摘要：基于圍堰度汛應(yīng)急管理系統(tǒng)模糊性和不確定性特點，通過灰色聚類理論對應(yīng)急管理風(fēng)險進行分析。以圍堰度汛應(yīng)急管理三維結(jié)構(gòu)關(guān)系，建立圍堰度汛應(yīng)急管理系統(tǒng)“攻擊—防御”指標體系，運用各灰類白化權(quán)函數(shù)計算灰色隸屬度構(gòu)建灰色評價矩陣，并結(jié)合各指標權(quán)重得到整體系統(tǒng)和防御性指標脆弱性。評價結(jié)果與實際符合較好，驗證了該方法的有效性。
關(guān)鍵詞：圍堰度汛；應(yīng)急管理；系統(tǒng)脆弱性；灰色聚類理論
水電工程建設(shè)大多位于高山峽谷地區(qū)，因高水位、泄流量大等問題，圍堰度汛成為水電工程安全施工進度中的重要環(huán)節(jié)。水電工程圍堰度汛階段常遇到前兆不明次生潛在風(fēng)險，對施工安全、工程質(zhì)量和施工進度計劃等產(chǎn)生較大阻礙，因此，為避免施工過程中某一薄弱環(huán)節(jié)衍變成為突發(fā)事件，水電工程圍堰度汛應(yīng)急管理成為安全施工的必要條件[1]。工程施工人員和項目安全管理者針對突發(fā)風(fēng)險，如何系統(tǒng)、科學(xué)的應(yīng)急管理，相關(guān)學(xué)者給出了一定的意見。陳玉璽等[2]針對圍堰度汛受來水和泄流的影響，通過分析水力參數(shù)和水文風(fēng)險保證上下游水電站安全度汛；陳昭安等[3]對圍巖滲流、圍堰高度和圍堰抗滑穩(wěn)定性分析，保證工程圍堰度汛安全施工；張超等[4]考慮上游水位漫頂會影響下游圍堰中期度汛，建立水位變化模型，分析水位變化對圍堰度汛的影響。上述學(xué)者主要針對單一影響因素分析風(fēng)險產(chǎn)生，并未對圍堰潛在風(fēng)險進行多因素分析，針對突發(fā)風(fēng)險應(yīng)急管理是必要的。本文主要建立應(yīng)急管理系統(tǒng)，從風(fēng)險產(chǎn)生到應(yīng)急建立“攻擊—防御”指標體系，通過Super-Decision對圍堰度汛應(yīng)急管理系統(tǒng)脆弱性指標賦權(quán)，考慮了信度和較度檢驗，結(jié)果更符合真實性；同時考慮指標的模糊性和不確定性，基于灰色聚類理論，對系統(tǒng)脆弱性科學(xué)性評估。
1圍堰度汛應(yīng)急管理系統(tǒng)分析
圍堰度汛指為開挖基坑修筑水利設(shè)施而修建的用來度過汛期的臨時圍護結(jié)構(gòu)。圍堰度汛階段，因自然環(huán)境的不可預(yù)料性、自然環(huán)境和社會環(huán)境的高度密切性及工程本身的潛在風(fēng)險，導(dǎo)致應(yīng)急管理部門不能第一時間追蹤風(fēng)險，無法快速做出準確的預(yù)測，風(fēng)險衍生到爆發(fā)不能及時做出決策并處理，因此，圍堰度汛協(xié)調(diào)調(diào)度應(yīng)急管理資源需要系統(tǒng)的管理辦法。1.1應(yīng)急管理系統(tǒng)脆弱性識別“脆弱性”最早出現(xiàn)在自然災(zāi)害研究中，近年來學(xué)者將其引入工程領(lǐng)域，認為其是影響災(zāi)害嚴重程度的重要因素。圍堰度汛應(yīng)急管理系統(tǒng)脆弱性是應(yīng)急管理與所處內(nèi)部環(huán)境共同作用的一種屬性，既要考慮其系統(tǒng)性還要考慮其內(nèi)部條件的影響。圍堰度汛具有水文地質(zhì)復(fù)雜、工程跨度大、空間施工突發(fā)事件范圍廣等特點，這些特點要求應(yīng)急管理系統(tǒng)減少自身的潛在薄弱環(huán)節(jié)即降低脆弱性，保證應(yīng)急管理部門具備一定的抗逆性。1.2應(yīng)急管理系統(tǒng)脆弱性指標體系構(gòu)建為降低圍堰度汛應(yīng)急管理系統(tǒng)脆弱性，需對系統(tǒng)關(guān)鍵薄弱環(huán)節(jié)及風(fēng)險源進行控制，其主要風(fēng)險因素如圖1。