基于DEMATEL-ISM的城市综合管廊建设影响因素.pdf

第 卷第 期 年 月土木工程与管理学报 .:./.收稿日期:修回日期:作者简介:赵金先()男山东诸城人硕士教授研究方向为工程项目管理(:.)通讯作者:毛 宁()男山东济宁人硕士研究生研究方向为工程项目管理(:.)基于 的城市综合管廊建设影响因素赵金先 毛 宁 王 枫 刘路遥(青岛理工大学 管理工程学院 山东 青岛)摘 要:推进综合管廊建设是城市现代化的发展方向发展过程存在诸多障碍 为有效解决综合管廊建设受阻的问题从政策、经济、社会、技术、环境、规划 个层面归纳了影响城市综合管廊建设的 个障碍因素 运用 方法识别关键影响因素并构建因素间的层级路径绘制了影响因素的解释结构模型 结果表明:政策层面的综合管廊专项法律法规为根本因素城市规划与城市定位、城市经济发展水平、拟建区人口密度、地下空间利用规划为深层因素利益相关者对项目的接受度、综合管廊专项规划为直接因素 依据研究结果提出了促进城市综合管廊发展的建议关键词:综合管廊 建设 影响因素 中图分类号:.文献标识码:文章编号:()():.:.:城市地下综合管廊建设较好地解决了路面反复开挖管线事故频发等“城市病”问题为集约化、科技化、可持续的现代化城市发展提供了有力支撑 目前尽管有国家政策的支持但由于诸多客观条件的限制我国综合管廊的发展依然缓慢对于城市地下综合管廊的研究国外起步较早 年 等分析了建设城市综合管廊存在的风险并提出城市地下空间工程 第 期赵金先等:基于 的城市综合管廊建设影响因素的可持续发展战略 年 等指出综合管廊的创新和优势同时提出城市综合管廊的规划与建设要结合政策、经济等方面综合考虑 由于国内近几年综合管廊的建设相关研究逐渐增加 年朱珊等通过构建 评价模型认为在综合管廊的投融资、规划建设阶段采用 模式是可行的 年周鲜华等运用 模型研究综合管廊项目采用 模式的风险以及风险之间的内在联系 年白庶等研究了在综合管廊全生命周期中应用 技术的价值为管廊的规划、设计、施工和运维等阶段提供保障 年张新文构建 模型全面客观地评价了管廊全生命周期中 个阶段的风险且认为报废阶段风险最高其他阶段风险次之并给出针对性措施 郑立宁等通过运用模糊综合评价理论量化了综合管廊结构健康状况评估结果并以此来指导综合管廊的运维管理综上虽然学者们对综合管廊的投融资模式、项目管理技术以及管廊全寿命期各阶段风险等方面进行了探讨但针对促进城市综合管廊建设发展的问题未展开较深入研究 鉴于此本文以济宁市中心城区综合管廊 项目为例借助 方法对影响城市综合管廊建设的因素进行了识别和系统分析构建解释结构模型剖析城市综合管廊建设影响因素的层级路径明确根本因素和直接因素等提出促进城市综合管廊发展的具体建议 方法.方法(决策实验室分析法)与(解释结构模型)作为 种常用的研究复杂系统组成要素关联关系的系统分析方法在许多领域已得到广泛应用 是一种使用图论和矩阵工具进行问题分析的方法 首先构建系统内部各要素之间关系的直接影响矩阵、规范直接影响矩阵以及综合影响矩阵然后计算系统各要素的影响度、被影响度、中心度以及原因度从而确定各要素的权重情况及因果关系最后将中心度及原因度可视化展示以便查看和分析 是一种系统工程的研究方法通过构建可达矩阵进行递阶分解绘制解释结构模型展示系统各要素间层级关系的分布 种方法的结合能够更加全面准确地识别与分析城市综合管廊建设的影响因素确定影响程度与关键因素为促进城市综合管廊的发展提供对策.