基于WBS-RBS与AHP法的葠窝水库除险加固工程项目风险研究

刘欢

（辽宁省水资源管理集团有限责任公司，辽宁 沈阳 110000）

据统计，目前我国50%以上大中型水库、75%以上的小型水库于20 世纪50—70 年代建成，存在设计不尽合理、建设标准较低、管理制度不完善、施工质量控制难等原因，急需对病险水库实施除险加固[1，2]。葠窝水库除险加固工程是“十三五”期间辽宁省大型工程，葠窝水库通过除险加固恢复拦洪蓄洪、工业供水、农业灌溉等功能，为辽阳市人民生命财产安全提供有力保证。WBS-RBS 法是风险研究的常用方法，已被广泛应用于各类工程的风险研究中，如港珠澳大桥[3]、郑州新郑国际机场[4]等。AHP 法是风险评价的有效方法，广泛应用于医疗、工程、互联网等行业[5-9]。本文从系统思维出发，将WBS-RBS，AHP 及风险管理理论相结合，建立葠窝水库的风险评价模型，可为大型混凝土重力坝水库除险加固工程的风险管理提供技术支撑。

1 工程概况

葠窝水库位于辽宁省辽阳市以东约40 km 处的太子河干流上，是一座以防洪为主，兼顾灌溉、工业用水，并结合供水进行发电等综合利用的大（2）型水利枢纽工程。水库控制流域面积为6 175 km2，原设计100年一遇洪水设计，设计洪水位为101.8 m，1 000 年一遇校核洪水位为102.0 m，水库总库容为7.91 亿m3，汛限水位为77.8 m，大坝为2 级建筑物[10，11]。

此次除险加固主要内容：挡水坝段、溢流坝段、电站坝段仍保持原有布置和功能不变；挡水坝段在79.0 m 高程以上（电站坝段80.5 m 高程以上）采用沥青混凝土面板进行防渗，厚度为0.2 m，沥青混凝土面板外挂预制混凝土挂板；上游坝面79.0 m 高程至坝前淤泥以上范围内的缝宽大于0.5 mm 的裂缝采用水下处理工艺处理；大坝下游面浇筑1.5 m 厚混凝土坝面；溢流单孔宽度从原来的12.0 m 缩至10.0 m，溢流坝段上游79.0 m 高程以上加厚1.0 m，堰面加厚1.0～4.2 m。

2 WBS-RBS 风险识别

风险识别过程中，常用的方法有Delphi（专家调查法）、头脑风暴法、风险核对表法、SWOT 分析法、WBS-RBS（工作-风险分解法）、敏感性分析法、现场调研考核法和故障树分析法等[12，13]。根据葠窝水库除险加固工程项目特点及需要，采用WBS-RBS 开展风险识别工作。

2.1 步骤

WBS-RBS 首先需要把项目的工作和风险逐一分解，然后再分别构建工作结构树和风险结构树，具体步骤：1）明确风险识别的对象、目标，确定识别范围；2）建立工作结构分解WBS，依照工作流程、结构逐层分解成工作包，见图1；3）建立风险结构分解RBS，见图2；4）构建WBS-RBS 矩阵；5）判断风险是否存在。

图1 WBS 工作结构分解

图2 RBS 风险结构分解

2.2 风险识别

通过风险研究，并结合工程实地调研，组织施工单位项目部各部门负责人及领导层人员对葠窝水库除险加固工程项目的工作内容逐级分解，形成项目工作分解结构WBS；依据风险管理计划、项目目标控制、施工组织设计、设计图纸等，对草侵窝水库除险加固工程项目风险结构进行分解，形成项目风险分解结构RBS；构建形成葠窝水库除险加固工程项目WBS-RBS 风险识别矩阵，由施工单位项目部相关管理人员和技术专家对矩阵风险因素开展判断，得到初步的风险识别清单；组织葠窝水库除险加固工程项目各参建方专家，运用Delphi 法对风险识别清单再判断，增减、修改、完善项目风险因素，得到最终清单，见表1。

表1 葠窝水库除险加固工程项目风险（目标层）清单

3 AHP 风险评价

项目风险评价是对识别出来的风险项进行定性定量的分析，评估风险发生的概率和对项目的影响程度，并进行等级排序。主要方法有专家打分法、决策树法、层次分析法（AHP）、模糊综合评价法、故障树法、随机模拟法、概率树分析法、GERT和PERT法等。此次评价采用层次分析法（AHP）。

