水利模型（精选8篇）
水利模型 篇1
引言
在改革开放后的几十年中，我国经济发展发生了质的飞越，城市化发展水平日益提高，人民的生活水平呈现大幅度提升。这些进步在社会福利，尤其是水利方面尤其突出。水利工程项目被列为我国经济、政治、民生中最核心的内容之一，基础设施建设的工作重心也逐渐转移到大力建设水利工程项目上来[1]。由于我国水利工程项目在规模、投资、技术、人力、物力等多方面都要求严格，投资规模过于庞大，其中每一个环节的资金利用率都对整项工程有着巨大的影响。水利工程施工成本对百姓的正常生活、经济建设、社会发展等多方面产生的间接影响都不能小视[2,3]。水利工程在生产准备阶段上的工程成本造价管理工作是整项水利工程在未来施工建设中的指导方向。做好各项水利工程建设中的投资成本造价，有利于提升水利工程建设的质量，这非常有利于在投资成本中减少浪费与二次施工现象[4,5]，既为水利项目施工提供了更安全、更科学的良好环境，也大大提升了水利工程建设速度[6,7,8]。
水利工程作为国家发展的重要组成部分，作为社会经济发展的重要基础，影响着全体百姓的生存与发展。水利工程项目的顺利建成不仅成为大家热切关注的重要问题，更是受到了国家的认真审视。生产准备阶段中的水利工程造价是相关部门需要重点对待的核心工作。完善科学的、具有操作性的水利工程前期成本造价方案在水利施工建设工程中起到不可忽视的作用。本文针对水利工程生产准备阶段的造价问题进行了深入的分析与研讨。
1 论工程准备阶段水利工程造价的重要性
水利工程造价早已被国家列为整项水利工程实施建设中的核心建设标准。水利工程中科学合理的造价为工程实施建设环节树立了方向与目标，为未来的经济效益提供了保障。如此一来，水利工程中生产准备阶段的造价管理工作就有着难以忽略的重大意义，在发展我国社会经济、强化现有的水利造价管理模式中将起到关键作用。水利工程生产准备阶段的造价工程刻不容缓。
1.1 水利工程前期生产准备阶段的造价方法
我国的水利工程项目处在重要地位，项目建设发挥出来的重大社会价值与经济价值使水利工程建设环节出现了工程耗时久、建造技术复杂、资金需求量大的种种特点。此时，水利工程造价，特别是在生产准备阶段进行的造价管理，对水利工程项目各环节控制经济的来往、完成水利工程预算都是非常有帮助的，所以水利工程生产准备阶段的成本造价环节已然变成了水利工程施工中最核心的研究对象之一。
所谓的水利工程生产准备阶段的造价环节，其实是在进行水利工程建设之前就做好水利建设在施工各个环节所需要的成本造价指标，并且要按照计算好的造价指标进行施工建设，最终做到使实际水利工程耗费的资金额度在生产准备阶段进行的造价控制范围内。水利工程生产准备阶段的造价分析管理环节不只针对水利工程资金问题进行管理控制研究，而且还要提前分析水利施工建设过程中可能会产生的各类不利因素，预先找到解决问题的应对措施，确保工程造价环节在整条水利工程建设中得以顺利进行以及保证工程投资金额也得到有效控制，避免二次投资和施工，减少各方资源的浪费。当下，在水利工程生产准备阶段的造价管理环节中，会产生大量的、涉及面极其广泛的资金，这些资金包括建设施工必要的建筑器械、建筑设备费，人员费用，土、泥、沙、基础物资费用，工程施工劳务费用、管理预留费用，工程投资贷款、转包、承包费用等等。首先，考虑到水利工程建设项目的复杂特性，水利造价管理控制方案一旦实施后，便始终贯穿于整个水利工程项目中，依照设定好的水利工程造价管理控制系统，逐步实现水利工程建设，直至水利工程项目顺利收官并进入社会市场运营。水利工程造价管理虽然贯穿整项水利建设工程的始末，但是考虑到不同区域的差异，迎合当下市场经济的发展，解决政策上的问题，水利造价也要根据不同时期、不同阶段提出相应的工程造价管理要求，多次审核、分析不同阶段的成本造价方案。
1.2 分析水利工程准备阶段造价的必要性
就当下我国经济发展要求和社会文明进步发展的程度来看，水利工程项目的建设与实施已经处在了核心支柱产业的关键位置。随着全球化经济的发展，我国的社会主义市场经济体系的建立已经接近于成熟完善的程度。原有的水利工程造价方案，也已经逐步发展成为从计划性的经济概算向各方面适应于当下市场发展的工程造价升级。水利工程搭建起了适应市场并通过市场考核、竞争而最终形成的工程造价计算系统，但是考虑到我国的水利工程自身的独特因素，包括建设工程规模庞大，建设耗时久、周期长、耗资大、关联部门浩大，客观自然因素的影响、工程所处地理位置、地形特点、气候限制以及当地文化特点、经济发展水平、资源运输能力、政府执行能力和各个环节中的不可抗拒因素，水利工程生产准备阶段的造价控制管理方案的困难系数很高。回顾我国现有的水利工程建设施工环节，其中出现的因造价管理失控造成的资金、物资、人力、物力等大量浪费和建设水平不足的问题还很多。
所以说，水利工程造价，特别是在生产准备阶段上的造价管理，是整项水利工程施工中非常重要的控制标杆，它指引着整项水利工程在建设过程中各项环节的用资成本、建设进度，贯穿在水利工程施工的全过程中，决定了水利工程建设发展的成败、速度以及资金消耗的程度。当水利工程处在了社会经济发展的重要位置上时，其顺利建设不仅仅关系到我国水利工程自身的发展，更是关乎到我国民生、经济、政治的重要大事。处理好我国水利工程生产准备阶段的造价管理控制环节，是在为整项水利工程寻求更广泛的资金筹集通道创造畅通无阻的新环境。所以，水利工程生产准备阶段的造价控制管理工作存在着不可缺失的重要意义。
2 导致水利工程造价失控的原因
随着人民生活水平的日益提升和经济发展的逐渐成熟，水利建设重点开发、着重立项都深刻说明了水利工程在我国的重要地位。在规模如此浩大的水利工程项目上，每一笔小小的资金的利用率都会最终决定水利工程在全社会创造经济价值的能力。所以，在工程生产准备阶段中做好水利的成本造价控制管理工作，对日后水利建设施工过程将起到指引作用。
2.1 论阻碍造价的自身原因：造价模式落后
鉴于水利工程当下在我国经济、政治、民生中所处的重要位置，水利工程在生产准备阶段的造价也被大力重视起来，现有的水利造价在模式上过于传统落后，这为水利造价控制的顺利实施制造了诸多困难。
