水利水电工程项目建设质量风险评价

王 嵩

(辽宁西北供水有限责任公司，辽宁 沈阳 110003)

近年来，随着水利工程建设投资力度的加快以及建设项目数量的不断增多，质量风险问题逐渐引起社会各界的广泛关注。水利工程水文地质条件复杂、施工周期长且投资大，所以较强的复杂性和动态性为工程质量风险管理的典型特征。当前，质量监督部门亟待解决的问题是如何采取重点监管措施对高风险项目分阶段管控，对质量风险演化趋势做到全过程实时掌控。所以，针对水利工程各个阶段的质量风险从政府监管视角采取科学合理的方法进行评价，准确识别较高风险的部位与项目，提升监管效率非常必要[1- 2]。

目前，研究分析工程质量风险的文献较多[3]，而涉及水电工程建设风险的评价较少，现有研究多基于业主视角评价水利工程质量风险，评价指标体系的针对性较差，并且相关评价方法的科学性和适用性普遍较差。水利工程通常缺乏同类的比较对象和历史数据，加之自身系统存在较大的不确定性，使得定量客观地评价工程质量存在较大的困难，实践中多采用定性评价的专家咨询法。另外，从保护自身利益的角度许多施工企业发布的信息数据通常难以客观反映真实情况，质量监管过程中存在信息不对称现象。工程质量评价在一定程度上也会受到专家主观判断的影响，质量评价偏离实际的情况时有发生[2- 3]。水利项目的施工风险具有高度的灰色性，整个系统处于部分未知、部分已知的状态。鉴于此，本文针对水利工程质量风险问题利用群体决策AHP的灰色系统法进行评价，为进一步明确工程质量监督管理的重点构建科学有效的质量风险多阶段评价模型，通过对重点监管部位和项目准确识别，可为提升工程质量监管水平提供科学的依据。

1 质量风险评价指标体系

1.1 初始风险清单

根据现有文献资料[4]，对交通、市政、调水、河道和大坝等项目的质量风险评价，从项目内部和外部2个层面将工程风险进一步分解为环境、社会、管理、技术、经济和政治6个子风险为比较完整的分类方式，但此种分类方式未考虑不同要素之间及其与工程质量的作用关系。工程实体质量按照风险形成机理可以分为设计、施工、管理等直接因子，间接影响因素以个人、参建单位等管理类内容为主，区域社会、经济和政治等可进一步对管理类因素产生影响。另外，我国长期处于相对稳定的经济、政治形态，发生专制行为、战争等的可能性较低，并且参建单位通常难以实现对此类风险的调节。所以，本文强调技术类和管理类要素对工程质量的影响，而忽视政治、战争等风险，同时将水文地质条件、施工作业环境等作为环境类风险，按照梯阶层次框架构造技术、环境、管理三维度评价体系。

通过对3大风险类型的划分，结合各省份大中型水利、重大水利工程和国家重点控制项目等数据资料以及相关学者的代表性观点，参考部分地区的质量监督检查报告和水利工程监理单位职能，从实体质量、安全防护、施工活动及工艺技术等角度识别各类风险点。根据专家意见和管理人员访谈结果形成质量风险初始清单，见表1。

表1 水利工程质量风险初始清单

1.2 两阶段评价体系

借鉴水利工程相关规范性文件、国内外有关研究成果等列举的质量风险初始清单(见表1)，虽然涉及工程建设的各个环节，内容比较全面，将其用于质量风险评定时多以竣工验收阶段为主。行政管理体制的不断改革使得事中、事后管理逐渐成为工程建设管理的发展方向，这就要求以多阶段风险监管逐渐替代以往的单一质量风险评价，预测性、主动性质量风险管理将替代总结性、被动式的质量风险评价。当前，由于存在机构人数有限、监管项目多等条件限制，对于所有的水利工程项目质量监督管理部门不可能实现全面的监管。为了更好地挖掘前瞻性的质量风险指标，运用和借鉴大数据思维模式构建多阶段评估体系，水利工程开工前利用质量风险评价体系，可以快速、准确地预测及识别潜在风险源，由此确保施工进度、安全和质量目标的实现。根据建设程序可以将其划分为6个不同阶段，即竣工验收、生产准备、施工风险、施工准备、图纸和初步设计。因此，从质量监管的角度选择开工前、建设实施两阶段构建评价体系(见表2)，采用问卷调查、样本数据信度检验和探索性因子法选取各类风险因素，详细过程见文献[5]。

