水庫移民工程全生命周期模型構(gòu)建

馬 逍

(貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司,貴州 貴陽 550002)

水利建設(shè)過程中，水庫移民工程是不可或缺的環(huán)節(jié)之一，作為一個持續(xù)時間長、影響范圍大的工程項目，移民工程的實施面臨多種風(fēng)險問題和巨大的投資成本[1]。為了確保水庫移民工程的順利推進，需要設(shè)計一種全生命周期模型，指導(dǎo)工程各階段工作的協(xié)調(diào)處理[2]。文獻[3]根據(jù)項目主要特征，結(jié)合科學(xué)理論擴展當(dāng)前全生命周期模型構(gòu)建方法。利用知識工程理論，設(shè)計一種具有全覆蓋性能的生命周期模型。但是，該方法可行性較差。文獻[4]針對投資項目的各個工作階段進行風(fēng)險量化評估，設(shè)計項目全生命周期模型。采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，結(jié)合計算機仿真模擬軟件，分析投資項目每個工作階段所面臨的分析，作為全生命周期模型構(gòu)建的思路。但是，該方法應(yīng)用拓展性較差。文獻[5]深入分析項目要求，獲取全生命周期管理面臨的主要困難。將BIM技術(shù)融入到EPC模式內(nèi)，采用二者的優(yōu)勢設(shè)計項目全生命周期管理平臺。管理模塊從項目設(shè)計入手，經(jīng)歷采購、施工等多個環(huán)節(jié)，直到后續(xù)運維截止。經(jīng)過實例應(yīng)用結(jié)果可知，該模型的應(yīng)用無法節(jié)約項目成本。文中以水庫移民工程為主要研究發(fā)現(xiàn)，設(shè)計一種全生命周期模型，實現(xiàn)水庫移民工程的協(xié)調(diào)風(fēng)險管控。經(jīng)過實例分析可知，文中設(shè)計模型應(yīng)用在實際項目中，達到了管控風(fēng)險的目的。并且，以全生命周期模型為基礎(chǔ)的各階段工作協(xié)調(diào)處理，實現(xiàn)工程成本節(jié)約。

1 水庫移民工程全生命周期模型構(gòu)建

1.1 識別水庫移民工程風(fēng)險源

全生命周期模型直觀體現(xiàn)了項目管理的過程，實現(xiàn)項目風(fēng)險防控[6]。因此，文中構(gòu)建的全生命周期模型以工程風(fēng)險管理為核心。考慮到水庫移民工程需要的投資成本極大，且工程推進過程中面臨多種不確定性因素[7]。為了更好地理解不確定性問題造成的項目風(fēng)險，文中從全生命周期的角度將水庫移民工程劃分為不同階段，并完成風(fēng)險源的分解，如圖1所示。

圖1 工程風(fēng)險源分解示意圖

為了準(zhǔn)確識別出工程風(fēng)險源具體類別，根據(jù)水庫移民工程的特點設(shè)計工程影響如圖2所示。利用影響圖快速獲取主要變量之間的聯(lián)系，明確不同工程變量的獨立性，作為后續(xù)水庫移民工程風(fēng)險管控決策的基礎(chǔ)。

圖2 水庫移民工程影響圖

以圖2所示的影響圖為基礎(chǔ)，針對圖內(nèi)包含的各項風(fēng)險變量，采用因子分析法進行準(zhǔn)確識別。因子分析法的應(yīng)用在計算過程中消除了重疊變量信息，確保風(fēng)險識別過程中不存在因為包含關(guān)系造成的變量交叉[8]。同時，在原始風(fēng)險變量中選取關(guān)鍵因子形成簡約的、有效的風(fēng)險變量體系，實現(xiàn)變量降維。因子分析法的具體模型如下所示：

(1)

式中，A—原指標(biāo)；j—原指標(biāo)總數(shù)量；C—公共因子；i—公共因子總數(shù)量；θ—因子負(fù)荷；η—特殊因子。

通過上述因子分析去除風(fēng)險變量的線線相關(guān)關(guān)系，過濾掉無效的變量因素，從剩余因素中識別出水庫移民工程風(fēng)險源，作為后續(xù)工程全壽命周期模型構(gòu)建的基礎(chǔ)。

1.2 設(shè)計工程風(fēng)險量化評估方法

工程生命周期模型的構(gòu)建，需要將風(fēng)險管理貫徹在整個項目生命周期中，通過協(xié)調(diào)的方式確保工程內(nèi)風(fēng)險值位置在安全狀態(tài)[9]。這一過程中風(fēng)險量化評估結(jié)果，是指導(dǎo)全生命周期模型構(gòu)建的基礎(chǔ)。

