三角模糊數(shù)在水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用

柏 茜 劉 波 姜新佩

(1.河北工程大學(xué)水利水電學(xué)院，河北 邯鄲 056038；2.河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038)

隨著我國(guó)水利事業(yè)發(fā)展日趨成熟，相應(yīng)項(xiàng)目建設(shè)技術(shù)以及項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法也逐漸趨于成熟穩(wěn)定，但其項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法仍然十分欠缺[1]。水利工程是一項(xiàng)十分復(fù)雜的建設(shè)項(xiàng)目，風(fēng)險(xiǎn)影響因素來(lái)自多方面，所以，水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在政府、學(xué)界和社會(huì)中引起廣泛關(guān)注[2]。

水利工程建設(shè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是水利工程建設(shè)項(xiàng)目管理的基礎(chǔ)和核心[3]。模糊綜合評(píng)價(jià)法是目前風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要方法之一，它運(yùn)用多值邏輯有效處理評(píng)估語(yǔ)言的不確定性，也已經(jīng)運(yùn)用于水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[4-5]。概率統(tǒng)計(jì)法能夠計(jì)算出目標(biāo)因子的概率分布[6-8]，在水文、水資源等風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估問(wèn)題中可以適當(dāng)運(yùn)用。上述風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法能夠在水利工程建設(shè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中起到一定的評(píng)估作用，但是水利工程建設(shè)項(xiàng)目的影響因素不單是某一方面的，而是多元多方面的，主要表現(xiàn)在其項(xiàng)目周期過(guò)長(zhǎng)、參與主體多元化等，因此，急需建立一種適用于水利工程建設(shè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。

1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的建立

為了滿(mǎn)足水利工程建設(shè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估需要，結(jié)合現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)，本文通過(guò)模糊評(píng)價(jià)集以及語(yǔ)義還原的方法，構(gòu)建出一個(gè)適用于水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估模型[9-12]。該評(píng)估模型的優(yōu)點(diǎn)在于：?模型中的專(zhuān)家?guī)煊伤袠I(yè)研究院校的科研人員、水利行業(yè)施工單位管理人員和技術(shù)人員、水利行業(yè)設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)人員等多元主體構(gòu)成，來(lái)自水利工程事業(yè)各分支領(lǐng)域的專(zhuān)家觀點(diǎn)能將更多方面的影響因素考慮在內(nèi)，使得結(jié)果更加全方位多角度，可有效降低因歷史資料匱乏帶來(lái)的問(wèn)題；?通過(guò)處理多元主體的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估語(yǔ)言找到相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)綜合影響，由此也可以對(duì)各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)水利工程建設(shè)項(xiàng)目的影響程度作出評(píng)估，具體操作步驟如下。

1.1 建立項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)清單

當(dāng)前，水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源已被深入研究。例如，艾世攀[13]和楊建斌[14]等將水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分為五大類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)，利用灰色聚類(lèi)法和模糊層次綜合評(píng)價(jià)法分別對(duì)水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。本文結(jié)合相關(guān)研究，根據(jù)水利工程建設(shè)項(xiàng)目的立項(xiàng)、建設(shè)和管理三個(gè)階段，將水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)初步劃分為項(xiàng)目立項(xiàng)階段項(xiàng)目的可行性風(fēng)險(xiǎn)、項(xiàng)目的招標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)、資金的投資風(fēng)險(xiǎn)、合同的違約風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目建設(shè)階段施工技術(shù)的支持風(fēng)險(xiǎn)、施工進(jìn)度的控制風(fēng)險(xiǎn)、工程質(zhì)量的控制風(fēng)險(xiǎn)、工程建設(shè)的資金風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)的成本風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目管理階段人員和設(shè)備的管理風(fēng)險(xiǎn)、自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)以及財(cái)務(wù)管理風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)模糊評(píng)價(jià)集

首先，需要對(duì)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性建立評(píng)定體系，用“不可能”“可能”以及“中等”等模糊性語(yǔ)言評(píng)估[11-12]，同時(shí)將模糊評(píng)價(jià)集轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)語(yǔ)言，即為模糊語(yǔ)言賦值。因此，建立起由模糊評(píng)價(jià)集和模糊語(yǔ)言賦值組成的水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)發(fā)生的模糊評(píng)價(jià)體系。則模糊評(píng)價(jià)集Hp={極不可能，不可能，中等，可能，很可能}，模糊評(píng)價(jià)集中對(duì)應(yīng)的評(píng)估語(yǔ)言賦值為{1，2，3，4，5}。

