基于網(wǎng)絡(luò)分析法-灰色模糊理論的水電工程項目群風險預(yù)警方法

基于網(wǎng)絡(luò)分析法-灰色模糊理論的水電工程項目群風險預(yù)警方法

0大壩安全風險預(yù)警這些水電工程項目處于不斷變化的國內(nèi)外環(huán)境中，不確定性高、復(fù)雜性高，面臨著各種風險。風險因各子項目的差異而不同,多種風險并存、相互交叉作用,表現(xiàn)出極強的傳播效應(yīng),導(dǎo)致風險事故極易發(fā)生。傳統(tǒng)的風險管理多以事后控制為主,無法應(yīng)對突發(fā)性的風險事件。因此,需要將預(yù)警理論植入水電工程項目群的風險管理中,形成一個事先預(yù)警、事中控制、事后補救的風險管理流程。這對管理我國水電工程項目群,有十分重要的意義。風險預(yù)警作為一種有效預(yù)控水電工程風險的手段,正逐步成為國內(nèi)外研究的熱點。蔣清華等結(jié)合工程實踐,構(gòu)建了病險水庫大壩全面風險預(yù)警系統(tǒng),并將其劃分為數(shù)據(jù)融合、警兆辨識、警源分析和警情分析4個子系統(tǒng);涂曉霞借鑒經(jīng)濟風險預(yù)警理論,運用非連續(xù)變形分析、強度儲備系數(shù)法、滲流有限元方法結(jié)合敏感性分析,確定了混凝土壩的安全預(yù)警指標,建立了大壩安全預(yù)警系統(tǒng);馬福恒等根據(jù)土石壩工程的實際特點,結(jié)合過往大壩的失事資料,分析影響土石壩安全的主要風險,構(gòu)建了土石壩風險預(yù)警指標體系;霍吉棟運用多級掙值法對水利水電工程項目的進度與成本風險進行了監(jiān)控和預(yù)警;Henonin等為提高洪澇防治水平,綜合運用排水系統(tǒng)模型和水動力耦合模型分析城市洪水的排水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),研發(fā)了城市洪水實時預(yù)報系統(tǒng);黃莉?qū)L險預(yù)警運用到水利工程的社會風險中,建立了水庫移民社會穩(wěn)定風險預(yù)警系統(tǒng);原文林等根據(jù)電力市場環(huán)境下梯級水庫發(fā)電調(diào)度規(guī)則,以復(fù)雜水資源系統(tǒng)分析和系統(tǒng)科學理論為基礎(chǔ),采用理論分析和仿真模擬相結(jié)合的研究方法,建立了梯級水庫發(fā)電優(yōu)化調(diào)度與預(yù)警耦合模型。總之,風險預(yù)警在防洪工程、大壩安全監(jiān)測、水庫移民安置、水電站運行控制等多個領(lǐng)域雖然都有了一定的應(yīng)用,但對于水電工程項目群風險預(yù)警的研究尚處于發(fā)展階段,且研究成果較少。鑒于此,筆者將建立一套以警情識別為基礎(chǔ)、警度預(yù)報為導(dǎo)向、警患預(yù)控為手段、保障項目群安全為目標的水電工程項目群風險預(yù)警機制。通過警情識別構(gòu)建水電工程項目群風險預(yù)警指標體系,并運用網(wǎng)絡(luò)分析法(analyticnetworkprocess,ANP)-灰色模糊理論計算風險警值,實現(xiàn)警度預(yù)報,以期為水電工程項目群的風險管理提供新思路。1水電工程項目集團的風險警報制1.1項目群的警情水電工程項目群風險警源是產(chǎn)生警情的根源。由于警源的存在,使水電工程項目群始終存在著產(chǎn)生危機的可能性,警源的異常變化可以通過破壞水電工程項目群正常的外部環(huán)境與內(nèi)部機制導(dǎo)致項目群出現(xiàn)警情。因此,風險預(yù)警的前提就是追溯產(chǎn)生水電工程項目群風險事故的源頭,分析水電工程項目群風險的成因機理,識別水電工程項目群風險警素。