基于灰色聚类法的水利工程项目风险等级评价

艾世攀，王小丽

(河海大学 商学院，江苏 南京 211100)



基于灰色聚类法的水利工程项目风险等级评价

艾世攀，王小丽

(河海大学 商学院，江苏 南京 211100)

构建了水利工程项目风险评价体系，分别采用德尔菲法和AHP法确定各风险指标和风险因子的权重，运用基于中心点三角白化权函数的灰色聚类法，计算各风险因子的三角白化权系数与各风险指标的综合聚类系数，进而得出各风险指标的等级，从而确定项目总体风险等级。最后结合水利工程项目案例进行分析与应用，为有效预防和控制水利工程项目风险提供了一定的参考。

水利工程；风险等级评价；灰色聚类法；中心点三角白化权函数

目前，水利工程项目常见的风险评价方法有蒙特卡洛模拟法、模糊综合评价法、层次分析法、熵值法和多目标决策法[1]。学者们采用不同的方法对水利工程项目风险进行了分析与评价，HREINSSON等[2]运用蒙特卡洛模拟法对水利工程项目的风险进行了分析与决策；叶智峰等[3-4]使用层次分析法对水利工程建设项目风险进行了评价；KUCUKALI[5]运用模糊综合评价法对河道式水电站项目风险进行了评价，并通过风险指数分析得出项目选址和环境因素为最重要的风险因素；孙淑侠[6]构建了基于模糊综合评价法的水利工程项目风险评价模型，分析风险发生的概率、产生的后果及不可控程度；杨建斌等[7]将层次分析法和模糊综合评价法相结合，对大型水利项目风险评价进行了探讨。上述方法作为水利工程项目风险评价的重要方法，都具有一定的借鉴意义。然而，目前一些文献对水利工程项目的风险评价尚存在着不足之处：①风险指标权重值的确定太过笼统，没有结合实际水利工程项目的特点而直接确定风险指标或风险因子的权重值；②风险评价的主观随意性太强，评价结果可能失真。为此，笔者重新构建了水利工程项目风险评价体系，提出应根据实际水利工程项目特点确定风险指标和风险因子的权重，并将基于中心点三角白化权函数的灰色聚类法运用到水利工程项目的风险评价中，以降低风险评估过程中的主观随意性，为水利工程项目的风险预防和控制提供参考。

1　构建水利工程项目风险评价体系

水利工程项目不同于其他普通工程项目，其投资额度大、建设工期长、受自然环境等诸多风险因素的影响。在整个工程项目实施过程中存在诸多风险，其中任何一项发生都有可能导致项目的失败。因此，必须做好风险识别与评价工作，以便更好地预防和应对风险，以保证项目能够顺利实施。笔者经过大量的文献资料查询，并根据水利工程的特点和风险管理的需要，构建水利工程项目风险评价体系，如图1所示。

2　确定各风险指标和风险因子权重

不同类型的水利工程项目，风险发生时对项目的影响程度也不同。因此，各风险指标和风险因子的权重也不尽相同，以往部分文献没有考虑实际水利工程项目特点而笼统确定风险权重是不合理的。如对于堤防加固工程项目和水电站项目来说，一般情况下两者存在的技术风险权重是不同的，相较于堤防加固工程项目，水电站项目的技术风险发生时对项目的影响程度更高，其权重值相较而言更高。因此，必须结合实际水利工程项目的特点确定其权重。

首先，可采用德尔菲法确定各风险指标的权重值，即邀请若干位专家结合实际水利工程项目的特点，根据已有的资料分析各大风险指标权重，并进行问卷调查打分，经过不断反馈和调整，最后在风险指标权重值上达成一致意见，从而确定各风险指标的权重。接着，可采用层次分析法确定风险因子的权重，由水利风险管理专家对各风险指标下风险因子的重要性进行两两比较[8]，得到不同的判断矩阵。运用Matlab程序求出各判断矩阵的特征向量及最大特征值λmax，使用方根法求出每个风险因子的权重，结合各风险指标的权重，进而得到各风险因子的综合权重。

