基于組合賦權(quán)-后悔理論的城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

涂圣文，趙振華，鄧夢(mèng)雪，王 冰

(貴州師范大學(xué)材料與建筑工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025)

綜合管廊也稱為管線共同溝，是修建在城市道路地下的隧道式構(gòu)造物，用于放置兩類及以上城市工程管線的構(gòu)筑物，一般還設(shè)置有投料口、進(jìn)風(fēng)排風(fēng)井、人員出入口、通風(fēng)、監(jiān)控等附屬設(shè)施[1]。城市地下綜合管廊將給排水、通訊、電力、燃?xì)庖约盁崃Φ雀黝愂姓芫€統(tǒng)籌放置在地下公用空間內(nèi)，減少了各類管線的分開外置，美化了城市景觀，減少了管線維修時(shí)反復(fù)開挖道路的施工作業(yè)，降低了管線維修的綜合成本，是城市現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，也是現(xiàn)代城市建設(shè)的趨勢(shì)[2]。與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)相比，我國(guó)地下城市綜合管廊建設(shè)起步較晚，經(jīng)過幾十年的醞釀，進(jìn)入2014 年之后，隨著綜合管廊政策密集出臺(tái)并不斷加碼、細(xì)化，才進(jìn)入了井噴式的發(fā)展階段，并在“十三五”期間迎來了建設(shè)高潮[3-4]。相較于傳統(tǒng)直埋式和架空鋪設(shè)式的模式，將市政管線集中設(shè)置在地下綜合管廊內(nèi)，除了具有集約化利用資源的優(yōu)勢(shì)外，還可抵御地震、臺(tái)風(fēng)、冰凍、侵蝕等自然災(zāi)害。但由于各類高危管線的集中入廊，各種管線集中放置在同一空間內(nèi)，在內(nèi)、外部因素聯(lián)合作用和管線間相互影響下，也容易發(fā)生電纜破損、管道泄漏導(dǎo)致中毒、爆炸、火災(zāi)等災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)[5-6]。

隨著我國(guó)城市綜合管廊建設(shè)高潮期而來的，是今后若干年大量綜合管廊運(yùn)維關(guān)鍵時(shí)期的到來，如何保障綜合管廊的安全，防控綜合管廊的各類運(yùn)維災(zāi)害，維護(hù)城市重要“生命線”的運(yùn)營(yíng)安全，是一個(gè)迫切需要關(guān)注的嚴(yán)峻問題。近年來，許多研究人員針對(duì)城市綜合管廊的運(yùn)維災(zāi)害防控問題開展了大量的研究工作。如郭佳奇等[5]系統(tǒng)劃分了城市地下綜合管廊運(yùn)維期的災(zāi)害類型，分析了城市地下綜合管廊火災(zāi)和震害的產(chǎn)生機(jī)理，并提出了城市地下綜合管廊運(yùn)維期災(zāi)害防控的基本原則與應(yīng)對(duì)措施；王述紅等[6]建立了綜合管廊單一災(zāi)種的危險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)，應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法和耦合度模型研究了多災(zāi)種之間的耦合關(guān)系，并提出了綜合管廊多災(zāi)耦合致災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法；李芊等[7]運(yùn)用DEMATEL 方法對(duì)綜合管廊運(yùn)維管理過程中的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行了影響程度和重要程度排序，識(shí)別了運(yùn)維管理過程中的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素，并對(duì)關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素提出了具體的防范措施；鄧小嬌等[8]和王玉琪等[9]采用FLUENT 軟件，吳建松等[10]采用OpenFOAM軟件，針對(duì)城市綜合管廊正常通風(fēng)—泄漏報(bào)警—事故通風(fēng)—警報(bào)解除的全過程進(jìn)行了動(dòng)態(tài)分析，研究了輸氣管道在城市綜合管廊艙室泄漏擴(kuò)散的基本規(guī)律，為燃?xì)庑孤┦鹿蕬?yīng)急決策與應(yīng)急救援提供了理論指導(dǎo)；王明年等[11]采用三維火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件FDS5.0，針對(duì)電纜火災(zāi)對(duì)城市綜合管廊艙室內(nèi)部火災(zāi)發(fā)展過程及溫度分布進(jìn)行了模擬研究，并利用ANSYS有限元軟件對(duì)城市綜合管廊艙室結(jié)構(gòu)進(jìn)行了熱分析，得到火災(zāi)下城市綜合管廊結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)分布以及結(jié)構(gòu)高溫?fù)p傷深度數(shù)據(jù)；黃萍等[12]建立了綜合管廊火災(zāi)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，提出利用基于AHP-證據(jù)理論的評(píng)價(jià)模型對(duì)綜合管廊火災(zāi)安全等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

