基于灰色綜合評價法的水利工程外觀質(zhì)量評價

馮 強(qiáng)，劉 偉

(新疆塔里木河流域奴爾水利樞紐工程建設(shè)管理局，新疆 和田 848000)

水利工程是我國基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成內(nèi)容，為保障我國社會經(jīng)濟(jì)健康平穩(wěn)發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。近年來，我國的水利工程建設(shè)得到了迅速的發(fā)展，取得了非常不錯的成績，在此過程中也暴露出了一些問題，其中水利工程質(zhì)量方面的問題尤為突出。當(dāng)然，這里的水利工程質(zhì)量不僅指工程實體質(zhì)量，也包括了水利工程在建設(shè)過程中的工作過程質(zhì)量，如內(nèi)業(yè)資料、安全措施等，這些內(nèi)容也是衡量水利工程建設(shè)質(zhì)量不可缺少的重要參考標(biāo)準(zhǔn)。水利工程的外觀作為工程建設(shè)最直觀的視覺反饋，其外觀質(zhì)量也能夠在一定程度上反映出整個水利工程建設(shè)質(zhì)量的高低。

我國水利工程經(jīng)過多年的發(fā)展，其實體質(zhì)量已經(jīng)位于世界先進(jìn)水平。但是，在施工工藝和施工水平不斷進(jìn)步的同時，卻對水利工程外觀質(zhì)量有所忽視，導(dǎo)致我國水利工程外觀建設(shè)質(zhì)量水平相對于其實體質(zhì)量水平較為落后。水利工程的外觀質(zhì)量不單單是對大眾審美的直接體現(xiàn)，也對水利工程提升其使用壽命，使結(jié)構(gòu)更加安全具有十分重要的意義，如水利工程表面長時間與空氣和水接觸，必須考慮其周圍環(huán)境因素對工程結(jié)構(gòu)的腐蝕等問題。因此，如何科學(xué)、客觀的對水利工程外觀質(zhì)量進(jìn)行評價，就成為了當(dāng)前急需解決的問題。

1 水利工程外觀質(zhì)量評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

1.1 現(xiàn)行水利工程外觀質(zhì)量評價指標(biāo)體系的構(gòu)成

目前，水利工程外觀質(zhì)量評價主要由2類指標(biāo)構(gòu)成：第一，水利工程的外觀質(zhì)量評價；第二，水利工程的觀感質(zhì)量評價。目前，觀感質(zhì)量評價已經(jīng)形成了一套較為完善的評價程序和評價方法。而水利工程的外觀質(zhì)量評價則由擬評價的工程施工完成之后，根據(jù)工程實際情況確定評價時間。

目前，專家評分法仍然是較為有效的評價方法，根據(jù)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的評價規(guī)則，得出水利工程的外觀質(zhì)量的評分等級。在評價的過程中，水利工程的外觀質(zhì)量與結(jié)構(gòu)質(zhì)量、材料質(zhì)量等其他方面的工程質(zhì)量相比，相對來說發(fā)生的質(zhì)量評價問題概率較大，在發(fā)現(xiàn)水利工程外觀質(zhì)量存在問題時，要采取措施進(jìn)行整改和完善，并非是為了通過驗收而評價。整改之后，也要對該水利工程的外觀質(zhì)量進(jìn)行隨機(jī)抽查。目前，水利工程的建設(shè)階段和運行階段往往發(fā)生部分重疊，即該水利工程尚未完全建成便有部分工程已投入使用，這在實際情況中是非常常見的。