(1)当下的水利工程对生产准备阶段的造价一般是采用“承包制”模式进行计算的，层层承包导致了过多的分化子项目出现，为水利工程造价管理添加了管理运行上的难度。在水利工程造价环节上出现了体系结构纰漏问题。若想做好在水利工程生产准备阶段的造价工作，科学的管理制度是核心。合理的水利工程造价“承包制”环节应该是由水利工程主办方、下属承包方、施工方、监管方共同完成的。然而，在实际水利工程施工建设中，大部分建设环节都是由监管方这一头肩负起了整项项目的重任，其他部门与造价监控环节配合的脱离大大影响了水利工程造价管理控制的最终效果。
(2)在施工方案上也暴露出不利因素影响了水利造价的控制。承包方在设计造价方案过程中，并没有依照科学合理的、符合市场实际的详细数据来进行工程造价。这就从根源上出现了最为严重的水利造价问题，导致后续施工过程中产生多种多样的困难。在执行方案上也缺少明确的、具有参照依据的执行政策，这些因素都大大地阻碍了水利工程的顺利建设，延缓了整项水利工程的施工进度，导致了水利造价的失控。
(3)在造价成本资金利用方面，施工方没有严格依照造价设计方案上的数据进行资金分配，导致资金超出预算成本，造成水利工程项目无法顺利进行。一旦在资金上出现短缺或失控问题，就会导致后续施工在质量保证、安全建设、工程周期上出现难以控制的局面，进而对水利工程带来严重的不利影响。
(4)缺乏造价控制意识是导致水利工程造价环节在水利工程项目中难以实施的直接原因。随着我国对科学技术的不断研究与重视，先进的科学技术手段在水利工程项目中的大量应用，已经使水利工程施工有了很大的进步和发展。但出现在水利工程上的各种困难和缺乏科学性指导的领域还有很多，主要原因是忽略了水利造价在水利工程建设中的重要地位。原有的施工活动中常常将水利工程施工建设速度、建设质量作为项目的核心研究对象，而在工程造价工作上并没有细心研究探讨。随着水利工程项目日渐发展，忽略的水利工程造价环节其实是真正影响水利工程施工的原因。
2.2 论水利工程造价失控的客观要因
从我国水利工程在生产准备阶段的成本造价过程中产生的多种问题来看，造成最大影响的原因是在水利工程造价控制和管理环节上不完善，而带着这些不完善的造价指标指引工程施工，势必会产生严重的后果。所以，本文着重分析了存在于我国水利工程项目生产准备阶段的造价管理控制上的问题。
(1)严格精准地实施水利工程建设难度系数大，也是一个极其繁杂细密的流程。整项水利工程项目要求所有分项环节要有着强大而紧密的协调配合能力。然而，在实际施工过程中，真正做到各项环节积极协调配合的少之又少，也没有严格依照项目流程来施工。
(2)政府频繁变更水利工程方面的基本政策方针，也致使水利工程造价在执行过程中出现了不可抗拒的客观影响因素，从我国市场经济所处的发展阶段来看，目前我国经济发展战略还处在调整机遇时期，这必然会产生多变的政策来适应我国多变的经济发展形势，也就给我国水利工程在生产准备阶段的成本造价控制造成了不可预期的困难；与此同时，传统模式中的项目重点施工环节多在工程后期建设、后期决策环节上，对于生产初期的造价环节往往是忽略不作为的态度，势必会造成整项水利工程最终出现成本造价预算失控、资源浪费的严重现象。
(3)在水利工程造价控制上缺乏灵活的管理模式。我国水利工程是一项受多种因素、资源所影响的动态建设工程，所以在进行水利建设生产准备阶段的造价管理环节上，就要考虑到水利工程受到市场经济、政策、环境影响后的解决方案。但回到实际施工过程来看，这种灵活的应对能力与提前准备的预测方案并没有很好地体现出来。最后，随着施工的进展，导致水利工程造价失控现象的发生。
3 生产准备阶段造价工作的具体实施方案
当水利工程项目进行得如火如荼时，面对出现在水利工程生产准备阶段的造价环节中的问题，视而不见、将就的态度已然不能满足现代水利工程发展的需要。想要完成水利工程项目，就必须在控制成本造价环节上做好一切工作、解决一切不利因素，竭尽全力做到降低水利工程项目所消耗的成本资源，最终实现在社会经济发展过程中的经济效益最优化。所以，在水利工程生产准备阶段做好工程造价工作、清除障碍、提出具体实施方案是当下最重要的工作。
3.1 控制水利工程成本，综合改革是关键
在水利工程生产准备阶段需要做好水利工程的成本造价工作，其中最大的目的是要在确保该水利工程建设质量的前提下，实现节约资金成本，减少施工成本消耗的目标，最终实现水利工程在社会市场中的经济效益最大化，为中国百姓解决好生活、工业发展的饮水、用水问题。所以，要解决水利工程施工中的造价问题，首先要在思想上充分认识到水利工程在生产准备阶段造价的重要性，其次明确看到并指出我国当下水利工程建设中存在的种种问题并且针对上述问题拿出解决方案，依靠科学技术手段，指出合理可行的方向，加大国家、政府、当地百姓的执行能力，合力共同推动水利工程建设的发展。
3.2 水利工程造价工作的分阶段统筹管理
(1)在水利工程生产准备阶段做好工程成本造价工作，对整体水利工程进行预期可行性深入分析。工程造价管理的核心意义其实是对即将开展的水利工程项目采取科学性策略比对，分析研究各个方案实施的可行性。这就要求工作人员在计算水利工程造价的过程中，着重研究各个方案数据的最佳选择，真正能在未来建设中做到减少资源成本的浪费、降低未知不利因素的爆发率，通过借助现有科技技术，提升造价方案的精准度、可行度。
(2)在生产准备阶段就要详细地建立起水利工程资金的筹备最优模式，采用工程资金成本相对较低的筹备方法，也就是对工程资金成本详细周全地分析、考察，评选、拓宽资金筹备渠道，使得水利工程资本的涌入实现平衡、健康发展。
(3)对工程造价工作制定出严谨、明确的指导标准明细。在未来施工建设过程中，引导执行工作人员做出精准的、适合当下水利建设发展的合理造价数据，科学地减少二次浪费问题。各归各项，各负其责，合理分配工作，执行有序，养成良好的施工习惯。
总结
水利工程生产准备阶段是整项水利工程建设的核心。一个完善、具体、详细、具有科学性的水利工程造价控制方案，为整项水利工程建设做出的贡献无法估量。对水利工程生产准备阶段的造价进行严格的控制与执行，不仅能降低工程项目的成本投入，也能为水利工程单位创造更大的经济效益。在水利工程生产准备阶段制定周密的造价控制方案，既能为项目施工创造良好的作业环境，也能促进水利工程施工效率的提升。水利工程项目的实施与发展问题不只是国家与政府的责任，当水利工程在实施过程中出现任何问题，其导致的最终结果也不仅只是影响到国家和政府，其更是影响着全体老百姓的衣食住行中最基本的生存发展要素——水要素。所以齐心协力，在政府给出明确的指导方针后，全国上下要积极响应，使水利工程项目顺利建成，这将给我国社会经济发展带来非常重要的影响，百姓民生问题将从根源上得到解决。鉴于此，本文着重分析了水利工程生产准备阶段的造价对水利工程发展的重大意义，以期为业内提供参考。
