基于AHP-灰色关联度分析的我国城市综合管廊运维风险研究.pdf

基于AH P-灰色关联度分析的我国城市综合管廊运维风险研究*安玉华 杜影泽(吉林建筑大学经济与管理学院 长春 1 3 0 1 1 8)摘 要 为了准确评估综合管廊运维阶段的风险因素,降低综合管廊运维过程中的安全事故发生概率,笔者从管廊附属设施风险、廊体结构风险、管廊运营风险、基础环境风险4个方面构建2 5个运维风险评价指标。针对涉及定性和定量的运维风险评价指标,利用AH P法和灰色关联度法,建立了城市综合管廊运维风险评价模型,用于识别综合管廊在运维阶段的风险因素,并以某城市综合管廊项目为工程实例,分析管廊运维阶段风险。其结果表明:该方法能够准确评价管廊项目运维阶段风险因素,为管廊项目降低运维风险的措施提高新思路。关键词 综合管廊 运维管理 AH P方法 灰色关联度分析 风险研究中图分类号:TU 7 1 4 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 2-2 8 7 2(2 0 2 3)1 1-0 1 9 9-0 5 综合管廊是城市的生命线,综合管廊运维管理是标准化,有利于今后综合管廊行业的稳健快速发展。但是目前在城市综合管廊运维风险方面的研究方法多为定性分析和静态研究,没有一个量化的标准说明,也没有考虑到各项指标之间复杂的影响。针对综合管廊建设的相关研究较多,对管廊运维风险问题分析的角度相对单一,无法全面评估管廊运维过程中的综合风险水平。管廊运维风险类型复杂多样,单一风险类型的评估无法使运维单位全方位了解管廊运维阶段的状态。基于此,笔者在分析综合管廊运维阶段现状的基础上,结合已有研究成果,从从管廊附属设施风险、廊体结构风险、管廊运营风险、基础环境风险四个方面,构建2 5个运维风险评价指标,设计了综合管廊运维阶段风险评价指标体系,并采用AH P-G R E构建了运维风险评价模型。1 评价指标体系建立本文按照区域性原则、层次性原则、可操作性原则以及动态性原则,参考大量的研究文献并结合某综合管廊的实际情况,制定出符合综合管廊实际情况的城市综合管廊运维风险评价指标体系。按经典风险管理理论中风险源辨识的思路,从管廊附属设施风险、廊体结构风险、管廊运营风险、基础环境风险四个方面挑选出城市综合管廊运维风险评价指标体系(见表1)。表1 综合管廊项目运维风险评价指标体系目标层准则层指标层运维风险评价指标管线及附属设施风险B 1设施质量C 1设备安装情况C 2设施空间布局C 3管线空间布局C 4管线扩容C 5管线间相互作用C 6管线材质、安装情况C 7管线运行超负荷C 8廊体结构风险B 2结构力学性能不合格率C 9抗震设计不合格率C 1 0复杂节点设计不合理C 1 1断面设计不合理C 1 2施工人员素质较差C 1 3工程材料质量不合格率C 1 4作业环境较差C 1 5运营风险B 3管理制度不健全C 1 6运维信息化水平较低C 1 7运维人员素质较差C 1 8暴雨、地震自然因素C 1 9基础环境风险B 4管廊上方交通流量过大C 2 0地质环境较差C 2 1人为破坏C 2 2温度不合理率C 2 3湿度不合格率C 2 4有毒气体浓度C 2 5591(紫砂艺术)2 0 2 3年1 1月 陶陶 瓷瓷 CC ee rr aa mm ii cc ss *作者简介:安玉华(1 9 7 4),博士,副教授;研究方向为工程经济、建筑项目管理。2 建立管廊运维阶段风险评价模型2.1 AH P法层次分析法(AH P法)将综合管廊项目运维阶段风险分解为不同层次,即指标层对准则层、准则层对目标层,并计算各风险评价指标的权重值,步骤如下:(1)确定综合管廊运维风险指标。由表1可知,主要分为目标层A、准则层B和指标层C。根据1-9标度法(见表2),邀请综合管廊项目专家、相关人员对同一层级的运维风险评价指标进行两两比较及赋值。表2 风险等级表序号重要等级赋值1指标i与指标j同等重要12指标i与指标j稍微重要33指标i与指标j明显重要54指标i与指标j强烈重要75指标i与指标j极端重要96上述指标重要等级之间的值2,4,6,8 根据标度法得到两两比较风险评价指标判断矩阵,即:C=C1 1 C1n Cn1 Cn n(4)(2)根据P e r r o n定理,综合管廊项目判断矩阵相应的权重向量W:W=1、2nT(2)(3)判断矩阵一致性检验,也就是对综合管廊项目运维风险评价指标权重合理性进行检验,即一致性指标C R0.1,说明给定投资风险指标权重合理,满足一致性检验效果,能对其进行风险评估,综合反之亦然,具体计算表达式为:C R=-nm a x(n-1)R I0.1(3)式中:R I 平均随机一致性指标。