方法步骤本文以济宁市综合管廊 项目为例分析城市综合管廊建设的影响因素具体步骤如下:()识别并确定城市综合管廊建设的影响因素设为 影响因素的数量为()考虑各个因素间的相互影响关系按照一定的标度将判断定量化 根据专家丰富的知识和经验对相关因素进行成对比较按照:无影响:弱影响:一般影响:强影响 个等级的标度进行赋值评价从而完成从定性到定量的过渡确定各个要素间的直接影响程度 若请 位专家进行评判第 位专家给出的 对 的直接影响程度记为 若 则 然后把专家的评判结果平均化得到系统的直接影响矩阵()其中 ()利用式()对矩阵 进行计算可以得到归一化后的直接影响矩阵()()易知 并且 ()利用式()对矩阵 进行计算可以得到综合影响矩阵()()()()式中:为单位矩阵()计算各因素的影响度 被影响度 中心度 与原因度:()()()()其中式()表示影响度 是通过将矩阵 中的 土木工程与管理学报 年元素按行相加得到的反映了相应的影响因素按行对其他因素的综合影响程度式()表示被影响度 是通过将矩阵 中的元素按列相加得到的反映了相应的影响因素按列对其他因素的综合影响程度式()表示中心度 是通过将影响度 和被影响度 相加得到且中心度越大该因素所起的作用越大可以确定因素之间的相对重要程度式()表示原因度 是通过从影响度 中减去被影响度 所得若 记为原因因素若 记为结果因素()将上述中心度、原因度分别作为坐标系的横轴和纵轴绘制城市综合管廊建设影响因素的因果图使计算结果直观呈现()构建邻接矩阵 可达矩阵:在矩阵 中引入阈值 的概念若 则若 则 将矩阵 进行简化得到邻接矩阵 利用公式()布尔运算构建可达矩阵()在矩阵 中 表示某要素到另一要素之间存在直接影响 则表示某要素到另一要素不存在直接影响 ()()其中:为矩阵 的总体平均值 为矩阵 的总体标准差()通过矩阵 计算可达集、先行集 以及两个集合的交集()可达集 是指矩阵 中某个元素对应的行中包含 的元素集 先行集 表示矩阵 中某个元素对应的列中包含 的元素集 交集 表示可达集 和先行集 的公共集()对矩阵 层次化处理当()()()时提取出相关因素并在可达集 中划掉该元素将每次提取的因素由上往下依次放置重复上述步骤直到所有元素都被划掉()根据上述内容绘制城市综合管廊建设影响因素的解释结构模型图本文基于 的城市综合管廊建设影响因素研究流程如图 所示 济宁市中心城区综合管廊 项目工程概况与影响因素确定.工程概况 年底山东省政府办公厅下发关于贯彻国办发 号文件推进城市地下综合管廊建设的实施意见(鲁政办发 号)并将建设目标分解到各市 本文以山东济宁市中心城?ISMDEMATEL?图 基于 的城市综合管廊建设影响因素研究流程区综合管廊 项目为案例展开研究该项目为市级重点民生项目被评为国家和省级 示范项目 综合管廊总长约.总投资约.亿元分为 个子项目的 个路段即市直区、兖州区、经开区:()市直区段工程:条综合管廊合计长.总投资约为.亿元()兖州区段工程:条综合管廊长.总投资约为.亿元()经开区段工程:条综合管廊长.总投资约为.亿元 管廊工程由土建、安装及管线入廊工程 部分组成对给排水管、电力电缆、通信管道、供热管道等实施综合收纳 同时在 个管廊优先建设区内形成管廊规划中心项目初步满足了济宁市发展面临的土地集约化利用和管线集约化建设的实际需求也为其他城市的发展提供了强有力的支持 缓解了城市的能源供应、基础设施不足等问题也可以达到环境保护和集约型发展的目的.城市综合管廊建设影响因素确定通过查阅关于综合管廊、旧城改造以及城市更新等方面的国内外文献结合财政部政府和社会资本合作中心项目数据库中济宁市中心城区综合管廊 项目信息对城市综合管廊建设涉及的影响因素进行分类整合 最终从以下 个层面确定了城市综合管廊建设的影响因素.政策层面政府是综合管廊建设的推动者政府制定的政策可以起到引导作用 激励与强制性政策力度越大综合管廊的标准、规范越完善专项法律法规越健全越能够提高其他主体参与城市综合管廊建设的积极性 因此从政策层面选取的 第 期赵金先等:基于 的城市综合管廊建设影响因素影响因素为综合管廊专项法律法规、技术规范标准完善程度、管线入廊强制政策.