圍堰度汛應(yīng)急管理系統(tǒng)脆弱性與潛在風(fēng)險有關(guān)，系統(tǒng)風(fēng)險呈現(xiàn)的劇烈程度以風(fēng)險暴露性表示，暴露性表明風(fēng)險大小，暴露性從“進攻者”的角度考慮，表明風(fēng)險滋生逐步擴大到爆發(fā)。為保證“進攻者”對圍堰度汛產(chǎn)生威脅不以風(fēng)險形式爆發(fā)，需要應(yīng)急管理部門從適應(yīng)性和恢復(fù)性的角度對“進攻者”進行“防御”，防御因素如圖2。1.3系統(tǒng)脆弱性評價模型針對圍堰度汛應(yīng)急管理系統(tǒng)“進攻性”和“防御性”，根據(jù)IPCC提出的脆弱性評價模型和史培軍[5]狹義脆弱性模型的基礎(chǔ)上，將“進攻性”和“防御性”關(guān)系用式（1）表示（1）式中：F為脆弱性系數(shù)，A為攻擊性系數(shù)表示所承受風(fēng)險大小，D為防御性系數(shù)表示應(yīng)急能力大小。脆弱性系數(shù)由攻擊性系數(shù)和防御性系數(shù)共同決定，當(dāng)F>1代表攻擊性系數(shù)大于防御性系數(shù)，即風(fēng)險影響大于應(yīng)急能力，該風(fēng)險爆發(fā)；當(dāng)F<1時應(yīng)急能力強于風(fēng)險影響，風(fēng)險達到控制。通過脆弱性系數(shù)將風(fēng)險評價等級分為3級U=[u1，u2，u3]，u1表示脆弱性高F>1，實際情況不可能達到F=1，u2、u3為脆弱性低F<1。u2、u3可運用K-means聚類算法劃分評語集。
2應(yīng)急管理系統(tǒng)脆弱性評價
圍堰度汛階段風(fēng)險呈潛在的、模糊的和不確定性的，導(dǎo)致風(fēng)險因素具有“灰性”特征。用過灰色聚類理論[6]，確定圍堰度汛應(yīng)急管理系統(tǒng)各風(fēng)險因素所屬灰類，從而構(gòu)建灰色評價矩陣。2.1確定評價灰類圍堰度汛潛在風(fēng)險往往是定性的存在，實際工程中很難量化其值，風(fēng)險狀態(tài)值通常由經(jīng)驗豐富的專家給定。建立相應(yīng)的圍堰度汛應(yīng)急管理系統(tǒng)專家評價數(shù)據(jù)庫C。設(shè)第k位專家對Aij和Dij的風(fēng)險評價值分別為vijk和uijk，根據(jù)l位專家的評分構(gòu)建樣本矩陣U和V。由影響因素狀態(tài)，將風(fēng)險因素分級劃分為5個等級，分別為[0，2）、[2，4）、[4，6）、[6，8）、[8，10]，分別表示低、較低、中等、較高、高5個灰類，對應(yīng)的評價灰類號為e={1，2，3，4，5}，各灰類對應(yīng)的閾值為1，3，5，7，9。根據(jù)灰色聚類理論得到各灰類白化權(quán)函數(shù)：①當(dāng)e=1處于低等級時，灰數(shù)茚∈[0，2，10]，該灰類白化權(quán)函數(shù)為：2.2脆弱性評價值計算將樣本矩陣中的樣本vijk代入白化權(quán)函數(shù)（2）-（6），得到各灰類隸屬度f1（vijk），f2（vijk），f3（vijk），f4（vijk），f5（vijk）。由灰類隸屬度計算各指標對應(yīng)響應(yīng)的灰色統(tǒng)計數(shù)geij，并得到總灰色統(tǒng)計數(shù)Geij：
3案例分析