表2 水利工程质量风险评价体系

从表2可知，水利工程两阶段质量风险评价体系基本涵盖了开工前、建设实施阶段可能产生的各类风险因素，开工前指标中突出了人员资格、企业资质和合同管理风险，工程实施阶段强调了施工工艺、方法以及组织管理，该评价体系与监督检查保持较好的一致性，加之考虑了专家意见及合理性、科学性检验，评价体系可用于工程质量风险分析[6- 8]。

2 质量风险两阶段评价

2.1 指标权重

本文亟待解决的问题为如何准确给出共识性的指标权重，最大程度地降低专家主观偏好对工程质量风险评价的影响。因此，结合信息集结算子和大规模群体决策的思想，对每个指标权重利用AHP法求解，其基本流程如下。

步骤一：为解决问卷调查中专家个人偏好的问题引入标准化处理的方法，设原来评判因子的取值区间和标准化的目标范围为[l，r]、[L，R]，针对某个元素的专家评分x按照等比例映射的原理转换至标准区间的v值，其转换关系式为：

(1)

步骤二：针对同一风险因子不同专家的评分易出现较大差异，将每个元素的专家极端评分利用信息集结算子剔除，充分考虑所有专家的评分值确定重要度，其中OWA加权平均算子为剔除专家极端意见的有效方法，表达式为：

wi=Q(i/l)-Q[(i-1)/l]

(2)

(3)

式中，α、β—反映不同极端程度的参数，其取值为0～1；Q(r)—模糊量化算子，在全部平均、尽可能多、至一半、多数原则下所对应的(α，β)取值为(0，1)、(0.5，1)、(0，0.5)、(0.3，0.8)。

步骤三：构造评分与标准间的映射关系。通过整理、优选初始风险清单构造质量风险评判体系，应进一步汇总最终问卷评分和每个问题项的标准分值，每个指标为最终的平均分。

步骤四：采用文献中AHP法有关公式和评价体系的标准分数，经一系列的运算得到相应的权值。

根据以上方法和流程可以求出水利工程开工前质量风险的准则层Vi、因素层Vij各因子权重为：A=(a1，a2，a3)=(0.4，0.4，0.2)；A1=(a11，a12，a13，a14)=(0.2237，0.2286，0.4178，0.1089)；A2=(a21，a22，a23，a24)=(0.1952，0.3906，0.2760，0.1382)；A3=(a31，a32，a33)=(0.2，0.4，0.4)。从小到大依次排列开工前各要素风险为：环境风险<技术风险<管理风险；管理风险中权重和标准分数最高的为人员技术和企业资质，而合同管理、组织结构的分数和权重比较接近，该评价结果与工程质量监督检查重点保持较好一致性；开工前应重点关注技术风险中的勘察与设计技术。

同理，采用相同的方法和公式可获取水利工程建设实施阶段质量风险的准则层Wi、因素层Wij各因子权重为：B=(b1，b2，b3)=(0.6，0.2，0.2)；B1=(b11，b12，b13，b14)=(0.2336，0.3932，0.2338，0.1394)；B2=(b21，b22)=(0.6666，0.3334)；B3=(b31，b32，b33)=(0.2，0.4，0.4)。从小到大依次排列建设实施阶段准则层各要素风险为：环境风险<技术风险<管理风险；按从小到大的次序排列管理风险中各因子权重为：施工进度<组织管理<施工过程检验检测<材料设备检验风险。可见，水利工程建设管理阶段标准分数和权重最高者为材料设备检验风险；按从小到大的次序排列技术风险中各因子权重为：新设备、新技术、新工艺使用风险<施工工艺及方法风险；按从小到大的次序排列环境风险中各因子权重为：社会<施工<自然环境。

2.2 灰色系统评价方法

本文将水利工程质量风险评价划分为5个等级，由此构造的等级集为V=(v1，v2，v3，v4，v5)。根据水利项目建设的实际情况和人们的思考辨析能力，设定5个等级的评语为高、较高、一般、较低、低风险，对应的赋值为5、4、3、2、1，对于某个区间的评分风险级别通过设置相应的取值范围判定。不同等级之间的评分数值，赋予4.5、3.5、2.5、1.5的赋分，见表3。

表3 不同风险等级的评分区间

水利工程建设两阶段的风险因子邀请t位熟悉施工现场的技术人员和水利专家给予评分，统计汇总每位专家评分形成评分序列矩阵为：

(4)

关于同一参评因子不同专家的认识可能存在较大偏差，由此获取的评分属于一个灰数的白化值。所以，明确评估的灰类级别、灰数和白化权函数为客观反映水利工程建设风险水平的重要环节。根据质量风险评价的5个等级提出了相应的灰类和白化权函数，具体如下。

