堤防安全預防體系模型的構建與應用研究

劉燦

（廣東韶正建筑工程有限公司，廣東 韶關 512000）

水利工程的堤防工程具有抵抗洪水、保護人民群眾生命財產(chǎn)安全的作用，所以建設堤防工程是保護人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾呗浴Ｒ驗榈谭拦こ涕L度、地理位置復雜、專業(yè)管理者的數(shù)量不足、缺少巡查條件等問題，讓堤防工程管理在開展過程中遇到了非常多的問題，其中面臨著很多潛在安全風險。這樣的情況下就需要堤防管理員在日常的堤防管理過程中能夠對危險源進行準確的辨識判斷，以及做好相關的安全評估工作來實現(xiàn)對堤防進行更好的安全隱患排除以及及時發(fā)現(xiàn)在管理過程中存在的問題。目前關于水利工程堤防安全風險評估的方式是通過風險矩陣法（LS 法），這種風險評估方法無法對整個堤防進行安全風險評估，只能評價堤防風險等級，無法直觀、精準地展現(xiàn)堤防安全管理能力，因此，需要運用更加科學的方法從多個角度評估水利工程的安全性。綜合風險評估法受到了很多現(xiàn)代企業(yè)管理人員的青睞，經(jīng)常運用到各種安全管理工作中來實現(xiàn)對安全風險進行評估，所以通過綜合風險評估的方式來對水利工程堤防安全進行評估也是具有實際意義的。通過建立安全雨擋體系模型來實現(xiàn)對水利工程堤防安全進行評估有利于對水利工程堤防安全的管理。

1 綜合風險評估方法

綜合風險評估法以成本分析作為基礎創(chuàng)建層次結構模型，利用創(chuàng)建體系、設計方法和風險分析的方式來實現(xiàn)對綜合風險進行評估。綜合風險分析法主要通過4 個步驟來實現(xiàn)：

首先是進行體系構造。對風險評估的要求，利用失效概率和失效后果的成績反映風險，如式（1）所示，然后結合水利工程堤防安全管理的實際情況就能夠將水利工程堤防安全風險體系構造為：綜合風險等于隱患失效率與風險后果的乘積，如式（2）所示。

其次是進行專家的挑選，通過專家權重的方式來對LEC 法中評估過程主觀性較強、風險容忍度考慮不充分的問題進行有效的改進。在這過程中需要從管理單位的各個層級來進行專家的挑選，并根據(jù)每個專家的實際情況來對專家進行賦權，將權向量設定為M。

再次是對風險因素進行詳細研究，利用專家選擇LS 法尋找堤防時期存在的危險源，計算相關的風險等級，然后制定出相應的風險等級表來對水利工程堤防的風險因素進行詳細的分析[1]。

最后是創(chuàng)建層次模型，分析綜合風險。借助業(yè)界專家的專業(yè)能力、收集大的風險因素和《大方工程安全評價導則》來進行堤防的層次結構模型的建立，然后進行相應的分析，在這過程中需要統(tǒng)計黏度隱患，系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)信息，結合分析結果明確隱患失效項目內(nèi)容，之后結合層次結構系統(tǒng)借助MATLAB 軟件得出綜合風險評估的具體數(shù)值，從而來對水利工程堤防安全進行等級的確定。通過這樣的方式來對堤壩進行安全風險等級的評級，從而實現(xiàn)對管理人員進行輔助，做出正確的風險決策，保證所采取的安全措施具有更好的效果。

在進行專家的選擇過程中需要通過專家權重的方式來進行專家的選擇，并需要對專家的權重按照一定的方式來進行分級，在該模型中，站在工作時間、專業(yè)水平、管理能力等多個角度把專家劃分為不同的層級，將專家的評級標準設置成3 個等級，這樣就能夠根據(jù)專家的實際情況來對每個專家的可信度進行確定，如公式（3）所示。在公式（3）中，Q表示的是一個函數(shù)關系，并且這個函數(shù)與δi有關，所以當αn的值越接近于1 就說明專家組具備的可信度越高，專家組提出的意見就越合理，越能夠為之后的工作提供參考。在計算某一個專家的權重時，可以參考公式（4），這樣權向量就可以用公式（5）來表示：

2 風險因素分析

首先，需要根據(jù)堤防工程管理的具體情況分析其中的風險因素。結合水利部堤防導則，借助專家組的專業(yè)力量和豐富的工作經(jīng)驗，判斷工程實行期間存在的危險源和當前所面臨的危險等級，在這期間所采取的方法為LS 法，通過計算事故發(fā)生的可能性與事故造成危害的嚴重程度的乘積來表示風險值的大小，如公式（6）所示。

