PPP模式下水库群大坝建设风险防控与风险分担模型研究

曾小芳

(抚州市水电勘测设计院，江西 抚州 344000)

水利工程是国家重要的基础设施建设，政府颁布相关规定规范了水利PPP模式项目的运作，推动着PPP模式在我国水利行业的发展。我国在水库大坝建设数量和工程技术方面均位于世界前列，大坝的建设可以在防洪、供水、灌溉、发电、养殖、旅游等多方面产生经济效益和社会效益，但水库群大坝在建设过程中存在投入资金大，施工质量高，工期长，作业条件差等各种建设风险，如何整合建设资源优势实现对水库大坝建设风险的合理分担显得至关重要，关系到整个项目方案的合理设计、安全施工以及风险防控，因此对水库群大坝建设风险分担问题进行研究具有重要意义。

目前国内学者在对PPP项目风险分担问题研究方面理论方法较多，但在风险分担决策的模糊性和随机性方面考虑不多，结合水库群大坝建设工程的PPP项目风险分担研究也不够完善，本文以某大坝建设施工为例，在充分分析其建设风险的基础上，利用模糊综合分析法建立风险分担评价模型，进行大坝规划建设模糊综合评价，以为类似工程建设提供参考。

1 水库群大坝建设风险指标分析

水库群大坝建设工程规模大，实施过程中按照PPP 模式引入社会资本方参与项目的建设、管理、运营与移交等工作。由于项目地质条件复杂，作业人员和机械密集，交叉作业多，协同作业困难，这些因素都会导致水库大坝在建设过程中诱发各种风险。对各种风险进行分析总结得出影响水库群大坝建设风险因素可分为三类，即成本工期风险，组织管理风险和防洪度汛风险。引发成本工期风险的原因主要有地质设计变更，工程设计变更，业主支付进度款缓慢从而引发工程变更，承包商施工计划不合理发生财务困难，监理公司检查计算失误，材料短缺或者质量差引发施工变更，劳动工人和技术人员技能欠缺，机械设备故障等；引发组织管理风险的原因主要为各方关系不协调以及其他不确定性而引发，具体有项目人员管理能力不强，合同条款明确不清，工人组织不力，机械施工安排不当，管理机构效率低下等；引发防洪度汛风险的原因主要是指大坝施工期间安全度过汛期的防汛规划及其实施措施风险，由于水库大坝建设地理位置的特殊性，汛期时的暴雨若不能及时疏通，将导致工地受灾，其不具备恒定的施工条件，而且还受到许多不确定因素的干扰，使得整体防洪情况有较大的随机以及可变性，使其一直存有防洪风险。

通过以上分析，对水库群大坝建设综合评价主要从成本工期、组织管理和防洪度汛 3 个方面进行风险分析评价，对其进行分析确定出合适决策指标，具体层次结构见图1所示，各指标之间遵循全面整体性和相对独立性原则。

图1 水库群大坝建设风险指标评价体系

2 构建对应的风险分担模型

2.1 模糊综合分析评价模型

模糊综合分析方法作为一种决策的方法，其具备多准则的性质，在面对问题时，该方法能够将较为复杂的问题进行简化，形成较为层次分明的递阶结构，在决策问题时，能够通过明显的两两对比来进行，在此过程中能够将问题进行定性分析的同时也可进行定量分析。使用此方法对问题进行处理的思路能够匹配决策者的思维程序，将面对复杂问题时的归纳以及演绎法进行综合，使得面对项目风险时，管理人员能够较为深层次的形成认知，而且为其认知过程提出了较为灵活简便的方法。面对繁多的评价指标以及模糊性的评价方案，使用模糊层次分析法，最终得出较为满意而且较为完善的结果。模糊综合分析评价模型权重计算方法如下：

结合递阶层次结构，将属于上一层的元素U设定为准则，针对U的权重，也就是重要性，可用其支配的下一层当中的元素u1，u2，…，un表示。一般情况下，可以分成两种状况：首先，u1，u2，…，un对于U来说的权重能够用定量的数值表示，比如能够用货币以及重量等等来衡量，那么能够较为直接的对权重的大小进行明确。其次，假如面对较复杂的问题，u1，u2，…，un对于U的权重，不能较为直接性的进行定量，其只能够进行定性，进行权重的确定只能够采用两两对比的方式进行。u1，u2，…，un这样的n个元素相对U组成判断矩阵列为A，那么就可以得出u1，u2，…，un相对准则U的权重，将其列为向量也就是：

(1)和法。首先可以把矩阵A中的n个行向量进行归一化，得出算数平均值，将其看做权重向量，具体的计算分步如下：

第一步：将A的n个元素按照行进行归一化处理；

第二步：归一化结束之后，将所有行进行累加；

第三步：累加之后得出的向量，与n进行相除，最终得出权重向量。

(2)方根法(也就是几何平均法)。对A中不同的行向量先做几何性质的平均，其次进行归一化处理，最终得出行向量，此行向量就可视作权重向量。具体的计算分步如下：

第一步：将A的元素按列进行相乘，最终形成新的向量；

第二步：得出新向量之后，对所有的分量进行开n次方处理；

第三步：上述得出的向量进行归一化，得出权重向量。

(3)特征根法。以判断矩阵A为基础，解出其特征根，BW=λmaxW中，可以得出，B的最大特征根是λmax，其中对应的特征向量是W，所对应的元素的单排序的权重值就是W的分量Wi。