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水利模型 篇2
近日，国家防办副主任田以堂率领国家防总抗旱检查督导组在山西省检查督导抗旱工作，山西水利工程沙盘模型 抗旱工作情况汇报。督导组一行参观了山西省数字水利中心水利工程沙盘模型、机房，听取了省防指副总指挥、省水利厅副厅长裴群关于全省冬春受旱和抗旱工作开展情况汇报。省防办、厅机关有关处室负责同志参加了汇报会。国家防总督导组对山西省的抗旱工作给予了充分肯定。督导组认为，当前山西旱情严重，主要表现在降雨少、受旱持续时间长、旱情程度重等特点。但山西各级领导高度重视，及早安排部署，突出重点，采取了一系列行之有效的措施，抗旱工作成效显著，取得了阶段性成果。检查督导组参观水利工程沙盘沙盘模型督导组强调，山西近期仍无有效降水，保饮水、保春浇、保春播任务繁重、时间紧迫，下一步抗旱形势十分严峻，各有关部门要高度重视，重点做好以下几方面工作：一要加强预测预报，和气象等有关部门加强联系，密切关注天气变化，形成齐抓共管的整体合力，工作汇报《山西水利工程沙盘模型 抗旱工作情况汇报》。二要加强领导，落实责任，树立抗大旱、抗长旱的思想，做好各项抗旱准备工作。三要加强水资源的统一调配，统一指挥。按照轻重缓急统一调配水资源，为春灌和人畜吃水提供水源保障。四要制定抗旱工作方案，倒排时间，在主汛期降雨来临之前要确保有水可供。五要向媒体公布抗旱责任人名单，同时要实时启动抗旱应急预案。六要加强抗旱组织和抗旱服务能力建设，实现网络化统一管理。检查督导期间，检查督导组还将深入受旱点进行实地检查指导抗旱工作。更多模型相关的资讯请访问，大峡谷模型公司专注于建筑模型、工业模型、规划模型、沙盘模型、数字模型设计与制作。相关推荐新闻现代科技电子沙盘 协助防汛抗旱指挥声光电沙盘模型 感受上海城市脉动
水利模型 篇3
农田水利是农业和农村发展的基础设施,是现代农业的重要物质条件。受经济基础、自然条件和地理位置等因素的影响,各地区农田水利发展存在较大差异。农田水利发展综合评价就是对各地区的农田水利发展水平进行排序和分类, 以便在宏观上掌握各地的农田水利发展现状, 为更好地指导和规划今后农田水利发展提供科学分析依据。由于农田水利是一个多目标系统,单项指标的大小很难评价农田水利发展程度的高低。因此,农田水利发展评价的焦点,是如何合理地将多个评价指标转化成单个的综合评价指标,也就是在一维空间上能够较为直观地实现综合评价。然而,由于存在着各指标量纲不尽 相同以及权重较难确定等问题,难以客观反映各评价指标数据所携带的数字信息,容易偏离评价目标。因此,对于评价指标不太多、数据结构较为简单的问题则不适合使用综合指数法、主成分分析法等评价方法。投影寻踪模型(Projection Pursuit Model 简称PP模型)不受限于问题规模和数据结构,可实现高维数据降维操作,并在低维空间内对数据进行统一评价。1974年,Friedman和Tukey[1]对PP模型进行了深入的研究,目前,PP模型已广泛应用于很多领域。叶浩[2]等利用基于序列二次规划算法的PP模型对徐州市张集水源地地下水水质进行了评价,取得了较为吻合的结果;王斌[3]等利用基于自由搜索的PP模型对黑龙江甘蓝县农业基本旱情进行了评估,结果均与当年的实际干旱情况相符;汪丽娜[4]等利用基于人工鱼群算法的PP模型对宜昌水文站12次历史洪水进行了分类,揭示了长江流域宜昌站多年洪水的变化规律,为长江流域的水资源综合治理及其优化配置提供了理论参考。但PP模型在农田水利评价方面还没有研究。本文基于PP模型的优点,采用此模型对农田水利发展指标进行综合评价,并将此应用于我国北方某大型灌区农田水利发展上来,得出各指标对农田水利发展水平的贡献大小及灌区各子区农田水利发展水平的排序,找出发展滞后子区和关键指标,希望能为相关部门提供决策参考信息。
1 农田水利发展综合评价的投影寻踪模型[5,6,7]
用投影寻踪模型进行农田水利发展的综合评价,其基本方法是将灌区的多个子区或多个地区多个评价指标产生的高维数据通过某种组合投影到低维子空间上,用低维空间中投影散点的分布结构提示高维数据的结构特征。根据建立的投影指标函数,找出在函数值达到最大时的投影方向,然后计算投影值并对其进行排序,投影值大的即为农田水利发展较好的。由此可见,投影指标函数的构造及其优化问题是应用PP法进行农田水利发展综合评价的关键。其建模过程包括如下步骤:
(1)评价指标值的归一化处理。设本研究综合评价集为:
式中:i为第i个评价地区;j为第i个评价地区的第j个评价指标;n、p分别为综合评价的地区数目和评价指标的数目;x*(i,j)为第i个评价地区的第j个评价指标值。
由于投影指标值在量纲和数量级上存在较大差异,因此为消除各评价指标的量纲和统一各评价指标的变化范围, 需对评价指标进行一致无量纲化处理。
对于越小越优的目标可以采用式(1)进行处理:
对于越大越优的目标可以采用式(2)进行处理:
式中:xmin(j)、xmax(j)分别为综合评价中第i个评价子区的第j个评价指标的最小值和最大值,x(i,j)归一处理后的评价指标值。
(2)构造投影指标函数。PP模型就是把p维数据{x(i,j)|j=1,2,…,p}综合成以a={a(1),a(2),…,a(p)}为投影方向的一维投影值,a为单位向量。则x(i,j)的一维投影值z(i)按如下公式计算:
然后根据{z(i)|i=1,2,…,n}值的大小进行农田水利发展的综合评价。在综合投影值时,要求z(i)的散布特征为:局部投影点尽可能密集,最好凝聚成若干个点团;而在整体上投影点团之间尽可能散开,尽可能多地提供x(i,j)中的变异信息。设S(a)为投影值的标准差,D(a)为投影值的局部密度,投影目标函数可构造为:
式中:E(z)为投影值{z(i)|i=1,2,…,n}的均值;R为局部密度的窗口半径,它的选取既要使包含在窗口内的投影点的平均个数不太少,避免滑动平均偏差太大,又不能使它随着n值的增大而增加太高,一般可取为0.1S(a);rij=|z(i)-z(j)|为投影值间距离;u(t)为单位阶跃函数,当t=R-rij≥0时,其值为1,当t<0时,其值为0。
(3)优化投影指标函数。投影目标函数Q(a)随着投影方向a变化而变化,因此,投影目标函数的优化问题最终就转化成为寻找最优投影方向。可以通过求解Q(a)最大化问题来估计最佳投影方向a*。
最大化目标函数为:
约束条件为:
(4)根据投影值进行综合评价。将所求得的最佳投影方向a*代入式(3),就可得各子区农田水利发展指标的综合评价投影值z(i)。按照z(i)的大小进行评价,值越大,表明该地区农田水利发展的程度越好。
2 应用实例
北方某一大型灌区,设计灌溉面积13.3余万hm2,有干渠2条,支渠20余条,主要种植作物有小麦、玉米、大豆、果树以及一定面积的现代设施农业。为更好地促进灌区内农田水利的均衡发展,找出灌区建设的薄弱环节,使投资更具有倾向性,现对灌区内各个子区农田水利发展水平进行统一综合评价,以确定各子区发展水平的高低。考虑不同子区经济发展水平、自然地理及水土资源等条件差异性,以每个支渠控制区域为一个子区,选择具有代表性的10个典型子区2011年农田水利发展关键指标进行分析,并根据投影值的大小确定各个子区农田水利发展水平的高低。
2.1 评价指标的确定
农田水利发展综合评价的关键是评价指标的确定,合理的评价指标选取是综合评价的基础。在数据便于取得、准确度有保证以及指标具有代表性的前提下,本文选取6个评价关键指标,分别是耕地面积洪旱成灾率、耕地面积5年一遇以上除涝率、耕地面积有效灌溉率、灌溉水利用系数、灌溉面积节水灌溉率和灌排工程完好率。具体情况见表1。
2.2 投影寻踪模型的求解方法
本文所采用的模型是一个以投影方向a(j)为优化变量的非线性优化问题,用传统的优化方法处理较难,遗传算法(Genetic Algorithm简称GA)可以很好地解决这个问题。遗传算法由美国密执安大学Holland教授提出的,是模拟生物在自然环境中的遗传和进化过程而形成的一种自适应全局优化概率搜索算法,主要包括选择、交叉和变异等操作。但由于其采用二进制编码方式存在较多弊端,故需对其进行改进。本文参照文献[8],应用基于实数编码的加速遗传算法(Real coding based Accelerating Genetic Algorithm 简称RAGA)来解决其高维全局寻优问题,非常简便和有效。通过求得的投影指标函数的最大值可以得出最佳投影方向 ,从而根据所选的评价指标和表1所列的指标值及式(3)求出投影值,进而进行排序和综合评价。
2.3 评价结果与分析
表1列出了该灌区2011年10个典型子区农田水利发展关键指标值。其中,只有耕地面积洪旱成灾率为越小越优型指标,在对数据进行归一化处理时,可将此项指标按照其相对面进行处理,然后全部6项指标统一按式(2)进行归一化处理,处理结果见表2。通过对这6项指标进行综合分析,可以对这10个子区农田水利发展状况作出综合评价。
采用基于RAGA的投影寻踪模型对上述10个子区6个关键指标进行综合评价,运用Matlab7.0遗传算法优化工具箱[9,10]进行编程处理。选定父代初始种群规模为n=400,交叉概率pc=0.5,变异概率pm=0.6,优秀个体数目选定为20个,α=0.05,加速次数为10,可以得到最优投影方向a*=(0.177 2,0.253 4,0.651 1, 0.588 5,0.152 6,0.332 9)。将a*代入式(3)可以得到各地区综合评价投影值 ,并按z(i)值的大小进行排序。具体见表2。
由表2可以看出:支渠2、支渠1投影值z(i)较大,农田水利发展水平相对较好,支渠5、支渠10投影值最小,农田水利发展水平相对滞后。其原因可能是:第一,支渠2、支渠1所在区域,经济水平较为发达,在农田水利投入上可能较其他区域多,管理水平也相对较高;第二,经济发展水平虽然不高,但在灌溉水利用系数、耕地面积有效灌溉率、灌排工程完好率等较为重要指标上发展较好的区域,农田水利发展综合评价值较高。
最优投影方向a*=(0.177 2,0.253 4,0.651 1, 0.588 5,0.152 6,0.332 9)的各分量分别代表耕地面积洪旱成灾率、耕地面积5年一遇以上除涝率、耕地面积有效灌溉率、灌溉水利用系数、灌溉面积节水灌溉率和灌排工程完好率在综合评价中的贡献大小。可以看出:第一,耕地面积有效灌溉率、灌溉水利用系数与灌排工程完好率的投影向量分量值最大,说明其在农田水利发展综合评价中的贡献最大,在农田水利发展过程中的地位最为重要。第二,将投影值从大到小进行排序,值越大,农田水利发展水平越好,今后灌区管理部门在农田水利建设时在发展水平较低的子区可以适当地加大投资力度和提高管理水平。第三,将同一指标归一处理值进行纵向比较,管理部门在今后农田水利建设中可以重点解决灌区薄弱环节,提高灌区整体生产水平。
3 结 语
(1)投影寻踪模型直接采取各样本的原始数据进行分析,信息量不会丢失。投影寻踪模型将指标体系(高维数据)投影到一维子空间上,借助RAGA 算法建立投影寻踪模型,经多次运算寻找最佳投影方向, 形成评价指标值, 按大小进行排序。避免了专家主观赋权的人为干扰,克服了传统方法的不足。投影寻踪模型对于农田水利发展综合评价具有较好的效果,为该方面研究提供了一条新的方法和思路。
(2)通过投影值的大小,可以看出灌区不同子区农田水利发展水平的差异,为灌区管理者在规划今后农田水利方面就不同子区可以在政策上适当倾斜。通过最优投影方向,可以看出农田水利发展的关键所在,为灌区管理者在农田水利基本建设中抓住重点,提高薄弱环节提供了依据。
(3)基于RAGA的投影寻踪模型在农田水利发展上的综合评价,不仅可以应用于某个灌区,也可以推广至地区及区域,为农田水利发展综合评价开辟了新的准确的方法,为农田水利建设提供了科学的依据。
摘要：农田水利发展综合评价对指导和规划农田水利发展具有重要意义。将投影寻踪模型应用于农田水利发展综合评价,利用基于实数编码的遗传算法求解,得出最佳投影方向和投影值,并对某大型灌区10个典型子区农田水利发展做出综合评价,对推动区域农田水利发展具有一定的指导作用。