经济层面综合管廊与传统直埋方式相比综合考虑了内部效益与外部效益有利于实现效益的最大化但管廊的建设阶段投入资金较大济宁市中心城区综合管廊总长约.总投资约.亿元因此要选择匹配的投融资模式获取社会资本以减少当地政府的财政压力 此外要根据拟建城市的经济综合实力合理控制综合管廊建设费用以及建成后的运维成本促进城市综合管廊的可持续发展 因此从经济层面选取的影响因素为城市经济发展水平、管廊建设及运维成本、资本市场支持力度、管廊投资效益.社会层面综合管廊建设是一项民生工程通过推进综合管廊规划和建设科学有序进行可以缓解济宁市人口增加带来的用地紧张、基础设施不足等一系列的压力产生较大的社会效益 同时居民、社会资本以及管线单位作为综合管廊建设的核心利益相关者在管廊建设整个生命周期中影响建设目标的实现 因此从社会层面选取的影响因素为管廊投资效益、拟建区人口密度、利益相关者对项目的接受度.技术层面综合管廊需要较大的地下空间进行建设这就给综合管廊建设造成了阻碍 从济宁市中心城区综合管廊项目的实际情况来看存在道路狭窄、交通流量大、建筑物比较密集、绿化树木较多等问题 现状下地下空间的开发错综复杂在实际建设中缺少统一的规划且由于历史原因老旧管线的敷设信息可能会存在错误和缺失等问题同时复杂的地下水文地质条件会影响综合管廊建设的适宜性以及工程的质量、进度与安全 因此从技术层面选取的影响因素为拟建区水文地质条件、拟建区既有道路等级与宽度、拟建区既有管网资料情况、管廊设计、施工水平管廊与其他地下设施协调情况.环境层面综合管廊作为地下市政基础设施建设工程在当前我国“双碳”的大背景下减少建设、运维等阶段的能源消耗和碳排放尤其关键 在注重生态环境的同时保护城市的历史文化底蕴解决在开发过程中的文物本体保护问题才能实现建设的长期利益 因此从环境层面选取的影响因素为能源节约、环境保护力度、历史文化保护力度.规划层面综合管廊的建设要把握城市规划以及发展趋势同时考虑地铁、地下停车场、地下商业街等城市地下空间综合利用的前瞻性布局对综合管廊的建设规模、周期、资金来源等进行专项规划 因此从规划层面选取的影响因素为城市规划与城市定位、地下空间利用规划、综合管廊专项规划通过上述识别确定出城市综合管廊建设影响因素体系如图 所示基于 的城市综合管廊建设影响因素分析.分析.构建直接影响矩阵 综合影响矩阵 根据上文分析以城市综合管廊建设影响因素体系为基础设置调查问卷并邀请相关领域的施工管理人员和科研工作者共计 位专家对各影响因素之间的作用程度按照:无影响:弱影响:一般影响:强影响 个等级的标度进行评?、?、?Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12Y13Y14Y15Y16Y17Y18Y19图 城市综合管廊建设影响因素体系 土木工程与管理学报 年价 剔除问题问卷并筛选出工作年限在 年以上的人员问卷共计 份用作分析对筛选出的问卷结果平均处理且保留整数得到城市综合管廊建设影响因素直接影响矩阵 基于矩阵 按式()计算规范化直接影响矩阵 再用式()计算综合影响矩阵.计算影响度、被影响度、中心度 及原因度 根据矩阵 按照式()()分别计算城市综合管廊建设影响因素系统的影响度、被影响度、中心度 与原因度 如表 所示.绘制原因 结果图以表 为基础按照步骤()绘制原因 结果图如图 所示.分析结果由图 可知原因因素中综合管廊专项法律法规、技术规范标准完善程度、拟建区既有管网资料情况 排名前三位说明这 项因素会对其他因素产生较大影响 结果因素中管廊建设及运维成本、综合管廊专项规划、资本市场支持力度 排名前三位说明这 项因素容易受原因因素影响 中心度可以反映城市综合管廊 第 期赵金先等:基于 的城市综合管廊建设影响因素表 城市综合管廊建设影响因素的 计算结果影响因素排名因素属性综合管廊专项法律法规.