南水北调某渡槽工程风险评估应用

□徐楠楠（河南省沙颍河流域管理局）

1 工程概况

南水北调中线一期工程总干渠A河南段至B河南段的A河渡槽段工程位于河南省某县城东，起点总干渠桩号SH（3）0+000，大地坐标为：X=3728507.98，Y=496005.80，设计水位125.37m；终点桩号SH（3）11+938.10，大地坐标为X=3737155.51,Y=499303.47，设计水位123.49m。工程全长11.94 km，其中A河渡槽的进口明渠长2.84 km，A渡槽的出口明渠长50m，A河渡槽长9.05 km，段内有各类建筑物13座，其中河渠交叉建筑物1座，即A河渡槽。渠段设计流量320m3/s、加大流量380m3/s。

工程起点位于马楼乡薛寨村东北，从A河南娘娘庙村与楼张村之间穿过，向北跨越沙河，经叶园村西、至小詹营村南转向东北；在詹营村东南过将相河后，沿马庄村西到达大郎河右岸，跨越大郎河；而后沿东北方向经核桃园村至张庄村北，再折向偏东方向，至辛集乡三街村西南再转向北方向，至三街村北与总干渠相接。

2 层次风险法模型概述

层次分析法根据问题总目标和决策方案，一般分为目标层G、准则层C和方案层P或者分为更多的层次。建立层次分析数学模型的主要步骤有：

图1 层次结构模型图

第二步：利用专家的经验对同一层次的各个因素关于上一层中的某一个因素的重要性进行两两比较[1]，分析系统问题因素的相互关系，构造出判断矩阵。

构造判断矩阵就是按照已经建立的层次结构模型，对上一层次的一个元素，由下一层次的全部元素的相对重要性进行两两比较[2]，利用表1、表2给出判断并将这些判断用数值表示出来写成矩阵的形式。

表1 比较取值表

表2 比较取值表

例如：某一层次的各个元素B1、B2、…Bn对上一层中元素A的相对重要性，用两两比较的方法的到矩阵A＝(aij)n*m。构造的判断矩阵的形式如图2所示。

第三步：层次结构的单排序和一致性检验。由判断矩阵计算出来被比较因素对于上层次准则的相对权重，利用公式对专家评价结果进行一致性检验。

图2 判断矩阵图

在构造出判断矩阵A后，要求出判断矩阵A的最大特征值λmax，在运用它所对应的特征方程AW=λmaxW 解出来相应的特征向量W，然后将其特征向量W 归一化，也就是同一层次的各个因素相对于上一层中某一因素的权重。这个解得过程就是层次单排序的过程。具体计算公式：

（1）求出判断矩阵的特征向量。

上式所求的特征向量为：W=(W1，W2，…Wn)。

（2）判断矩阵的最大特征根λmax的计算。筋混凝土U形槽结构型式，共4槽，单槽直径8m，直段高3.40 m，U槽净高7.40m，4槽各自独立，每2槽支承于一个下部槽墩上。基础为灌注桩，桩径1.80m，桩间距5.05m，每个基础下顺槽向设两排，每排5根，单桩长20～30m。明渠渠段采用全断面现浇混凝土衬砌，衬砌机械为专用渠道衬砌机。衬砌顶部高程，挖方渠道为一级马道，填方或半挖半填渠道为堤顶高程。渠坡采用

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10 cm的现浇混凝土等厚板，渠底为8 cm现浇混凝土等厚板。渠底、渠坡铺设复合土工膜和聚苯乙烯保温板。

在公式中：(AW)i是向量AW的第i个分向量，是特征向量。

（3）判断矩阵一致性指标CI的计算，对判断矩阵进行一致性检验。

由于对复杂的问题各个因素的两两判断，人们不可能做出判断的完全一致性（若判断矩阵A具有如下三个条件；bij=1，bij=bji，bij＝bik/bjk,则矩阵A具有完全一致性。）。实际上，人们对它存在估计误差，但是这种误差应该限制在一定的范围内。采用判断矩阵一致性指标CI进行检验，并且引入维数修正值RI（RI的取值见表3）。

