基于二元决策图的水利工程施工安全风险评估方法

史文涛

(河北省唐山水文水资源勘测局，河北 唐山 063000)

二元决策图是对故障树的进一步升级与规范，通过二元决策图得出水利工程施工中事故发生的比率以及事件重要程度的相关数据，进而使得管理人员准确评估安全风险系数，提前做好防范措施，避免事故的发生。本文在介绍如何建立一个二元决策图、如何利用二元决策图去评估安全风险系数的基础之上，以“工人触电”为例，进行了安全风险评估。

1 基于二元决策图的水利工程施工安全风险评估方法

在进行水利工程施工工作之前，施工单位的管理人员会对工程施工的风险进行识别，对安全风险系数进行评估，依据评估的结果及时制定出相应的应急准备，进而提高水利工程施工的安全系数，降低施工的风险系数，推动水利工程施工的顺利开展。在进行安全风险评估时，管理人员常常将故障树评估方法与二元决策图结合使用，以此来提高评估结果的准确度。首先，管理人员根据实际情况建立一个以故障树为基础的二元决策图，随后根据二元决策图来评估各个事件的安全系数与重要程度，最后根据评估结果采取相应的安全措施[1]。

1.1 二元决策图的生成方法

当施工单位采用二元决策图的方法来评估水利工程施工安全风险系数时，首先要根据施工的实际情况建立一个故障树，随后通过使用二元决策图(BDD)来提高故障树分析结果的精确性，进而有效地减小管理人员评估安全风险系数的作业难度。

在工程施工中常用的故障树安全风险评估方法是指管理人员首先预判出在水利工程施工时可能出现的一系列与安全相关的事件，随后分析引起事故的安全风险因数，接着根据分析结果绘制出故障树，即逻辑图，最后根据故障树来评估水利工程施工的安全风险系数。二元决策图实际上是故障树进行优化升级后的产物，二元决策图是1959年发明的一种有向无环图，通过图片来反映布尔函数，进而对水利工程施工的安全风险系数进行评估。因此，想要生成一个二元决策图需要经过下述两个阶段：

(1)对故障树进行规范整理。二元决策图是基于故障树基础之上的有向无环图，在生成二元决策图之前要先对故障树进行规范整理，使得故障树中只包括3种逻辑运算：逻辑“与”，即两个条件同时成立下，运算结果为真；逻辑“或”，即两个条件中只要有一个条件成立，运算结果为真；逻辑“非”，即两个条件都成立，运算结果为假，反之，两个条件都不成立，运算结果为真。

(2)生成二元决策图。在对故障树进行规范后，按照由上至下的计算顺序，对水利工程施工中可能发生的事件进行逻辑运算，从而生成二元决策图。首先，将水利工程施工中的基本事件O设定为二元决策图中的BDD(O)；然后，以基本事件为基础，通过故障树中的3种逻辑运算计算出水利工程施工中的中间事件。以事件A与事件B为例，二元决策图中A、B的设定为BDD(A)、BDD(B)，当两个事件符合逻辑“或”时，BDD(A)bdd-orBDD(B)；当两个事件符合逻辑“与”时，BDD(A)bdd-andBDD(B)。

1.2 评估水利工程施工的安全风险系数

在对水利工程施工中的安全风险系数进行评估时，水利工程施工基本事件的重要性以及事故发生比率是评估安全风险时两个重要指标，通过故障树与二元决策图的使用，管理人员可以准确的计算出评估时所需的这两种重要数据[2]。

在计算水利工程施工的事故发生比率时，使用二元决策图中的事故率计算公式，即：

Mbdd(BDD(T))= 1,若BDD(T)为逻辑“真”

0，若BDD(T)为逻辑“假”

P(x=1)×Mbdd(BDD(T)|x=1)+

P(x=0)×Mbdd(BDD(T)|x=0),

0≤x≤1

(1)

式中：Mbdd为事故发生比率的函数；BDD(T)为故障树在二元决策图中的设定对象；P为基本事件x的发生概率；BDD(T)|x=1为x=1时(基本事件x发生)，基本事件x在二元决策图中的结构；BDD(T)|x=0为x=0时(基本事件没有发生)，基本事件x在二元决策图中的结构。当事故发生比率越大时，水利工程施工的风险系数越大，反之，当事故发生比率越小时，水利工程施工的风险系数越小。

在计算水利工程施工基本事件重要性时，使用二元决策图中的事件重要程度计算公式，即：

Mim(BDD(T),1)= 1 MDD(T)

0 BDD(T)

Mim(BDD(T)|x=1,I)-

Mim(BDD(T)|x=0,I),x=1(0≤I≤1)

P(x=1)×Mim(BDD(T)|x=1,I)-P(x=0)×

Mim(BDD(T)|x=0,I),x≠1(0≤I≤1)

(2)

式中：Mim(BDD(T)，I)为基本事件重要性的函数；当基本事件的重要性越大时，该事件对事故发生比率的影响越大，反之，基本事件的重要性越小时，该事件对事故发生比率的影响越小。

2 案例分析

基于上文对于水利工程施工安全风险评估方法的介绍，可以发现，在对施工风险评估时，要经历3个步骤，首先，建立故障树；然后将故障树规范管理，进而形成一个二元决策图；最后通过运用二元决策图中的事故率与事件重要性的计算公式计算出水利工程施工中的事故发生比率与基本事件重要性的相关数据，根据计算出的数据进行安全风险评估。

“触电”是在水利工程施工中常常出现的一种事故类型，因此，本文将以2011年某水利工程的工人触电事件为例，进行水利工程施工中的“触电”风险评估[3]。

2.1 建立故障树

图1 工人触电故障树

“工人触电”(A)由同时发生的3个事件所引起：事件一，“工人违反操作规程”(X)；事件二，“电力设备漏电”(B1)；事件三，“施工计划不周密”(B2)。“电力设备漏电”(B1)、“施工计划不周密”(B2)都是中间事件，“工人违反操作规程”(X)是基本事件。引起B1的原因有两种：“电力设备维修不当”(C1)和“安全检查措施不够”(C2)。作为中间事件C1的引起原因有两种：“缺乏维修”(X1)和“错误维修”(X2)；中间事件C2的两种引起原因是“缺乏检查”(X3)和“临时检查”(X4)。引起B2的原因有两种：“计划不周密”(C3)和“安全管理疏忽”(C4)。引起中间事件C3的原因有两种：“草率计划”(X5)和“错误计划”(X6)；中间事件C4的两种引起原因为：“缺乏安全管理”(X7)和“片面管理”(X8)。建立的故障树如图1所示，逻辑表达式为：

A=B1×B2×X

(3)

2.2 二元决策图

基于故障树建立的二元决策图如图2所示。

图2 工人触电二元决策图

2.3 安全风险评估

通过运用二元决策图中的事故率与事件重要性的计算公式计算出的“工人触电”事故发生比率与基本事件重要性的相关数据如表1所示。

表1 “工人触电”安全风险评估数据表

从表1可以看出，“工人触电”的事故发生比率为0.000 000 031 9，引起此类事故的基本事件共有9个，9个基本事件的重要性顺序为：X>X3=X4>X1=X2>X5=X6>X7=X8，由此可知：“工人违反操作规程”是造成“工人触电”最重要的基本事件，水利工程施工管理人员应该重视这个问题，进而避免事故的发生。

3 结 论

本文首先探讨了二元决策图的生成方法以及如何通过二元决策图去进行风险评估，然后以“工人触电”作为样例，进而完成本文基于二元决策图的建筑施工安全风险评估方法的相关研究，希望本文可以为施工过程中的安全风险评估带来有益帮助。