(重慶交通大學(xué) 重慶 400074)

航道整治具有施工難度大、施工周期長(zhǎng)、環(huán)境復(fù)雜、安全控制標(biāo)準(zhǔn)高、涉及部門繁多的特點(diǎn)。航道整治施工是一個(gè)動(dòng)態(tài)開放的過(guò)程，多為水上作業(yè)或臨水作業(yè)，存在各種不確定的施工風(fēng)險(xiǎn)，受到多種因素的制約，因此有必要開展航道整治工程的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，對(duì)施工的可靠性作出預(yù)警，針對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)作出相應(yīng)的預(yù)防措施，把風(fēng)險(xiǎn)損失降低到最小[1]。在各項(xiàng)工程施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估如隧道地鐵、道路橋梁方面，國(guó)內(nèi)外高校和科研機(jī)構(gòu)研究較多，如程遠(yuǎn)[2]采用層次分析法將隱藏在大跨淺埋公路隧道施工各環(huán)節(jié)中的風(fēng)險(xiǎn)因素有效識(shí)別出來(lái)；黃越[3]對(duì)隧道洞口段施工階段的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估采用模糊數(shù)學(xué)理論與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)的方法，該方法準(zhǔn)確度強(qiáng)，可用于實(shí)際施工中。桂志敬[4]結(jié)合隧道洞口坍塌事故后果當(dāng)量估計(jì)和數(shù)值模擬計(jì)算，優(yōu)化公路隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。梁宏浩[5]在對(duì)地鐵隧道施工中結(jié)合模糊數(shù)學(xué)理論，運(yùn)用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，建立隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估數(shù)學(xué)模型進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。牛發(fā)陽(yáng)[6]等結(jié)合層次分析法與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立深基坑工程施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，分析基坑施工過(guò)程中面臨的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo)。目前關(guān)于航道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究較少。

在航道整治中，施工風(fēng)險(xiǎn)受到多種因素的制約，且影響因素具有不確定性，無(wú)法用精確的表達(dá)式進(jìn)行預(yù)測(cè)。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、算法成熟，它的自適應(yīng)性和非線性映射能力可以很好的描述復(fù)雜且不確定的問(wèn)題?；诤降勒诬涹w排的施工過(guò)程的特點(diǎn)，本文評(píng)價(jià)采用基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的評(píng)估模型，該模型可以預(yù)警施工事故的發(fā)生，指導(dǎo)應(yīng)急防治措施，降低施工災(zāi)害的影響。該模型的基本思想是：首先對(duì)材料的預(yù)制運(yùn)輸、機(jī)械設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、水文地質(zhì)條件、作業(yè)人員、現(xiàn)場(chǎng)工作人員操作作為自變量X，為模型的輸入；其次將水上鋪排施工現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為因變量Y，為模型的輸出。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型：

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)誤差的反向傳播和信號(hào)的正向傳播求解誤差最小值，由輸入層、隱含層和輸出層三部分組成[7]。

新的自變量數(shù)據(jù)X,可由對(duì)輸入層數(shù)據(jù)X歸一化處理得到：

(1)

min(X)：每組樣本數(shù)據(jù)的最小值；max(X)每組樣本數(shù)據(jù)的最大值，a和b表示兩個(gè)不同的常量。

樣本誤差計(jì)算模型：

(2)

tki，yki應(yīng)真實(shí)值和實(shí)際輸出值。

根據(jù)具體問(wèn)題BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型選取三層(l×h×n)，l為輸出層神經(jīng)元，h為隱含層神經(jīng)元，n為輸入層神經(jīng)元，即n個(gè)影響因素，X=[x1,x2…xn]。θji和Wji分別表示隱含層與輸入層之間的閾值和權(quán)值。

隱含層輸出變量為：

(3)

N個(gè)影響因素通過(guò)數(shù)據(jù)層輸入，經(jīng)過(guò)隱含層的處理計(jì)算出實(shí)際輸出層的輸出值。得到輸出值Ykj為：

(4)

輸出變量Y與輸入變量X關(guān)系為：

(5)

其中n為輸入變量的個(gè)數(shù)、fji(·)為隱含層傳遞函數(shù)、h隱含層神經(jīng)元個(gè)數(shù)、fkj(·)輸出層傳遞函數(shù)、l為輸出層神經(jīng)元個(gè)數(shù)。

將公式(5)簡(jiǎn)化，即是：

Y=F(x1,x2,...,xn)

(6)

本文基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估模型并結(jié)合理論計(jì)算，對(duì)施工過(guò)程的失效概率進(jìn)行定量評(píng)價(jià)分析后得到風(fēng)險(xiǎn)損失值，對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警，提高對(duì)突發(fā)事件的防范能力和治理能力，可以對(duì)施工過(guò)程提出科學(xué)有效的建議和措施，對(duì)施工的穩(wěn)定性進(jìn)行強(qiáng)有力的支撐和保障。