水利水电工程初步设计成果质量评定方法研究.pdf

'水利水电技术第45卷2014年第10期水利水电工程和当设计成果质量评定方法研究刘辉1，王振宇2(1．水利部水利水电规划设计总院，北京100120；2．中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津300222)摘要：针对水利水电工程的特点进行水利水电工程初步设计成果质量评定，在建设部《工程设计文件质量特性和质量评定指南》的基础上，首次概括提出了“安全性、功能性、经济性、可靠性和时间性”5个水利水电设计成果质量特性和概念。通过给出的水利水电工程初步设计质量的评定方法和评定指标，利用层次分析法确定定量评定法中专业的权重，初步分析和总结了水利水电工程初步设计质量评定中的常见问题。研究成果为水利水电工程设计成果的评定提供参考。关键词：水利水电工程；初步设计；质量评定；质量特性中图分类号：TV22文献标识码：B文章编号：1000一0860(2014)10—0031．06StlldyonqualityeValuationmetllodforp他liIIliIIarydesignofwater弛∞urc鹤andhydmpowerproj∞tLIUHui‘，WANGZhenyu2(1．WaterResourcesAndHydropowerPl帅ning粕dDesi印GeneralI璐titute，MWR，Beijing100120，China；2．ChinaWaterResourcesBeifangInvestigation，DesigrIaIldResearchCo．“d．，Tianjin300222，China)Abstract：Aimingatthecharacteristicsofwaterresourcespmject，tllefivecharacteristicsandconceptsofthequalityoft11ede-s咖ofthewaterresourcesandhydropowerproject，i．e．s出ty，functionalit)r，economy，reliabilitya11dtimelinessareinitiallyandsyn叩tjcallyproposedforthequ础tyevalualjonofthepreljmjnarydesjgnofwaterresourcesandhydropowerpmjecton山eba—sisofthe“GuideonEnginee^ngDesignDocumentQualityCh啪cteristicsandQualit)rEvaluation”publishedbytheMinistryofHousingandUrban—RuralDevelopment，PRC．InaccordaIlcewiththeevaluationmet}lodsandevaluationindexesfort11equalityofthepreliminarydesignofwaterresourcesaJldhydmpowerpmjectgivenherein，thecommonpmblemse】【is“nginthequalitye·valuationofthepreliminarydesignareprelimin撕lyanalyzed粕dsum枷zedbydete丌niningtheweightofthepmfessionslistedint}lereleVantquantitatiVeeValuationmetIlodwith山eanal”ichierarchypmcess(AHP)．Thestudyresultcanpmvidereferencefortheevalu“onofthedesignofwaterresources帅dhydropowerprojectconcemed．Keywords：waterresourcesandhydropowerpmject；preIiminarydesign；quaJityevaluation；quaJitychamcteristics水利工程设计是整个水利工程全生命周期中的龙头，因此工程设计成果质量决定着工程的整体质量。同时，工程设计成果的质量与行业技术水平、技术标准状况和设计人员知识能力等密切相关。通常工程设计成果的质量评定是由审查专家依据相关法律、法规及技术标准，根据自身的工作经验和专业知识加以判断和掌控。审查专家的主观判断直接影响评定结果。一直以来，如何客观评价水利工程设计成果的质量是工程建设过程中面临的一项重要骱研胎DHⅫ口"dHyd叩oⅢE懈fnP耐馏怕f．