水利工程质量风险评价的第1灰类，设灰数⊗1∈[0，1，2]，h=1属低风险，则构造的白化权函数f1如下：

(5)

水利工程质量风险评价的第2灰类，设灰数⊗2∈[0，2，4]，h=2属较低风险，则构造的白化权函数f2如下：

(6)

水利工程质量风险评价的第3灰类，设灰数⊗3∈[0，3，6]，h=3属一般风险，则构造的白化权函数f3如下：

(7)

水利工程质量风险评价的第4灰类，设灰数⊗4∈[0，4，8]，h=4属较高风险，则构造的白化权函数f4如下：

(8)

水利工程质量风险评价的第5灰类，设灰数⊗5∈[0，5，10]，h=4属较高风险，则构造的白化权函数f5如下：

(9)

(10)

采用综合评价法处理二级指标Uij值，即Bi=Ai×Ri=(bi1，bi2，bi3，bi4，bi5)，由此进一步确定隶属于5个灰类时各一级指标的权矩阵R如下：

R=[B1，B2，B3，B4，B5]T

(11)

通过综合分析一级指标Ui的风险水平，即B=A×R=(b1，b2，b3，b4，b5)，并依据各灰类等级值向量C=(1，2，3，4，5)求解水利工程质量风险的综合评估值为：

W=B×CT

(12)

最终，依据W值大小判断水利工程开工前与建设实施两阶段的风险水平，为进一步检验评价结果的可靠性将W值输入白化权函数，以验证质量风险等级。

3 实例应用

3.1 工程概况

朱隈水库位于庄河西支流上，工程始建于1958年3月，同年7月建成蓄水。水库控制面积260.1km2，占全流域的42.1%，多年平均入库径流量9886万m3，校核和设计洪水为2000、100年一遇，最大和兴利库容16562万、11166万m3。水利工程由主坝1座、副坝4座、输水洞2座、溢洪道1座组成，2座输水洞最大泄水量22.2m3/s，承担着灌区水田输水任务，同时兼具泄洪作用，溢洪闸最大泄量为610m3/s。该水库是一座集供水、排涝、灌溉、水产养殖、发电和旅游等功能于一体的大(2)型水利工程，为大连、庄河等地区重要的饮用水源地。该水库工程担负着庄河地区的农业灌溉、工业用水等多项目标，因建设规模较大被列为重点建设项目[9- 13]。

因此，该水库工程的质量监督工作得到省、市质检中心的高度关注，项目开工前和建设过程中相继开展了多次监督检查活动。将水利工程开工前、建设实施两阶段指标体系与质检中心的3次质量检查通报意见一一对应，从而确定相应的风险因素，见表4。

根据表4工程质检报告的具体描述，结合工程技术人员评分构造准则层各灰色评价矩阵如下：

表4 水库工程开工前、建设实施两阶段的质量风险

3.2 结果分析

根据已划分的5级标准，可判定为该水库工程开工前的质量风险达到3～4级，所以该阶段的风险较高，为保证工程质量要注重对施工组织和设计方案的全面检查。同理，水库工程的施工阶段质量风险综合指数为3.3512，其风险水平略大于开工前阶段。因未能及时落实整改开工前提出的材料检验、人员资质等问题，这在一定程度上增大了建设实施阶段的风险。为顺利完成建设项目及保证无任何质量安全事故的发生，质监中心应督促水利工程建设各方切实落实管理责任。实例分析表明，本文所应用的评价方法和两阶段指标体系，可以准确识别水利工程建设的高风险项目，从而为质量监管和施工单位管理控制提供可靠依据。

4 结论

(1)通过系统性汇总和梳理水利工程建设质量监督检查意见和国内相关研究论文，从环境类、管理类和技术类3大层面识别了开工前、建设实施阶段的质量风险清单。然后从环境、技术和管理3大层面识别风险因子，统计整理问卷调研结果建立多要素、多结构两阶段风险因子清单。

(2)将信息集结算子与大规模群体决策思想相结合用于参评因素权重的计算，有效解决了专家主观偏好对质量风险评价的影响问题，提出了共识性各级因子权重。

(3)以实例工程验证了评价方法和质量风险体系的准确性与合理性，模型、权重和指标体系评判结果能够为高风险项目预判提供科学依据，为施工单位和监督管理部门的质量控制提供依据。

(4)本文在选用评价方法、构造两阶段风险评价体系和研究视角方面存在一定创新，但选取的评价方法与模型较为常见，未来可结合不同的水利工程特点进一步创新评价方法，不断完善水利工程技术类风险评价体系。