堤防安全預(yù)防體系模型的構(gòu)建與應(yīng)用研究

劉燦

（廣東韶正建筑工程有限公司，廣東 韶關(guān) 512000）

水利工程的堤防工程具有抵抗洪水、保護人民群眾生命財產(chǎn)安全的作用，所以建設(shè)堤防工程是保護人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾呗?。因為堤防工程長度、地理位置復(fù)雜、專業(yè)管理者的數(shù)量不足、缺少巡查條件等問題，讓堤防工程管理在開展過程中遇到了非常多的問題，其中面臨著很多潛在安全風(fēng)險。這樣的情況下就需要堤防管理員在日常的堤防管理過程中能夠?qū)ξｋU源進行準(zhǔn)確的辨識判斷，以及做好相關(guān)的安全評估工作來實現(xiàn)對堤防進行更好的安全隱患排除以及及時發(fā)現(xiàn)在管理過程中存在的問題。目前關(guān)于水利工程堤防安全風(fēng)險評估的方式是通過風(fēng)險矩陣法（LS 法），這種風(fēng)險評估方法無法對整個堤防進行安全風(fēng)險評估，只能評價堤防風(fēng)險等級，無法直觀、精準(zhǔn)地展現(xiàn)堤防安全管理能力，因此，需要運用更加科學(xué)的方法從多個角度評估水利工程的安全性。綜合風(fēng)險評估法受到了很多現(xiàn)代企業(yè)管理人員的青睞，經(jīng)常運用到各種安全管理工作中來實現(xiàn)對安全風(fēng)險進行評估，所以通過綜合風(fēng)險評估的方式來對水利工程堤防安全進行評估也是具有實際意義的。通過建立安全雨擋體系模型來實現(xiàn)對水利工程堤防安全進行評估有利于對水利工程堤防安全的管理。

1 綜合風(fēng)險評估方法

綜合風(fēng)險評估法以成本分析作為基礎(chǔ)創(chuàng)建層次結(jié)構(gòu)模型，利用創(chuàng)建體系、設(shè)計方法和風(fēng)險分析的方式來實現(xiàn)對綜合風(fēng)險進行評估。綜合風(fēng)險分析法主要通過4 個步驟來實現(xiàn)：

首先是進行體系構(gòu)造。對風(fēng)險評估的要求，利用失效概率和失效后果的成績反映風(fēng)險，如式（1）所示，然后結(jié)合水利工程堤防安全管理的實際情況就能夠?qū)⑺こ痰谭腊踩L(fēng)險體系構(gòu)造為：綜合風(fēng)險等于隱患失效率與風(fēng)險后果的乘積，如式（2）所示。

其次是進行專家的挑選，通過專家權(quán)重的方式來對LEC 法中評估過程主觀性較強、風(fēng)險容忍度考慮不充分的問題進行有效的改進。在這過程中需要從管理單位的各個層級來進行專家的挑選，并根據(jù)每個專家的實際情況來對專家進行賦權(quán)，將權(quán)向量設(shè)定為M。

再次是對風(fēng)險因素進行詳細(xì)研究，利用專家選擇LS 法尋找堤防時期存在的危險源，計算相關(guān)的風(fēng)險等級，然后制定出相應(yīng)的風(fēng)險等級表來對水利工程堤防的風(fēng)險因素進行詳細(xì)的分析[1]。

最后是創(chuàng)建層次模型，分析綜合風(fēng)險。借助業(yè)界專家的專業(yè)能力、收集大的風(fēng)險因素和《大方工程安全評價導(dǎo)則》來進行堤防的層次結(jié)構(gòu)模型的建立，然后進行相應(yīng)的分析，在這過程中需要統(tǒng)計黏度隱患，系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)信息，結(jié)合分析結(jié)果明確隱患失效項目內(nèi)容，之后結(jié)合層次結(jié)構(gòu)系統(tǒng)借助MATLAB 軟件得出綜合風(fēng)險評估的具體數(shù)值，從而來對水利工程堤防安全進行等級的確定。通過這樣的方式來對堤壩進行安全風(fēng)險等級的評級，從而實現(xiàn)對管理人員進行輔助，做出正確的風(fēng)險決策，保證所采取的安全措施具有更好的效果。