文中為了更加直觀表現(xiàn)出水庫移民工程不同階段的風(fēng)險狀態(tài)，設(shè)計工程風(fēng)險量化評估方法，在風(fēng)險識別的基礎(chǔ)上，參考風(fēng)險造成的后果和其他各種因素，得到風(fēng)險量化評估公式：

φ=W×B

(2)

式中，φ—風(fēng)險值；W—風(fēng)險出現(xiàn)概率；B—風(fēng)險引起的負(fù)面后果。

公式(2)是一種傳統(tǒng)計算公式，在水庫移民工程風(fēng)險值計算過程中，設(shè)計到多種不可控制的風(fēng)險因素，為了提升計算結(jié)果的真實性，提出改進的三維、四維風(fēng)險量化評估公式。其中，三維風(fēng)險值衡量公式為：

φ=W×B×ψ

(3)

式中，ψ—風(fēng)險不可控制性。

混砂：大量標(biāo)準(zhǔn)砂+磷酸改性聚乙烯醇（占砂總量的10%）機混2min,磷酸鹽（占砂總量的4%）機混2min出砂，放入塑料袋等待制樣。

考慮到不可控制因素后，綜合風(fēng)險帶來的事故恢復(fù)難度，和風(fēng)險事故維修時間，得到如下所示四維工程風(fēng)險衡量公式：

φ=[WBDF]

(4)

式中，D—風(fēng)險造成的事故恢復(fù)難度；F—事故修復(fù)時間。

利用公式(4)計算得出工程風(fēng)險量化評估結(jié)果，由于人們對待不同風(fēng)險事件的衡量標(biāo)準(zhǔn)有所差異，為了便于全生命周期模型構(gòu)建，文中采用一種基于概率論的風(fēng)險量化算法，針對認(rèn)識模糊的風(fēng)險變量進行風(fēng)險值計算。這一過程中，主要應(yīng)用均勻分布、階梯形分布兩種計算方式，概率密度曲線如圖3所示。

圖3 均勻分布與梯形分布示意圖

其中，均勻分布概率密度函數(shù)表達式為：

(5)

式中，x—均勻分布情況；f(x)—概率密度函數(shù)；a—風(fēng)險變量最小值；b—風(fēng)險變量最大值,當(dāng)風(fēng)險變量最小值為0，風(fēng)險變量最大值為1的情況下，可以將均勻分布變量分布范圍確定為[0，1]。

在風(fēng)險變量可能值估計不準(zhǔn)確的情況下，應(yīng)用階梯形分布模式設(shè)置風(fēng)險變量正常變動空間，結(jié)合最小值、最大值進行不正常情況判斷。不正常情況屬于正常情況與極端情況之間，該現(xiàn)象發(fā)生概率遠低于正常情況，綜上所述，可以將階梯形分布概率密度函數(shù)表示為：

(6)

并有：

(7)

式中，y—階梯形分布情況；[g，v]—風(fēng)險變量變動區(qū)間；l—風(fēng)險估計參數(shù)。當(dāng)水庫移民工程項目已知信息過少的情況下，運用均勻分布和梯形分布方法進行風(fēng)險量化評估。由于這兩種風(fēng)險評估方法主要依靠4個參數(shù)數(shù)值，將其應(yīng)用在工程全生命周期模型構(gòu)建過程中，具有較強的靈活性。

1.3 建立工程全生命周期模型體系

根據(jù)圖4所示的體系結(jié)構(gòu)可知，水庫移民工程全生命周期模型的構(gòu)建包括項目確認(rèn)、需求分析、工程實施、現(xiàn)場驗證以及工程驗收等多個環(huán)節(jié)。每一工作階段均是相互獨立的，可以實現(xiàn)獨立考查。但是引入?yún)f(xié)調(diào)風(fēng)險控制理念后，這些獨立的工作節(jié)點之間存在了內(nèi)在聯(lián)系，串聯(lián)成全生命周期模型體系。

工程全生命周期模型中，初始階段是項目確認(rèn)，需要考慮到該階段與其他工作階段的連接問題，通過接口確認(rèn)水庫移民工程的具體內(nèi)容，并采用文檔的形式進行確認(rèn)，作為后續(xù)工程推進、項目執(zhí)行的基礎(chǔ)?？紤]到模型體系結(jié)構(gòu)內(nèi)接口存在轉(zhuǎn)換效率現(xiàn)象，在全生命周期模型構(gòu)建過程中，根據(jù)模型內(nèi)每一個工作階段接口效率總和，得到項目確認(rèn)接口的效率。