钉N0TD课题。本文在调查和研究的基础上，结合水利水电工程的特点，介绍了设计成果质量的定义、水利水电工程初步设计成果质量的评价指标和评价方法，并初步分析总结了水利水电工程初步设计质量评定收稿日期：基金项目：作者简介：2014一05．08国家科技支撑计划专项基金资助项目(2012BAHl0800)水利部水利水电工程初步设计质量评定标准编制项目。刘辉(1971一)，男，高级工程师，工程硕士。 刘辉，等∥水利水电工程初步设计成果质量评定方法研究中的常见问题。1水利工程设计成果质量评价本文所研究的质量，仅仅是设计成果的质量。质量“合格”的设计成果应是具有满足明确需要和潜在需要两个方面的能力。“不合格”的设计成果则是没有满足“某个规定”的要求。这些“规定要求”往往反映在技术标准中。但是仅仅使用合格、不合格来评价质量要求是有局限性的，这就提出评价质量的另一定义“缺陷”。“缺陷”是没有满足某个预期的使用要求或合理的期望，包括与安全性有关的要求。目前的设计通常是按照技术标准进行的，不符合标准的设计成果，通常被认为是“不合格”或有“缺陷”的产品。设计成果的质量等级或质量水平，反映着设计目标的完善程度，因此，我们可以给出水利水电工程设计成果质量的定义，即设计成果满足法律法规、技术标准的程度。1．1水利水电工程设计成果质量特性1995年建设部颁布《工程设计文件质量特性和质量评定指南》，将质量定义中明确的和潜在的需要，转化为质量特性的概念，首次将功能性、可信性、安全性、可实施性、适应性、经济性、时间性7个质量特性引入国内。经过近20年的水利水电工程实践，笔者研究团队发现单就水利水电工程设计成果而言，7个质量特性有的不完全适用，有的存在交叉和重复。因此，在定义水利水电工程设计成果质量特性时，将以上7个质量特性进行了修改、补充和归纳最终得出水利水电工程设计成果质量特性为安全性、功能性、经济性、可靠性和时间性5个质量特性。1．2水利水电工程设计成果评定方法设计质量评定大致可分为定性评定和定量评定两类。自1998年起，全国大约30个与工程建设有关的行业发布了各自行业的设计文件质量评定实施细则，大部分采用针对质量特性的定性评定法，少部分行业采用定量方法，当时水利水电行业采用的是定性评定方法，在一定时期内为政府相关部门提供决策依据，发挥了重要作用，但未能解决客观评定的需求。随着当前对设计成果质量评定的要求越来越高，为更能体现量化和客观，应分别建立定性评定和定量评定指标体系和评定方法(模型)。根据建设部《工程设计文件质量特性和质量评定指南》，定性评定是按照质量特性进行，其特点是评定方便、简洁，由具有较高的专业知识和丰富工程经验的专家主观判断为主，能够从全局的角度进行分析和评判，适用于宏观把控。由于定性评定方法基本上延续了我国以往专家审查的做法，本文不做过多论述，而是根据《水利水电工程初步设计质量评定标准》中的定量评定方法进行一些分析。定量评定则需要对设计成果的细节进行分析，与相关设计标准进行比对，层层推进，最终形成对整个设计成果的判断。因而这一评定方法略显麻烦，但减少了人为因素。一般来讲，定量评定分为专业(章)评定和总体评定，专业(章)评定的指标体系可用下式进行表示产生盟芒超丝生舢(1)。∑％一式中，／为设计文件各专业的质量评定得分；∞。、∞：、A。分别为待评定部分内容的质量权重；g为待评定内容的评定得分；i、J为待评定内容的顺序号。式(1)设计了三层内容，即“评定内容”、“内容分项”和“评定要点”。每一层待评定内容确定一个权重。“评定内容”涉及挡水、泄水、发电引水、发电厂房、边坡工程、灌溉与排水、供水、通航、过鱼、堤防工程、河道及河道整治建筑物和交通建筑物12类建筑物。不同工程设计涉及的建筑个数不同，因此在评定时，引入建筑物“内容分项”、权重A和建筑物个数P，“设定为A。=1／pi”，所包含的意义是：假设不同内容分项对评定内容的质量影响作用相同，即不同的内容分项均分权重A。但每一个实际工程的建设内容可能不同，涉及的内容分项的数量不同，各个工程类型的复杂程度、难易程度、重要性也不相同，对相应评定内容的质量的影响作用很难相同。但由于边界条件、不定因素太多，未能找到通用的系数来解决这一问题。同时，经多种假设情况的试算发现，只要文件总体质量合格，这种处理方式对最终的评定结果一般不会产生质的影响。不过，现实情况可能千差万别，因此在具体评定时也可根据内容分项的重要性、复杂程度、难易程度，或对工程质量的影响作用等调整，但其限制条件为：∑A。=1。由于实际工程项目并不全部包含标准所有的评定内容，为保持评定得分的一致性和可比性，这个公式对每一层的评定得分进行了归一处理，以保证．