在進行專家的選擇過程中需要通過專家權(quán)重的方式來進行專家的選擇，并需要對專家的權(quán)重按照一定的方式來進行分級，在該模型中，站在工作時間、專業(yè)水平、管理能力等多個角度把專家劃分為不同的層級，將專家的評級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置成3 個等級，這樣就能夠根據(jù)專家的實際情況來對每個專家的可信度進行確定，如公式（3）所示。在公式（3）中，Q表示的是一個函數(shù)關(guān)系，并且這個函數(shù)與δi有關(guān)，所以當(dāng)αn的值越接近于1 就說明專家組具備的可信度越高，專家組提出的意見就越合理，越能夠為之后的工作提供參考。在計算某一個專家的權(quán)重時，可以參考公式（4），這樣權(quán)向量就可以用公式（5）來表示：

2 風(fēng)險因素分析

首先，需要根據(jù)堤防工程管理的具體情況分析其中的風(fēng)險因素。結(jié)合水利部堤防導(dǎo)則，借助專家組的專業(yè)力量和豐富的工作經(jīng)驗，判斷工程實行期間存在的危險源和當(dāng)前所面臨的危險等級，在這期間所采取的方法為LS 法，通過計算事故發(fā)生的可能性與事故造成危害的嚴(yán)重程度的乘積來表示風(fēng)險值的大小，如公式（6）所示。

其次，將風(fēng)險值按照一般危險源風(fēng)險等級劃分標(biāo)準(zhǔn)來進行危險等級的判斷，標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。

表1 一般危險源等級劃分標(biāo)準(zhǔn)——LS法

最后，分析風(fēng)險等級比較高的提防風(fēng)險因素，把分析結(jié)論當(dāng)成創(chuàng)建層次結(jié)構(gòu)模型的理論依據(jù)，保障模型構(gòu)建的合理性。

3 層次模型建立及綜合風(fēng)險分析

3.1 層次模型的建立

AHP 分析法是定性定量相結(jié)合的一種綜合性分析方式，在進行分析的過程中需要結(jié)合問題和制定的總目標(biāo)，不斷分解問題，把問題細(xì)分成多個構(gòu)成因素，創(chuàng)建多個層次共存的分析結(jié)構(gòu)模型。然后再結(jié)合數(shù)理化的形式來對多個因素進行分析評價來得到綜合性的決策[2]。這種分析方法的計算非常簡單而且理解難度比較低，可以為工程安全管理工作提供幫助[3]。利用AHP 分析法分析堤防安全風(fēng)險的前提條件是需要擁有相對完善的層次結(jié)構(gòu)模型，本文采用的模型建立方式是通過專家組根據(jù)《堤防工程安全評價導(dǎo)則》來實現(xiàn)。并結(jié)合分析工作所挑選的典型風(fēng)險因素制定對應(yīng)的策略，優(yōu)化當(dāng)前設(shè)計的模型。利用這種方式創(chuàng)建目標(biāo)層、評價層以及因素層三個層次的結(jié)構(gòu)模型。

