基于熵权优化ＦＦＲ－ＢＮ 法的梁式渡槽运行风险评价

康鸣雷 赵本超 叶伟 李迎春 张卢笑 董朝阳

摘 要：梁式渡槽运行受多种风险因素影响，各因素之间联系及作用关系的复杂性及对因素认知的局限性常常造成风险评价结果不够精确，对此提出基于熵权优化的ＦＦＲ－ＢＮ 法开展梁式渡槽运行风险分析。此方法采用熵权法对主观与客观权重进行融合优化，有效解决了传统评价方法中专家打分低精度及强主观性问题。通过解释结构模型将梁式渡槽复杂系统拆分为各种子系统（因素、要素），随后分析风险因子之间的直接二元关系，从而构建复杂系统内风险因子、风险事件之间的逻辑关系框架，并在此基础上计算因子的模糊失效概率，运用贝叶斯网络的反向推理技术确定风险事件发生的最大可能路径、梁式渡槽运行风险中决定性风险因子。通过此方法计算得出实例梁式渡槽综合风险等级为Ｉ 级，关键致灾风险因子为设计洪水增加、钢筋失效、表层混凝土剥蚀、材料特性等，受所处区域地形及地质条件影响，裹头边坡防护问题导致的风险致因链是最大可能风险致因链。

关键词：熵权法；贝叶斯网络；解释结构模型；梁式渡槽；风险分析

中图分类号：ＴＶ６７ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０５．０２４

引用格式：康鸣雷，赵本超，叶伟，等．基于熵权优化ＦＦＲ－ＢＮ 法的梁式渡槽运行风险评价［Ｊ］．人民黄河，２０２４，４６（５）：１４５－１５２，１５７．

０ 引言

伴随着引调水工程的建设，越来越多的梁式渡槽工程出现在长距离输水线路的重要节点上。梁式渡槽工程具有大跨度结构优势的同时，存在一些结构设计难点及槽墩冲刷、裹头稳定等运行防护风险点。现阶段，针对梁式渡槽的研究主要集中在渡槽结构的受力分析与计算方面［１－３］ ，对于风险分析的研究相对较少，在此方面，宋轩等［４］ 从工程失效模式及其功能影响角度开展了渡槽的风险因子识别，针对风险因子提出了预防改进措施。贺海挺等［５］ 在分析调水工程整体风险的过程中，采用ＦＥＭＡ 分析方法研究了梁式渡槽失效模式、失效原因、失效影响、失效检测方法、补偿措施及严酷度类别等。通过对梁式渡槽工程失效模式的分析，能在设计与施工阶段明确工程的关注重点，但其运行过程中不仅要保障工程安全，而且要兼顾功能效益的发挥，使得梁式渡槽运行风险分析的复杂程度极大提高，需要选择合适的风险分析方法。

在工程运行的全寿命周期内，风险无处不在、无时不有，风险事件发生的不确定性，使得风险认识和控制都存在一定的不确定性［６］ 。现阶段用于风险评估的方法较多，各类方法各有优缺点。Ｅｌ Ｈａｊｊ 等［７］ 针对洪水风险提出一套系统的定性风险评估方法，在分析洪水引发风险的同时考虑了管控措施介入对事故发生与演化的影响。Ｋａｄｒｉ 等［８］ 提出了一种基于级联效应的风险分析方法，可考虑人为、组织及基础设施系统之间的相互依赖性。李新宏等［９－１０］ 结合模糊集理论和证据理论提出风险评估方法，并应用其得到基本事件的发生概率。受风险模糊性与不确定性影响，用于量化风险分析和评估的数据通常是有限的或者不充分的，需要采取动态分析方法进行风险评估，例如黄玥诚［１１］ 提出的可分析风险全过程演化的基于拓扑模型风险分析方法，王姣等［１２］ 开发的综合可变模糊集理论－信息熵方法－信息扩散方法的风险评估模型等。此外，综合考虑风险系统是典型的“自然社会”复杂系统，将复杂系统建模的相关方法应用到风险评估中是重要的思路和研究方向之一［１３－１４］ 。在众多方法中，贝叶斯网络（ＢＮ）作为一种鲁棒性较强的概率技术，相比于其他综合风险分析方法，能够使网络节点变量之间的因果关系及条件相关关系更加直观化，可用于工程运行期间的工程脆弱性评估［１５－１６］ 。因此，笔者在充分识别梁式渡槽运行风险的基础上，采用贝叶斯网络进行风险分析，力求厘清梁式渡槽运行期多因素因果关系及影响，从而得出客观的风险评价结果。