理论教育 隧道工程风险评估与分析的方法

隧道工程风险评估与分析的方法

时间:2023-09-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:风险评估与分析的常用方法主要有基于信心指数的专家调查法、模糊综合评判方法、层次分析法及故障树分析方法等。获得各事故发生前损失的概率函数和分布函数曲线。此时,就要借助另一种风险评估方法——层次分析法来进行分析。

隧道工程风险评估与分析的方法

风险评估与分析的常用方法主要有基于信心指数的专家调查法、模糊综合评判方法、层次分析法及故障树分析方法等。

1.基于信心指数的专家调查法

该方法的应用由两步组成:第一步,辨识出某一特定项目可能遇到的所有风险,列出风险调查表;第二步,利用专家经验对可能风险因素的重要性进行评价,综合形成整个项目风险

该方法采用了一种改进的专家调查法,称之为“信心指数法”。该方法的前提是要在调查中引入“信心指数”这个参数。所谓信心指数是专家在作出相应判断时的信心程度,也可以理解为该数据的客观可靠程度。这意味着将由专家自己进行数据的可靠性客观性评价,这就会大大提高数据的可用性,也可以扩大数据采集对象的范围。通过这种方法,可以挖掘出专家调研数据的深层信息,即使数据采集对象并非该领域的专家,只要他能够作出正确的评价,那么这个数据就应该视为有效信息。

基于信心指数的专家调查法的操作流程如下:

(1)设定专家权重

(2)确定单个专家的区间概率分布曲线。

(3)初步确定目标参数的区间概率函数曲线。

(4)数据筛选及验证。

(5)获得事故发生后各类损失的概率密度函数分布曲线。

(6)获得各事故发生前损失的概率函数和分布函数曲线。

(7)获得不同工况总体损失的概率函数和分布函数曲线。

2.模糊综合评判方法

所谓模糊综合评判,就是权衡各种因素项目,给出一个总概括式的优劣评价或取舍,属于多目标决策方法。

设给定两个有限论域:

其中,U代表模糊综合评判的因素所组成的集合,V代表评语所组成的集合。给定模糊矩阵K=[k ij]m×n,0≤k ij≤1,进行模糊变换,即利用U的子集X得到评判的结果Y,Y是V上的模糊子集,模糊变换参照下式进行:

式(1-1)中的“◦”运算符为模糊合成运算,可以采用“小中取大”进行运算,也可进行简单矩阵乘运算,应视具体情况而定。X可以视为U中各因素的相对权重,K可利用专家调查法和统计资料获得。

在研究复杂的问题时,需要考虑的因素很多,而且这些因素往往不在一个层次上,因此大多数情况需要进行分级综合评定。此时,就要借助另一种风险评估方法——层次分析法来进行分析。

3.层次分析法

美国著名数学家萨蒂教授在20世纪70年代提出了层次分析方法。该方法能把定性因素定量化,并能在一定程度上检验和减少主观影响,使评价更趋科学化。该方法通过风险因素间的两两比较,形成判断矩阵,从而计算同层风险因素的相对权重。分析过程如下。(www.daowen.com)

1)确定判断矩阵

首先明确分析问题,划分和选定有关风险因素,然后建立风险因素分层结构。假设同层共有n个因素A 1,A 2,…,A n,对所有因素进行成对比较,如将Ai和A j比较,使用1—9的比例标度aij来反映相对重要性,标度的含义参见表1-1。若A i与A j相比得a ij,则A j与A i相比的判断为aji=1/aij,从而可以得到一个n×n的判断矩阵A=[aij]n×n

表1-1 标度的含义

2)计算判断矩阵的最大特征值和对应的特征向量

对于矩阵A,先算出其最大特征值λmax,然后求出其相应的特征向量w,即Aw=λmax w,这时的w分量即对应n个因素的权重。计算矩阵特征值和特征向量的方法很多,在精度要求不高的情况下,往往采用简单的近似方法,本文限于篇幅只介绍一种方法——方根法。

先求出w i,即

然后将w规范化,即

再计算最大特征值,即

通过以上的计算可以得到各层次风险因素的相对权重向量w。

3)一致性检验

因为判断矩阵A采用两两比较得到,未必满足等式aija jk=aik。因此,需要采用一个一致性指标C.I.来衡量由于A矩阵不相容所造成的λmax和w的误差。

当判断完全一致时,C.I.=0,一般只要C.I.<0.1,就认为这个判断已达到一致性要求。把所求出的各子因素相对危害程度统一起来,就可求出该工作包风险处于高、中、低各等级概率值的大小,由此可判断风险程度。

工程风险的分析和评价是个主观、客观结论相结合的过程,对某些过程中潜在风险因素的评价也很难用定量数字来描述,而层次分析法则正好可以解决这个问题。它处理问题的程序与管理者的思维程序、分析解决问题的思路相一致。在考虑过程中采用专家评判,并用定量原则检验这一评判的重要性,最后综合成整个项目的风险,既有定性分析,又有定量结果,为管理者提供了一个全面了解项目全过程中风险情况的机会,使其决策更为科学。

4.故障树分析方法

故障树分析法(FTA)是一种评价复杂系统可靠性与安全性的方法,20世纪60年代初期由美国贝尔研究所首先提出,并成功运用于对民兵导弹发射控制系统的随机失效概率问题的预测上,随后逐步在各个工业领域推广应用。

故障树就是将系统的失效事件(称为顶部事件)分解成许多子事件的串、并联组合。在系统中各个基本事件的失效概率已知时,沿故障树的逻辑关系逆向求解系统的失效概率。故障树是一种特殊的树状逻辑因果关系图,它用规定的逻辑门和事件符号描述系统中各种事物之间的关系。故障树的编制要求分析人员十分熟悉工程系统情况,包括工作程序、各种参数、作业条件、环境影响因素及过去常发事故情况等。故障树解决问题的步骤大致如图1-4所示。

图1-4 故障树分析流程

除以上常用方法外,风险评估与分析还有如下方法:工程区域实地探勘与调研分析;危险源辨识(HAZID);危害与可操作性分析(HAZOP);故障类型及影响分析(FMEA);事件树分析(Event Tree Analysis);定性风险评价(Qualitative Risk Assessment);定量风险评价(Quantity Risk Assessment);多重风险分析(Multi-risk Analysis);蒙特卡罗模拟(Monte Carlo Simulation);计算机数值模拟与分析。

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