地下綜合管廊運營階段風(fēng)險評價研究

張書銘 李 智 李 燦 馮 晨 李 雪

(北方工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，北京 100144)

1 概述

近幾年，城市基礎(chǔ)設(shè)施快速發(fā)展使得原有地下空間和規(guī)劃空間產(chǎn)生沖突，管道的鋪設(shè)、保養(yǎng)等問題導(dǎo)致路面的反復(fù)毀壞，嚴(yán)重影響交通。綜合管廊的建立使得城市地下空間得到高效利用，節(jié)約土地資源；根據(jù)城市管線容量規(guī)劃設(shè)計的地下綜合管廊，能夠滿足長遠(yuǎn)的發(fā)展需要，對于管線的增設(shè)、擴容極為便利，管線建設(shè)資金可分期投入；入廊管線不再與土壤、地下水、道路結(jié)構(gòu)層等直接接觸，減少管線的腐蝕，延長使用壽命[1]。

綜合管廊風(fēng)險研究方面國內(nèi)外學(xué)者已取得一定成果，Darrin等[2]從公共和私營角度分析風(fēng)險，并提出類似項目的評估風(fēng)險框架；Kabir等[3]提出用貝葉斯信念網(wǎng)絡(luò)(BBN)模型來評估水管的失效風(fēng)險；楊宗海[4]通過對各種風(fēng)險評價的研究，引入全生命周期理論，建立了綜合管廊全生命周期風(fēng)險評判模型；葉青[5]在建立風(fēng)險指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上運用CIM模型，以及層次分析法，建立建設(shè)項目全壽命周期成本評估模型。

以上的研究主要是針對指標(biāo)模型的建立，在具體評價項目運營階段分析的研究較少。因此，本文將以定性和定量相結(jié)合的方式構(gòu)建管廊運營階段的風(fēng)險評判模型，以期對評價管廊運營風(fēng)險水平工作有所借鑒。

2 管廊運營背景及風(fēng)險分析

2.1 北京某管廊運營概況

北京某管廊項目的建設(shè)資金共計約為20億元，市政固定資產(chǎn)投資支持申請的30%，項目建設(shè)單位通過銀行貸款籌集剩余資金的70%。該項目的運營模式是國有企業(yè)運營模式：是項目建設(shè)單位通過直接資助，由當(dāng)?shù)卣Y金，貸款和開放政策以及國有企業(yè)和其他組織的政府領(lǐng)導(dǎo)下的地方政府或國有企業(yè)準(zhǔn)備融資項目資金的方式，管廊建成后所有權(quán)歸政府所有，管廊的運營管理由國有企業(yè)專門組建的項目管理公司負(fù)責(zé)，而管線單位以付費的方式有償使用。

2.2 風(fēng)險評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

根據(jù)項目實際情況和查閱有關(guān)文獻(xiàn)，形成了綜合管廊運營階段風(fēng)險指標(biāo)體系，具體如表1所示。

表1 綜合管廊運營階段風(fēng)險指標(biāo)

1)自然風(fēng)險：因地下綜合管廊的使用年限相當(dāng)長，會受到各種各樣的自然破壞，其中，舉出了對地下綜合管廊影響較大的洪澇、暴雨、地震、泥石流、滑坡等風(fēng)險因素。

2)社會風(fēng)險：建成管廊后，社會多方的各種決策也將影響運營期間的風(fēng)險水準(zhǔn)，本文將社會風(fēng)險分成入廊、入廊收費、金融、需求、政治五個風(fēng)險因素。

3)管理風(fēng)險：在運營管理期間，可能會由于事前未商榷的事情而導(dǎo)致管廊的股權(quán)變動，運營管理的不確定性增加，運營成本的提升，運營生產(chǎn)效率低下，維修成本提高。

4)內(nèi)在風(fēng)險:對于管廊建設(shè)完成后，自身可能會遇到的管道破裂，墻體結(jié)構(gòu)由于地下的不均勻沉降的破壞，管道破裂或是墻體受損所致的火災(zāi)或水災(zāi)，以及人為的有意無意的事故破壞。

3 基于AHP-fuzzy綜合評價模型構(gòu)建

3.1 建立比較判斷矩陣并計算權(quán)向量

根據(jù)階段中各個指標(biāo)的相互重要性程度，通過專家賦予的1～9數(shù)值，建立比較判斷矩陣Ai,i為第i個子基準(zhǔn)層比較判斷矩陣，amn為比較判斷數(shù)值且有對角線上的元素為1，并滿足條件使得：0≤amn≤9，amn=1/anm。基準(zhǔn)層比較判斷矩陣的建立同子基準(zhǔn)層比較判斷矩陣的建立一致。

計算權(quán)向量：判斷矩陣構(gòu)造完后，根據(jù)判斷矩陣的比較判斷數(shù)值使用平均幾何法計算出權(quán)向量和最大特征值，如式(1)和式(2)所示：

(1)

(2)

其中，K為比較判斷矩陣的階數(shù);λmax為判斷矩陣的最大特征值;Wi為各層指標(biāo)的相對權(quán)重，將該層所有指標(biāo)的Wi(i=1,2,…,k)計算出，得到該層的權(quán)向量W。

對矩陣進(jìn)行一致性的檢驗，只有通過相對一致性檢驗方能認(rèn)為權(quán)重值相對合理：

(3)