1.2 評價數(shù)據(jù)類型

水利工程的外觀質(zhì)量評價結(jié)果是以專家打分的形式呈現(xiàn)出來的。水利工程項目在建設(shè)過程中的檢查、檢測部分以及依據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是評價打分的主要依據(jù)。根據(jù)水利工程的外觀質(zhì)量評價數(shù)據(jù)的獲取方法，可將其分為檢測數(shù)據(jù)和檢查數(shù)據(jù)2類，即水利工程外觀質(zhì)量的實測數(shù)據(jù)和描述結(jié)論。實測數(shù)據(jù)是指依據(jù)一定的設(shè)備在水利工程外觀測量采集中得到的測量數(shù)據(jù)，即工作人員現(xiàn)場采用相應(yīng)的測量儀器觀測到的數(shù)據(jù)，如斷面尺寸、軸線等；描述結(jié)論指的是對無法使用數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)的檢測內(nèi)容，對該部分內(nèi)容進(jìn)行描述，并劃分等級。在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，明確了將水利工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)劃分為4個等級。水利工程的外觀質(zhì)量評價的數(shù)據(jù)信息需要定性和定量評價相結(jié)合，評價結(jié)果才能夠真正反映出實際情況。

將水利工程外觀質(zhì)量的實測數(shù)據(jù)和描述結(jié)論組合起來形成質(zhì)量評價體系，該方法雖然應(yīng)用起來較為簡單，操作也不復(fù)雜，但是不可否認(rèn)其存在著諸多缺陷，包括描述結(jié)論的主觀性較強(qiáng)，質(zhì)量評價體系不完善等。因此，在結(jié)合這2類數(shù)據(jù)的前提下，采用現(xiàn)代綜合評價法來獲得更加具體的評價結(jié)論體系，能夠有效彌補(bǔ)上述方法的缺陷，發(fā)揮出所有數(shù)據(jù)的價值。

2 基于灰色綜合評價的水利工程外觀質(zhì)量評價模型

2.1 灰色綜合評價與傳統(tǒng)方法的區(qū)別與優(yōu)勢

首先，對數(shù)據(jù)樣本的容量要求不同。數(shù)據(jù)樣本的多少對水利工程外觀質(zhì)量檢測點的合格率計算具有直接的影響，當(dāng)數(shù)據(jù)的樣本容量不足時，會加劇合格率不穩(wěn)定性。實測數(shù)據(jù)與描述結(jié)論作為計算合格率的主要依據(jù)，合格率會由于樣本數(shù)據(jù)的多少，其比例會發(fā)生相應(yīng)的改變，傳統(tǒng)的評價方式必須要保證足夠容量的數(shù)據(jù)，以此來保障結(jié)果的可靠性。對于灰色綜合評價法來說，并不需要數(shù)據(jù)容量達(dá)到一定的要求，是根據(jù)檢測數(shù)據(jù)和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)之間存在的偏差的關(guān)聯(lián)度來對合格率進(jìn)行計算的。其次，計算方法不同。傳統(tǒng)方法是合格率是采用測量點合格數(shù)占總測量點數(shù)的百分比，從而得出合格率。關(guān)聯(lián)度是建立在關(guān)聯(lián)系數(shù)計算模型的前提之下的，其附加程度較大。對于水利工程外觀質(zhì)量評價，每個分部分項工程的取樣數(shù)量相同，合格率基本不會發(fā)生變動。采用關(guān)聯(lián)度進(jìn)行評價，通過計算關(guān)聯(lián)度，可以得到更加準(zhǔn)確的得分。最后，結(jié)果應(yīng)用不同。按照傳統(tǒng)的評價方法對水利工程外觀質(zhì)量進(jìn)行評價，只能得出相應(yīng)的評價分?jǐn)?shù)和質(zhì)量等級情況，如外觀質(zhì)量屬于合格還是優(yōu)秀等。采用灰色綜合評價法可以得出水利工程外觀質(zhì)量的優(yōu)劣成都，不同的分部分項工作相同質(zhì)量得分背景下的質(zhì)量高低情況，并對水利工程外觀質(zhì)量控制提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

2.2 外觀質(zhì)量評價數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析

一般而言，水利工程相關(guān)配套建筑種類較多，并且隨著水利工程應(yīng)用功能的增加，在其建設(shè)過程中也在不斷增加相關(guān)的配套工程，如景觀綠化、道路橋梁等內(nèi)容，由于配套工程內(nèi)容不同，其外觀質(zhì)量評價也存在一些差異。由于在水利工程外觀質(zhì)量評價有關(guān)規(guī)定中，明確了配套工程的評價標(biāo)準(zhǔn)，因此，在進(jìn)行綜合評價時，要對該部分工程進(jìn)行充分的考慮。

