基于AHP－CIM模型水闸工程投资风险分析

徐 林 刘敏芝

（1.河海大学 水利水电学院，南京 210098；2.舟山市财政项目预算审核中心，浙江 舟山 316021）

水闸依靠可以升降启闭的闸门控制水位、调节流量，具有挡水和泄水的双重作用，在平原地区运用很广.全国由各级政府水行政部门管理的大中型水闸共3 764座.其中过闸流量达1 000m3／s以上的大型水闸486座；过闸流量为100～1 000m3／s的中型水闸3 278座.自“九五”规划以来，国家不断增加对水利行业的投入，2011年，中央一号文件制定和出台了一系列加快水利改革发展的新政策新举措，其中包括加强水利投入.水闸工程必将占据很大的投入，因此探索科学有效的水闸工程投资风险评价体系势在必行.

利用层次分析法是对一些较为模糊、较为复杂的问题作出决策的简易方法，它尤其适用于那些进行完全定量分析很难的问题.它是美国运筹学家Saaty教授于20世纪70年代初提出的一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法［1－3].而 CIM（Controlled Interval and Memory models）模型是现代风险分析理论中进行风险因素组合、量化评价的一种新方法，同时也是一种对复杂风险变量概率分布进行综合叠加的有效方法.CIM方法主要采用自上至下进行事件的概率叠加，其特点是：用和代替概率函数的积分，用直方图表示随机变量的概率分布，并按串联或并联响应模型进行概率叠加，整个叠加过程清晰明了、简便易行，并且所得结果包含的信息量丰富实用.使得风险因素的量化过程变得简单、直观.利用直方图具有相同宽度区间的特点进行概率叠加，使概率分布的叠加得以简化.同时用和代替概率函数的积分，并按照串联或并联响应模型进行概率叠加，据此可解决风险事件独立和相关两种情况下的项目风险综合估计［4－5].

本文运用AHP－CIM模型进行水闸工程投资风险分析具有以下优点：1）将定量分析与定性分析相结合，能系统地综合专家经验，更全面地看待项目总体风险，为决策者提供一个全面了解项目全过程风险的机会，使其项目的风险评估更为科学.2）CIM模型主要应用于计算事件发生的概率，而AHP方法在于计算风险因素的权重关系，其权重关系是通过专家打分等手段实现，但是在计算最后总风险时要用到各个层次风险的概率，这样，就可以在此过程中引入CIM模型，通过应用CIM模型，从风险事件的最底层风险因素入手，一步步求得上一层次风险事件的概率，最后综合其二者求出整个风险项目的风险度，比单一应用一种方法计算结果要精确.3）当原有的项目风险因素信息并根据新增数据对风险因素权重进行适当调整时，CIM模型具有记忆功能，可以增加或减少风险因素的数量，针对风险因素的不确定性具有较好的包容性.

1 宝应地涵工程概况

宝应地涵原规划任务是引高邮湖、宝应湖水入运东里下河地区补充灌溉、冲淤、洗盐用水，并在不影响里下河地区排涝的情况下相机排除高宝湖水入运东.涵洞建成后至1970年大汕子隔堤建成前，直接承受着宝应湖、高邮湖的洪水压力，对里下河地区的防洪起到了较大的保护作用.随着1970年大汕子隔堤的建成，宝应湖变为内湖，宝应地涵仍作为运东地区的防洪屏障，相机排除运西涝水入里下河.当利用运西涝水进行灌溉的时候，宝应地涵调水多少可根据运西、运东的水位自由调节，较好地补充运东沿运灌区的灌溉水源，减小自运河引水的流量，为南水北调节约水资源.

2 建立水闸工程投资风险评价体系

建立水闸工程投资风险评价指标体系［6－9]，如图1所示，假设各子风险层因素相互独立.一个具体的评价指标体系可按目标层、准则层和要素层分解.

图1 水闸工程投资风险评价体系图

1）政治风险.政治风险是指各种政治力量使经营环境发生恶变的可能性.这种变化将影响工程的实施及其他目标的实现.由于宝应地涵工程政治风险极小，可以不予考虑.

