水電工程施工安全風險評價研究

　　摘要：鑒于水電工程施工難度大、安全問題頻發，提出一種將熵權法與集對分析相結合的水電工程施工安全風險評價模型，由此對風險進行規避。首先從危險源的三個構成要素出發構建評價指標體系并建立評價標準；然后利用熵權法對評價指標進行定量賦權，并結合集對分析理論建立評價指標與評價等級之間的集對關系，計算單指標聯系度及綜合聯系度從而判斷出水電工程施工安全風險等級；最后，應用該評價模型對某一在建水電工程進行實例評價。結果表明，該水電工程施工安全風險大小為一般，評價結果與實際情況基本相符。

　　關鍵詞：水電工程施工；熵權法；集對分析；安全評價

　　1前言

　　在水電工程中，由于其多施工于地形復雜、地質條件差、氣候惡劣等偏僻地區，其面臨的不安全因素較多，因而發生事故以及突發事件的概率往往較高[1]。為此，眾多學者從水電工程安全施工所涉及的安全影響因素以及施工中的風險評估等方面展開了研究。目前，國內外研究水電工程施工安全風險評價的方法頗多，相關理論也趨于成熟。鄭霞忠等[2]利用Euclid評價方法對北盤江某水電工程樞紐施工現場的安全水平進行評定。江新等[3]提出基于云模型改進的水電工程施工疲勞風險模糊綜合評價方法，對水電施工作業疲勞風險進行量化評估。陳志鼎等[4]建立了基于熵權和改進AHP的中小型水電工程施工風險評估模型，然后對各指標進行評價，綜合得出最終的評價結果。吳鵬飛等[5]進行了結構方程的理論引導及方法應用，為安全風險評價指標的確定提供了參考。吳泥等[6]從水電工程施工危險源辨識的角度，探討其目前存在某個單位的問題并提出相應的對策。上述風險評價方法雖對水電工程施工的安全評價有一定的參考價值，但由于水電工程施工中存在較多的不確定性因素，其評價結果并不一定能夠完全真實準確地反映施工現場的真實情況。鑒于熵權—集對分析理論在水環境質量評價、山區丘陵公路邊坡安全評價以及多級生態塘功效綜合評價等多領域評價體系中的成功應用，本文借鑒此方法精髓，在充分識別水電工程施工安全風險的基礎上，建立了基于熵權—集對分析的水電工程施工安全風險評價模型，并應用該模型對某水電工程實例進行探討。

　　2熵權-集對分析模型

　　2.1熵權法

　　在信息論中，熵值是評價信息無序化程度的度量值。具體到水電工程安全施工風險評價中，某一指標的熵值越小，表明該指標的不確定性越大，所攜帶的信息越多，因而對整體的安全風險影響也越大。熵權法正是依據此思路對各不確定性指標賦權，進而定量地分析評價對象。較之于傳統的賦權方法，熵權法具有受主觀因素影響小、適用性強等優點，因而被廣泛地應用于各個領域[7-11]。熵值的計算過程如下。（1）構造判斷矩陣設有m個評價指標，每個評價指標下有n個評價值，構造判斷矩陣P如下：（2）對構造矩陣P作無量綱化處理得到矩陣Q對于越大越優型指標，無量綱化計算如下：（1）對于越小越優型指標，無量綱化計算如下：（2）其中，ij表示各評價指標的觀測值，ma、min分別為各個評價指標的最大值和最小值。（3）計算各評價指標的熵值根據信息熵的定義求出各評價指標的熵值如下：（4）根據熵值確定各指標權重由上一步得出的熵值E1，E2，…Em，計算各個評價指標的權重如下：

　　2.2單指標聯系度

　　為實現對單指標的定量評價，需構建各評價指標與安全風險等級之間的對應關系。依據集對分析理論[12-14]，假設集對H由各評價指標的實際值集合與安全風險等級集合構成，用聯系度量化兩集合之間的關系。對該集對的特性進行分析，共得到N個特性，其中共有特性S個，對立特性P個，既非共有又非對立的特性F個，則集對H的聯系度如下：（5）其中i表示差異不確定系數，i的取值為［-1，1]，j=-1表示對立系數，其均只起標記作用。a、b、c分別表示評價指標與安全風險等級之間的同一度、差異度、對立度。基于上述理論，計算評價指標與評價標準之間的單指標聯系度。首先,計算各指標實際值的平均值，得到評價指標集：={1，2，3，…n}其次,計算各指標與安全風險等級之間的單指標聯系度。

