基于模糊聚类的水利工程质量评价因素集构建

张 炜

（浙江同济科技职业学院，浙江 杭州 311231）

基于模糊聚类的水利工程质量评价因素集构建

张 炜

（浙江同济科技职业学院，浙江 杭州 311231）

论文采用模糊聚类、优选决策统一理论与循环迭代模型理论，建立了水利工程中堤防加固工程的多层质量评价因素集，为模糊评价因素集的建立提供了更客观、更科学的实现方法，为水利堤防加固工程质量的综合模糊评价提供了更合理的基础数据。

堤防加固工程；因素集；模糊聚类；优选决策统一理论与循环迭代模型

0 引 言

随着我国经济的强劲增长，我国的水利水电工程也得到了快速的发展，如三峡工程、南水北调工程等。水利工程的建设速度越快，项目越来越多，水利工程的质量问题也随之出现，给人们生命和财产带来损失，因此，加强水利工程的施工质量控制是建设好水利工程的重要环节。当前我国对水利工程施工质量的管理主要体现“施工单位自检、监理单位验收、政府部门监督”的三级管理形式。由于影响水利工程质量的因素较多，而且是多层次、多级别，给质量管理带来诸多困难，那么如何对纷繁复杂的质量因素进行科学的分类、分级管理和评价，对控制工程质量将起到非常重要的作用。本文通过采用模糊数学理论中的模糊聚类、优选决策统一理论与循环迭代模型对质量影响因素集进行了量化层次分类，为质量评价更加准确提供了科学的基础数据。

1 模糊聚类、识别、优选统一理论与循环迭代模型

在工程模糊集理论的研究中，陈守煜教授通过以全体样本对全体类别加权广义欧氏权距离平方和最小为目标函数,建立了模糊聚类、识别与优选决策统一的理论与循环迭代模型。其中模糊聚类是核心,模糊识别与优选决策模型均由模糊聚类导出。该模型发展了模糊数学关于模糊聚类、模糊模式识别、模糊决策理论。循环迭代模型及其多种组合模型，适用于各种科学领域的模糊集分析，它是一种在多层次、多因素场合对事物进行综合评定的方法。

聚类分析是模糊数学数理统计中的一种多元分析模糊聚类分析方法，它是用数学方法定量地确定样本的亲疏关系，从而客观地划分类型。事物之间的界限，有些是确切的，有些则是模糊的。当聚类涉及事物之间的模糊界限时，需运用模糊聚类分析方法，使其趋于清晰量化。模糊聚类分析有两种基本方法：系统聚类法和逐步聚类法，其中系统聚类法包含了直接聚类法。

本文以小型水利堤防加固工程为案例，针对其质量评价存在模糊性、影响因素繁多等特点，采用模糊聚类、识别与优选决策统一的理论与循环迭代模型的方法，构建多级工程质量评价因素集。模型如下：

2 建立堤防加固工程质量模糊评价因素集

堤防加固工程质量的综合评价因素呈现多层次、多因素的特点，我们采用层次分析法，根据模糊综合评价模型，首先建立各层模糊评价因素集。本文从影响工程质量的准备阶段、施工阶段、验收阶段三个主要阶段出发，采用模糊聚类、优选决策统一理论与循环迭代模型，分两层对影响工程质量的主要因素进行聚类，从而得到层次分明、科学合理的因素集合。

首先通过采取问卷调查法和咨询企业专家，经过分析、汇总得出影响堤防加固工程质量的基于三个阶段的第一层主要因素，即：工程环境、工程设计、工程实体质量、工程外观质量、工程项目参与人、工程资料验收、工程质量竣工验收。对这7个因素共设定6个性状指标进行重要性打分，即：施工准备、设计过程、施工过程、质量标准、质量检查、质量验收，分值取值范围为 0.5分~5分，分值越高越重要，此分为重要性打分并不归一化处理，分类对象数值列表见表 1。其中论域为评价工程质量的7个主要因素，将其作为分类对象进行模糊聚类，每个因素用六个性状指标来表示，即：

表1.分类对象数值列表

为在直接聚类法得到的分类结果中选取出最佳的聚类结果，再进一步采用前面提出的模糊聚类循环迭代模型，对由直接聚类法得到的分类结果进行科学合理的优选，给出客观量化结果。由于该方法计算量较大，需采用 C++面向对象的编程方法来实现。

同理计算第二层的最佳聚类分析结果。由于第一层主要因素中包含的第二层主要因素更多，从劳动环境到管理环境、从水工施工图设计到桩基检测资料、从水泥搅拌桩质量到堤顶路面工程外观质量、从建设单位到政府质量监督部门、从隐蔽工程验收记录到工程竣工观感质量等共39个影响因素。为使聚类结果更科学，需对这39个因素设定更全面的性状指标进行重要性打分，从而计算得到第二层各单因素的最佳聚类。详细过程不再赘述，直观地给出各层因素聚类结果，见图1。

4 结 语

通过采用模糊聚类、优选决策统一理论与循环迭代模型的理论与方法，建立了堤防加固工程质量评价的因素集及其因素集分层，将以往靠主观经验法转变成以模糊数学的计算方式，为水利工程质量因素集的建立进行一次新的尝试，为水利工程质量评价提出一种新的方法。

图1.各层因素聚类结果图

[1]谢季坚,刘承平.模糊数学方法及其应用[M].武汉:华中科技大学出版社,2000.

[2]中华人民共和国水利部.ICS93.160 SL176-2007水利水电工程施工质量检验与评定规程[S].北京:中国水利水电出版社,2007.

[3]陈守煜等.模糊聚类、识别、优选统一理论与循环迭代模型[J].大连理工大学学报,2004,(6):884-886.

[4]乔慧,和小明.模糊聚类循环迭代模型在宁波市干旱程度评估中的应用[J].现代农业科技,2011,(1):283-284.

TV523

A

1673-2219（2014）05-0160-06

2014－03－07

浙江省水利科技计划项目（项目编号RC1347）。

张炜（1968－），男，工程硕士，浙江同济科技职业学院高级工程师，研究方向为工程管理与施工技术，主要从事施工管理和工程监理的教学工作。

（责任编校：京华）