2）经济风险.经济风险指的是投资项目预期的投入和产出发生偏差及其可能性.在水闸工程建设的各阶段，预期的经济效果与客观实际情况之间常发生偏差.这种偏差具体是由投资膨胀风险、融资风险和工程完工后能否达到预期效益风险3部分构成.这种偏差来源于外部环境的变化和人们对事物认识的局限性.水闸工程资金一般由当地政府和国家共同承担，因此宝应地涵工程需做好投资控制，其融资风险较小.本工程属于社会公益性质的水利建设项目，基本无财务收入，本次经济评价只进行国民经济评价，不作财务分析.对本工程初步进行国民经济评价，由分析计算结果可知，内部收益率14.70%，大于社会折现率8%；经济净现值为598.27万元，大于0；效益费用比为1.60，大于1，各项评价指标均满足工程经济合理性的要求.因此，本工程经济上是合理可行的.而它所带来的社会效益，如防洪效益和灌溉效益，是巨大的，综合分析，宝应地涵工程的经济风险较低.

3）施工风险.工程施工风险是指可能出现的影响施工项目目标实现的不确定性因素.宝应地涵工程主要包括施工技术风险、质量控制风险、进度控制风险、施工管理风险和节能减排风险.节能减排为我国“十一五”规划中一个重要任务，工程的节能减排贯穿于工程建设期和管理期.本工程的排放为废水、废气的排放，且主要集中在工程建设期，因此增加了工程的施工风险.

4）环境风险.环境风险是一种会对人类健康造成不利影响的危害，它是在自然环境中产生的或通过自然环境传递的.对于宝应地涵工程而言，环境风险就是一种会对本工程造成不利影响的危害.宝应地涵工程的环境风险包括水文条件、地质条件和移民安置风险.其水文条件变化较大，存在风险较大；而地涵上闸首底板和上游翼墙为持力层，地基承载力满足要求；下闸首底板和下游翼墙为持力层，地基承载力满足要求.经判别场地内无液化土层分布，地下水对混凝土无结晶类腐蚀、无分解类腐蚀、无结晶分解复合类腐蚀.所以其工程地质条件风险较小.由于本工程是在原来的基础上加固维修，所以并无移民安置风险.

5）不可抗力风险.所谓的不可抗力，是指合同订立后发生的合同双方当事人不能预见、不能避免、不能克服的损害当事人利益和履约的客观情况.建设工程施工合同订立后的不可抗力，包括因战争、动乱、空中飞行物体坠落和其它非承发包双方责任造成的爆炸、火灾，以及合同约定等级以上的风、雨、雪、震等对工程及履约施工造成损害的自然灾害.宝应地涵工程中的不可抗力风险主要包含地震风险、洪水风险和战争风险.

3 基于AHP－CIM模型对水闸工程投资风险进行综合评价

3.1 风险权重分析

层次结构反映了因素之间的关系，但准则层中的各准则在目标衡量中所占的比重并不一定相同，在决策者的心目中，它们各占有一定的比例.在确定影响某因素的诸因子在该因素中所占的比重时，遇到的主要困难是这些比重常常不易定量化.此外，当影响某因素的因子较多时，直接考虑各因子对该因素有多大程度的影响时，常常会因考虑不周全、顾此失彼而使决策者提出与他实际认为的重要性程度不相一致的数据，甚至有可能提出一组隐含矛盾的数据.依据层次分析法给出判断矩阵构造方法.

依据专家意见及层次分析法，结合项目风险指标体系，建立本项目主要风险层的判断矩阵见表1.

表1 主风险层判断矩阵表

采用和法计算判断矩阵的最大特征根及其对应的特征向量，计算结果见表2.

表2 判断矩阵计算表

由

得

所以判断矩阵是需要调整的.采用偏差最大项修正法对判断矩阵进行修正，其基本思想是根据判断矩阵U的排序向量W，首先构造一个排序向量A＊＝计算偏差矩阵

寻找偏差最大项

对δmax对应的apq和aqp进行修正，令

代入矩阵U，重新计算.经计算得偏差最大项为a14，项目主要风险层的判断矩阵经修正后见表3.

表3 修正后的主风险层判断矩阵表

各个主风险因素权重即为向量W＝（0.236，0.288，0.081，0.395）T.至此主风险因素层的风险权重求解结果已知.应用同样方法下面分别求解各个子风险因素层的权重.