T水電站為低水頭徑流式電站，主要用于水力發(fā)電，并兼顧供水灌溉。為保證工程順利施工，圍堰度汛標準為20年一遇洪水，過水前對基坑進行充水避免沖刷，汛期后進行基坑抽水及圍堰恢復(fù)，再進行工程施工。3.1脆弱性影響因素權(quán)重確定圍堰修建將會抬高上游水位，主體工程施工會面臨臨水、涉水或水下施工，同時圍堰度汛階段工程施工面對的潛在衍生風(fēng)險不同，其風(fēng)險嚴重程度也相對不同，因此，需要對不同風(fēng)險賦予不同的重要性程度，主要針對劇烈嚴重風(fēng)險。分別邀請水利工程安全風(fēng)險管理和應(yīng)急管理相關(guān)領(lǐng)域的專家，對上述攻擊性指標和防御性指標進行打分，并對數(shù)據(jù)進行處理得到對應(yīng)指標權(quán)重。3.2T水電站系統(tǒng)脆弱性系數(shù)為確保圍堰度汛水位，需密切與當(dāng)?shù)厮臍庀蟛块T、業(yè)主和監(jiān)理等調(diào)查水情，分析工程潛在風(fēng)險，圍堰度汛應(yīng)急管理系統(tǒng)風(fēng)險因素非定量表示，因此聘請10位應(yīng)急管理、水文研究、風(fēng)險管理和施工管理等領(lǐng)域的專家對該系統(tǒng)的攻擊性指標和防御性指標進行評估打分。結(jié)合公式（2）-（7）計算灰色評價值，并由式（8）-（9）可得vijk灰色評價矩陣ra11：ra11=[0.210.260.220.180.13]，再由式（10）得到A11的攻擊性系數(shù)a11=ra11·GT=4.01。同理可得到攻擊性系數(shù)和防御性系數(shù)。為避免風(fēng)險衍生，辨識應(yīng)急管理系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，由式（11）計算防御性指標脆弱性系數(shù)fD=[0.968，0.823，0.792，0.779，1.114，0.717，0.785，0.899，0.785，0.687，0.913，1.143]。由K-means算法計算防御性指標脆弱性系數(shù)的歐氏距離，當(dāng)結(jié)果收斂時確定評語集，其中D15、D33處于高脆弱性等級，D11、D23、D32處于中脆弱性等級，其它處于低脆弱性等級。根據(jù)所得權(quán)重和攻擊性、防御性指標系數(shù)得到圍堰度汛應(yīng)急管理系統(tǒng)脆弱性系數(shù)F=0.827，T水電站圍堰施工整體上處于低脆弱性等級。圍堰度汛階段，風(fēng)險滋生到形成主要由于前期的應(yīng)急管理安全意識沒有初步形成，導(dǎo)致工程施工過程中，人員安全意識和安全心理薄弱，對風(fēng)險不能及時管控，從而導(dǎo)致潛在風(fēng)險形成。因此，要加強應(yīng)急管理培訓(xùn)和應(yīng)急管理心理意識，對突發(fā)風(fēng)險應(yīng)急管理部門能針對性下達決策意見。
4結(jié)論
為保證水利工程安全施工，規(guī)避圍堰度汛應(yīng)急管理系統(tǒng)中的潛在風(fēng)險，提出圍堰度汛應(yīng)急管理系統(tǒng)脆弱性評價方法，并結(jié)合T水電站二期圍堰工程基本條件對圍堰度汛應(yīng)急管理系統(tǒng)脆弱性進行評估，得出以下結(jié)論：①根據(jù)圍堰度汛應(yīng)急管理“三維結(jié)構(gòu)”，構(gòu)建圍堰度汛應(yīng)急管理系統(tǒng)，并通過分析圍堰度汛應(yīng)急管理系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)引入脆弱性，構(gòu)建“攻擊—防御”系統(tǒng)脆弱性指標體系。②運用Super-Decision構(gòu)建應(yīng)急管理系統(tǒng)脆弱性網(wǎng)絡(luò)層級結(jié)構(gòu)圖，分析指標之間的相互作用，計算對應(yīng)指標的權(quán)重。考慮因素的模糊性和不確定性，通過灰色聚類理論建立白化權(quán)函數(shù)，建立灰色評價矩陣計算脆弱性系數(shù)，對圍堰度汛應(yīng)急管理系統(tǒng)脆弱性評價。③對T水電站二期圍堰工程進行脆弱性評價，分析T水電站應(yīng)急管理系統(tǒng)風(fēng)險指標和整體脆弱性等級，為應(yīng)急管理部門提供應(yīng)急方法參考和科學(xué)性決策。