关键词：投影寻踪模型,RAGA,农田水利发展,综合评价
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水利模型 篇4
关键词：国际工程,FIDIC合同条件,水利EPC项目,利润,预警模型
风险是国内企业实施“走出去”战略遇到的关键问题之一, “走出去”的企业需要能安全地“走回来”, 否则企业发展将受到严重威胁, 甚至会危及企业的生存。在设计、采购、施工 ( Engineering, Procurement, Construction, EPC) 模式中, 承包商不但要负责设计、采购、施工、试运行等工作, 还要承担国际工程水利EPC项目语言、法律、清关等特有的工作, 承包人的责任、义务和风险大大增加, 承包人几乎要承担水利EPC项目的所有风险。可见, 国际工程水利EPC项目的风险管理显得尤为重要, 风险管理的好坏直接关系到企业在国际市场的竞争力以及企业本身的盈亏, 而利润是直接衡量企业风险管理能力的指标, 也是国际工程水利EPC项目风险预警的重中之重。
风险预警是风险管理发展的一个新阶段, 它是主动型的集成风险管理。经过40多年的发展, 风险预警研究已形成体系化[1]。广义的风险预警包括风险识别, 风险评估, 风险控制和风险应对等, 狭义的风险预警是指在风险监测和预测的基础上进行的风险警报。风险预警的方法众多, 比较典型的方法包括强模糊支持向量机、模糊评价、SV模型和KLR信号分析、BP神经网络、贝叶斯网络等, 这些方法的应用范围主要集中在金融管理、财务管理、气象管理等领域[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12]。目前, 有关国际工程水利EPC项目的风险预警研究非常有限, 并且这些研究主要依赖于工程管理人员的经验, 侧重于定性研究。
本文采用狭义的风险预警概念, 即在风险监测和预测的基础上进行风险预警, 国际工程水利EPC项目风险预警分级拟参考气象部门的台风预报分级。利润是国际工程水利EPC项目的关键经济效益指标, 本文以利润指标为例, 采用贝叶斯网络分析国际工程水利EPC项目的经济效益指标风险。通过对国际工程水利EPC项目的利润增减概率进行定量化分析, 按各因素对利润最终影响程度将预警等级分为绿、蓝、黄、橙、红5类, 为风险控制提供依据。
1 国际工 程水利 EPC 项目利润形成机理分析
国际工程水利EPC项目的利润等于合同价格 ( 中标价) 与成本之差, 如果一切按项目计划发生, 没有风险事件发生, 即合同价格不调整, 成本费用也不变化, 那么利润是定值, 不会发生变化, 此时无须进行预警。事实上, 理想状态不可能发生, 即国际工程水利EPC项目风险事件时有发生, 由于索赔和工程变更事件的存在, 合同价格和成本都会发生变化, 从而导致国际工程水利EPC项目利润的变化。
1. 1 利润调整情形分析
根据FIDIC合同银皮书 ( 设计采购施工/交钥匙工程合同文件) 通用合同条款, 分析各风险事件对国际工程水利EPC项目成本、合同价格和利润的影响情况, 见表1。
注: “”为可调整 FIDIC 合同条款中国际工程水利 EPC 项目费用、利润、合同价格。
由表1可知, 影响成本变化和合同价格以及影响国际工程水利EPC项目利润的合同风险事件可以分为以下3种情况。
a. 成本变化, 合同价格予以调整。因工程索赔 ( 包括反索赔) 和工程变更事件发生导致成本增加或减少, 此时, 根据合同条款的约定, 合同价格予以调整, 此时, 成本变化已在合同价格调整中得到体现。在这种情况下, 工程索赔 ( 包括反索赔) 和工程变更事件不会导致利润的变化。表1中的第4. 24、8. 9、11. 4、13. 5、13. 7、13. 8、17. 4和18. 1等条款不会影响利润的变化。
b. 成本变化, 合同价格不予调整。有些风险事件的发生会导致成本变化, 但根据FIDIC合同条款的规定, 合同价格不能调整。此时, 工程索赔事件和变更事件发生后, 只予以费用补偿。表1中的第4. 2、7. 5、7. 6、8. 6、8. 7、11. 11、12. 3、14. 8和19. 4等条款只予以费用补偿, 合同价格不能调整。
c. 利润增加, 合同价格予以调整。有些风险事件发生后, 根据FIDIC合同条款的规定, 合理利润应计入合同价格, 此时允许调整合同价格。表1中的第2. 1、7. 4、10. 3、11. 8、12. 2、12. 4、16. 1等条款允许增加利润, 同时允许调整合同价格。
1. 2 利润
国际工程水利EPC项目的利润水平受合同价格 ( 中标价) 、成本、合同价格调整额、索赔额等因素的影响, 国际工程水利EPC项目的利润计算公式如下:
式中: 合同价格为合同中约定的中标价格; 成本为包括前期阶段成本、设计阶段成本、采购阶段成本、施工阶段成本、后期成本等; 合同价格调整额为按照合同约定的调整价格; 索赔额为按照合同约定, 承包人向发包人索赔的金额。
由式 ( 1) 可知, 合同价格 ( 中标价) 、成本、合同价格调整额、索赔额是影响利润的因素, 从而成了形成风险的根源, 也是利润预警的重点。为此, 根据FIDIC合同中影响利润的条款, 抽象成若干风险事件, 考虑单一风险事件和多风险事件同时发生时的利润增减概率。
2 利润预警模型的构建
2. 1 贝叶斯网络
贝叶斯理论 源于英国 学者贝叶 斯 ( ThomaBayes) 于1763年在英国皇家学会哲学学报上发表的论文“论有关机遇问题的求解”[13]; 贝叶斯网络于1986年由Peari[14]提出, 它在处理不确定性问题和风险管理方面应用广泛, 包括故障预测、收视率预测、能力评价等。笔者将贝叶斯网络与国际工程水利EPC项目风险事件相结合, 采用贝叶斯网络处理利润预警问题。
2. 1. 1 贝叶斯网络的概念
贝叶斯网络是图论与概率论相结合的产物, 它用有向无圈图定性描述了各变量之间的相互作用关系。贝叶斯网络如图1所示。
