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基于DSR-云模型的城市地下综合管廊施工风险研究

2024-08-23 20 上传者：管理员

摘要：随着城镇化速度的不断加快，城市地上空间使用达到饱和，城市地下综合管廊（以下简称“综合管廊”）的出现有利于缓解土地资源紧张问题。但由于综合管廊施工环节复杂、施工环境恶劣等原因，导致施工过程中事故频发，因此选用综合管廊为研究对象，对施工过程中存在的安全问题进行研究，运用DSR-云模型对施工风险进行风险评价，计算风险等级，为中国综合管廊施工风险管理提供参考。

关键词：
DSR模型
云模型
综合管廊
风险管理
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2013年9月，国务院在《关于加强城市基础设施建设的意见》中首次提出“地下管廊”概念，自此之后国家对于综合管廊的发展支持力度不断加大。但因综合管廊施工环境复杂、地层条件不稳定等原因，容易发生坍塌、地表塌陷等事故[1-2]。因此，应识别综合管廊施工风险，减少事故发生并促进城市综合承载力。

目前，众多学者对综合管廊进行了深入的理论研究。在风险识别与评价方面，许海岩（2020)[3]采用工作结构分解法，对综合管廊施工环节进行分解，结合现场研究法、专家调查法实现风险评价；蒲李莉等（2022)[4]运用层次分析法和数据包络分析法，建立综合管廊施工风险评价体系，确定施工风险。在风险评价方面，CANTO-PERELLO&CURIEL-ESPARZA(2003)[5]分析了综合管廊的安全风险，采用德尔菲与层次分析法分析风险因素；黄慧君（2020)[6]基于4类典型事故，应用C-OWA法和GRA-SPA法识别风险。虽然对于综合管廊的研究已取得一定成果，但可以从综合管廊施工风险指标权重的确定及安全评价的合理性方面进行完善。

本文采用DSR-云模型对综合管廊施工风险进行评价，通过DSR模型建立风险指标体系，并结合云模型计算风险等级，助力综合管廊行业的夯实发展。

1、安全评价方法概述

1.1 DSR模型

本文采用DSR模型识别综合管廊施工风险因子，DSR模型由经济发展合作组织首次提出，由环境驱动力D、指标状态S及响应措施R组成[7]。采用DSR模型建立安全评价指标体系，细化为15个风险指标，具体如图1所示。

图1综合管廊施工风险评价指标体系

1.2基于层次分析法-熵权法确定综合权重

权重确定方法分为主观赋权与客观赋权，本文采取层次分析法与熵权法结合，运用主客观结合使权重确定更加合理。

1.2.1确定主观权重

层次分析方法是按不同层级对指标因素划分，判断出决策目标与决策准则及对象的最优关系，计算步骤如下[8]。

1.2.1. 1构造判断矩阵

根据九级标度法对指标进行重要性判断，构造判断矩阵A=(aij)N×N，并求解特征向量ω。

1.2.1. 2求指标权重及矩阵一致性检验

第一，将判断矩阵标准化，计算公式为：

式中：pij为标准判断矩阵；aij为专家打分的均值。

第二，将标准化的判断矩阵进行每一行求和，计算公式为：

第三，得出各个指标权重，计算公式为：

式中：Wj为第j个指标的权重。

第四，用一致性比率CR检验判断矩阵A是否满足一致性，若CR值小于0.1，则认为判断矩阵的一致性是科学合理的。

1.2.2确定客观权重

采用熵权法得到客观权重，计算步骤如下[9]。

第一，本文以专家主观判断作为初始矩阵Yij，并将矩阵归一化，按照式（4）得到规范化矩阵Kij。

式中：Kij为归一化后的数据；Yij为指标原始数据。

第二，求解各指标熵值，按照式（5）进行计算。

式中：Ej为指标的信息熵值；m为评价对象数量。

第三，确定第j项指标熵权，按照式（6）进行计算。

1.2.3确定综合权重

通过求解矩阵使得偏差最小得到最优权重系数，计算出综合权重，按照式（7）进行计算。

式中：α为最优权重系数。

1.3确定风险等级

1.3.1标准云的刻画

通过构建云发生器来实现定性概念与定量描述之间的转换，云模型[10]的整体特性用期望Ex、熵En、超熵He3个数字特征来表示，计算公式如式（8）—式（10）所示，计算出的标准云模型数字特征如表1所示，用MATLAB软件绘成的标准云模型如图2所示。