图1　水利工程项目风险评价体系

3　运用灰色聚类法评价项目风险

灰色聚类法属于灰色系统理论的范畴，是将聚类对象对不同聚类指标所拥有的白化值，按灰类进行归纳整理，从而判断聚类对象所属类别的一种系统分析方法[9]。相较于与其他评价方法，灰色聚类评价法能进一步降低主观随意性，更容易从相对量上进行分析，从众多风险指标或风险因子中找出对项目整体风险影响较大的因素，从而针对风险制定合理策略和预防措施，为整个水利工程项目的风险管理提供决策依据。

3.1风险等级划分

风险等级是个比较模糊的概念，不同管理者对风险等级的评判标准有着不同看法。笔者综合多位水利工程项目风险专家的意见和评分，按照风险率由低到高的顺序，设置了5个不同的风险等级标准，即5个不同的灰类。灰类1的风险等级为Ⅴ，表示风险很小，管理者可将其基本忽略；灰类2的风险等级为Ⅳ，表示风险较小，管理者可根据风险偏好决定是否加强风险预防措施；灰类3的风险等级为III，表示风险居中，管理者应强化风险意识和加强风险防范工作；灰类4的风险等级为Ⅱ，表示风险较大，管理者很难以接受这样大的风险，非常有必要优化策略，加大风险防控力度；灰类5的风险等级为Ⅰ，表示风险很大，管理者不可接受如此大的风险，必须重新作出正确合理的决策或最大程度地做好风险预防措施以降低风险。令灰类k的取值区间为[ak，ak+1]，并将取值域向左、向右延伸至a0和a7。为了计算方便，将风险率总分定为100。组织专家研究水利工程项目中各个风险因子，对各个风险因子的灰类区间进行取值，并计算各个不同灰类区间的中间值λk，其结果如表1所示。

3.2确定风险等级

首先，确定各风险因子的得分。组织若干名风险管理专家认真研究实际水利工程项目所在地的工程地质、气候资料、现场施工条件、资金筹措方案、施工方案、当地的政局及政策法律等一系列相关资料，对项目的实际情况进行分析和探讨，并对不同风险因子的风险等级进行打分，从而确定各风险因子得分。

其次，确定各风险因子的灰类隶属度。由于端点三角白化权函数存在两个以上灰类的多重交叉的现象，而中心点三角白化权函数不存在此现象[10]。为了有效减小误差，构建中心点三角白化权函数，其函数表达式如下：

(1)

(2)

表1　各风险因子的灰类临界点及其中间值

4　水利工程项目案例分析与应用

4.1水利工程项目简介

S水电站位于巴基斯坦旁遮普省境内的吉拉姆河上，该水利工程项目主要用于发电，兼顾防洪、航运和下游灌溉。水电站规划的总装机容量为72万千瓦，年发电量为32.13亿千瓦时，总投资为16.5亿美元。中国三峡集团作为该电站的投资方和总承包方，长江勘测规划设计研究院负责勘探设计工作。

4.2确定风险等级的程序

(1)确定权重值。首先，由德尔菲法可以确定该项目的各风险指标的权重分别为(0.20,0.34,0.16,0.18,0.12)。然后，采用层次分析法对各风险指标下风险因子的重要性进行两两比较，得到不同的判断矩阵，分别如表2～表6所示。最后，通过计算可确定各风险因子的综合权重分别为(0.036,0.111,0.034,0.019,0.030,0.064,0.027,0.069,0.150,0.086,0.026,0.048,0.017,0.040,0.019,0.055,0.049,0.078,0.015,0.027)，并对所有判断矩阵做一致性检验，经计算CR值均小于0.1，都通过一致性检验。

表2　自然风险X1下的风险因子判断矩阵

表3　经济风险X2下的风险因子判断矩阵

表4　技术风险X3下的风险因子判断矩阵

表5　管理风险X4下的风险因子判断矩阵

表6　其他风险X5下的风险因子判断矩阵

(2)计算灰类隶属度。组织专家对S水电站项目的20个风险因子进行全面分析，并对其风险等级进行打分，将其均值作为该风险因子的最终得分。由此，可得到各风险因子的风险等级得分为(28, 6,16,13,28,65,30,46,24,30,20,45,10,40,50,48,26,20,7,15)。根据式(1)可计算出各风险因子的灰类隶属度，其结果如表7所示。