在图1中, 每个节点均代表一个随机变量, 节点间的有向弧则代表了随机变量之间的条件因果关系, 它由原因节点指向结果节点。节点之间的条件依赖关系通过概率加以确定, 称为节点间的联合条件概率。贝叶斯网络用概率论中条件概率的概念来刻画有向无圈图的两个节点, 每个节点事件随机变量拥有一个概率分布。如图1所示, X1节点和X3节点指向X2节点, 称X1和X3为X2的父节点, X2为X1和X3的子节点, 子节点X2记为ω ( X2) 。P ( X2X1, X3) 表示在X1和X2条件下的X3条件概率。
2. 1. 2 贝叶斯网络的计算
假设贝叶斯网络中的变量为X1, X2, …, Xn, 若ω ( Xi) , Xi与{ X1, X2, …, Xn} 中的其他变量条件独立, 那么联合概率分布为
其中, 当ω ( Xi) = 时, P ( Xiω ( Xi) ) 即是边缘分布P ( Xi) [15]。
利用贝叶斯网络可以容易地求解节点的后验概率。先验概率和后验概率是相对于某组证据而言的。设X, Y为两个随机变量, X = x为某一假设, Y= y为一组证据, 在考虑证据Y = y之前, 对事件X= x的概率估计P ( X = x) 成为先验概率。而在考虑证据之后, 对X = x的概率估计P ( X = x |Y = y) 成为后验概率。贝叶斯定理给出了先验概率与后验概率之间的关系, 即贝叶斯公式:
式中: P ( X = x, Y = y) 是X = x∧Y = y的联合概率;P ( X = x) 为先验概率; P ( X = x Y = y) 是A的后验概率, 且如果X, Y互相独立, 则P ( X = x Y = y) =P ( X = x) ; P ( Y = y X = x) 为A的似然率[15]。
2. 2 基于贝叶斯网络的利润预警模型
预警依赖于监测, 监测离不开指标[16]。通过分析FIDIC合同条件影响经济效益指标的风险事件, 构建预警指标, 以利润为例, 构建基于贝叶斯网络的利润预警模型, 如图2所示。
在分析风险事件对利润影响的基础上, 分析单一风险事件和多风险事件发生时, 利润的增减概率。风险事件分为两类: 一类是事件已经发生, 对利润产生的影响是确定的, 此时, 可以通过定量计算得到实际结果, 例如土方超挖100万m3产生的费用、二次搬运费、法律调整最低工资等事件; 另一类是事件的发生不确定, 存在着发生的随机性, 此时, 需要利用专家法, 对利润的影响进行综合评估。
对于第二类风险事件, 设影响利润的风险事件为R1, R2, …, Rn, 则利润增减概率为P ( π|R1, R2, …, Rm) ( 1≤m≤n) , 此时认为风险事件是可以穷尽的。
2. 2. 1 单一风险事件的利润增减概率
单一风险事件对利润影响的概率评估相对简单, 只要考虑单一风险事件的发生概率。当单一风险事件Rn存在时, 概率为P ( π) = P ( Rn) 。
2. 2. 2 多风险事件的利润增减概率
多风险事件对利润影响的概率相对比较复杂, 要考虑多个风险事件同时产生作用时所产生的影响。多风险事件对利润影响概率呈现出非叠加性规律[9], 因此, 不能将各风险事件对利润的影响加以简单相加, 而应考虑多风险事件存在时所产生的系统性影响。为此, 引入贝叶斯网络, 对各风险事件对利润所产生的影响加以综合考虑。从条件概率角度分析, 在多风险事件R1, R2, …, Ri ( 1≤i≤n) 同时存在的条件下, 利润π增 减的概率 为P ( π) =P ( π|R1, R2, …, Ri) 。
2. 3 风险预警等级与措施
2. 3. 1 风险预警等级
在监测和预测风险事件的基础上, 参考气象部门的台风预报分级, 按各风险事件对利润最终影响程度, 将预警等级分为绿、蓝、黄、橙、红5类, 据此分别采取相应措施, 如表2所示。
2. 3. 2 预警响应措施
在确定风险事件的利润预警等级后, 要根据不同的利润预警采取对应的风险响应措施, 如表3所示。
a. 当利润处于绿色预警阶段时, 说明利润处于正向变动、盈利增加状态, 只需持续关注即可。
b. 当利润处于黄色和蓝色阶段时, 说明利润处于负向变动, 盈利持续减少, 此时, 应予以严密监控, 锁定风险事件, 寻找风险来源, 为后续采取措施做准备。
c. 当利润处于橙色阶段时, 说明橙色预警要比黄色预警严重得多, 资源分配时应向采取橙色预警的风险事件倾斜。
d. 当利润处于红色预警阶段, 应该将工作重心放在处理红色预警风险事件上, 必须果断采取措施, 减少损失大小和影响范围。
3 案例分析
3. 1 案例背景
斯里兰卡M水库工程为国际工程水利EPC项目, 合同价为2. 52亿美元, 采用固定总价合同, 计划于2015年12月21日首台机组投产发电。本文以该国际工程水利EPC项目的某分部工程为例, 说明利润预警。该分部工程的贝叶斯风险事件见图3。
3. 2 风险事件分析
事件1 ( q1) : 汇率变化。2012年7月26日签订合同时, 外汇市场1美元兑换6. 3381元人民币, 财务人员预测工程结算时外汇市场1美元兑换6. 071 2元人民币。
事件2 ( q2) : 工程量增加。在工程施工期间, 发现由于勘察设计资料使用有误, 导致土方工程量增加, 原土方开挖量为30万m3, 实际土方开挖量为90万m3。
事件3 ( q3) : 雨季措施费。斯里兰卡夏季持续暴雨天气, 投标时未充分考虑雨季施工措施费和风险预备费。
事件4 ( q4) : 材料价格。混凝土、钢筋、砂石等材料价格持续上涨, 超过材料的预算单价。
事件5 ( q5) : 员工积极性。当地员工积极性差, 出勤率低, 同时, 多日暴雨将导致工程进度延误, 导致赶工措施费增加。
笔者采用专家法中常用的头脑风暴法, 即邀请国际工程管理专家3人、公司海外事业部人员3人和项目部人员4人组成风险管理小组, 对斯里兰卡M水库工程的风险管理工作进行调研、熟悉和分析, 通过多轮讨论, 集思广益, 各自对风险事件进行专家打分, 通过加权平均, 得到各风险事件可能发生的概率和相应的条件概率。经整理得到各风险事件的发生概率为事件1为0. 8, 事件2为0. 3, 事件3为0. 5, 事件4为0. 6, 事件5为0. 7, 其中事件4和事件5的条件概率分布见表4。
3. 3 贝叶斯网络的预警模型