2.2 灰色关联度法灰色关联度法是在灰色理论的基础上分析综合管廊项目运维风险因素之间的差异程度,计算步骤如下:(1)分析综合管廊项目运维风险评价指标之间的相互关系,本文风险因素有2 4个,具体评价指标为:(x1、x2xn)=x1(1)x1(1)x1(m)xn(m)(4)(2)取各风险因素的最小值作为投资风险评价的参考数列序列,并进行无量纲化处理。(3)计算投资风险评价指标与确定参考序列之间的绝对值,即:i=|x0(k)-xi(k)|(5)(4)计算综合管廊项目运维风险各指标之间的关联情况,即:i(k)=m i nim i nk|x0(k)-xi(k)|+m a x im a xk|x0(k)-xi(k)|x0(k)-xi(k)+m a xim a xk|x0(k)-xi(k)|(6)式中:i(k)关联系数,k=1,2,.2 4;分辨系数,体现各投资风险指标间的关联差异,该指标越小,风险评价指标关联差异性越大,本文取0.5。(5)最后得到由各风险指标关联度构成的灰色评价矩阵,即:L=L1 1Ln1L1mLn m(7)2.3 基于AH P法和灰色关联度的运维风险评价模型根据上述计算步骤,综合管廊项目运维风险评价模型为:Ei=mi=1jLi j(8)3 案例分析为验证所选模型的有效性,笔者选取某城市综合管廊项目为例进行评价,根据综合管廊项目运维风险邀请专家对各风险评价指标进行评分,制定5个风险等级,即极高、高、中、低、较低风险(见表3)。笔者邀请1 0位相关领域专家采用1-9标度法对综合管廊项目运维风险因素中的定性指标赋权打分,对定量指标调研,从而得到目标层、准层、指标层各风险评价指标权重(见表4)。691 陶陶 瓷瓷 CC ee rr aa mm ii cc ss (紫砂艺术)2 0 2 3年1 1月表3 综合管廊项目运维风险等级划分序号风险等级风险等级区间1极高风险(0.1 7,0.2 02高风险(0.1 4,0.1 73中风险(0.1 0,0.1 44低风险(0.0 7,0.1 05较低风险(0,0.0 7表4 综合管廊项目风险因素权重指标B 1B 2B 3B 4WB 111/5330.2 2 3 6B 251730.5 7 6 2B 31/31/7110.0 8 5 9B 41/31/3110.1 1 4 3一致性检验:=4.2 5 3,C I=0.0 8 4,R I=0.8 8 2,C R=0 0 9 61表5 各风险因素权值表目标层权重指标层权重综合权重管线及附属设施风险B 10.2 2 36设施质量C 10.0 3 090.0 0 69设备安装情况C 20.0 7 250.0 1 62设施空间布局C 30.1 2 330.0 2 76管线空间布局C 40.1 0 490.0 2 35管线扩容C 50.0 4 430.0 0 99管线间相互作用C 60.1 4 660.0 3 28管线材质、安装情况C 70.1 4 050.0 3 14管线运行超负荷C 80.3 3 720.0 7 54廊体结构风险B 20.2 7 62结构力学性能不合格率C 90.3 4 310.0 9 48抗震设计不合格率C 1 00.1 5 960.0 4 41复杂节点设计不合理C 1 10.2 6 450.0 7 31断面设计不合理C 1 20.1 2 730.0 3 52施工人员素质较差C 1 30.0 2 780.0 0 77工程材料质量不合格率C 1 40.0 7 780.0 2 15运营风险B 30.0 8 59作业环境较差C 1 50.1 2 640.0 1 09管理制度不健全C 1 60.1 1 960.0 1 03运维信息化水平较低C 1 70.1 2 640.0 1 09运维人员素质较差C 1 80.0 5 120.0 0 44暴雨、地震自然因素C 1 90.5 7 650.0 4 95基础环境风险B 40.1 1 43管廊上方交通流量过大C 2 00.2 2 030.0 2 52地质环境较差C 2 10.1 0 480.0 1 20人为破坏C 2 20.3 2 370.0 3 70温度不合理率C 2 30.0 4 170.0 0 48湿度不合格率C 2 40.0 4 340.0 0 50有毒气体浓度C 2 50.2 6 610.0 3 04 同理得到综合管廊项目运维阶段目标层风险指标权重,具体如表5所示。