3.2 綜合風(fēng)險分析

首先是進行判斷矩陣的構(gòu)造，在進行判斷矩陣的創(chuàng)建時，之所以創(chuàng)建判斷矩陣，主要是為了展現(xiàn)上層因素和下層因素之間的關(guān)聯(lián)，把上層因素當(dāng)成對比對象，雙方之間存在著隸屬關(guān)系，利用這種方式可以更加直觀地展現(xiàn)同一層次不同因素之間的重要程度，同時這個相對重要性聯(lián)系會根據(jù)選擇的比較對象不一樣而發(fā)生一些改變[4]。結(jié)合層次結(jié)構(gòu)模型，目標(biāo)層的Ek是評價層F1,F2,F3...Fn的評價準(zhǔn)則，根據(jù)這樣的關(guān)系就可以知道Fn的對應(yīng)因素是因素層Gnn的比較準(zhǔn)則。這樣就可以用ρij來對同一層次第i，j個因素的權(quán)重進行表示。如果當(dāng)ρij=1 時，則會存在對同一層兩個因素的重要程度的判斷是通過1-9 標(biāo)度法來進行賦值比較。通過1-9 標(biāo)度法就能夠通過量化的方式來實現(xiàn)對各個因素之間的重要程度進行表示，從而就能夠進行判斷矩陣的構(gòu)造，如式（7）所示。然后通過判斷矩陣來對被比較元素的權(quán)重ρij進行計算，如式（8）、（9）所示。在公式中Li表示的是判斷矩陣中相同一行數(shù)的乘積。

其次是需要對層次單排序及其的一致性進行檢驗[5]。檢驗的方式是通過對層次結(jié)構(gòu)的檢驗系數(shù)CR 進行計算，具體的方式是將一次性指標(biāo)CI 和RI 引入到層次結(jié)構(gòu)中。

通過計算，如果CR ＜0.1，就代表以上判斷矩陣達到了一致性檢驗的條件。假如CR ≥0.1，就說明當(dāng)前的判斷矩陣沒有通過一致性檢驗，需要調(diào)整一些內(nèi)容，直到判斷矩陣的檢驗系數(shù)CR ＜0.1 為止。驗證公式如式（10）、（11）、（12）所示。其中公式11 中的λmax表示的是判斷矩陣中最大特征根，(Lρ)i代表了向量Lρ的第i個元素，RI 代表平均隨機一致性指標(biāo)。

最后就是進行綜合風(fēng)險的評估。成分分析存在的問題就是在分析的時候取值方式非常單一，容易受到研究者主觀因素的影響，研究范圍和思路受限，從而會對之后得出的分析結(jié)果的精準(zhǔn)性造成影響[6]。

為了解決這個問題，本文采用了對成分分析進行賦權(quán)的方式來進行解決。通過專家組采用1-9 標(biāo)度法針對層次模型中的評價層、因素層設(shè)計相應(yīng)的判斷矩陣，并對所設(shè)計的矩陣開展一次性檢驗，結(jié)合MATLAB 軟件確定不同層次各個因素的對應(yīng)權(quán)重ωmn，由此便可以確定專家m的對應(yīng)權(quán)重。如果專家m=(m=i=1,2,3,...n)則可以將專家的權(quán)重值表示為[ωm1,ωm2,ωm3,...ωmn]這樣就能夠?qū)?quán)重進行計算，如公式（13）所示。由于在權(quán)重賦值的過程中各評價層的項目賦分制不同，具需要將各個項目的得分值轉(zhuǎn)化為百分?jǐn)?shù)的方式來實現(xiàn)對各個項目賦分值進行統(tǒng)一，然后再結(jié)合因素層權(quán)重，明確綜合風(fēng)險值的具體數(shù)值，計算公式如式（14）所示。計算公式當(dāng)中，R代表著水利工程堤防工程綜合風(fēng)險值，μ代表著評價項目的得分情況，除此以外，把上一年的隱患失效項目當(dāng)成一項扣分標(biāo)準(zhǔn)，就能夠得到相應(yīng)的綜合風(fēng)險的劃分。通過這樣的方式來將水利工程堤防安全的風(fēng)險等級設(shè)計為五個不同的級別，分別是優(yōu)秀、良好、一般、較差和差。

4 結(jié)語

綜上所述，通過建立層次分析模型的方式來對水利工程堤防安全風(fēng)險進行分析。同時通過專家賦權(quán)的方式實現(xiàn)了對成分分析中存在的主觀性強、容忍度考慮不充分的問題進行有效的解決，從而實現(xiàn)了層次分析模型能夠更加精準(zhǔn)地實現(xiàn)對水利工程堤防安全風(fēng)險的預(yù)防分析，希望對水利工程堤防安全管理提供一定的幫助。