其次，需要對(duì)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的影響程度進(jìn)行評(píng)定。在此，以“高”“低”等模糊性語(yǔ)言評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)影響的大小，類(lèi)似地，組成一個(gè)水利工程建設(shè)項(xiàng)目各風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生時(shí)對(duì)工程項(xiàng)目影響程度的模糊評(píng)價(jià)集He={極低，低，中等，高，極高}，也將其對(duì)應(yīng)地賦值為{1，2，3，4，5}。

用三角模糊數(shù)表示風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的模糊評(píng)價(jià)集Hp和結(jié)果影響程度的模糊評(píng)價(jià)集He時(shí)，Hp、He與α截集之間的關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 模糊評(píng)語(yǔ)的三角模糊數(shù)及α截集表示形式

1.3 評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率與風(fēng)險(xiǎn)影響程度

根據(jù)上述構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)模糊評(píng)價(jià)集，把已建立的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生模糊評(píng)價(jià)集HP，通過(guò)評(píng)價(jià)集對(duì)應(yīng)的模糊語(yǔ)言賦值轉(zhuǎn)化為專(zhuān)家評(píng)估矩陣P[15]，矩陣P的行和列分別由m位專(zhuān)家和n類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成。

類(lèi)似地，將結(jié)果影響程度模糊評(píng)價(jià)集He轉(zhuǎn)化為專(zhuān)家評(píng)估矩陣C，矩陣C的行、列分別由m位專(zhuān)家和n類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成。

根據(jù)比率分配法(LEE等)[6]，通過(guò)利用三角模糊數(shù)計(jì)算各風(fēng)險(xiǎn)會(huì)發(fā)生的概率，就能得到每個(gè)模糊數(shù)的精確值。

1.4 還原風(fēng)險(xiǎn)綜合影響評(píng)估結(jié)果

通過(guò)以上述步驟得出風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估結(jié)果的模糊數(shù)形式，利用求解兩集合間距離的歐幾里德和改進(jìn)的歐幾里德方法求解出模糊數(shù)間的語(yǔ)義距離，就可將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果轉(zhuǎn)換為自然語(yǔ)言。具體步驟如下：

假設(shè)存在模糊數(shù)A、B、C和D，其中，將A和B定義為三角模糊數(shù)，將D為預(yù)定模糊評(píng)語(yǔ)，并假設(shè)C=AB。再把A、B和D分別表示為模糊數(shù)(l1,m1,n1)、(l2,m2,n2)和(l3,m3,n3)，先根據(jù)語(yǔ)義距離計(jì)算公式計(jì)算出Cmin(i)和Cmax(i)(i=α，α取0或1)，Cmin(0)=l1l2,Cmax(0)=n1n2,Cmin(1)=Cmax(1)=m1m2。根據(jù)以下公式計(jì)算出C與D之間的語(yǔ)義距離為

(1)

最后，取每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)語(yǔ)義距離dCD的最小值，即認(rèn)為該風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)最接近自然語(yǔ)言距離。

2 水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)證分析

本節(jié)通過(guò)運(yùn)用上述所建立的模型，結(jié)合實(shí)例，對(duì)安徽省績(jī)溪抽水蓄能電站建設(shè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。

2.1 項(xiàng)目概況

安徽省績(jī)溪抽水蓄能電站始建于2012年11月，位于安徽省績(jī)溪縣境內(nèi)。該蓄能電站上庫(kù)總庫(kù)容1059.890萬(wàn)m3，下庫(kù)總庫(kù)容1094.480萬(wàn)m3。抽水蓄能電站位于登源河的北支流，赤石坑溝口的上嶺前、下嶺前村所在的山間盆地，電站裝機(jī)容量1800MW(6臺(tái)×300MW)，水輪機(jī)額定水頭599m，為大(1)型工程。

2.2 項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

為了對(duì)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)狀況進(jìn)行評(píng)估，本研究選擇了來(lái)自設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)單位和水利行業(yè)主管部門(mén)等6類(lèi)水利工程領(lǐng)域或相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)家進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)卷調(diào)查。

2.2.1 建立風(fēng)險(xiǎn)清單

根據(jù)專(zhuān)家調(diào)查結(jié)果，結(jié)合水利建設(shè)項(xiàng)目的特點(diǎn)，選擇立項(xiàng)階段、建設(shè)階段和管理階段三個(gè)階段中的12個(gè)風(fēng)險(xiǎn)影響因子進(jìn)行研究，見(jiàn)表2。