水電工程項目群風險警源可分為內(nèi)部風險警源和外部風險警源2類,警情的發(fā)生往往是內(nèi)外風險警源綜合作用的結(jié)果。內(nèi)部風險警源是項目群組織內(nèi)部產(chǎn)生的風險,包括項目群自身風險、技術(shù)風險、組織管理風險。外部風險警源是外部環(huán)境產(chǎn)生的風險,包括政治風險、自然風險、經(jīng)濟風險和社會風險。尋找警源是分析警兆的基礎(chǔ),也是預(yù)報警度的前提。1.2基于系統(tǒng)動力學的警運風險模型水電工程項目群風險警兆是從警源的孕育、萌芽、發(fā)展到警情的產(chǎn)生期間出現(xiàn)各種警情的先兆。結(jié)合水電工程實際,分析從警源孕育到警情爆發(fā)前的先兆,利用系統(tǒng)動力學(systemdynamics,SD)模型理清項目群風險警兆與警素之間的關(guān)系(圖1)。根據(jù)圖1中風險警素與警兆的關(guān)系,構(gòu)建水電工程項目群風險預(yù)警指標體系(圖2)。2警患預(yù)控措施水電工程項目群風險警度預(yù)報是預(yù)測風險趨勢、評定危害級別、警示項目群主體采取警患預(yù)控措施防止風險事件的發(fā)生。首先運用ANP確定警素的權(quán)重,接著利用灰色系統(tǒng)理論構(gòu)建灰色模糊評價矩陣,最后通過模糊綜合評價計算風險警值,預(yù)報項目群風險警度。2.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比層次分析ANP認為各風險因素之間并非完全獨立而是相互關(guān)聯(lián)的,且ANP構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比層次分析法(analytichierarchyprocess,AHP)的層次結(jié)構(gòu)更具靈活性,更符合水電工程項目群風險的實際特點。因此,選用ANP確定項目群風險警素的權(quán)重。2.1.1anp結(jié)構(gòu)的一級預(yù)警指標根據(jù)圖2建立水電工程項目群風險網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu),如圖3所示。在ANP結(jié)構(gòu)中,Ci(i=1,2,…,N)為一級預(yù)警指標,Cij(i=1,2,…,N;j=1,2,…,M)為二級預(yù)警指標。2.1.2構(gòu)造初始超矩陣根據(jù)間接優(yōu)勢度比較法,結(jié)合專家判斷,運用1—9標度構(gòu)造各風險因素指標的兩兩比較判斷矩陣,對其進行歸一化處理和一致性檢驗后構(gòu)造初始超矩陣W0:2.1.3級預(yù)警指標加權(quán)超級矩陣由風險警素組間進行兩兩比較,可得出一級預(yù)警指標的加權(quán)矩陣A:根據(jù)式(1)和式(2)可構(gòu)造二級預(yù)警指標Cij的加權(quán)超級矩陣W1:2.1.4加權(quán)超級矩陣為了使風險網(wǎng)絡(luò)中各元素之間的所有關(guān)聯(lián)性都能夠充分體現(xiàn),需要將二級預(yù)警指標進行充分的加權(quán),直到加權(quán)超級矩陣趨于穩(wěn)定,并作歸一化處理,該過程得出的結(jié)果即為極限矩陣W∞。其列向量即為水電工程項目群風險預(yù)警指標Cij的權(quán)重向量W。2.2風險的灰性分析鑒于水電工程項目群風險的模糊性、不確定性和不可預(yù)知性等特點,導(dǎo)致項目群風險具有明顯的“灰性”特征。因此,選用灰色系統(tǒng)理論來評估水電工程項目群的風險警度。2.2.1建立風險預(yù)警指標模型若有U位專家參加水電工程項目群的風險預(yù)警評估,設(shè)第k位專家對預(yù)警指標Cij的等級判斷樣本為vijk,歸納所有專家給出的風險預(yù)警指標評價數(shù)據(jù),建立樣本矩陣V:2.2.2不同等級的灰類賦值量化將水電工程項目群風險預(yù)警評估灰類分為巨警、重警、中警、輕警和無警5個等級。