表7　各风险因子的灰类隶属度

表8　各风险指标及总体风险综合聚类系数

4.3建议

S水电站项目在一定程度上存在风险，风险管理者应该谨慎决策，应重点加强X2、X3、X5这3方面的风险管理工作。①在经济风险方面，注意人、材、机的费用上涨风险、通货膨胀风险，重点优化资金管理，谨防资金链断裂，减少人员窝工、材料浪费和机械闲置的现象。②在技术风险方面，应重点加强设备风险管理，积极改进设备并提高设备的生产效率。③在其他风险方面，管理者需注意当地的政局稳定性，加强与当地政府的配合以保障项目顺利开展。④在自然风险方面，除了注意做好滑坡及泥石流风险的预防工作外，风险管理者从节省成本和精力角度考虑，无需做过多的风险预防工作。⑤在管理风险方面，不可忽视其中的合同风险，尽可能减少或避免合同上的纠纷。管理者应根据风险等级，找准风险管理的方向并权衡应对风险的强度。

5　结论

笔者基于以往的研究，构建了水利工程项目风险评价体系，能较好地对水利工程项目风险等级进行评价，且操作简单，可为有效地进行风险评价提供一定的参考。采用德尔菲法和AHP法确定了风险指标和风险因子权重，并运用灰色聚类法评价项目风险，最后结合水利工程项目进行了实证分析，对预防和控制水利工程项目风险有一定的现实意义。

[1]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.

[2]HREINSSON J, EGIL L B.Monte Carlo based risk analysis in hydroelectric power system expansion planning in the presence of uncertainty in project cost and capacity[C]∥38th International Universities Power Engineering Conference.Thessaloniki: UPECGR, 2003：308-311.

[3]叶智峰.基于灰色AHP的水利工程项目投资风险分析[J].河北工程大学学报(自然科学版)，2014,31(4):90-93.

[4]陈建军,卞艺杰.层次分析法在水利工程建设项目风险评估中的应用[J].水利经济，2007,25(1):13-15.

[5]KUCUKALI S.Risk assessment of river-type hydropower plants using fuzzy logic approach [J].Energy Policy, 2011,39(10):6683-6688.

[6]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):88-90.

[7]杨建斌,张慧.大型水利项目风险模糊层次综合评价方法研究[J].人民长江,2007,38(6):148-150.

[8]王玲,刘建林,朱记伟.基于AHP-MF模型的国际水电EPC项目风险评价研究[J].工程管理学报,2012,26(4):82-86.

[9]卓倩,雷梓松,陈光伟,等.改进灰色聚类法在大气环境质量评价中的应用研究[J].环境科学与管理,2014,39(5):176-179.

[10]刘思峰,谢乃明.基于改进三角白化权函数的灰评估新方法[J].系统工程学报,2011,26(2):244-250.

[11]邓聚龙.灰色理论[M].武汉:华中科技大学出版社,2002：2-4.

Risk Level Assessment of Water Conservancy Projects Based on Grey Cluster Analysis Method

AI Shipan, WANG Xiaoli

Risk assessment system of water conservancy projects is rebuilt.Delphi method and AHP method are used to determine the weight of each risk indicator and risk factor respectively.Grey cluster analysis method based on end-point triangular whitenization weight function is introduced to calculate the triangular whitenization coefficient of each risk factor and the comprehensive clustering coefficient of each risk indicator and then the risk level of each risk indicator is got ,and finally the overall risk level is determined.The analysis and application is made combined with the case of a water conservancy project ,which can provide a reference to effectively avoid and control risks in water conservancy project.

water conservancy projects; risk level assessment; grey cluster analysis method; end-point triangular whitenization weight function

AI Shipan:Postgraduate; School of Business, Hohai University, Nanjing 211100, China.

2095-3852(2016)04-0422-05

A

2016-04-05.

艾世攀(1990-)，男，湖北应城人,河海大学商学院硕士研究生.

TV512

10.3963/j.issn.2095-3852.2016.04.006