式中：amax和amin分别为评分值的上下限；k为常数，取0.01。

表1标准云模型数字特征

图2标准云模型图

1.3.2风险等级的划分

1.3.2. 1计算指标综合云数字特征

根据上文得到的综合权重，通过逆向云发生器，得到各指标的云数字特征，从而可以计算指标的综合云数字特征。计算公式如式（11）—式（13）所示。

式中：wj为第j个指标综合权重占比；n为风险类型的数量。

1.3.2. 2判定风险等级

生成对应的各指标对比云模型图，与标准云模型图进行对比，若无法判定时，计算云相似度，由式（14）计算，最大云相似度所对应的评价等级为风险等级。

式中：Ex为综合评价云的期望值；Ex*和En*分别为标准云评价的期望和熵值。

2、案例分析

2.1标的概况

本文将深圳市12号线共建管廊工程作为研究对象，该工程位于深圳市宝安区前进路及怀德南路，前进路段综合管廊（湖滨路—西乡大道）全长4.95 km。工程处于深圳市西北部，全区年均降水量为1 948.4 mm。

2.2综合权重确定

将深圳市轨道交通四期12号线共建管廊项目风险因素进行整理，计算得到综合权重，具体数值如表2所示。

表2综合权重汇总表

单位：%

2.3风险等级的确定

运用云模型计算综合管廊施工风险评价云数字特征，如表3所示。

表3云数字特征汇总表

运用MATLAB软件将综合管廊施工风险指标云数字特征转化为对比云模型图，如图3所示。

图3综合管廊施工风险评价云图

结果显示，综合管廊施工风险等级为Ⅲ级（一般风险），说明综合管廊施工过程中存在一定风险，需要提高安全管理水平，减少事故发生。

3、结束语

本文运用DSR-云模型相结合的方法对综合管廊施工过程中的风险因素进行识别和评价，并结合实例进行验证。结果表明，综合管廊施工过程中应重点关注环境驱动力、指标状态及响应措施，人的不安全行为、设备的不安全状态都是导致事故发生的风险因子，需要施工企业重点关注施工过程中人员的违规行为，并加强制度管理。

参考文献:

[1]赵辉,卜泽慧,马胜彬,等.基于CRITIC-G1与改进可拓物元法的地下综合管廊施工安全管理评价研究[J].青岛理工大学学报,2020,41(3):23-31,52.

[2]秦华礼,祝艺露.基于RF-1D-CNN的城市地下综合管廊施工安全风险评估[J].安全与环境学报,2023,23(7):2184-2190.

[3]许海岩.城市地下综合管廊施工安全风险评价研究[D].重庆:重庆大学,2020.

[4]蒲李莉,王丁,王月明.基于DEA-AHP法城市地下综合管廊施工风险研究[J].工业安全与环保,2022,48(10):37-41.

[6]黄慧君.城市地下综合管廊施工安全风险评价[D].兰州:兰州交通大学,2020.

[7]冯才敏.基于DSR模型的铁路环境风险评价的研究[D].成都:西南交通大学,2016.

[9]谢斌,刘岩,崔利兵.基于改进博弈论—二维云模型的高海拔铁路隧道施工风险预警[EB/OL].[2024-06-18].

[10]张景林.安全系统工程(第3版)[M].北京:煤炭工业出版社,2019.

文章来源:周昀涵,车辉.基于DSR-云模型的城市地下综合管廊施工风险研究[J].科技与创新,2024,(16):120-122.

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期刊名称：科技与经济

期刊人气：496

期刊详情

主管单位：南京市科学技术委员会

主办单位：南京市科技信息研究所

出版地方：江苏

专业分类：经济

国际刊号：1003-7691

国内刊号：32-1276/N

邮发代号：28-302

创刊时间：1988年

发行周期：双月刊

期刊开本：大16开

见刊时间：7-9个月

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