监测结果显示, 事件2 ( 工程量增加) 已经发生, 经测算, 影响利润70% , 参照表2和表3, 此时应立即启动红色预警。红色预警是最高级别预警, 此时, 应集中精力和资源, 果断采取措施, 尽可能使损失最小。
由于受中国综合国力的增强和世界经济形势的影响, 人民币持续升值, 而本项目合同约定80% 的工程款以美元结算, 项目部邀请专家对此事件影响利润进行评估。专家预测, 此风险事件发生后对利润的影响为30% , 参照表2和表3, 此时应为黄色预警, 严密监控, 并采取相应措施。
当风险事件4 ( 材料价格) 和风险事件5 ( 员工积极性) 同时存在时, 条件概率的分布见表4。
事件A、B、C的概率由式 ( 2) 和式 ( 3) 计算得
经分析可知, 当风险事件4 ( 材料价格) 和风险事件5 ( 员工积极性) 同时发生时, 对利润产生的影响程度在10% ~ 20% 之间的概率为0. 4996, 可以启动橙色预警 ( 表2) , 实施风险响应措施, 缩小风险可能造成的损失大小和范围。
4 结 语
国际工程水利EPC项目风险因素多, 影响项目利润的风险事件分布广泛, 工程实践需要对利润加以预警。可以参照气象预报中的预警等级划分, 利用贝叶斯网络对国际工程水利EPC项目的利润进行预警, 从而获得利润变动在某一幅度内的概率, 可以为决策提供依据。
国际工程水利EPC项目风险事件对利润的影响可分为单一风险事件和多风险事件影响, 贝叶斯网络在分析多风险事件同时存在时对利润的影响中作用明显, 显示出贝叶斯网络的优势。
对斯里兰卡M水库工程项目建设过程中的风险事件进行监测和预测, 充分利用专家和工程实践人员的经验, 识别出该项目某分部工程实施阶段的风险事件, 使用贝叶斯网络对该项目进行全过程全方位的风险预警, 实现定性与定量相结合, 摆脱了过去仅靠工程管理人员经验的情况。实践证明, 斯里兰卡M水库工程项目的风险事件对经济效益指标的影响得到了实时动态控制。
水利模型 篇5
经济发展不能仅看经济总量的增长,还必须注重经济效益。影响经济效益的因素很多,一般来说劳动者素质、技术水平、装备水平、管理水平是主要的,其中技术进步是具有决定作用的因素。
在全面建设创新型国家的重大战略中,对水利行业提出的要求是到2020年水利科技贡献率要突破60%。本文正是在此背景下,充分借鉴已有的研究成果,立足于水利科技进步贡献率的测算来分析水利科技在水利产出中的贡献份额,从宏观层面反映水利科技在改革开放30年来的产出绩效,以期为全面准确地掌握水利科技创新发展状况,科学做出水利科技创新决策提供参考。
1理论模型综述
测算科技贡献率的主要方法有C-D生产函数法、索洛余值法(增长速度方程)、丹尼森增长因素分析法、CES生产函数法及超越对数法。
索洛余值法也称增长速度方程。它是美国著名经济学家索洛(R. M. Solow)利用希克斯中性技术进步生产函数提出的、用“余值法”计算科技进步贡献率的一种方法。
在希克斯中性技术进步的情况下,生产函数可以写成:
Y=Atf(K,L) (1)
式中Y为产出;At为技术进步的表达式;f(K,L)表示资金和劳动力的函数表达式。
对(1)式的两端全微分,并同除以Y 得:
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若取undefined分别为资金和劳动的产出弹性,则有下式:
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若以差分方程近似代替微分方程,可以得到下面的模型:
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这就是增长速度方程,式中ΔY/Y为产出的增长率;αΔK/K为资金的增长对产出的贡献;βΔL/L为劳动的增长对产出的贡献;ΔA/A为技术进步对产出的贡献。根据历史数据或横截面数据,利用OLS法,可以得到相关的参数α、β的值,则:
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其中EA为水利科技进步贡献率,Y为水利产出,K为资金投入,L为劳动力投入。
2改革开放30年水利科技进步贡献率的实证分析
2.1历年水利科技贡献率的测算
由《中国统计年鉴》、《水利统计年鉴》及官方公布的各种数据可得水利产出及资本投入与劳动力投入情况表(见表1),其中水利产出及水利投资分别用物价指数调整过(以1980年为基准年)。本次计算,投资以各年实际投资作为投入—产出的分析依据,水利产出效益为防洪效益、除涝效益、灌溉效益、发电效益及供水效益之和,劳动力投入以水利行业实际在岗人数计算。
注:表1中1979—2003年“水利产出”数据来源:郑煜.基于创新型国家建设的水利科技进步评价研究[D].河海大学,2007;2004—2007年“水利产出”数据来源为同口径计算所得.
根据1979—2007年的投入产出数据,利用SPSS软件对参数LnA和α进行回归分析,并进行回归的显著性检验。从回归结果可得ΔA/A=0.02,α=0.185,其中R=0.563,R2=0.318,F=10.235,t1=1.363,t2=3.199。这说明各参数估计值都通过检验,回归方程整体显著性较强。由此可以得出Solow回归模型:
ΔY/Y=0.02+0.185ΔK/K+0.815ΔL/L (6)
Solow回归模型建立后,得出资本投入与劳动投入的产出弹性值,即α、β值,就可以求出各投入要素对产出增长率的贡献份额。经计算,资本投入和劳动力投入以及水利科技进步对产出增长的贡献份额值如表2所示,历年趋势变化图如图1所示。
2.2与其他行业科技贡献率的比较
近年来,国内的许多研究人员对其他行业的科技进步贡献率作了广泛的研究,如中国农业科学院王启现等研究了不同时期我国农业科技进步贡献率的变化情况(见表3);中国建筑设计研究院叶耀先进行了中国建筑业技术进步分析,测算了技术进步对我国建筑业总产值增长速度的贡献率(见表4);曾国平等对我国第三产业发展中的科技进步贡献率进行了研究(见表5)。
注:数据来源:王启现,李志强,刘自杰. 我国农业科技进步与科研投资分析[J].科学管理研究,2007,25(4):113-116.
注:数据来源:叶耀先. 中国建筑业技术进步分析[J]. 中国人口·资源与环境,2007,17(1):44-49.