需求分析是工程全生命周期模型風(fēng)險控制的重要節(jié)點，直接影響了工程實施的順利程度。該階段的主要內(nèi)容包括知識準(zhǔn)備、實時調(diào)研以及長期溝通三個環(huán)節(jié)。工程實施作為水庫移民工程從紙面計劃轉(zhuǎn)化為實際工程的關(guān)鍵點，分別從移民人員和投資人員的角度入手，確保工程建設(shè)滿足雙方要求。現(xiàn)場驗證和項目驗收是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，根據(jù)生命周期全過程明確工程缺陷問題，完善上一工作階段，是保證工程質(zhì)量的重要手段。再經(jīng)過驗收人員的綜合評定，確定工程是否可以直接結(jié)束，還是需要重新開始。

圖4 工程全生命周期模型體系結(jié)構(gòu)圖

1.4 實現(xiàn)項目全生命周期管理

水庫移民工程全生命周期模型構(gòu)建的最后一個環(huán)節(jié)，是進行項目全生命周期管理。根據(jù)工程實施內(nèi)容和移民工程的實現(xiàn)目標(biāo)，將管理活動劃分為多個層次。按照項目管理工作的主次關(guān)系，完成水庫移民工程的分級管理。區(qū)別于傳統(tǒng)的組織層面劃分方法，文中依據(jù)工程全生命周期模型體系，根據(jù)水庫移民工程的推進過程，設(shè)置項目管理的主要層次為決策控制、業(yè)務(wù)和事務(wù)。項目全生命周期管理劃分過程中，依托于管理活動的地位。

首先，決策層面的主要功能是進行工程識別和控制，根據(jù)水庫移民工程設(shè)計要求，設(shè)計工程范圍。結(jié)合工程實施要求，識別水庫移民工程主要風(fēng)險，并完成風(fēng)險量化評估。將風(fēng)險評估結(jié)果代入到全生命周期模型體系結(jié)構(gòu)中，提出風(fēng)險控制策略。然后，通過控制層次對目標(biāo)對象進行控制。在控制過程中對目標(biāo)進行分解，并制定分項控制措施和管理方案，形成全生命周期管理體系。管理過程中需要實時監(jiān)測工程推進狀態(tài)，快速糾正項目實施偏差。之后，在業(yè)務(wù)層次的作用下確定管理過程并控制全生命周期模型管理業(yè)務(wù)流程?；诠芾磉^程、業(yè)務(wù)流程執(zhí)行全生命周期管理方案。通過全生命周期模型獲取工程整體信息，并將工作狀況信息傳遞相關(guān)管理機構(gòu)。最后，通過事務(wù)層次完成風(fēng)險防控和工程階段協(xié)調(diào)。根據(jù)具體全生命周期管理內(nèi)容，設(shè)計符合管理要求的控制渠道，并建立響應(yīng)機制監(jiān)控項目實施過程。依托于法律法規(guī)，規(guī)范水庫移民工程不同工作階段的相互關(guān)系，實現(xiàn)相關(guān)方的權(quán)利和義務(wù)。工程全生命周期模型建立的意義協(xié)調(diào)多個方面的工作內(nèi)容，使得協(xié)調(diào)結(jié)果滿足移民人員和利益相關(guān)者的工作需求[11]。

2 實例分析

為了驗證文中構(gòu)建模型的有效性，將其應(yīng)用到實際水庫移民工程中，觀測模型應(yīng)用效果，從而驗證文中研究內(nèi)容的可行性。

2.1 工程概況

針對我國東部低山丘陵區(qū)域，選取某一水庫移民工程建立全生命周期模型。考慮到該區(qū)域地形中山溝較多，且高程均高于200m。為了滿足水利工程要求，預(yù)設(shè)該地域建立的水庫總?cè)萘繛?200萬m3，而該水庫的實際可用于調(diào)節(jié)徑流的庫容預(yù)期設(shè)計為480萬m3。從水庫工程整體來看，主要包括輸水洞、溢洪道以及大壩，其中大壩為3級建筑物，另外兩個次要建筑物級別為4級。該水庫建設(shè)工程的土地利用面積統(tǒng)計情況見表1。

考慮到該水庫建設(shè)工程涉及周邊3個市，14個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，以及80余個行政村。為了確保工程的順利進行，需要預(yù)先展開水庫移民工程，移民安置主要包括農(nóng)業(yè)、非農(nóng)安置和自謀出路3種。由于移民會面臨工作丟失、房屋丟失、食物不足以及公共權(quán)力喪失等多種風(fēng)險，使得水庫移民工程的推進越來越難。因此，水庫移民工程預(yù)期需要26個月，預(yù)期總成本為10.32億元。