接着邀请十位管廊项目专家及经验人士对2 5个运维风险指标进行评分。791(紫砂艺术)2 0 2 3年1 1月 陶陶 瓷瓷 CC ee rr aa mm ii cc ss 表6 专家评分表专家C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 C 7 C 8 C 9 C 1 0 C 1 1 C 1 2 C 1 3 C 1 4 C 1 5 C 1 6 C 1 7 C 1 8 C 1 9 C 2 0 C 2 1 C 2 2 C 2 3 C 2 4 C 2 511.511.5 3.5432.532.5 3.5 1.511.5 3.5432.532.5 3.532.5 3.5 1.51211.5133.5 3.532.523.511.5133.5 3.532.523.5 2.523.511.531.511.5 3.534223.531.511.5 3.534223.5323.531.52421.5 1.544.5 3.5 2.5 2.533.521.5 1.544.5 3.5 2.5 2.533.5 2.523.511.551.5112.533.5 3.533.531.5112.533.5 3.533.5333.5 3.5 1.5161.5 1.5 1.5 3.534223.5 2.5 1.5 1.5 1.5 3.534223.5 2.523.5 2.5 1.5 1.5711.5 1.533.5 3.532.523.511.5 1.533.5 3.532.523.5 2.523.511.5821.5 1.544.5 3.5 2.5 2.53321.5 1.544.5 3.5 2.5 2.5332.53321.591.5 1.5 1.5 2.533.5 3.533.5 2.5 1.5 1.5 1.5 2.533.5 3.533.5 2.533.5 2.5 1.5 1.51 0 1.511.5 3.5432.532.5 3.5 1.511.5 3.5432.532.5 3.532.5 3.5 1.51参考序列1112.5332222.51112.5332222.5222.511 根据(5)得到了运维风险指标与确定参考序列之间的最大、最小绝对值,即:m i n=m i n1inm i n1jm|x0j-xi j|=0m a x=m a x1inm a x1jm|xi0-xi j|=1.5然后得到综合管廊项目运维风险评价指标的关联度,如表7所示。表7 各运维风险评价指标权值大小风险指标关联度设施质量C 10.6 2 60设备安装情况C 20.7 2 99设施空间布局C 30.5 5 32管线空间布局C 40.6 5 02管线扩容C 50.7 0 22管线间相互作用C 60.6 7 79管线材质、安装情况C 70.6 2 94管线运行超负荷C 80.6 4 68结构力学性能不合格率C 90.5 8 10抗震设计不合格率C 1 00.6 3 12复杂节点设计不合理C 1 10.6 7 79断面设计不合理C 1 20.7 8 18施工人员素质较差C 1 30.7 0 91工程材料质量不合格率C 1 40.5 9 83续表7作业环境较差C 1 50.7 0 22管理制度不健全C 1 60.6 7 79运维信息化水平较低C 1 70.6 2 94运维人员素质较差C 1 80.6 4 68暴雨、地震自然因素C 1 90.5 8 10管廊上方交通流量过大C 2 00.6 3 12地质环境较差C 2 10.6 4 68人为破坏C 2 20.6 3 29温度不合理率C 2 30.6 1 56湿度不合格率C 2 40.7 2 99有毒气体浓度C 2 50.7 2 99 各风险因素评价结果如表8所示。