表3 维数修正值RI的取值表

CI、CR的计算公式如下：

当CR=CI/RI<0.10时，矩阵A的不一致性可以接受，也就是认为判断矩阵具有满意的一致性，否则，就不具有满意的一致性，此时就需要对判断矩阵进行调整，使其调整成具有满意的一致性。

第四步：各个层次元素对整个系统目标的合成权重的计算和层次的总排序。

计算方法：首先利用下一层判断矩阵B对上一层判断矩阵A计算出的权重组成的一致性矩阵W1，然后计算出上一层判断矩阵A对于最高层的权重组成的一致性矩阵W0，最后将W1的转置乘以W0即得出W1对于最高层的权重，并将它们进行总排序。

3 工程风险评估应用

第一步：运用层次分析法对A河渡槽工程进行分析，明确问题的结构，弄清问题的范围和包含的因素以及相互关系，在此基础上建立层次结构。对A河渡槽工程进行风险的评估：一是经济方面：A河渡槽工程的施工招标和投标是在2009年进行的，当时的物价水平是现在物价水平的1/3，工程所需要的原材料、燃油、机械、人工费用均低于现在的水平。二是自然环境风险：A河渡槽工程位于河南省西南部地区，当地属于山区和平原的交接地段，冬季寒冷，每年11月到第二年2月平均气温6～2℃，夏季酷热，平均气温28℃。地下水位较高，土壤多为膨胀性黄土，有些地段含有大量砂卵石。三是技术方面：A河渡槽工程全长11.94 km，其中A河渡槽的进口明渠长2.84 km，A渡槽的出口明渠长50m，A河渡槽长9.05 km，段内有各类建筑物13座，其中河渠交叉建筑物1座，即A河渡槽；左岸排水建筑物5座；控制建筑物2座；跨渠公路桥5座。渡槽槽身采用预应力钢

渡槽基础采用灌注桩，渡槽槽身采用预应力钢筋混凝土U形槽结构型式，技术要求高。渠道施工工序多，技术复杂。左岸排水建筑物大多是排水倒虹吸，挖方和填方量大。混凝土工程的浇筑量大，要求高。由于工期紧迫，渠道衬砌强度大，渠道衬砌机械的磨损严重，经常出现故障影响进度。

A河渡槽工程是典型的南水北调工程，既包括大型的渡槽也包括南水北调专用渠道还有大量的左岸排水建筑物，工程项目复杂对整个南水北调工程有代表性。A河渡槽的工程项目特有风险主要包括；经济风险、技术风险、自然环境风险。层次结构如图3所示。

图3 A河渡槽特有风险层次结构图

第二步：根据工程项目本身的特点，按照判断矩阵对每一层次各个因素相对重要性进行评判得出判断矩阵并按第三步计算（具体略）。

第四步：层次权重的总排序。即对R的权重。计算结果如下：

W11＝[0.079,0.207,0.362]

W12＝[0.044,0.044,0.019,0.01,0.005]

W13＝[0.037,0.068,0.125]

A河渡槽各种因素风险R权重如表4。

表4 风险权重表

4 结论

一是各种风险因素的权重中报价因素和通货膨胀给项目带来的风险很大。通过分析由于本标段建设周期较长，投标报价没有考虑市场的因素，从而导致风险较高。二是本标段技术风险较低，是因为在技术管理上，本项目具有相似工程管理经验，技术管理人才较多。三是通过层次分析法对风险进行量化评估是项目评估风险的一种便捷化方法，值得基层项目管理人员掌握推广。

[1]曲春梅.AHP法在物流中心选址中的应用研究[J].山东交通科技,2006,38（9）.

[2]宋志鹏.高校学风评价指标体系设计与实际测评[J]青岛大学师范学院学报,2011，20（1）.