分別對其賦值量化,取各評估灰類對應(yīng)的閥值依次為9,7,5,3,1,處于2等級之間的分值依此為8,6,4,2。其相應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)分別為:2.2.3計算灰色評價矩陣根據(jù)式(4)—式(8)求解灰色統(tǒng)計數(shù)gij和總灰色統(tǒng)計數(shù)Gi:由式(9)和式(10)可得風險預(yù)警指標Cij對應(yīng)第e個評價灰類的灰色評價權(quán)值rij為:則水電工程項目群風險預(yù)警指標的灰色模糊評價矩陣R為:2.3計算風險警度根據(jù)式(3)得到的權(quán)重向量W,結(jié)合式(12)得到的灰色模糊綜合評價矩陣R,對水電工程項目群風險警素進行模糊綜合評價得到風險等級評價向量D:結(jié)合水電工程項目群風險預(yù)警等級標準B=(1,3,5,7,9),計算風險警值Y:根據(jù)風險警值可以判定水電工程項目群風險所處于的警界情況,預(yù)報水電工程項目群風險的警度。項目群風險管理者可以此為依據(jù),采取相應(yīng)的警患預(yù)控措施,及時矯正項目群主體的不良發(fā)展趨勢,從而保障水電工程項目群的順利實施。3水電工程項目群的組成國電大渡河流域水電開發(fā)有限公司正在進行流域內(nèi)某水電站的開發(fā),該公司將此電站上相互關(guān)聯(lián)的4個在建廠壩標段(左岸非溢流壩段、廠房壩段、泄洪閘壩段、右岸非溢流壩段)組成一個水電工程項目群,并采用項目群管理模式對其進行管理。3.1基于cij的風壓計算根據(jù)該項目群的實際情況,結(jié)合圖3建立風險網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu),運用Super-Decision構(gòu)建該水電工程項目群風險預(yù)警指標Cij的極限超矩陣,如圖4所示。得出該水電工程項目群風險警素的權(quán)重:3.2灰色系統(tǒng)理論下的模糊評價矩陣3.2.1預(yù)警指標風險等級的確定項目群管理小組聘請的10位專家根據(jù)預(yù)警等級的劃分標準,結(jié)合該水電工程項目群的實際情況,對預(yù)警指標的風險等級進行判斷,建立樣本矩陣。具體評分結(jié)果見表1。3.2.2計算灰色模糊評價矩陣根據(jù)表1,結(jié)合式(4)—式(12),計算該項目群風險的灰色模糊評價矩陣R(表2)。根據(jù)表2構(gòu)建該水電工程項目群風險預(yù)警指標的灰色模糊評價矩陣:3.3中警、重警狀態(tài)的風險隱患特征通過式(13)和式(14)計算該水電工程項目群風險的警值為Y=5.372,介于中警和重警之間,更接近于中警狀態(tài),表明該項目存在較大的風險隱患。這一預(yù)報結(jié)果與項目群后續(xù)實施中的反饋信息基本一致。因此,為保障該水電工程的順利實施,項目群風險管理組織應(yīng)及時采取適當?shù)木碱A(yù)控措施預(yù)防風險事件的發(fā)生。4基于模糊綜合評價的項目群風險警度預(yù)報1)針對水電工程項目群缺乏對風險事故的應(yīng)急響應(yīng),借助SD模型進行警情識別,構(gòu)建了項目群風險預(yù)警指標體系;通過網(wǎng)絡(luò)層次分析法計算風險警素權(quán)重,利用灰色系統(tǒng)理論建立灰色模糊評價矩陣,運用模糊綜合評價法得出風險警值,實現(xiàn)了水電工程項目群風險警度預(yù)報。2)理論分析與案例驗證表明,運用ANP-灰色模糊理論能較準確地判斷水電工程項目群風險處于何