表1 水庫建設(shè)土地利用情況統(tǒng)計表

2.2 全生命周期模型應(yīng)用

針對上述水庫移民工程構(gòu)建全生命周期模型，通過模型的應(yīng)用進行工程風(fēng)險防控?？紤]到水庫移民工程的項目范圍呈現(xiàn)出動態(tài)變化特點，并且利益相關(guān)者也會隨著工程實施環(huán)境的變化而發(fā)生變更。依托于文中構(gòu)建的全生命周期模型，得出工程范圍動態(tài)管理模式，如圖5所示。

圖5 工程范圍動態(tài)管理

從水庫移民工程的總目標(biāo)入手，確定移民人數(shù)和移民面積。根據(jù)移民安置和移民補償要求貫穿在工程范圍動態(tài)管理全過程中?；陧椖可芷谥攸c分析項目立項階段，將移民工程中用戶需求收集起來，作為水庫移民工程立項參考。此外，從立項階段開始，應(yīng)用WBS實時調(diào)整工程范圍，直到項目設(shè)計研究階段截止。

全生命周期模型的應(yīng)用，本質(zhì)上是對水庫移民工程實施過程中的風(fēng)險問題進行防控，確保工程順利進行的同時實現(xiàn)工程成本的節(jié)約。根據(jù)工程參與單位建立管理體系，基于全生命周期模型設(shè)計風(fēng)險管理方案。并對水庫移民工程實施狀況的周考核和月統(tǒng)計?？紤]到移民工程的最大難點是滿足群眾需求，被移民人員會作出巨大犧牲，一旦雙方溝通出現(xiàn)矛盾，就會引起巨大的需求風(fēng)險，從而影響水庫移民工程的實施。本次實例分析過程中，應(yīng)用全生命周期模型得到工程風(fēng)險積累與轉(zhuǎn)移圖，如圖6所示。

圖6 工程風(fēng)險積累與轉(zhuǎn)移圖

根據(jù)圖6可知，在水庫移民工程實施過程中，需求風(fēng)險總是存在的，尤其在分析階段風(fēng)險值達到了55，形成一個峰值。其中，陰影區(qū)域描述了用戶需求風(fēng)險影響分布情況。根據(jù)全生命周期模型呈現(xiàn)出的風(fēng)險分析結(jié)果，重點針對需求分析問題，與移民人員進行有效溝通，最大程度滿足用戶需求，實現(xiàn)工程風(fēng)險的降低與轉(zhuǎn)移。直到后續(xù)維護階段，該風(fēng)險值已經(jīng)降低至0，不會移民工程造成影響。

2.3 應(yīng)用效果分析

為了體現(xiàn)文中設(shè)計全生命周期模型的應(yīng)用效果，文中以移民工程補償費用為例，為了解決需求分析風(fēng)險，需要合理分配移民補償費用，滿足移民者生產(chǎn)生活需求?？紤]到水庫移民工程不同的占地類型所需的補償費用也有所差異，全生命周期模型應(yīng)用后補償費用對比如圖7所示。

圖7 水庫移民工程補償費用對比圖

如圖7所示，為了保證移民生產(chǎn)生活需求，通過風(fēng)險分析和決策將耕地補償費用從740萬元提升至833萬元，而對其他類型的占地補償費用進行合理降低，尤其是林地和其他用地，補償費用分別從962、700萬元降低至833、590萬元。通過整體計算可知，全生命周期模型的應(yīng)用有效協(xié)調(diào)了水庫移民工程各階段工作，使得水庫移民工程成本節(jié)約了199萬元。

3 結(jié)語

中國經(jīng)濟社會的穩(wěn)定發(fā)展，中國百姓生活的富裕安康都離不開大規(guī)模的水利建設(shè)，因此對水庫移民的妥善安置，減少并消除水庫移民的風(fēng)險至關(guān)重要?？紤]到水庫移民工程的實施具有較強的復(fù)雜性，為了增強對工程風(fēng)險的管理和防控，文中從全生命周期管理角度，以風(fēng)險管理為核心，構(gòu)建了貫穿移民工程的全生命周期模型[12]。實例應(yīng)用結(jié)果表明，文中設(shè)計的全生命周期模型，通過分析不同階段工作內(nèi)容，完成組織合理調(diào)配，有效節(jié)約了工程成本。文中提出的全生命周期模型基本概括了工程內(nèi)容，但是部分內(nèi)容研究不夠深入，未來針對提升各階段協(xié)調(diào)性進行研究。