總體來看，現(xiàn)有研究較多關(guān)注的是城市綜合管廊燃?xì)庑孤⒒馂?zāi)等這些專項(xiàng)型災(zāi)害的影響及其防控，對(duì)城市綜合管廊運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段的總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究還相對(duì)較少。為了有效評(píng)估城市綜合管廊設(shè)施在運(yùn)維期間的總體風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，為合理制定城市綜合管廊設(shè)施的風(fēng)險(xiǎn)防控措施和應(yīng)急響應(yīng)措施提供依據(jù)，本文在構(gòu)建城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，運(yùn)用基于博弈論思想的組合賦權(quán)技術(shù)確定了各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，并引入后悔理論來對(duì)城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，以為類似的基礎(chǔ)設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供新的思路和技術(shù)手段。

1 城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系建立以及指標(biāo)權(quán)重確定

1.1 評(píng)估指標(biāo)體系建立

城市綜合管廊的運(yùn)維管理在我國(guó)還屬于起步階段，目前相關(guān)部門還尚未出臺(tái)城市綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的相關(guān)規(guī)定。為了確定城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的指標(biāo)體系，除了參考現(xiàn)有的文獻(xiàn)[5-7,12-13]等相關(guān)研究成果之外，本研究還走訪調(diào)研了貴安新區(qū)、六盤水、長(zhǎng)沙等地的綜合管廊運(yùn)維公司。

按經(jīng)典風(fēng)險(xiǎn)管理理論中風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)的思路，從“人、機(jī)、環(huán)、管”四個(gè)角度建立綜合管廊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)[12]?！叭恕钡慕嵌龋饕傅氖蔷C合管廊運(yùn)維工作人員的專業(yè)化程度、風(fēng)險(xiǎn)防范意識(shí)和工作狀態(tài)等；“機(jī)”的角度，主要指的是運(yùn)維階段綜合管廊廊體、管線、附屬設(shè)施、運(yùn)維設(shè)備設(shè)施等各類設(shè)施是否存在不能正常工作以及發(fā)生各種災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)；“環(huán)”的角度，主要指的是綜合管廊運(yùn)維中外部地質(zhì)、水文、氣象環(huán)境和內(nèi)部空氣、通風(fēng)、濕度等因素可能導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)；“管”的角度，主要指的是綜合管廊運(yùn)維管理方面，諸如管理機(jī)構(gòu)是否健全、管理制度是否完善、管理檔案是否完整規(guī)范、應(yīng)急預(yù)案是否切實(shí)可行等。

將上述“人、機(jī)、環(huán)、管”四個(gè)方面的評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行細(xì)化、歸納，建立城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，見表1。為了便于從量化的角度分析表1中各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)程度，參考文獻(xiàn)[6]、[12]和[14]等關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)劃分和量化取值標(biāo)準(zhǔn)，將表1中各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)劃分為5個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)對(duì)應(yīng)的量化評(píng)分值見表2。

表1 城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系Table 1 Index system of overall risk assessment for urbanutility tunnel during operation and maintenance

表2 城市綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分及其評(píng)分值[6,12,14]Table 2 Risk grade classification and scoring valueof urban utility tunnel during operation andmaintenance