　　2.3綜合聯系度

　　將上述得到的指標權重矩陣W與單指標聯系度μi矩陣相乘，得到指標與各個評價標準之間的綜合聯系度為：

　　2.4確定評價等級

　　基于集對分析的基本原理，水電工程施工安全風險等級由最大綜合聯系度所對應的評價等級確定。

　　3水電工程施工安全風險評價指標體系

　　從危險源的三個構成要素，即潛在危險性、存在條件和觸發因素出發，利用頭腦風暴法列舉出水電工程施工中可能存在風險的影響要素并進行分析，最終選擇出較為主要的影響要素。在工程中，具有潛在危險性的主體有施工人員、材料、機械設備的`安全性等，危險源的存在條件主要為施工環境的安全性，觸發因素主要為現場管理的嚴密性，因此建立包括施工人員、施工環境、安全管理、機械設備四個一級指標的水電工程施工安全風險評價指標體系（表1），并下設多少個二級指標[15]。

　　4評價標準的確定

　　建立量度合適的分級標準是確保準確評價水電工程施工安全風險狀況的基礎。為了更加精準地評估風險大小及區分不同指標的風險狀況，將風險大小劃分為小、比較小、一般、比較大、大五個等級，風險越大對應得分越小，在[0，1]區間內對風險等級進行等分值劃分[16]，其評分標準如下（表2）。

　　5案例分析

　　本文以某一在建的水電站為研究對象，對EW-SPA方法在水電工程施工中的實際應用進行探討和論證。

　　5.1基于熵權法的指標權重計算

　　根據上述構建的評價指標體系，聘請7位有關專家，通過發放問卷的形式對影響水電工程施工安全的多少個評價指標進行打分。根據專家打分的情況，按照式（1）～（4）計算出各評價指標所對應的權重（表3）。

　　5.2單指標聯系度計算

　　基于單指標聯系度的計算原理，對評價指標與不同等級的評價標準之間的單指標聯系度進行計算。首先算出各指標專家打分值的平均值，將其作為各評價指標的評判值，得到評判指標集。其次按照式（6）、（7）計算出各指標與評價等級之間的單指標聯系度（表4）。

　　5.3綜合聯系度計算

　　依據表3中各指標的權重系數，對上述不同評價等級下所有指標的單指標聯系度進行加權平均處理，得到該水電工程施工安全狀況與各個風險評價等級之間的綜合聯系度為：μˉc=(-0.2853-0.72840.32520.2691-0.1431)按照式（9），最大綜合聯系度為0.3252，其對應的評價等級區間為（0.4，0.6]，因而可得出該水電工程施工安全風險大小為一般，與實際考察情況基本一致。同時參考指標權重值的分布，可以看出勞動技能、違規操作、安全生產責任制、機械設備檢測制度所占權重較大，表明在水電工程施工中，施工人員的技術水平及施工中的安全管理及安全檢測制度是影響施工安全風險的主要因素，建議通過提高施工人員的技術水平，加強安全管理等防治措施，降低施工風險。

　　6結論

　　（1）首先從危險源的三個構成要素出發，結合水電工程施工安全的行業規范及要求，利用頭腦風暴法列舉出各項可能的安全風險要素，選取主要的影響施工安全的風險要素構建評價指標體系，并建立相應的評價標準。（2）其次引入熵權法來計算各評價指標的權重值，該方法避免了人為賦權的主觀性，使結果更加精準，并結合集對分析理論構建了水電工程施工安全風險評價模型，定量計算各評價指標與不同評價等級之間的聯系度，最終定性評判水電工程施工安全風險狀況。（3）最后將本文提出的EW-SPA模型應用到在建的A水電站中，對該模型的可行性和實用性進行了驗證。整個評價過程綜合運用了定性及定量的評價方法，客觀性和可操作性較強，為管理者在水電工程施工中進行安全風險評價時提供了一個有益的輔助決策方法。

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