其中，CR為相對一致性指標(biāo)，平均隨機一致性指標(biāo)RI參考文獻(xiàn)[4]。當(dāng)CR≤0.1時，一致性基本通過。

3.2 建立模糊矩陣并進(jìn)行模糊評判

邀請專家對綜合管廊運營階段子基準(zhǔn)層風(fēng)險指標(biāo)按照表2打分，根據(jù)式(4)得到風(fēng)險指標(biāo)在不同打分等級下的占比，每個風(fēng)險指標(biāo)都會得到模糊矩陣的一組行向量，全部計算出后建立該子基準(zhǔn)層的模糊關(guān)系矩陣Ri(i=1,2,3,4)。

表2 風(fēng)險指標(biāo)打分方法

(4)

其中，L為專家評判的等級得分;n為對應(yīng)等級下的人數(shù);l為該層的第l個風(fēng)險指標(biāo)，1≤j≤5。

再由各子基準(zhǔn)層風(fēng)險指標(biāo)的權(quán)重Wi和其模糊關(guān)系矩陣Ri進(jìn)行叉乘乘法計算，得到基準(zhǔn)層的模糊關(guān)系矩陣R。最后與基準(zhǔn)層的權(quán)重W叉乘計算，就能得到綜合管廊運營階段風(fēng)險的最終評判向量，如式(5)所示：

(5)

其中，bij為子基準(zhǔn)層權(quán)重Wi與其模糊關(guān)系矩陣Ri計算后得到的數(shù)值，1≤i≤4;B為綜合評判結(jié)果。

對評判結(jié)果運用模糊分布法求得目標(biāo)層的評判百分比結(jié)果：

(6)

對子基準(zhǔn)層模糊關(guān)系矩陣用加權(quán)平均法求得子基準(zhǔn)層的風(fēng)險等級值：

(7)

4 基于北京某管廊的評價模型應(yīng)用

4.1 模型計算過程

通過3.1節(jié)中的方法和公式，以及查得的RI(4)=0.89，RI(5)=1.12,計算出表3。

表3 北京某管廊運營階段風(fēng)險評價指標(biāo)權(quán)重

使用式(4)得出表4。

表4 子基準(zhǔn)層指標(biāo)風(fēng)險等級占比

使用式(5)得到基準(zhǔn)層綜合評判結(jié)果：

對綜合評判結(jié)果使用式(6)得到模糊分布后的評判結(jié)果：

對子基準(zhǔn)層模糊關(guān)系矩陣使用式(7)得到加權(quán)平均后的評判結(jié)果：

4.2 評判結(jié)果分析

5 風(fēng)險規(guī)避措施

1)自然風(fēng)險：生產(chǎn)活動所處的自然環(huán)境突發(fā)誘變的事故主要是自然災(zāi)害問題。在運營過程中，建立良好的預(yù)警體系來應(yīng)對突發(fā)事件，對降雨量等有關(guān)風(fēng)險因素進(jìn)行監(jiān)測，并進(jìn)行發(fā)展趨勢預(yù)測，做好緊急預(yù)案的各項方法，對各種不可預(yù)見災(zāi)難做好應(yīng)對處理。同時，對項目設(shè)備做好檢驗工作，確保在緊急情況下能夠發(fā)揮作用。

2)社會風(fēng)險：對于社會風(fēng)險，管廊單位的建設(shè)和使用應(yīng)當(dāng)采用目前使用較為廣泛的PPP模式，這樣可以分擔(dān)部分風(fēng)險。從社會經(jīng)濟(jì)角度，PPP模式的抗風(fēng)險能力也是比單一國企高很多的。政府方面，協(xié)調(diào)好運營單位和管線單位間的責(zé)任和利益分配，制定合理的政策支持和鼓勵。金融風(fēng)險中的利率問題，當(dāng)變化比例超過一定上限時，政府和項目公司支付相應(yīng)的補償協(xié)議中的數(shù)額。

3)管理風(fēng)險：對于運營期間發(fā)生的股權(quán)變更等問題，政府應(yīng)嚴(yán)格審查，防止不正常的資金流轉(zhuǎn)，避免發(fā)生合同糾紛。在PPP模式前提下，以及政府的政策支持下，項目公司對管線單位收取政府管理部門核定的管廊入線費用。運營維修風(fēng)險轉(zhuǎn)移給工程公司和保險公司。

4)內(nèi)部風(fēng)險：對于內(nèi)部管道的風(fēng)險規(guī)避措施，制定定期檢查以及維修工作方案，以及人員管理規(guī)劃大綱。對人員進(jìn)行定期考核和安全教育，防止員工造成違規(guī)操作將設(shè)備損壞。對結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行檢測和記錄，做好管廊內(nèi)部管體的質(zhì)量檢查，以減輕風(fēng)險。

6 結(jié)論

1)基于工程背景，結(jié)合項目自身的運營模式特點，綜合管廊運營階段的風(fēng)險可劃分為自然風(fēng)險、社會風(fēng)險、管理風(fēng)險以及內(nèi)部風(fēng)險等四個一級指標(biāo)。對一級指標(biāo)中的各個風(fēng)險進(jìn)行了分析，總結(jié)了20個風(fēng)險因素。建立了風(fēng)險運營階段指標(biāo)體系。較為全面的反映了管廊運營階段風(fēng)險因素。

2)層次分析法和模糊評判法相結(jié)合的方法具有定性和定量的特點，通過此方法建立了運營階段的風(fēng)險評價模型，并對管廊運營風(fēng)險進(jìn)行分析，應(yīng)用結(jié)果顯示該模型具有較好的適用性。

3)模型應(yīng)用結(jié)果顯示該管廊的風(fēng)險等級為中等風(fēng)險，其中內(nèi)部風(fēng)險的等級較高，并提出了相應(yīng)的對策，可為業(yè)主風(fēng)險管理提供借鑒。