1.2 指標(biāo)權(quán)重確定的博弈論組合賦權(quán)法

一般來說，指標(biāo)權(quán)重確定的方法主要分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法。主觀賦權(quán)法主要依賴專家的經(jīng)驗(yàn)，賦權(quán)結(jié)果受專家主觀意志的影響明顯；客觀賦權(quán)法則完全依據(jù)指標(biāo)原始評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)包含的信息量，通過數(shù)學(xué)模型的計(jì)算分析來確定指標(biāo)的權(quán)重,雖然具有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)理論依據(jù)，但卻完全忽略了專家積極的主觀能動(dòng)性。因此，近年來在安全評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域更多傾向于采用主、客觀組合賦權(quán)法來確定指標(biāo)的權(quán)重[15-17]。本文采用基于博弈論思想的主、客觀組合賦權(quán)法來確定城市綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重，其中主觀賦權(quán)法選用G1法，客觀賦權(quán)法運(yùn)用熵權(quán)法。

1.2.1 G1法確定指標(biāo)的主觀權(quán)重

主觀賦權(quán)的G1法最先由郭亞軍[18]于2002年提出，該方法能克服層次分析法存在的計(jì)算量大、計(jì)算過程繁瑣、需要一致性檢驗(yàn)等缺點(diǎn)，且特別適合于像城市綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估這樣因素多、規(guī)模大的問題，其實(shí)現(xiàn)步驟如下[18-19]：

(1) 由專家按指標(biāo)之間的相對(duì)重要性對(duì)指標(biāo)進(jìn)行排序，并給定相鄰兩指標(biāo)xj-1、xj(j=2,3,…,n，其中n為指標(biāo)數(shù)量)之間的重要性程度之比rj。

(2) 由下式計(jì)算第n個(gè)指標(biāo)的主觀權(quán)重wn:

(1)

(3) 由下式計(jì)算其他n-1個(gè)指標(biāo)的主觀權(quán)重：

wj-1=rjwj(j=n,n-1,…,3,2)

(2)

1.2.2 熵權(quán)法確定指標(biāo)的客觀權(quán)重

屬于客觀賦權(quán)法的熵權(quán)法其基本原理是通過充分挖掘指標(biāo)原始評(píng)分值中包含的信息量，根據(jù)各指標(biāo)的變異程度，利用信息熵計(jì)算各指標(biāo)的熵權(quán)，再通過熵權(quán)計(jì)算出各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，其計(jì)算過程如下[20]：

(2) 由信息熵的概念，計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的熵值ej：

(3)

(4)

(3) 計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的客觀權(quán)重wj:

(5)

1.2.3 基于博弈論確定指標(biāo)的組合權(quán)重

在由G1法確定指標(biāo)主觀權(quán)重和熵權(quán)法確定指標(biāo)客觀權(quán)重后，引入博弈論的思想來確定評(píng)估指標(biāo)的組合權(quán)重。根據(jù)博弈論的思想，若將G1法確定的指標(biāo)主觀權(quán)重W1=(w11,w12,…,w1n)和熵權(quán)法確定的指標(biāo)客觀權(quán)重W2=(w21,w22,…,w2n)看作是博弈的雙方，最優(yōu)組合權(quán)重可以看作是博弈雙方達(dá)成平衡狀態(tài)。從數(shù)學(xué)角度來看，平衡狀態(tài)下，應(yīng)滿足W1和W2與指標(biāo)組合權(quán)重之間的離差之和最小，其實(shí)現(xiàn)步驟如下[21]：

(1) 記由W1和W2的線性組合表達(dá)的指標(biāo)組合權(quán)重向量W為

=λ1W1+λ2W2

(6)

式中:λ1、λ2為線性組合系數(shù)。

min(‖W-W1‖2+‖W-W2‖2=min(‖λ1W1+λ2W2-W1‖2+‖λ1W1+λ2W2-W2‖2)

(7)

s.t.λ1+λ2=1,λ1,λ2≥0

(8)

(3) 根據(jù)微分原理，模型(7)取得最小值的一階導(dǎo)數(shù)條件為

(9)

(4) 將公式(8)求得的線性組合系數(shù)λ1、λ2進(jìn)行歸一化處理，有：

(10)