厂的计水利水电技术第45卷2014年第10期 算结果为一个百分制的分数。从式(1)中可以看出，定量评定方法把人为因素限定在最基本的评定要点中，也就是设计成果的细节之处。而这些细节往往能够通过相应的标准或规范予以比较，因而可以说定量评定可以减少人为因素的干扰。这是与定性评定最大的区别。不管采用什么方法评定，参照物始终应该是相关的设计标准，尤其是强制性条文。因此，公式(1)还应该包括如下条件，∥，满足强制性条文时，^、。Io，不满足强制性条文时P7总体评定是将各专业(章)所获得的分数．厂，再一次进行加权平均，得到设计成果的整体得分Ff∑∽×∞。)F=旦L_一(3)∑∞。^=J式中，∞为设计报告各专业(章)的质量权重，下文将对∞的确定进行分析。按照定量评定的分数，水利水电工程初步设计成果可评定为“合格”和“不合格”，由于水利工程设计的复杂性，往往不能简单地照搬加工制造或化工等行业的标准，尺寸、重量、含量等等超出允许值即判定不合格。水利工程的设计在某些方面存在瑕疵，并不完全表明整体设计质量的不合格，因此引人“基本合格”的概念，以表明存在的问题。具体评分标准参见水利水电工程初步设计质量评定标准(SL521—2013)。刘辉，等∥水利水电工程初步设计成果质量评定方法研究1．3关于专业(章)的质量权重设计文件定量评定的难点是确定各专业(章)在整个设计文件中对设计成果质量的影响程度，即权重的确定。由于同一专业在不同的工程设计中对整个设计成果质量的影响是不同的，如何客观的地确定权重，是定量评定结果是否客观真实的关键。在参考大量文献，进行多方位调研的基础上，借鉴集合群组评价理论、多人多属性评价结果聚合理论、数据融合等基础数学统计理论，并根据美国著名运筹学家塞迪的层次分析法，通过各测评指标的相对重要性来确定各专业(章)的权重值(见表1)。表1不同工程初步设计文件各专业(章)权重值序号设计文件篇章枢纽工程河道工程灌溉工程l水文3432工程地质1514153工程任务和规模5lO94工程布置及建筑物2018195机电及金属结构159106消防设计327施工组织设计1098工程建设征地与移民安置89环境保护设计3410水土保持设计3411劳动安全与工业卫生312节能设计213工程管理设计2314设计概算6815经济评价2合计100塞迪的层次分析法是把m个评价因素排成一个m表2水利水电工程设计各篇章重要性指标比较矩阵调查表示例序号项目l23456789lOll121314151617权重值l综合说明11／6l／8l／9l／8ll／7l／52ll／7l／531．042水文6ll／2l／31／8l／281l／2349l296．193工程地质82ll／63937945912．854工程任务和规模93l1l／6l9427934911．975工程布置及建筑物986179798925．206水机、电工、金结及暖通82l／3ll／7l72138l377．557消防ll／8l／91／9l／9l／7ll／7l／9l／51／52l／6l／51O．998施工组织设计71l／3l／4l／7l／27l1／2437l386．0291：：=程建设征地与移民安置72l／3l／2l／7l9215371487．82lO环境保护设计5l／3l／7l／9l／35l／4l／5l4l／5l／342．40ll水土保持设计5l／3l／7l／9l／35l／4l／5l41／5l／342．4012工程管理设计51／4l／7l／9l／351／3l／31l5l／4l42．7513劳动安全与工业卫生l／21／9l／91／9l／81／2l／71／7l／4l／5l11／8l／4l／20．8314节能设计ll／9l／8l／21／7l／71／4l／4l／5l11／8l／4l／20．8615设计概算7l1／4l／3l／8l6l1548l486．9316经济评价5l／2l／5l／4l／9l／351／3l／43l4l／4l33．2317附录l／3l／91／9l／71l／8l／41／42l／8l／3l0．97水利水电技术第45卷2014年第10期33 刘辉，等∥水利水电工程初步设计成果质量评定方法研究阶判断矩阵，专家通过对相关因素两两比较，根据各因素的重要程度来确定矩阵中元素值的大小。然后采用几何平均法(根法)来确定权重。即计算判断矩阵的最大特征根及其对应的特征向量，这个特征向量就是所要求的因素重要程度系数，也就是各专业(章)的权重。通过这种方法，可能使得复杂无序的定性问题进行量化处理。通过两两因素的比较，得到厶(“i)，工i(M，)，其，r"、中i、歹=1，2，⋯m。