原因因素技术规范标准完善程度.原因因素管线入廊强制政策.原因因素城市经济发展水平.原因因素管廊建设和运维成本.结果因素资本市场支持力度.结果因素管廊投资效益.结果因素拟建区人口密度.原因因素利益相关者对项目的接受度.结果因素拟建区水文地质条件.原因因素拟建区既有道路等级与宽度.原因因素拟建区既有管网资料情况.原因因素管廊设计、施工水平.结果因素管廊与其他地下设施协调情况.原因因素能源节约、环境保护力度.原因因素历史文化保护力度.原因因素城市规划与城市定位.原因因素地下空间利用规划.结果因素综合管廊专项规划.结果因素3.002.001.0001.002.003.00-?1.502.503.504.50?Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12Y13Y14Y15Y16Y17Y18Y19图 城市综合管廊建设影响因素原因 结果建设影响因素体系中各因素的相对重要性从图 可以看出资本市场支持力度、管廊建设及运维成本、城市经济发展水平 是城市综合管廊建设的主要影响因素其次是城市规划与城市定位、管廊投资效益 这些重要性较高的因素若采取针对性的建议及对策 则可为城市综合管廊的建设提供参考.城市综合管廊建设影响因素 模型构建.构建邻接矩阵 可达矩阵 根据矩阵 的数据取阈值 .对矩阵 进行简化得邻接矩阵 由式()构建可达矩阵 土木工程与管理学报 年.划分影响因素层次根据步骤()对矩阵 进行分解以获得可达集、先行集 及其交集 如表 所示根据分解表按照步骤()对影响因素进行层次化处理共得到 个层级如表 所示表 城市综合管廊建设影响因素分解因素可达集 先行集 交集 表 城市综合管廊建设影响因素分层分层等级因素层级说明直接因素浅层因素中层因素中层因素深层因素根本因素.绘制多层递阶结构图为使计算结果更加直观根据影响因素的分层结果绘制城市综合管廊建设影响因素的解释结构模型如图 所示 其中底层表示系统最初点原因往上各层分别是下一层的结果连接两个因素的箭头连线表示因素之间具有关联关系模型能够反映因素的层次结构及相互影响关系.分析结果由图 可知 个影响因素被分为 层影响因素之间的层次结构变化明显 综合管廊专项法律法规 位处第 层属于根本影响因素对整个系统起关键性作用并能够以多种方式影响其他几层因素共同阻碍城市综合管廊的建设应给予高度重视 城市规划与城市定位、城市经济发展水平、拟建区人口密度、地下空间利用规划 为深层因素 浅层、中层因素可称为过渡因素最上层的利益相关者对项目的接受度、综合管廊专项规划 是直接因素 在改善影响因素时应该从根本因素向直接因素改善 综合分析与优化策略.模型综合分析对 模型进行综合分析可以发现综合管廊专项法律法规 位处第 层作为根本因素也是原因因素 利益相关者对项目的接受度、综合管廊专项规划 位处第 层作为直接因素也是结果因素易受其他因素影响 在过渡因素中管廊建设及运维成本、资本市场支持力度 中心度排名前两名是过渡因素中最重要的影响因素 综上分析表明两种模型对城市综合管廊建设影响因素之间的层级结构和作用路径具有一致性从而验证该模型的科学性和可行性.优化策略及建议()加强政策指导 为推进综合管廊建设政府应充分发挥政策导向作用建立强制性、激励性和示范性的政策体系 同时要完善国家层面的地下空间开发利用法律体系加强城市综合管廊规划建设、运营维护等专项制度建设为综合管廊建设和运营的高质量推进提供保障 第 期赵金先等:基于 的城市综合管廊建设影响因素?Y1?Y4?Y8?Y18?Y17?Y16?Y3?