首先，確定水利工程外觀質(zhì)量實測數(shù)據(jù)比較數(shù)列及相應(yīng)的參考數(shù)列：

(1)

其次，計算灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)：

(2)

加權(quán)關(guān)聯(lián)度計算公式：

(3)

式中，Wk—各指標(biāo)值的權(quán)重系數(shù)，水利工程外觀質(zhì)量評價中的檢查內(nèi)容的聯(lián)系數(shù)，也是綜合評價依據(jù)之一。因此，采用灰色關(guān)聯(lián)度對水利工程進(jìn)行評價需要考慮2方面的內(nèi)容，重點在于選取和確定權(quán)重。

W(n)={X(n)k|k=1，2，…，n}

(4)

2.3 評價體系的優(yōu)化

水利工程外觀質(zhì)量數(shù)據(jù)可分為2類：第1類是明確的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；第2類是以設(shè)計為依據(jù)的評價數(shù)據(jù)，2者存在一定的差異。因此，在建模過程中要充分的考慮到這一點。

(1)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計值

這類數(shù)據(jù)按照關(guān)聯(lián)系數(shù)進(jìn)行計算，實測數(shù)據(jù)跟設(shè)計值之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)都可以計算出來，檢測值雖然與設(shè)計值沒有明顯的差異，但是關(guān)聯(lián)程度卻是大大不同的，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，按照綜合評價法得到水利工程的外觀質(zhì)量等級。

(2)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的客觀要求

實測數(shù)據(jù)與設(shè)計值之間的差值在合理范圍內(nèi)為合格，合格點與標(biāo)準(zhǔn)點的數(shù)據(jù)差距應(yīng)有一定范圍內(nèi)波動。因此，可以得出：

(5)

同時，可知：

(6)

根據(jù)灰色管理理論的內(nèi)涵，實測數(shù)據(jù)應(yīng)在此范圍內(nèi)波動，這樣才具有對比的意義。因此，標(biāo)準(zhǔn)值差為0，其主要的意義在于根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值與數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)度來得出水利工程外觀質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)外觀質(zhì)量之間的關(guān)聯(lián)度，以此作為評價實際得分。

3 實證研究

3.1 小型水庫除險加固工程

某小型水庫位于嘉陵江的上游，庫容為9.79萬m3，主要功能為防洪、灌溉兼顧水產(chǎn)養(yǎng)殖等。水庫大壩主要是由土壩和輸水洞等組成，大壩長約160m。目前，壩體護(hù)坡較為凌亂，且沒有防護(hù)，存在一定的安全隱患。經(jīng)過有關(guān)部門進(jìn)行鑒定，有必要進(jìn)行除險加固建設(shè)。此次建設(shè)內(nèi)容包括：壩坡、輸水洞以及消力池。

對于主要的外觀質(zhì)量檢測指標(biāo)，建立評價指標(biāo)體系，評價外觀質(zhì)量的等級次序。

表1 外觀檢測主要指標(biāo)情況

根據(jù)以上指標(biāo)，以此劃分權(quán)重值。根據(jù)重要程度，對上述檢測指標(biāo)進(jìn)行評價，選擇的權(quán)重為：

Wj=(W1，W2，W3，W4，W5)=(0.1，0.1，0.2，0.3，0.3)

(7)

