制渠道，并建立響應機制監控項目實施過程。依托于法律法規，規范水庫移民工程不同工作階段的相互關系，實現相關方的權利和義務。工程全生命周期模型建立的意義協調多個方面的工作內容，使得協調結果滿足移民人員和利益相關者的工作需求[11]。

2 實例分析

為了驗證文中構建模型的有效性，將其應用到實際水庫移民工程中，觀測模型應用效果，從而驗證文中研究內容的可行性。

2.1 工程概況

針對我國東部低山丘陵區域，選取某一水庫移民工程建立全生命周期模型。考慮到該區域地形中山溝較多，且高程均高于200m。為了滿足水利工程要求，預設該地域建立的水庫總容量為2200萬m3，而該水庫的實際可用于調節徑流的庫容預期設計為480萬m3。從水庫工程整體來看，主要包括輸水洞、溢洪道以及大壩，其中大壩為3級建筑物，另外兩個次要建筑物級別為4級。該水庫建設工程的土地利用面積統計情況見表1。

考慮到該水庫建設工程涉及周邊3個市，14個鄉鎮，以及80余個行政村。為了確保工程的順利進行，需要預先展開水庫移民工程，移民安置主要包括農業、非農安置和自謀出路3種。由于移民會面臨工作丟失、房屋丟失、食物不足以及公共權力喪失等多種風險，使得水庫移民工程的推進越來越難。因此，水庫移民工程預期需要26個月，預期總成本為10.32億元。

表1 水庫建設土地利用情況統計表

2.2 全生命周期模型應用

針對上述水庫移民工程構建全生命周期模型，通過模型的應用進行工程風險防控。考慮到水庫移民工程的項目范圍呈現出動態變化特點，并且利益相關者也會隨著工程實施環境的變化而發生變更。依托于文中構建的全生命周期模型，得出工程范圍動態管理模式，如圖5所示。

圖5 工程范圍動態管理

從水庫移民工程的總目標入手，確定移民人數和移民面積。根據移民安置和移民補償要求貫穿在工程范圍動態管理全過程中。基于項目生命周期重點分析項目立項階段，將移民工程中用戶需求收集起來，作為水庫移民工程立項參考。此外，從立項階段開始，應用WBS實時調整工程范圍，直到項目設計研究階段截止。

全生命周期模型的應用，本質上是對水庫移民工程實施過程中的風險問題進行防控，確保工程順利進行的同時實現工程成本的節約。根據工程參與單位建立管理體系，基于全生命周期模型設計風險管理方案。并對水庫移民工程實施狀況的周考核和月統計。考慮到移民工程的最大難點是滿足群眾需求，被移民人員會作出巨大犧牲，一旦雙方溝通出現矛盾，就會引起巨大的需求風險，從而影響水庫移民工程的實施。本次實例分析過程中，應用全生命周期模型得到工程風險積累與轉移圖，如圖6所示。

圖6 工程風險積累與轉移圖

根據圖6可知，在水庫移民工程實施過程中，需求風險總是存在的，尤其在分析階段風險值達到了55，形成一個峰值。其中，陰影區域描述了用戶需求風險影響分布情況。根據全生命周期模型呈現出的風險分析結果，重點針對需求分析問題，與移民人員進行有效溝通，最大程度滿足用戶需求，實現工程風險的降低與轉移。直到后續維護階段，該風險值已經降低至0，不會移民工程造成影響。

2.3 應用效果分析

為了體現文中設計全生命周期模型的應用效果，文中以移民工程補償費用為例，為了解決需求分析風險，需要合理分配移民補償費用，滿足移民者生產生活需求。考慮到水庫移民工程不同的占地類型所需的補償費用也有所差異，全生命周期模型應用后補償費用對比如圖7所示。

圖7 水庫移民工程補償費用對比圖

如圖7所示，為了保證移民生產生活需求，通過風險分析和決策將耕地補償費用從740萬元提升至833萬元，而對其他類型的占地補償費用進行合理降低，尤其是林地和其他用地，補償費用分別從962、700萬元降低至833、590萬元。通過整體計算可知，全生命周期模型的應用有效協調了水庫移民工程各階段工作，使得水庫移民工程成本節約了199萬元。

3 結語

中國經濟社會的穩定發展，中國百姓生活的富裕安康都離不開大規模的水利建設，因此對水庫移民的妥善安置，減少并消除水庫移民的風險至關重要。考慮到水庫移民工程的實施具有較強的復雜性，為了增強對工程風險的管理和防控，文中從全生命周期管理角度，以風險管理為核心，構建了貫穿移民工程的全生命周期模型[12]。實例應用結果表明，文中設計的全生命周期模型，通過分析不同階段工作內容，完成組織合理調配，有效節約了工程成本。文中提出的全生命周期模型基本概括了工程內容，但是部分內容研究不夠深入，未來針對提升各階段協調性進行研究。