、?Y13?Y2?、?Y15?Y7?Y5?Y9?Y19L1L5L2L6?L3L4?Y6?Y10?Y14?Y12?Y11图 城市综合管廊建设影响因素解释结构模型 ()完善技术标准规范 由于各城市基础设施现状和水文地质条件的差距综合管廊规划、设计和施工存在明显的区域性部分省市在开展综合管廊建设时只能参照国家或其他地区的标准因此有必要完善综合管廊规划、建设、运营和管理的区域性标准规范()提高规划和建设水平 地下综合管廊建设存在诸多困难但随着非开挖管线更新装备技术的出现对城区旧管网采用非开挖管道更新技术已成为必然趋势 因地制宜确定管廊建设的类型、规模和时序提高管线建设体系化水平和安全运行保障能力在城市地铁建设、河道治理、道路改造、棚户区改造等方面推进城市地下管廊规划促进城市地下设施纵向分层布局横向紧密衔接 最后综合管廊作为未来城市地下管网改造的趋势要科学编制城市地下综合管廊的规划建设防止盲目发展()合理降本增效 在综合管廊建设过程中工程造价的控制直接关系到施工质量和工程效益 在保证施工质量的前提下从施工条件、技术环境、管廊断面尺寸、埋设深度等方面做好各阶段的成本控制在同等投资下可合理增加拟建管廊的里程数 同时进一步完善城市地下综合管廊的有偿使用制度健全风险共担、利益共享的合作机制有助于投资者形成明确的回报分析和预期促进综合管廊的发展()调动相关方积极性 综合管廊的施工技术已日趋成熟但投资相对较大 因此在政策引导的同时总结推广管廊试点城市在统筹规划建设、社会资本引入、共建共享等方面的良好经验和做法发挥示范和引领作用 此外引入多元化的投融资模式将城市地下综合管廊建设纳入专项债务支持范围通过授予特许经营权、核定价费标准和给予政府补贴等稳定社会资本收益预期引导全国其他地区有序推进综合管廊建设 结 论本文运用 方法识别关键影响因素并构建因素间的层级路径绘制了影响因素的解释结构模型结论如下:()在国内综合管廊发展现状的基础上从政策、经济、社会、技术、环境、规划 个层面构建了城市综合管廊建设影响因素体系并对每个层面进行了说明为城市综合管廊建设影响因素研究奠定了理论基础()采用 方法计算了 个影响因素的影响度、被影响度、中心度及原因度确定了关键影响因素 根据原因度将属性分为原因因素及结果因素 运用 方法分析了各个因素之间的层级结构及作用路径绘制了影响因素的解释结构模型使因素间的复杂关系可视化()结合 模型结果进行了综 土木工程与管理学报 年合分析结果表明:综合管廊专项法律法规为根本因素城市规划与城市定位、城市经济发展水平、拟建区人口密度、地下空间利用规划为深层因素利益相关者对项目的接受度、综合管廊专项规划为直接因素以及管廊建设及运维成本、资本市场支持力度是过渡因素中最重要的影响因素 依据研究结果提出加强政策指导、完善技术标准规范、提高规划和建设水平、合理降本增效以及调动相关方积极性的具体措施促进城市地下管廊的综合发展参考文献 .():.:.朱 珊 孟肖旭 王海平.基于 评价的地下综合管廊投融资模式选择研究.工程经济():.周鲜华 潘宏婷 沈云飞.地下综合管廊 模式风险因素评价 基于 模型.会计之友():.白庶 蔡梦娜 钟雪 等.技术在城市地下综合管廊中的应用价值分析.工程管理学报():.张新文.基于 的管廊项目全寿命周期风险评价研究.矿业科学学报 ():.郑立宁 蒋雅君 刘世圭.基于模糊综合评价法的城市综合管廊结构健康评价方法研究.隧道建设(中英文)():.于秀珍 牟瑞芳.集成 与 的铁路行车事故影响因素分析.安全与环境学报():.薛松 张珍珍.基于 的 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