(1)以檢測斷面0+10為例，計算指標(biāo)關(guān)聯(lián)度：

ξ1(1)=0.353
ξ1(2)=0.714
ξ1(3)=0.511
ξ1(4)=0.532
ξ1(5)=0.692

(2)計算加權(quán)關(guān)聯(lián)度：

0.511×0.2+0.532×0.3+0.692×0.3)=0.567

同理，可得：

r2=0.768，r3=0.670，r4=0.652，r5=0.645

由此可知，砌石護(hù)坡外觀尺寸質(zhì)量排序依次為：r2〉r3〉r4〉r5〉r1。

同理，按照上述公示，可求出溢洪道關(guān)聯(lián)系度：ξ1=0.38，ξ2=0.76，ξ3=0.76

分別對溢洪道、消力池及控制段加權(quán)關(guān)聯(lián)度進(jìn)行計算：

(1)計算溢洪道加權(quán)關(guān)聯(lián)度：

1×0.4)=0.74

(2)消力池段加權(quán)關(guān)聯(lián)度：

0.94*0.4)=0.82

(3)控制段加權(quán)關(guān)聯(lián)度：

1+0.84*0.4)=0.84

可以看出，溢洪道控制段外觀質(zhì)量最高。

3.2 得分相同的水利工程對比

在實際情況中，存在不同的水利工程其外觀質(zhì)量評價相同的情況，根據(jù)評分的主要檢測數(shù)據(jù)，對2個評分相同的水利工程進(jìn)行評價。

根據(jù)質(zhì)量要求計算各項合格率，計算公式為：

μ=Gi·G×100%

(8)

上式中，Gi—指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量，G—數(shù)據(jù)總數(shù)。

計算得出：μ1=90%，μ2=90%，μ3=70%，μ4=70%

根據(jù)水利工程外觀質(zhì)量等級與檢測合格率得分的對應(yīng)關(guān)系可知以下內(nèi)容：

同理，B水利工程相應(yīng)實測數(shù)據(jù)為：

利用公式(8)計算得出：μ1=91.7%，μ2=91.7%，μ3=75%，μ4=83.3%

根據(jù)表2和表3中的數(shù)據(jù)得知，雖然不同的水利工程收集的數(shù)據(jù)樣本不同，但是最終的外觀質(zhì)量評價卻是相同的。首先，將不合格點進(jìn)行排除，可得：

表2 A工程外觀質(zhì)量得分情況表

表3 B工程外觀質(zhì)量得分情況表

將評價指標(biāo)中國的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的波動幅度作為計算關(guān)聯(lián)度之差，即：

(9)

計算關(guān)聯(lián)系數(shù)：

ξa(1)=0.515
ξa(2)=0.549
ξa(3)=0.985
ξa(4)=0.422

ξb(1)=0.566
ξb(2)=0.508
ξb(3)=0.980
ξb(4)=0.417

計算關(guān)聯(lián)度：

r1=0.515×0.25+0.549×0.25+
0.985×0.25+0.422×0.25=0.6178

r2=0.566×0.25+0.508×0.25+0.983×
0.25+0.417×0.25=0.6175

根據(jù)上述計算結(jié)果可知：A水利工程的外觀質(zhì)量優(yōu)于B水利工程，同時，也可以采用對比實測數(shù)據(jù)的方法，即對比2個水利工程相同檢測項目的數(shù)據(jù)，在外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)存在差異的情況下，通過對比2者之間外觀質(zhì)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)來確定質(zhì)量關(guān)系。

4 結(jié)語

將灰色管理理論應(yīng)用到水利工程外觀質(zhì)量的評價工作中，建立基于灰色綜合評價法的水利工程外觀質(zhì)量評價模型，在很大程度上彌補(bǔ)了我國當(dāng)前水利工程外觀質(zhì)量評價方法方面的空白，對水利工程外觀質(zhì)量評級及工程總體的質(zhì)量管理具有較強(qiáng)的現(xiàn)實意義。同時，在采用該方法對水利工程外觀質(zhì)量進(jìn)行評價時，應(yīng)重點注意極值和權(quán)重的選擇，充分反映出評價對象的實際特點。最后，由于本人水平和時間有限，本文研究還存在諸多不足之處，如選擇的水利工程樣本較少，還需選擇更多的樣本進(jìn)行驗證。在未來的研究和工作中，將重點研究本方法的普適性。