其次，將風險值按照一般危險源風險等級劃分標準來進行危險等級的判斷，標準如表1 所示。

表1 一般危險源等級劃分標準——LS法

最后，分析風險等級比較高的提防風險因素，把分析結論當成創(chuàng)建層次結構模型的理論依據(jù)，保障模型構建的合理性。

3 層次模型建立及綜合風險分析

3.1 層次模型的建立

AHP 分析法是定性定量相結合的一種綜合性分析方式，在進行分析的過程中需要結合問題和制定的總目標，不斷分解問題，把問題細分成多個構成因素，創(chuàng)建多個層次共存的分析結構模型。然后再結合數(shù)理化的形式來對多個因素進行分析評價來得到綜合性的決策[2]。這種分析方法的計算非常簡單而且理解難度比較低，可以為工程安全管理工作提供幫助[3]。利用AHP 分析法分析堤防安全風險的前提條件是需要擁有相對完善的層次結構模型，本文采用的模型建立方式是通過專家組根據(jù)《堤防工程安全評價導則》來實現(xiàn)。并結合分析工作所挑選的典型風險因素制定對應的策略，優(yōu)化當前設計的模型。利用這種方式創(chuàng)建目標層、評價層以及因素層三個層次的結構模型。

3.2 綜合風險分析

首先是進行判斷矩陣的構造，在進行判斷矩陣的創(chuàng)建時，之所以創(chuàng)建判斷矩陣，主要是為了展現(xiàn)上層因素和下層因素之間的關聯(lián)，把上層因素當成對比對象，雙方之間存在著隸屬關系，利用這種方式可以更加直觀地展現(xiàn)同一層次不同因素之間的重要程度，同時這個相對重要性聯(lián)系會根據(jù)選擇的比較對象不一樣而發(fā)生一些改變[4]。結合層次結構模型，目標層的Ek是評價層F1,F2,F3...Fn的評價準則，根據(jù)這樣的關系就可以知道Fn的對應因素是因素層Gnn的比較準則。這樣就可以用ρij來對同一層次第i，j個因素的權重進行表示。如果當ρij=1 時，則會存在對同一層兩個因素的重要程度的判斷是通過1-9 標度法來進行賦值比較。通過1-9 標度法就能夠通過量化的方式來實現(xiàn)對各個因素之間的重要程度進行表示，從而就能夠進行判斷矩陣的構造，如式（7）所示。然后通過判斷矩陣來對被比較元素的權重ρij進行計算，如式（8）、（9）所示。在公式中Li表示的是判斷矩陣中相同一行數(shù)的乘積。

其次是需要對層次單排序及其的一致性進行檢驗[5]。檢驗的方式是通過對層次結構的檢驗系數(shù)CR 進行計算，具體的方式是將一次性指標CI 和RI 引入到層次結構中。

通過計算，如果CR ＜0.1，就代表以上判斷矩陣達到了一致性檢驗的條件。假如CR ≥0.1，就說明當前的判斷矩陣沒有通過一致性檢驗，需要調整一些內(nèi)容，直到判斷矩陣的檢驗系數(shù)CR ＜0.1 為止。驗證公式如式（10）、（11）、（12）所示。其中公式11 中的λmax表示的是判斷矩陣中最大特征根，(Lρ)i代表了向量Lρ的第i個元素，RI 代表平均隨機一致性指標。

最后就是進行綜合風險的評估。成分分析存在的問題就是在分析的時候取值方式非常單一，容易受到研究者主觀因素的影響，研究范圍和思路受限，從而會對之后得出的分析結果的精準性造成影響[6]。

為了解決這個問題，本文采用了對成分分析進行賦權的方式來進行解決。通過專家組采用1-9 標度法針對層次模型中的評價層、因素層設計相應的判斷矩陣，并對所設計的矩陣開展一次性檢驗，結合MATLAB 軟件確定不同層次各個因素的對應權重ωmn，由此便可以確定專家m的對應權重。如果專家m=(m=i=1,2,3,...n)則可以將專家的權重值表示為[ωm1,ωm2,ωm3,...ωmn]這樣就能夠對權重進行計算，如公式（13）所示。由于在權重賦值的過程中各評價層的項目賦分制不同，具需要將各個項目的得分值轉化為百分數(shù)的方式來實現(xiàn)對各個項目賦分值進行統(tǒng)一，然后再結合因素層權重，明確綜合風險值的具體數(shù)值，計算公式如式（14）所示。計算公式當中，R代表著水利工程堤防工程綜合風險值，μ代表著評價項目的得分情況，除此以外，把上一年的隱患失效項目當成一項扣分標準，就能夠得到相應的綜合風險的劃分。通過這樣的方式來將水利工程堤防安全的風險等級設計為五個不同的級別，分別是優(yōu)秀、良好、一般、較差和差。

4 結語

綜上所述，通過建立層次分析模型的方式來對水利工程堤防安全風險進行分析。同時通過專家賦權的方式實現(xiàn)了對成分分析中存在的主觀性強、容忍度考慮不充分的問題進行有效的解決，從而實現(xiàn)了層次分析模型能夠更加精準地實現(xiàn)對水利工程堤防安全風險的預防分析，希望對水利工程堤防安全管理提供一定的幫助。