子风险因素层风险因素权重分析：通过咨询专家，各个子风险因素构建比较矩阵如下：

1）环境风险U2

表4 环境风险比较矩阵表

2）经济风险U3

表5 经济风险比较矩阵表

3）施工风险U4

表6 施工风险比较矩阵表

4）不可抗力风险U5

表7 不可抗力风险比较矩阵表

同主风险因素层权重求解过程一致，分别求得各个子风险因素权重结果如下：Wu2＝（0.094，0.168，0.738）T，Wu3＝ （0.290，0.071，0.349，0.108，0.182）T，Wu4＝ （0.082，0.170，0.186，0.088，0.474）T，Wu5＝（0.193，0.083，0.724）T.经检验判断矩阵随机一致性比率CR均小于0.1，所以各个子风险因素的判断矩阵均能正确反映各个子风险因素之间的关系.各个子风险因素的权重系数计算如上.

为了应用CIM方法更准确地确定项目的风险程度，特别邀请15名专家根据多年经验及项目实际情况，给出各个子风险的概率.具体步骤如下：

①对于宝应地涵工程的投资风险评价，本文的评价集为：

②向15名专家发放调查问卷，让每位专家对每一最末层风险因素i给出评价j.根据下式计算每个末层风险因素的概率分布Pij.

式中，Nj为把风险因素i归为同一风险档次j的专家人数；N为专家的总数.

计算结果见表8～9.

表8 子风险因素概率表1

表9 子风险因素概率表2

3.2 CIM模型应用

由CIM模型可知，各个子风险因素相互独立，可以应用CIM并联响应模型，求解出各个主风险因素层的概率分布.计算结果如下：以主风险因素U5为例，如图2所示.

图2 风险U5分类示意图

不可抗力风险因素U5子风险因素U51，U52，U53，三者独立，而且3个因素出现带有随机性，各因素可能出现，也可能不出现，可能同时出现，也可能出现一个，由此可以判断符合CIM模型中的并联响应模型，可以应用并联响应模型计算出U5的概率，首先计算U51，U52的组合风险概率P（U51，U52）见表10.

表10 风险概率计算表1

再次运用并联响应模型计算P（U51，U52，U53）即P（U5）的概率见表11.

表11 风险概率计算表2

由此可以求得主风险因素U5的概率分布，同理可求其他主风险因素的概率，求得结果见表12.

表12 主风险因素的概率分布表

则宝应地涵工程投资的总风险概率计算过程见表13.

表13 宝应地涵工程投资总风险概率分布

由表13可见，宝应地涵工程的投资风险低，为77.11%，由于本工程风险低，建议尽快付诸实施.而实际中，该工程的实施将有力地促进本地区社会经济的健康发展和环境改善，具有显著的社会效益和环境效益.因此运用AHP－CIM模型对宝应地涵工程进行投资风险分析结果与实际情况相吻合，能够为决策者提供科学、合理的参考依据.

4 结 论

1）探讨分析水闸工程投资风险评价体系中的5大风险因素及其子风险因素，初步建立水闸工程投资风险评价体系，有待进一步研究.2）运用AHP－CIM模型，定性与定量相结合，对宝应地涵工程进行综合评价，得出该工程的投资风险概率为低，验证了该模型的有效性，并为决策者提供科学依据，建议该工程尽早实施.3）在运用AHP－CIM模型进行评价的同时，最末层子风险因素的概率直接由专家得出，各专家意见不尽相同，具有人为的主观因素，影响了评价的准确性，在此方面还需进一步改进.

［1]孙淑侠.多层次模糊综合风险评价模型在水利工程中的应用［J].水电能源科学，2008，26（2）：88－91.

［2]李爱花，刘 恒，耿雷华，等.水利工程风险分析研究现状综述［J].水科学进展，2009，20（3）：453－459.

［3]黄 俊，付 湘，柯志波.层次分析法在城市防洪工程方案选择中的应用［J].水利与建筑工程学报，2007，5（1）：52－56.

［4]于九如.投资项目风险分析［M].北京：机械工业出版社，1999.

［5]李继清，张玉山，王丽萍，等.水电站经济效益风险分析研究［J].水电能源科学，2002，20（3）：72－74.

［6]邓曦东，王春燕.工程项目风险的灰色模糊评判方法研究［J].三峡大学学报：自然科学版，2007，29（1）：49－53.

［7]李若东，胡志根，徐森泉，等.基于多重不确定性因素的施工导流风险分析［J].青海大学学报，2007，25（2）：57－60.

［8]李本强，胡 颖.过水围堰导流系统瞬时风险分析［J].水电能源科学，1997，15（2）：42－46.

［9]黄明知，查显国.国际工程项目风险测度指标及效用计算方法研究［J].三峡大学学报：自然科学版，2001，23（3）：255－257.