進(jìn)而得到評(píng)估指標(biāo)的最優(yōu)組合權(quán)重為

(11)

2 基于后悔理論的城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估屬于多屬性決策問題的范疇，一般需要依賴于決策理論予以解決?，F(xiàn)代決策理論發(fā)展迅速，決策方法眾多，總體上來看，考慮決策者行為的決策方法已得到了廣泛應(yīng)用[22]。目前，考慮決策者行為的決策方法主要分為兩類：一類假設(shè)決策者行為是完全理性的，其主要代表是期望效用理論；另一類則假設(shè)決策者行為是有限理性的，其主要代表是前景理論和后悔理論。由于有限理性比較接近人的決策行為實(shí)際情況，因此有限理性的決策方法已逐漸成為決策理論研究的熱點(diǎn)之一。其中的后悔理論模型運(yùn)算簡(jiǎn)單，不需要較多的參數(shù)，能切實(shí)反映決策者的決策行為，而且后悔理論應(yīng)用于安全和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域，能夠有效規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，減少不必要的損失[22-23]。故本文采用后悔理論來對(duì)城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。

2.1 后悔理論概述

后悔理論的主要思路是假設(shè)決策者的決策過程是一個(gè)綜合比較的過程，即在決策過程中，決策者會(huì)有意識(shí)地將自己選擇的方案與其他備選方案進(jìn)行比較，若決策者選擇的方案次于其他方案，決策者會(huì)感到后悔；反之，若決策者選擇的方案優(yōu)于其他方案，決策者就會(huì)感到欣喜。因此，決策者的決策過程具有以下兩個(gè)方面的特征：①最終的選擇方案取決于對(duì)決策產(chǎn)生的后悔值和欣喜值的預(yù)期平衡；②決策者選擇過程中會(huì)盡量避開會(huì)產(chǎn)生后悔的方案。從這個(gè)意義上來看，后悔理論從本質(zhì)上就具備規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)勢(shì)。

后悔理論主要通過感知效用函數(shù)來體現(xiàn)，其由度量選擇方案的效用函數(shù)和后悔-欣喜函數(shù)兩部分所構(gòu)成，其一般形式可表示如下：

D(x,y)=h(x)+R(h(x)-h(y))

(12)

式中：x,y分別為兩個(gè)備選方案;D(x,y)為選擇方案x的感知效用函數(shù);h(x)和h(y)分別為選擇方案x和方案y的效用值;R(h(x)-h(y))為后悔-欣喜值，R>0表明決策者對(duì)在方案x、y中選擇方案x感到喜悅，反之R<0則表明決策者對(duì)在方案x、y中選擇方案x感到后悔。

上述過程也可以擴(kuò)展到多方案的選擇，若存在l個(gè)備選方案供決策者選擇，根據(jù)感知效用函數(shù)公式(12)，決策者選擇方案xi(i=1,2,…,l)的感知效用函數(shù)可表示為

Dxi=h(xi)+R(h(x*)-h(xi))

(13)

其中，h(x*)=min{h(xi)∣i=1,2,…,l}。易知，h(x*)-h(xi)≤0，R(h(x*)-h(xi))≤0表示后悔值。

2.2 后悔理論評(píng)估步驟

后悔理論用于城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要實(shí)現(xiàn)步驟如下：

步驟1:構(gòu)建各指標(biāo)的原始評(píng)分矩陣。對(duì)表1中城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系各準(zhǔn)則層的指標(biāo)，按表2中的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)分值進(jìn)行評(píng)分，建立各評(píng)估指標(biāo)的原始評(píng)分矩陣:Q=(qji)nxm(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n。其中m為參與評(píng)估的專家人數(shù)，n為指標(biāo)數(shù)量)。顯然，有Q=PT。

步驟2:構(gòu)建理想方案。根據(jù)原始評(píng)分矩陣Q，構(gòu)建理想方案B=[b1,b2,…,bn]，其中bj(j=1,2,…,n)為第j個(gè)評(píng)估指標(biāo)的理想值，本文中由表2可知風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)越高評(píng)分值越小，因此每個(gè)評(píng)估指標(biāo)的理想值取各專家評(píng)分的最小值，以減少后悔程度。