表8 综合管廊项目运维风险因素等级风险指标综合评价风险级别设施质量C 10.0 0 43低风险设备安装情况C 20.0 0 18低风险设施空间布局C 30.0 1 53较高风险管线空间布局C 40.0 1 52较高风险管线扩容C 50.0 0 70一般风险管线间相互作用C 60.0 2 22高风险管线材质、安装情况C 70.0 1 98高风险管线运行超负荷C 80.0 4 88高风险结构力学性能不合格率C 90.0 0 51低风险891 陶陶 瓷瓷 CC ee rr aa mm ii cc ss (紫砂艺术)2 0 2 3年1 1月续表8风险指标综合评价风险级别抗震设计不合格率C 1 00.0 2 78高风险复杂节点设计不合理C 1 10.0 4 95高风险断面设计不合理C 1 20.0 2 75高风险施工人员素质较差C 1 30.0 0 55低风险工程材料质量不合格率C 1 40.0 1 29较高风险作业环境较差C 1 50.6 9 13高风险管理制度不健全C 1 60.0 0 69一般风险运维信息化水平较低C 1 70.0 0 28低风险运维人员素质较差C 1 80.0 0 28低风险暴雨、地震自然因素C 1 90.0 2 89低风险管廊上方交通流量过大C 2 00.0 1 59高风险地质环境较差C 2 10.0 0 77低风险人为破坏C 2 20.0 2 34高风险温度不合理率C 2 30.0 0 30低风险湿度不合格率C 2 40.0 0 36低风险有毒气体浓度C 2 50.0 2 22高风险4 评价结果分析将综合权值、关联度系数、专家打分值相结合,综合计算得到,在城市综合管廊运维阶段的2 5个风险因素中,管线间相互作用C 6、管线材质、安装情况C 7、管线运行超负荷C 8、抗震设计不合格率C 1 0、复杂节点设计不合理C 1 1、断面设计不合理C 1 2、作业环境较差C 1 5、管廊上方交通流量过大C 2 0、人为破坏C 2 2有毒气体浓度C 2 5属于级(高风险水平);设施空间布局C 3、管线空间布局C 4、工程材料质量不合格率C 1 4。属于级(较高风险水平);管线扩容C 5、管理制度不健全C 1 6属于级(一般风险水平);设施质量C 1、设备安装情况C 2、结构力学性能不合格率C 9、施工人员素质较差C 1 3、运维信息化水平较低C 1 7、运维人员素质较差C 1 8、暴雨、地震自然因素C 1 9、地质环境较差C 2 1、温度不合理率C 2 3、湿度不合格率C 2 4等属于级(低风险的风险水平)。综合评估分析各评价指标所对应的施工风险等级,在工程施工过程中需要重点加强规章制度体系建设提升施工现场管理能力,并通过加强日常安全培训教育提升运维人员技术素质,降低运维风险。5 结语笔者以某综合管廊项目为研究对象,从管廊附属设施风险、廊体结构风险、管廊运营风险、基础环境风险四个方面出发建立评价指标体系,以行业专家综合评分计算指标权重,构建系统的综合管廊项目风险评价指标体系,并将该方法在工程实例运用,验证了其可行性,对于综合管廊项目运维阶段降低风险的措施具备一定的参考价值。参考文献1 陈雍君,李晓健,吴光晔,等.基于故障树和贝叶斯网络的管廊运维风险评估J/O L.地下空间与工程学报,2 0 2 3-0 9-0 9.2 秦璇璇,方必和.基于AHP-灰色关联度分析法的水利工程风险评价研究J.项目管理技术,2 0 2 0,1 8(8):7 4-7 9.3 陈刚,张培兴,王博冉,等.国内城市地下综合管廊文献计量可视化分析J.建筑经济,2 0 2 2,4 3(S 2):4 6 1-4 6 6.4 刘爽,焦晨晓.基于组合赋权的城市地下综合管廊运维阶段风险因素分析J.工程经济,2 0 2 3,3 3(7):4 5-5 4.5 王舒.AHP-模糊综合评价法在高校基建项目审计风险评价中的应用J.经济研究导刊,2 0 1 8,2 5:1 1 4-1 1 5.6 陈亮.基于AH P-熵值法的市政道路工程风险模糊评价J.安徽建筑,2 0 1 8(1):2 8 7-2 8 9.7 程宇航.基于模糊认知图的城市地下综合管廊运维安全风险分析研究D.烟台:山东工商学院,2 0 2 3.8 韩红凯,李琳琳,刘彦伟,等.滨海城市综合管廊全方位风险评估与智能化实现J.河南理工大学学报(自然科学版),2 0 2 3(4):5 7-6 5.9 崔文浩.基于概率对偶犹豫模糊集的综合管廊运维安全风险评估模型研究D.重庆:重庆交通大学,2 0 2 3.1 0 魏华杰.综合管廊智慧运维管理平台应用研究J.天津建设科技,2 0 2 2,3 2(6):7 7-8 0.1 1 商冬凡,苗雷强,唐梦芸,等.综合管廊运维阶段安全风险分析及控制J.低温建筑技术,2 0 2 2,4 4(1 1):1 4 4-1 4 7+1 5 1.1 2 杜华明,张明昌,刘爽,等.基于数据融合与挖掘的城市综合管廊运维管理探索J.建筑电气,2 0 2 2,4 1(1 1):6 4-7 0.991(紫砂艺术)2 0 2 3年1 1月 陶陶 瓷瓷 CC ee rr aa mm ii cc ss