3.1 步骤

AHP 是分析多目标、多层次、多准则风险管理的有效方法，其主要步骤如下。

1）建立层次结构模型

层次结构模型由目标层(A)、准则层(B)和指标层（评价数值）构成。本文采用最终工作分解结构层次作为层次机构的基础模型。

2）构造判断矩阵

层次分析法采用1-9 的比例标度及其倒数对每一层因素给出相对重要性判断，建立判断矩阵C，i(j)=1，2，3，……，n。

矩阵中，Ak是层次分析构建矩阵中的目标层；Bi是构建矩阵中的准则层纵向指标；Bj构建矩阵中的准则层横向指标；Bij是对于Ak而言的Bi（纵向）对Bj（横向）的相对重要性的数值表示，通常取为1，3，5，7，9 这5 个数值。Bij=1，表示Bi和Bj一样重要；Bij=3，表示Bi比Bj稍微重要；Bij=5，表示Bi比Bj明显重要；Bij=7，表示Bi比Bj强烈重要；Bij=9，表示Bi比Bj极端重要。显然，任何判断矩阵都满足：

3）层次单排序

层次单排序可以归结为计算判断矩阵C的特征根和特征向量（归一化处理），其计算公式：

式中：W为C的特征向量；λmax为C的最大特征根；为对应λmax的正规化特征向量。

为了简化计算，采用和积法将判断矩阵归一化：

式中：为判断矩阵归一化后的数值；bij为判断矩阵中第i行j列的评价数值；bkj为第j列的各评价数值。

每一列归一化后的判断矩阵按行相加：

对向量归一化：

判断矩阵的最大特征向量λmax：

为了验证判断矩阵是否存在严重的异质性问题，需进行检验一致性，计算一致性指标CI和一致性比例CR，其计算公式：

式中：RI为平均随机一致性指标，1-9 阶矩阵的平均随机一致性指标取值见表2。

表2 1-9 阶矩阵平均随机一致性指标

当判断矩阵具有完全一致性时，CI=0。当RI＜0.1 时，认为判断矩阵具有一致性，否则就需要对判断矩阵进行调整。

4）层次总排序

根据同一层次中的所有单排序结果，可以计算针对上一层次而言的本层次所有因素的重要性权值ai，即层次总排序。重要性权值ai可按专家打分法中的中位数确定。假设上一层次所有因素A1，A2，……，Ai，……，Am的总排序已完成，权值分别为a1，a2，……，ai，……，am，则与ai对应的本层次因素B1，B2，……，Bj，……Bn的单排序结果为，……，，……，。若Bj与Ai无关，则=0。B层次总排序见表3，其中，

表3 B 层次总排序

5）一致性检验

为了评价层次总排序的计算结果的一致性，需按单排序依次计算检验量，计算公式：

式中：CIi为与Ai对应的B层次中判断矩阵的一致性指标；RIi为与Ai对应的B层次中判断矩阵的平均随机一致性指标。

将上述结果代入公式（8）计算出CR来判断是否满足要求。

3.2 风险识别

根据WBS-RBS 识别出的风险清单，构建层次分析的目标层、准则层、指标层，再邀请专家按层次分析理论进行重要性数值打分，并取打分结果的中位数，然后计算各因素指标结果，再通过一致性检验，最终得出风险评价权重表，见表4。

表4 单项指标权重值

对表4 中的总排序进行一致性检验，计算得：CI=0.08，RI=1.18，CR=0.07＜0.1，满足要求。

3.3 结果分析

由表4可以看出，5个一级指标中B5和B4对项目风险影响较大，总占比达到了77%；B3对项目风险有一定影响；B1和B2对项目风险影响非常小，总占比只有10%。由此可见，施工单位的管理能力和技术实力是该项目能否完成预期目标控制的关键。24个二级指标中，前5 排名为C24，C12，C19，C20，C14，占总比的49%，在施工阶段应给予重点关注。

4 结语

本文运用WBS-RBS 与AHP 法对葠窝水库除险加固工程项目开展风险识别与评价，研究表明施工组织设计不合理对项目影响最大，施工组织设计是工程类项目施工的“大脑”，以施工组织设计为核心，才能高效开展工程施工建设，确保项目目标完成；勘察设计是项目的可行性研究、初设报告及施工图设计的基础，“基础不牢，地动山摇”，避免勘察设计出现偏差，方能从项目立项的“根”上规避风险；项目管理人员的能力、现场人员的责任心也对项目具有较大影响，管理者作为指挥层的“帅”，需要全方位运筹帷幄项目的建设进展，现场施工人员则为实操层的“卒”，需要全方位执行管理者的决策，保证齐心协力，实现工程的顺利建设；施工单位开展工程施工最终目的是为企业生存取得经济收益，而收益很大程度依赖于成本的有效管理，因此，成本管理也不容忽视。