步驟3:構(gòu)建評(píng)分值的效用值矩陣。計(jì)算各評(píng)分值的效用值，需要先選擇合適的效用函數(shù)。如前文所述，決策過程中決策者會(huì)盡量避開會(huì)產(chǎn)生后悔的方案，即有著盡量回避風(fēng)險(xiǎn)的選擇特性。因此，最適宜的效用函數(shù)h(x)應(yīng)該是單調(diào)遞增的凹函數(shù)，即滿足h′(x)>0，h″(x)<0。實(shí)際的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)用中，一般選擇冪函數(shù)來作為效用函數(shù)[14,22]，有：

h(qji)=(qji)α

(14)

式中:α為函數(shù)的參數(shù)，一般0<α<1，本文中參照文獻(xiàn)[14]、[22]，α取值為0.9。

于是，評(píng)分值的效用值矩陣H可表示為

H=((qji)α)n×m

(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)。

步驟4:構(gòu)建評(píng)分值的后悔-欣喜值矩陣?；跊Q策者回避風(fēng)險(xiǎn)的選擇特性，與效用函數(shù)的性質(zhì)一樣，后悔-欣喜函數(shù)R(·)也應(yīng)該是單調(diào)遞增的凹函數(shù)，一般情況下，后悔-欣喜函數(shù)R(·)采用如下的形式[23]：

(15)

式中:β為函數(shù)的參數(shù)，也稱作后悔規(guī)避系數(shù)，一般β>0，本文中參照文獻(xiàn)[14]、[22]，β取值為0.013 3。

于是，評(píng)分值的后悔-欣喜值矩陣R可表示為

(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)。

步驟5:構(gòu)建感知效用值矩陣。由上文所述后悔理論的基本原理，感知效用值為效用值和后悔-欣喜值之和，即感知效用值矩陣D可表示為

步驟6:計(jì)算綜合評(píng)估結(jié)果。運(yùn)用上文第1.2節(jié)所述博弈論組合賦權(quán)法求得第k個(gè)準(zhǔn)則層下第j個(gè)指標(biāo)的組合權(quán)重wkj(k=1,2,…,4;j=1,2,…,n)，根據(jù)下式對(duì)各準(zhǔn)則層進(jìn)行加權(quán)求和，有：

(16)

式中:Sk為第k個(gè)準(zhǔn)則層的綜合評(píng)估值；其他參數(shù)同前述。

最后，目標(biāo)層總的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果由下式求得：

(17)

式中:S為總的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值;wk為第k個(gè)準(zhǔn)則層的權(quán)重。

3 實(shí)例應(yīng)用與分析

本文以西南某國(guó)家級(jí)新區(qū)試點(diǎn)項(xiàng)目城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為例，闡述本文方法的應(yīng)用步驟與效果。

該項(xiàng)目研究過程中，共邀請(qǐng)到5位本領(lǐng)域的專家，通過向?qū)＜姨峁┰摮鞘芯C合管廊項(xiàng)目相關(guān)的運(yùn)維管理資料，并結(jié)合邀請(qǐng)各位專家到該綜合管廊項(xiàng)目運(yùn)維管理公司進(jìn)行走訪調(diào)研的方式，最后請(qǐng)各位專家按照表2的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分及其評(píng)分值，分別對(duì)表1的各分項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行打分，專家評(píng)分結(jié)果匯總于表3。

表3 城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家評(píng)分值Table 3 Scoring value of experts of overall risk assessment for urban utility tunnel during operation and maintenance

3.1 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

對(duì)該試點(diǎn)項(xiàng)目城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，首先需要根據(jù)前述基于博弈論的組合賦權(quán)法求得表1中各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。