令6F=然，i、J=1，2，⋯J越＼’，m，由m×m个6ii可构造判断矩阵为B=6ll61262l622⋯6。⋯62。6。16m2⋯6。显然，6ii=1，6ii=l／6扣针对判断矩阵曰，计算它的最大特征根A。。。及其对应的特征向量亭=(∞，，∞：，⋯，∞。)。则∞i即我们要求的因素Mi的重要程度系数。根据这一原理，设计出《水利水电工程设计各篇章重要性指标比较矩阵》，发放给相关专业的技术人员进行调查填表，调查对象包括设计院总工、项目设总、有关专业的专总及其他有着丰富工程经验的工程技术人员等。矩阵表由水利水电工程初步报告的17个章组成17×17阶的矩阵。最后一列“权重值”即经过归一化处理的特征向量，也就是希望得到的各专业(章)在整个设计报告中对质量的影响程度，即权重值∞(表2为实际填写的一份调查表)。根据判断矩阵分析法的规则，笔者又列出判断赋值的说明(见表3)，以规范受调查专家在判断比较时所进行的赋值。当收集了若干这样的表格，并对全部结果进行统计平均后，将多人多属性评价结果聚合后，即可得到一个综合了各个专业且不同层次专家意见的权重值。表3水利水电工程设计各篇章重要性指标比较矩阵调查赋值说明填表说明得分／分说明“，与0”相比同等重要1两者对目标贡献相同“i”与‘一”相比略为重要3重要“，与‘了”相比明显重要5确认重要“，与‘一”相比强烈重要7程度明显“i”与“J”相比绝对重要9程度非常明显“i”比“』”重要的程度介于各等级2、4、6、8需要折衷时使用之间2应用实例为了验证评定体系和评定方法的完备性、客观性、可行性，按照本文所确定的评定方法(模型)和评定指标体系，水利部水利水电规划设计总院组织专家对《宁夏沙坡头水利枢纽南北干渠及灌区节水改造表4黄河海勃湾水利枢纽工程质量评定汇总定性评定结果定量评定结果专业篇章安全性功能性可信性经济性可实施性适应性时间性合格基本合格不合格权重评定分数／分水文、／●——_——、／386．2工程地质、／_——、／1582．8工程任务和规模、／●——、／588．7工程布置及建筑物、／●——、／2082．8水力机械、电工、金属结构及采暖通风、／1591．3消防设计、／●——、／391．9施工组织设计、／_——、／1090．8工程建设征地与移民安置、／880．3环境保护设计、／●——、／397．4水土保持设计、／●——_——、／384．4工程管理设计、／●——。——●——、／384．9劳动安全与工业卫生、／_——、／_——●——、／286．9节能设计、／●——。——、／●——。——●——、／291．2设计概算、／_——、／。——●——_——、／691．5经济评价、／。——_——●——、／285．4总评分86．7评定结论合格水利水电技术第45卷2014年第10期 刘辉，等∥水利水电工程初步设计成果质量评定方法研究表5黄河海勃湾水利枢纽工程设计质量评定(水工专业)权重评定要点评定标准(略)赋分g得分评定内容工程类型权重m2∞l(略)满足基本满足不满足，贪，食设计依据l0．75O．75工程等级和标准l10．85O．85O．55O．85O．4675轴线选择7O．45●——O．55O．75O．4125主要建筑物型式80．45_——O．50．90．45工程总布置及其他建筑物8O．25●——_——型式O．25_——●——0．35O．78O．2730．1O．78O．078挡水建筑物0．1o．85O．085O．350．70．2450．10．9O．090．250．6O．15O．2O．8O．16O．1O．80．08泄水建筑物O．13"——_——O．22O．9O．1980．10．9O．090．3O．9O．”建筑物设计45O．3O．85O．255发电引水建筑物O．1O．9O．09O．2O．80．160．1O．7O．07O．3O．9O．27发电厂房(泵房)及开O．3l0．30．1O．80．08关站(变电站)0．2l0．20．1lO．1O．051O．050．3l0．3边坡工程O．25O．90．225O．3O．90．27O．1O．9O．090．30．85O．2550．350．850．2975工程安全监测30．250．650．1625O．1●——O．4O．850．34建筑环境与景观20．4O．90．36O．2O．60．120．1O．90．09附表附图及专题报告250．7O．7O．490．21O．2合计10082．796综合得分∽／分10082．796工程初步设计》和《黄河海勃湾水利枢纽初步设计报告》等实际工程进行了质量评定。本文以《黄河海勃水利水电技术第45卷2014年第10期湾水利枢纽初步设计报告》为例作简要介绍。黄河海勃湾水利枢纽工程由中水北方勘测设计 刘辉，等∥水利水电工程初步设计成果质量评定方法研究研究有限责任公司设计，是一座防凌、发电的综合利用工程。