模糊綜合評價理論在水利工程監(jiān)理中的應用

楊慶林

(山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030000)

水利工程作為一項大型基礎工程，是我國國民經(jīng)濟的一個比較基礎的產(chǎn)業(yè)，且具有規(guī)模大、工作條件復雜、建設難度大、服務范圍廣等特點，因此水利工程的質(zhì)量能夠直接影響到一個工程的效益以及廣大人民的生命財產(chǎn)安全。對水利工程的建設質(zhì)量全過程的監(jiān)管及控制既是參與建設單位的工作重心，也是有關政府機關的一項重要職責。在一個項目中，工程監(jiān)理工作的主要職責就是進行工程質(zhì)量控制，它不僅能夠反映了監(jiān)理服務質(zhì)量，同時也是監(jiān)理人員對自身能力的一項基本要求。在一個工程項目的施工階段，常常伴有設計、施工、業(yè)主和監(jiān)理多方單位進行參與，施工過程中的質(zhì)量與這些單位之間的關系協(xié)調(diào)有關，還與工程所在地的地形、地貌等自然環(huán)境及水文情況有關，此外還有一項最為重要的因素，即現(xiàn)場人員配備、施工機械等技術水平有關。這3個因素在施工質(zhì)量上扮演著不同的角色，且前兩個因素很難人為控制。因此，一般水利工程質(zhì)量監(jiān)控主要就是對現(xiàn)場人員配備、施工機械等技術水平進行控制。

在水利工程質(zhì)量監(jiān)管中，傳統(tǒng)的方法就是人為的對現(xiàn)場工程質(zhì)量資料進行收集，并進行信息處理，從而進行質(zhì)量評定。該方法不僅需要的人力較多，且操作慢、工作量大、結(jié)果可靠性也十分不理想，往往無法系統(tǒng)地對工程質(zhì)量進行準確的評定，從而造成一定誤差，并對監(jiān)理工程師的工作造成一定的影響。為系統(tǒng)地對水利工程施工進程中的質(zhì)量進行評定，本文引入模糊綜合評價理論，并通過將水利工程質(zhì)量管理中的各個指標進行分層處理，建立一套綜合評價體系，在各個層面對質(zhì)量指標進行評價研究，提高了質(zhì)量評定工作中的效率以及準確率，同時利用現(xiàn)場實際工況，對江西柳林河總干渠下槐段的質(zhì)量進行評定研究，得到了較好的效果。

1 工程質(zhì)量評定規(guī)范及標準

將水利工程的質(zhì)量評定分為單元工程質(zhì)量、分部工程質(zhì)量、單位工程質(zhì)量及工程項目質(zhì)量4個部分進行評定，并根據(jù)《單元工程評定標準》和SL176—2007《水利水電工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程》標準，得到表1—4的等級評定標準。

表1 單元工程質(zhì)量等級評定標準

表2 分部工程質(zhì)量等級評定標準

表3 單位工程質(zhì)量等級評定標準

表4 工程項目質(zhì)量等級評定標準

表1—4中，各個工程檢查項目嚴格按SL 176—2007來執(zhí)行，當質(zhì)量沒有達到要求時，需要及時的進行處理，并按如下規(guī)定來執(zhí)行：

(1)對于初次評定不合格，需要全部返工重做的項目，可以重新進行質(zhì)量等級評定。

(2)通過后期修整并鑒定達到要求，能夠?qū)①|(zhì)量評定為合格。

(3)若處理后工程檢查項目仍然不能達到質(zhì)量指標的要求，或經(jīng)后期修整造成永久缺陷，但經(jīng)監(jiān)理單位和發(fā)包人復核卻能滿足要求時，可認為合格。

2 模糊綜合評價體系研究

2.1 單元模糊識別模型

對于施工質(zhì)量A來說，假設對單元有n個需要進行識別的樣本，且對于每個樣本都含有m個項目檢測的指標，此時用特征值來對樣本的整體特征進行表示，則能夠用指標特征值矩陣來表示樣本集：

X=xij

(1)

式中，xij—特征值，i—指標(1，2，，m)；j—樣本(1，2，，n)。

以c個級別的標準對樣本集的特征值來進行識別，則能夠用指標特征值矩陣來表示樣本集：

Y=yih

(2)

式中，yih—特征值，h—指標(1，2，，c)；i—指標(1，2，，m)。

一般來說，指標類型分為兩種情況：①指標級別h增大，標準特征值yih隨之增大；②指標級別h較小，指標標準特征值yih隨之減小。

基于以上情況，可以得到兩種指標i和j相對于A隸屬函數(shù)為：

(3)

式中，rij—兩種指標i和j相對于A的隸屬函數(shù)；yil、yic—指標i的1和c級的標準值。

以相同方法，能夠得到兩種指標i和h相對于A的隸屬函數(shù)：

(4)

式中，sih—兩種指標i和h相對于A的隸屬函數(shù)。

其中，對于樣本j和級別h兩個指標間的差異性，能夠利用廣義權距離來表示：

(5)

式中，p—距離參數(shù)，p為1和2時分別表示海明距離和歐式距離；wij—樣本j對于指標i的權重。

假設樣本集A相對于各級別的隸屬度矩陣為：

U=(uhj)

(6)

(7)