(4)对数最小二乘法。在权重向量确定时，采用拟合方法，这就能够使得残差平方和达到最小。

(5)最小二乘法。权重向量进行进一步的确定，得到的残差平方和为最小。

2.2 建立递阶层次模型

通过分析影响水库群大坝建设风险因素，得出了构成影响水库群大坝建设风险指标的集合，以此为基础，经过研究之后，将较为完善的决策指标进行确定，具体的指标示意图可见图1。

在图中，列出的层次有四个，其分别是：目标层A，准则层B，子准则层C，方案层D。

(1)目标层表示对大坝建设风险评价的目标，是以“建设风险度”为总目标；

(2)准则层表示对风险评价进行选择的准则，包括成本工期、组织管理、防洪度汛等三个方面；

(3)子准则层是对准则层因素的详细分解；

(4)方案层表示不同风险因素的对策方案。

2.3 构造模糊互补矩阵

在综合考虑水库群大坝建设风险的影响因素后，以层次分析评价模型为基础，结合了决策者的整体分析以及业内专家对于大坝建设的评价指标，通过其重要程度的不同，最终能够形成不同层的判断矩阵，对判断矩阵的一致性进一步验证，采用判断矩阵的特征值以及特征向量的办法，验证能够满足要求，那么求出的特征向量中的分量的数值就是不同层中评价指标的权重值。设大坝建设评价指标体系某层有所属上一级n个不同指标，通过排列组合的方法，对所有的指标做对应的比较，将各个指标对其余指标的重要程度进行明确，然后采用较为合理的数值表示，表示为ija，那么就能够利用这些系数，列出得到判断矩阵A，此矩阵为n×n阶。

2.4 确立不同层的评价指标权重

在模糊综合评价体系中较为重要的是确定各个级评价指标的权重，对目标层以及上级隶属指标来说，各级的指标重要性标识程度就是指标权重，权重的数值越大就表示指标越重要。针对模糊综合评价模型来说，评价指标权重进行取值时，采用的方法是：客观和主观以及主客观结合的办法，决策者经过研究自行确定的以及聘请专家辅助进行确定的就是主观的方法，此方法进行取值有比较大的不确定性，实际的工程进行之中，不赞成使用此种方法，德尔菲法是比较常见的客观取值的办法，这种方法的使用，主要面对的是没有较多的评价指标、有着较为明确的分成结果以及明了的指标之间的逻辑关系的评价指标体系，使用此种方法能够在实际中起到较大的作用。

3 案例分析

3.1 工程概况

在贵州省沿河县城上游 7 km 左右，建造有乌江沙沱水电站。在其水电站上游建造有思林水电站，在其下游建造有彭水水电站。以乌江沙沱水电站枢纽工程规模来看，此工程是Ⅱ等大(2) 型，其中的泄洪系统、引水发电系统以及拦河大坝都是2级建筑物。其拦河大坝的结构是：全断面碾压混凝土重力坝，有 371 m高的坝顶高程，坝高的最大数值达到101 m，高程270 m的河床最低建基面，从左至右含有的坝段有16个，从左至右坝段的排布是：左岸挡水、取水、溢流、右岸通航以及右岸挡水。在工程的建设中，采用的是礁滩作纵向围堰，在前期，采用的方式是左岸明渠导流，在中期以及后期，采用的方式改为坝体之内提前留下导流底孔以及缺口，在汛期时，洪水泄洪时，可以采用导流底孔和缺口来进行。

3.2 模糊评价

根据建立的评价指标模型，对乌江沙沱水电站大坝建设过程中风险进行分析。通过上文建立的构造模糊互补矩阵，由专家和经验丰富的工程人员对评价指标两两进行比较之后进行打分，以此来较好的对各个层次的因素对于支配其的上层因素的优先程度或者是重要程度做出判断。对其做确定的先后排序，同时对其进行排序权值的明确。进行指标比较时，指标1代表指标相对重要，0代表指标相对不重要。

将各模糊互补矩阵转化为模糊一致矩阵，根据模糊一致矩阵计算出模糊权值，列表如下：

表1 模糊矩阵指标因素计算表

对准则层(成本工期风险，组织管理风险，防洪度汛风险)和方案层进行层次排序，其权值依次为：(0.402，0.340，0.258)Τ，(0.454，0.334，0.212)Τ，(0.383，0.311，0.306)T，对目标层A和方案层D进行层次总排序，3个方案对实现总目标，“大坝建设风险评价体系”的权重为：(0.391，0.332，0.277)Τ。

从不同层次单排序的结果中，成本工期风险(0.391)和组织管理风险(0.332)的权重相对较大，说明在大坝建设综合评价分析时，建设成本和工期承担的风险最大，组织管理风险次之，防洪度汛承担风险最低。因此在大坝工程项目编制成本计划和施工组织计划时，必须对项目资源计划开展潜在风险识别和评价，制定相应的风险管理措施，保证施工组织程序合理有序，成本节约利润最大化。

4 结 语

在对水库群大坝建设风险分析的基础上，利用模糊层次分析法建立了水库大坝风险评价和分担模型，模型的基本步骤为确立评价目标，建立评语集及影响因素、建立因素集确定指标体系，得出主控因素等。最后具体以某大坝实际规划建设为例，构建评价模型、计算评价矩阵、进行大坝规划建设风险模糊综合评价。评价得出对于风险分析中的众多因素，综合分析建设成本和工期承担的风险最大，因此在大坝工程项目编制成本计划和施工组织计划时，应重点对施工成本和工期进行风险控制管理，以将其带来的损失降到最低，节约工程成本，取得利润最大化。