表2 水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)清單

2.2.2 構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)模糊評(píng)價(jià)集

結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)清單，從科研院校等單位選擇了科研類(lèi)專(zhuān)家E1、技術(shù)類(lèi)專(zhuān)家E2、管理類(lèi)專(zhuān)家E3、經(jīng)濟(jì)類(lèi)專(zhuān)家E4、設(shè)計(jì)類(lèi)專(zhuān)家E5、質(zhì)量類(lèi)專(zhuān)家E6等6類(lèi)專(zhuān)家，通過(guò)對(duì)12種風(fēng)險(xiǎn)因子進(jìn)行預(yù)判，構(gòu)建出風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生可能性模糊評(píng)價(jià)集Hp和風(fēng)險(xiǎn)后果影響程度的模糊評(píng)價(jià)集He。

由表3可知，施工技術(shù)支持風(fēng)險(xiǎn)、工程質(zhì)量控制風(fēng)險(xiǎn)和工程建設(shè)資金風(fēng)險(xiǎn)是12種風(fēng)險(xiǎn)因子中發(fā)生概率最大的3種風(fēng)險(xiǎn)因子。

表3 風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率

確定風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率值與風(fēng)險(xiǎn)影響程度概率值的計(jì)算方法類(lèi)似，C(Xi)表示第i類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)(i=1,2,…,12)對(duì)項(xiàng)目后果的影響程度。項(xiàng)目中各種風(fēng)險(xiǎn)的影響結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)后果影響程度

由表4可知，12種風(fēng)險(xiǎn)因子中對(duì)項(xiàng)目后果影響最大的分別是以下4種：投資資金、施工技術(shù)支持、工程質(zhì)量控制和自然災(zāi)害對(duì)項(xiàng)目結(jié)果的影響風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.3 還原風(fēng)險(xiǎn)綜合影響評(píng)估結(jié)果

根據(jù)水利工程建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的式(1)，本文以項(xiàng)目可行性風(fēng)險(xiǎn)對(duì)項(xiàng)目的影響為例，計(jì)算模糊評(píng)語(yǔ)中的語(yǔ)義距離。得到P(X1)、C(X1)的模糊數(shù)：P(X1)=(0.435,0.685,0.853)，C(X1)=(0.395,0.645,0.808)。則

(2)

同理可求出與低、中等、高、極高的語(yǔ)義距離分別為：0.373、0.129、0.628、1.027，用其中的語(yǔ)義距離最小值作為判斷風(fēng)險(xiǎn)影響的依據(jù)，由上述計(jì)算結(jié)果顯然可知項(xiàng)目可行性風(fēng)險(xiǎn)對(duì)項(xiàng)目的影響為中等。

用相同的方法，對(duì)其他語(yǔ)義還原的結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 語(yǔ)義還原

從表5可以看出，對(duì)項(xiàng)目綜合影響程度高的是施工技術(shù)支持風(fēng)險(xiǎn)和工程質(zhì)量控制風(fēng)險(xiǎn)；綜合影響程度低的主要是項(xiàng)目招標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)和財(cái)務(wù)管理風(fēng)險(xiǎn)；綜合影響程度極低的為人員和設(shè)備管理風(fēng)險(xiǎn)；其余的皆對(duì)項(xiàng)目的綜合影響程度為中等。

3 主要結(jié)論

通過(guò)將三角模糊數(shù)應(yīng)用到水利工程建設(shè)項(xiàng)目施工期風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，可得出以下結(jié)論：

a.水利工程建設(shè)中最重要的階段是建設(shè)階段，政府、建設(shè)和監(jiān)理單位應(yīng)在該階段增加工程質(zhì)量監(jiān)管；施工單位應(yīng)提高施工技術(shù)、改善施工設(shè)備等。

b.在項(xiàng)目立項(xiàng)階段，政府及相關(guān)部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)項(xiàng)目的審核，可行性不足的項(xiàng)目不予通過(guò)；建設(shè)單位應(yīng)在招標(biāo)前預(yù)留足夠的建設(shè)資金，完善招標(biāo)制度。

c.三角模糊數(shù)評(píng)估模型能夠?qū)Ω鱾€(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子分別進(jìn)行評(píng)價(jià)，并劃分風(fēng)險(xiǎn)高低的評(píng)價(jià)等級(jí)，為相關(guān)單位提供參照。