式中，uhj—樣本j(1，2，，n)相對于級別h(1，2，，c)的隸屬函數(shù)。

因為樣本j的范圍在級別區(qū)間[aj，bj]中間，故矩陣U需要能夠滿足約束條件，用歸一化來表示為：

(8)

利用式(8)得到能夠用來評價級別特征值的矩陣方程為：

(9)

2.2 多層模糊綜合評價模型

將工程分為t個單位工程構(gòu)成，而每一個單位工程又被分為m個分部工程，再將每個分部工程分為n個更小的單元工程組成，如此形成樹杈式的工程單元，形成一個如圖1所示的4層的模糊綜合評價模型。

圖1 工程項目劃分圖

對于4層的模糊綜合評價模型，需要對每一層進行單獨評定。

(1)第1層，對單元工程質(zhì)量進行單獨評定:在單元工程評定階段應用上述的模糊識別模型對各個單元工程質(zhì)量評定得到每個單元工程的級別特征值。

(2)第2層，對分部工程質(zhì)量進行單獨評定:

Hi-j=Wi-j-k×Hi-j-k

(10)

式中，i=1，2，，t；j=1，2，，m；k=1，2，，n，Hi-j—該層的第i個單位工程中的第j個分部工程的特征值；Wi-j-k—該層的第k個單元工程對于第j個分部工程的權重值；Hi-j-k—該層的第i個單位工程中第j個分部工程中第k個單元工程的級別特征值。

(3)第3層，對單元工程質(zhì)量進行單獨評定:

Hi=Wi-j×Hi-j

(11)

式中，Hi—該層中第i個單位工程級別特征值；Wi-j—該層中第j個分部工程相對于第i個單位工程的權重值。

(4)第4層，對分部工程質(zhì)量進行單獨評定:

H=Wi×Hi

(12)

式中，H—第四層項目級別的特征值；Wi—第i個單位工程相對于整個項目的權重值。

3 工程實例分析

3.1 工程劃分

以江西柳林河總干渠下槐段為背景，并將工程178個單元工程按照實際情況進行單元劃分，得到各個分部工程的單元工程數(shù)量，見表5。

表5 工程項目劃分

按照《單元工程評定標準》對上述分部工程的各個單位工程進行質(zhì)量分級，一共分為4級，按照優(yōu)良、合格、基本合格、不合格對工程單元評估的分數(shù)分別為≥90、70～90、60～70、≤60。

3.2 工程施工質(zhì)量評定

以上述方法，通過式(10)進行計算。

(13)

(14)

利用指標權重法，通過對m個指標p1、p2pk的重要性進行比較，當pk比p1重要，則ekl=1，elk=0；當pk和p1重要程度相同，則ekl=elk=0.5。通過這種方法得到描述上述5項指標的矩陣為：

(15)

利用式(15)，根據(jù)該式矩陣的行和列，并按照其和的數(shù)值來進行一定的排序后，將最大的指標作為1，并根據(jù)表6進行二元比較下的重要性程度判別。

表6 定量標度和相對隸屬度間與語氣算子的關系表

根據(jù)表6可以得到上面5項工程質(zhì)量指標非歸一化的向量：

W=(1,0.739,0.739,0.905,0.905)

(16)

進行歸一化處理為：

W=(0.2332,0.1723,0.1723,0.2111,0.2111)

(17)

通過上述方法對各個層次的工程級別特征值進行計算。

(1)單元工程。利用公式(9)能夠計算出分項工程的10項清理地基單元特征值為:

H1-1-1=1.030；H1-1-2=1.077；H1-1-3=1.673；H1-1-4=1.004；H1-1-5=1.660；H1-1-6=1.001；H1-1-7=1.017；H1-1-8=1.140；H1-1-9=1.550；H1-1-10=1.076；

同樣通過上述方式可以得到其他分項工程和單元工程的特征值。

(2)分項工程。利用公式(10)能夠計算出各個分項工程的單元特征值為:

H1-1=1.224；H1-2=1.246；H2-1=1.652；H2-2=1.124；H3-1=1.523；H3-2=1.100；H3-3=1.325；H3-4=1.233；H4-1=1.726；H4-2=1.812；H4-3=1.124；H5-1=1.165；H6-1=1.362；H7-1=1.236；H7-2=1.926。

(3)分部工程。利用公式(11)能夠計算出各個分部工程的單元特征值為:

H1=1.246；H2=1.309；H3=1.282；H4=1.472；H5=1.165；H6=1.362；H7=1.650，因此可以將它評為優(yōu)良等級。

(4)施工質(zhì)量評定。各分部工程(指標)權重由上述的二元比較法求得：

W=(0.082，0.082，0.173，0.173，0.141，0.191，0.157)

運用公式(12)得到該單位工程質(zhì)量評定的級別特征值H=1.331，由此把它評為優(yōu)良等級。

4 結(jié)論

通過按質(zhì)量標準及規(guī)范對工程質(zhì)量進行評價，運用模糊綜合理論，并結(jié)合二元權重指標比較法，對各個分層單元之間的質(zhì)量等級相對隸屬度進行評估，計算得到了各級別特征值。并將該理論運用于江西柳林河總干渠下槐段，從第1層開始逐層進行分層計算，最終得到了各層以及綜合評價指標，并認為項目可評為優(yōu)良等級，同時說明了模糊綜合評價法在水利工程質(zhì)量評估中的適用性。