工程等级为Ⅱ等大(2)型，主要由土石坝、泄洪闸、电站坝等建筑物组成。水库正常蓄水位1076．om，总库容4．87亿m3。电站总装机容量90Mw，年发电量3．817亿kw·h。工程设计涵盖全部水利工程各专业。2010年初步设计报告通过了水利部水利水电规划设计总院的审查，审查除采用传统的专家审查法出具审查意见外，还首次采用本文中的定量评定法进行了质量评定。评定采用定性和定量评定法，将水文、工程地质等15个专业(章)按照质量指标体系和权重进行评定。定性和定量评定结果如表4所列(表4在质量特性状态描述中，“、／”表示满足要求；“×”表示偏离要求；“××”表示严重偏离要求：“※”表示不满足工程建设标准强制性条文)。由于定量评定内容较多，本文仅以水工专业评定为例进行说明如表5所列(为节约篇幅，将“评定要点”、“评定标准”以及未涉及到的“工程类型”予以省略)。表4中的各个专业篇章均可得到这样一个专业章评定结果，根据本文的式3计算出《黄河海勃湾水利枢纽工程初步设计报告》的评定得分为86．7分。根据所设定的判定准则，其评定结果为合格且定性与定量的评定结果一致。对照水规总院对该报告的审查情况，这一评定结果基本上反映了项目设计报告的质量水平。3水利水电工程初步设计质量评定中应注意的问题虽然目前已经建立起了完整的水利水电工程初步设计质量评定体系、评定方法和评定指标，评定结果基本能够真实反映水利水电工程初步设计的质量水平。但是由于设计成果不同于普通产品，干扰评定的因素较多，使得评定结果容易出现偏差，本文就可能影响评定结果的常见问题作出说明，供读者参考。(1)定性定量评定结果不一致的问题。定性和定量两种评定方法，虽然本质均是基于设计成果质量特性确定的评定指标，但是由于评定人在定性评定时，主观因素对评定结果影响较大，定量评定时相对客观，会造成在评定同一设计成果时，定性和定量评定结果不一致。此时，不能简单认为定量评定的结果优于定性评定的结果，而应分析原因，进行综合评定。(2)新建水利水电工程和除险加固工程设计定量评定指标不一致的问题。目前水利水电工程建设分为新建(或改、扩建)水利工程和除险加固工程，两类工程的设计成果在“工程布置及建筑物专业(章)”中评定内容和评定要点有较大差异，因此，在该专业(章)中应采用不同的评定指标体系。(3)不同水利水电工程设计定量评定各专业(章)权重确定问题。水利水电工程多种多样，大致可分为水电站、水库、引调水、水闸、泵站、河道和灌溉等工程类别，鉴于每类工程各专业(章)对设计成果总体质量影响不同。因此，在初步设计定量评定时，按照各专业(章)的重要程度，将枢纽、河道和灌溉工程赋予了不同的权重，在实际应用中，应采用最接近实际工程类型的权重值进行评定。4结论水利水电工程设计成果的评定体系和评定方法是建立在完备性、科学性、客观性、可比性、简易可行性等原则的基础上建立的，其关键是处理好指标体系完备性与简易可行性原则的关系，使评定结果能反映成果质量的实质。同时要处理好客观性和科学性原则的关系，兼取两者之长，既要重视计算可量化部分，又兼顾其余部分，互相补充。由于水利水电工程的多样性和复杂性，本文中的评定指标不能覆盖所有的工程类型和设计内容，在实际工作中可根据具体情况对评定的方法，权重等作出调整。致谢本文是在水利部水利水电规划设计总院与中水北方勘测设计研究有限公司《水利部水利水电工程初步设计质量评定标准编制》和水利部水利水电规划设计总院《重大水利工程建设信息数字化标准化专项技术开发研究》等项目成果的基础上撰写而成的，是集体工作的成果，在此向所有参与上述工作的组织者和研究者表示感谢。参考文献：[1]sL619—2013，水利水电工程初步设计报告编制规程[s]．[2]sL52l—2013，水利水电工程初步设计质量评定标准[s]．[3]《水利建设标准强制性条文(水利工程部分)》[M]．北京：中国水利水电出版社，2010．[4]GB／T19000—2008，质量管理体系基础和术语[s]．[5]张跃．模糊数学方法及其应用[M]．北京：华中理工大学出版社，1992．[6]杜雷功，王萍，邵月顺．设计文件质量评定标准综述[J]．水利技术监督，2012(3)：1．5．[7]王萍，邵月顺，刘晓峰，等．工程设计文件质量评价体系探析[J]．水利技术监督，2012(4)：1．3．[8]王萍，王振宇，刘晓峰．水利工程设计文件质量定量评定计算方法研究[J]．水利技术监督，2012(5)：1—3．[9]张泉国．浅谈质量管理与成本管理的关系[J]．中国管理信息化，20ll(18)：95．(责任编辑郭利娜)水利水电技术第45卷2014年第10期'