3.1.1 G1法確定指標(biāo)的主觀權(quán)重

以準(zhǔn)則層4個(gè)一級(jí)指標(biāo)即人的因素A、設(shè)施因素B、環(huán)境因素C和管理因素D的權(quán)重確定為例，通過專家評(píng)價(jià)確定這4項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的重要度排序?yàn)椋築>C>A>D，按重要度排序的各指標(biāo)權(quán)重依次記為w1、w2、w3、w4。相鄰指標(biāo)之間重要性程度之比由專家參照文獻(xiàn)[19]的打分標(biāo)準(zhǔn)分別給出，具體比值依次為：r2=w1/w2=1.5，r3=w2/w3=1.3，r4=w3/w4=1.2。根據(jù)公式(1)，可計(jì)算得到w4=0.164，進(jìn)而可計(jì)算得到w3=0.196、w2=0.256、w1=0.384。則G1法確定的準(zhǔn)則層4個(gè)一級(jí)指標(biāo)的主觀權(quán)重為(0.196,0.384,0.256,0.164)。

按同樣的步驟，通過專家打分法確定“人的因素”準(zhǔn)則層下3個(gè)二級(jí)指標(biāo)的主觀權(quán)重為(0.433,0.309,0.258)，“設(shè)施因素”準(zhǔn)則層下8個(gè)二級(jí)指標(biāo)的主觀權(quán)重為(0.252,0.14,0.108,0.21,0.09,0.068,0.075,0.057)，“環(huán)境因素”準(zhǔn)則層下4個(gè)二級(jí)指標(biāo)的主觀權(quán)重為(0.410,0.293,0.163,0.134)，“管理因素”準(zhǔn)則層下4個(gè)二級(jí)指標(biāo)的主觀權(quán)重為(0.334,0.257,0.214,0.195)。

3.1.2 熵權(quán)法確定指標(biāo)的客觀權(quán)重

根據(jù)前文所述熵權(quán)法確定指標(biāo)客觀權(quán)重的計(jì)算步驟，按表3中各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)分值進(jìn)行計(jì)算，可得到指標(biāo)層19個(gè)指標(biāo)的客觀權(quán)重為(0.101,0.142,0.027,0.051,0.185,0.043,0.027,0.030,0.052,0.188,0.016,0.004,0.044,0.008,0.032,0.027,0.010,0.006,0.007)。于是，準(zhǔn)則層4個(gè)一級(jí)指標(biāo)的客觀權(quán)重為(0.269,0.593,0.088,0.050)，將各準(zhǔn)則層下二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行歸一化處理，可得“人的因素”準(zhǔn)則層下3個(gè)二級(jí)指標(biāo)的客觀權(quán)重為(0.376,0.526,0.098)，“設(shè)施因素”準(zhǔn)則層下8個(gè)二級(jí)指標(biāo)的客觀權(quán)重為(0.085,0.314,0.072,0.045,0.051,0.088,0.317,0.028)，“環(huán)境因素”準(zhǔn)則層下4個(gè)二級(jí)指標(biāo)的客觀權(quán)重為(0.042,0.498,0.095,0.365)，“管理因素”準(zhǔn)則層下4個(gè)二級(jí)指標(biāo)的客觀權(quán)重為(0.536,0.211,0.116,0.137)。

3.1.3 博弈論確定指標(biāo)的組合權(quán)重

按同樣的步驟，可計(jì)算求得“人的因素”準(zhǔn)則層下3個(gè)二級(jí)指標(biāo)的組合權(quán)重為(0.376,0.534,0.090)，“設(shè)施因素”準(zhǔn)則層下8個(gè)二級(jí)指標(biāo)的組合權(quán)重為(0.145,0.252,0.084,0.104,0.065,0.081,0.231,0.038)，“環(huán)境因素”準(zhǔn)則層下4個(gè)二級(jí)指標(biāo)的組合權(quán)重為(0.175,0.424,0.120,0.281)，“管理因素”準(zhǔn)則層下4個(gè)二級(jí)指標(biāo)的組合權(quán)重為(0.478,0.224,0.144,0.154)。

3.2 城市綜合管廊運(yùn)維的總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與計(jì)算

按前文所述后悔理論的實(shí)現(xiàn)步驟，首先根據(jù)4個(gè)準(zhǔn)則層各指標(biāo)的原始評(píng)分矩陣，分別計(jì)算各準(zhǔn)則層的效用值矩陣、后悔-欣喜值矩陣和感知效用值矩陣。以“人的因素”準(zhǔn)則層為例，分述如下：

(1) 根據(jù)表3中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家指標(biāo)評(píng)分值，構(gòu)建“人的因素”準(zhǔn)則層原始評(píng)分矩陣QA：

(2) 構(gòu)建矩陣QA的理想方案BA：

BA=[5,3.5,7.3]T

(3) 根據(jù)公式(14)，可計(jì)算求得“人的因素”準(zhǔn)則層各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)分的效用值矩陣HA：

(4) 根據(jù)公式(15)，可計(jì)算求得“人的因素”準(zhǔn)則層各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)分的后悔-欣喜值矩陣RA：

(5) 將效用值矩陣HA和后悔-欣喜值矩陣RA相加，得到“人的因素”準(zhǔn)則層感知效用值矩陣DA：

同樣的步驟，可分別計(jì)算得到“設(shè)施因素”準(zhǔn)則層感知效用值矩陣DB、“環(huán)境因素”準(zhǔn)則層感知效用值矩陣DC、“管理因素”準(zhǔn)則層感知效用值矩陣DD如下：

然后，依據(jù)公式(16)，可計(jì)算求得“人的因素”各項(xiàng)指標(biāo)加權(quán)求和評(píng)估值S1為4.643，“設(shè)施因素”各項(xiàng)指標(biāo)加權(quán)求和評(píng)估值S2為4.781，“環(huán)境因素”各項(xiàng)指標(biāo)加權(quán)求和評(píng)估值S3為6.133，“管理因素”各項(xiàng)指標(biāo)加權(quán)求和評(píng)估值S4為6.828；再依據(jù)公式(17)，可計(jì)算求得本試點(diǎn)項(xiàng)目總的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值S為5.11，根據(jù)表2可知，該城市綜合管廊項(xiàng)目運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)水平為中度風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果分析

由上述風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估計(jì)算結(jié)果可以看出，由于引入了主客觀組合賦權(quán)法，該綜合管廊項(xiàng)目運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)權(quán)重的確定更加符合實(shí)際情況。如單純由客觀熵權(quán)法確定的人的因素、設(shè)施因素、環(huán)境因素和管理因素4個(gè)一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重為(0.269,0.593,0.088,0.050)，雖然此客觀權(quán)重基本能反映各項(xiàng)指標(biāo)之間的重要度排序，但環(huán)境因素的權(quán)重明顯偏小。通過引入G1法，通過專家根據(jù)自身合理經(jīng)驗(yàn)判斷確定各項(xiàng)指標(biāo)的主觀權(quán)重后，基于博弈論的思想，構(gòu)建融合主、客觀權(quán)重值的指標(biāo)組合權(quán)重為(0.248,0.532,0.137,0.083)，一方面考慮了原始評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)包含的信息量，另一方面也考慮了專家積極的主觀能動(dòng)性，使得指標(biāo)權(quán)重結(jié)果更加符合實(shí)際情況，更具代表性。

為了檢驗(yàn)后悔理論用于城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的效果，該試點(diǎn)項(xiàng)目研究過程中，同時(shí)采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估常用的模糊綜合評(píng)價(jià)法、集對(duì)分析法對(duì)該綜合管廊項(xiàng)目運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估，3種評(píng)估方法的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果匯總于表4。

表4 3種評(píng)估方法的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果Table 4 Comparison of risk assessment resultsby three assessment methods

由表4可知，后悔理論評(píng)估法與模糊綜合評(píng)價(jià)法和集對(duì)分析法的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果均為中度風(fēng)險(xiǎn)，后悔理論評(píng)估法與常用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的評(píng)估結(jié)果一致，說明后悔理論評(píng)估法用于城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是可行的；同時(shí)，后悔理論評(píng)估法的綜合評(píng)估值為5.11，較模糊綜合評(píng)價(jià)法的綜合評(píng)估值5.85偏小，這表明后悔理論評(píng)估法得到的綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)更高，體現(xiàn)了后悔理論從本質(zhì)上就具備規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)勢(shì)。由此可見，后悔理論應(yīng)用于城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域，能夠有效規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，減少不必要的損失。

此外，從上述后悔理論的評(píng)估計(jì)算過程可知，后悔理論不僅能獲得城市綜合管廊運(yùn)維的總體風(fēng)險(xiǎn)狀況，也能得到各準(zhǔn)則層的風(fēng)險(xiǎn)狀況，便于了解風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的源頭，采取針對(duì)性強(qiáng)的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施。如上文計(jì)算求得準(zhǔn)則層“人的因素”的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值S1為4.643，“設(shè)施因素”的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值S2為4.781，“環(huán)境因素”的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值S3為6.133，“管理因素”的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值S4為6.828，由風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)可知，“人的因素”和“設(shè)施因素”為中度風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，“環(huán)境因素”和“管理因素”為低度風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。其中，“人的因素”的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值最低，表明該準(zhǔn)則層風(fēng)險(xiǎn)最高，這主要與工作人員的風(fēng)險(xiǎn)防范意識(shí)較低有關(guān)；“管理因素”的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值最高，表明該準(zhǔn)則層風(fēng)險(xiǎn)最低。通過對(duì)該綜合管廊運(yùn)維管理中心進(jìn)行調(diào)研可知，該綜合管廊的運(yùn)維管理機(jī)構(gòu)齊全、制度完善、資料完整，且具有切實(shí)可行的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案，因此要改善該綜合管廊項(xiàng)目的總體風(fēng)險(xiǎn)狀況，應(yīng)該從提升管理人員的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)和專業(yè)化水平等方面予以考慮。

4 結(jié)論與建議

(1) 為充分發(fā)揮主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法各自的優(yōu)勢(shì)，本文在城市綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，采用基于博弈論思想的主、客觀組合賦權(quán)法來確定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重，其中主觀賦權(quán)法選用G1法，客觀賦權(quán)法運(yùn)用熵權(quán)法。實(shí)例應(yīng)用研究表明：融合了主、客觀權(quán)重值的指標(biāo)組合權(quán)重，一方面考慮了原始評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)包含的信息量，另一方面也考慮了專家積極的主觀能動(dòng)性，使得指標(biāo)權(quán)重結(jié)果更加符合實(shí)際情況，更具代表性。

(2) 本文提出了基于有限理性的后悔理論來對(duì)城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，并將評(píng)估結(jié)果與模糊綜合評(píng)價(jià)法、集對(duì)分析法兩種常用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的評(píng)估結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。實(shí)例研究結(jié)果表明：后悔理論評(píng)估法與常用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的評(píng)估結(jié)果基本一致，說明后悔理論用于城市綜合管廊運(yùn)維總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是可行的；同時(shí)，后悔理論不僅能確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，還能給出量化的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值，這是因?yàn)楹蠡诶碚搹谋举|(zhì)上就具備規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)勢(shì)，其給出的量化的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值較其他風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法偏小，有利于減少不必要的損失；另外，后悔理論不僅能獲得城市綜合管廊運(yùn)維的總體風(fēng)險(xiǎn)狀況，也能得到各準(zhǔn)則層的風(fēng)險(xiǎn)狀況，便于了解風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的源頭，采取針對(duì)性強(qiáng)的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施。

(3) 需要指出的是，城市綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)劃分的標(biāo)準(zhǔn)是否合理、指標(biāo)的評(píng)分取值是否合理也會(huì)對(duì)評(píng)估結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。因此，在后續(xù)的研究工作中，還需要進(jìn)一步補(bǔ)充和完善城市綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，進(jìn)一步研究指標(biāo)評(píng)分的取值問題和安全等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)問題，以進(jìn)一步提高評(píng)估指標(biāo)體系的科學(xué)性，增強(qiáng)評(píng)估結(jié)果的全面性和客觀性。