注:数据来源:曾国平等. 我国第三产业发展中的科技进步贡献率研究[J]. 商场现代化,2009(9):60-61.
通过以上3个表格可以大致了解目前我国三大产业的科技贡献率情况。由表3、表4看出,按照同时段相比,水利科技贡献率略低于农业科技贡献率,与建筑业科技贡献率大致相当,说明水利行业与传统行业相比,其科技贡献率还是稍显落后。第三产业主要是服务业,其中不乏许多高新技术行业,人才素质高,科技进步贡献率较高。由表5看出,我国第三产业的科技贡献率大约在60%～70%左右,远远高于同时期的水利科技贡献率。因此,进入新的时期,水利事业的发展既要依靠稳定的资金与人力投入,更要依靠科学技术进步来推动。
2.3影响水利科技贡献率的历史因素分析
20世纪80年代初期,由于对水利在国民经济中的地位和作用出现了不同的看法,曾出现了忽视水利的倾向,同时由于经济调整,国家投资大大压缩,水利投资首当其冲。在此期间,资金对水利建设的产出效益贡献较小,仅为15%左右,而劳动力的贡献则高达70%左右,当时的科技水平发展缓慢,水利科技贡献率也较低,徘徊在15%左右。可以看出,在此期间产出效益的增加主要靠劳动力的增加来体现。
进入20世纪90年代,中央提出要加快能源、交通、通信、重要原材料和水利等基础设施和基础工业的开发与建设,集中力量,高质量、高效率地建设一批重点骨干工程,水利投资增加较快,资金起到的贡献作用越来越大,截至2000年达到23.37%。同时,由于国家对水利科技工作的重视,不断加大投入,并依靠工程项目带科研,推动了水利科技的发展,水利科技进步的贡献作用显著增长,截至2000年达到27.29%,相比之下,由于资金投入和技术进步的替代作用,劳动力的贡献份额迅速下降,降至49.34%。
21世纪以来,国家提出资源节约型和环境友好型社会建设,对水利行业高度重视,继续加大资金投入力度。以2007年为例,全年水利建设完成投资944.9亿元,较上年增加151.1亿元,增幅达19.0%,资金投入对水利产出的贡献作用显著,达到23.28%。同时在创新型国家建设中,由于不断增加科技投入,加大科技创新力度,加快技术更新与改造,水利科技也取得了可喜的成绩。截至2007年,水利科技贡献份额达到42.72%。
3结论与建议
纵观改革开放30年来的水利科技贡献率,其基本趋势是逐年递增的,资金的贡献率表现比较平稳,也有缓慢递增的趋势,而劳动力的贡献率则基本上是逐年递减的。通过以上分析可以看出,国家的社会环境、经济形势对水利科技进步的影响是相当明显的。进入新时期新阶段要提高水利科技的投入产出效率,必须深化改革,完善相关政策措施,进一步提高水利科技的投入产出水平。
3.1建立多元化投融资机制,加大科研经费投资力度
一方面要不断增加各级财政对水利科技的投入力度,改善水利科技研究与地区间资源投入不平衡局面。另一方面要拓宽水利科技的投资渠道,在积极争取国家和各级政府的信贷、匹配性资金等政策性投入的同时,鼓励、引导全社会多渠道、多层次地增加科技投入,尤其是鼓励企业积极支持科技开发,开拓水利科技市场;并通过设立水利部重大科技项目计划,积极引入外资,加强国际合作研究与技术开发。
3.2强化激励机制,建立水利科技R&D成果的市场定价体系
只有让市场为R&D成果定价,才能真正体现成果的真实价值和市场对它的供求关系,同时激励人们面向市场进行R&D活动。通过R&D成果的市场供求情况,鼓励R&D人员专职或兼职进行R&D活动,同时让智力、创业和管理等要素参与分配,充分调动各方人员的积极性,促进水利科技贡献份额的提高。
3.3建立资源共享机制,提高水利科技计划实施效率
建立和完善水利科技资源共享的机制和制度,盘活存量资产,减少低水平重复建设,切实提高科技资源和财政资金的使用效率。以市场需求为导向,对分布在全国的水利科学研究试验基地、大型科学仪器和设备、科学数据文献和信息网络、自然科技资源、科技成果转化服务基地等进行整合和共建,逐步构建布局基本合理、功能基本齐全、开放高效的物质和信息系统,不断提高水利科技资源的利用效率。加速先进水利科技成果的转化与推广应用,加强水利科技推广及普及力度,不断提高水利科技计划实施效率。
摘要：应用索洛增长速度方程,采用余值法对我国改革开放30年来水利科技贡献份额进行了定量测定。纵观改革开放30年来的水利科技贡献率,其基本趋势是逐年递增的,资金的贡献率表现比较平稳,也有缓慢递增的趋势,而劳动力的贡献率则基本上是逐年递减的。按照同时段同口径与我国其他行业的科技贡献率相比,水利科技贡献率略低于农业科技贡献率,与建筑业科技贡献率大致相当,远低于第三产业科技贡献率。进入新时期,水利事业的发展既要依靠稳定的资金与人力投入,更要依靠科学技术进步来推动。根据影响水利科技贡献率的因素提出了促进水利科技发展的政策建议。
关键词：水利科技,贡献率,索罗模型,绩效评价
参考文献
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水利模型 篇6
我国农村水利现代化评价研究起步较晚,一些理论和方法研究还不太成熟。欧建锋等[1]利用AHP和BP神经网络,结合江苏农村水利的实际情况,构建了农村水利现代化评价模型; 朱成立等[2]基于投影寻踪模型和粒子群算法建立了投影寻踪等级评价模型,对江苏省9个典型县进行了评价; 尹豪[3]利用多元统计法构建了评价模型,对浙江省农村现代化进行评价; 赵然杭等[4]利用模糊可变评价模型对山东省农村水利现代化进行了评价; 张颖等[5]采用基于变异系数权重的TOPSIS法计算现状评价指标权重,并对苏北地区典型县的水利现代化评价指标进行了研究。在对农村水利现代化进行评价时,重点是将多个指标转化为一个能够反映评价对象综合情况的指标来进行评价,因此也就要求评价方法能够将各评价指标转化为一个综合指标来反映农村水利现代化实现程度。而权重的确定是综合评价方法的主要内容,关系到多指标评价值向综合评价值的转变。本文采用组合赋权的综合评价方法对农村水利现代化进行评价。
1 农村水利现代化内涵、评价指标及等级划分
1. 1 农村水利现代化内涵
农村水利现代化是一个相对概念,是一个动态发展的过程,随着科学技术的提高及社会发展,其内涵也在不断变化。倪文进[6]认为,狭义的农村水利可以简单概括为灌溉排水和农村供水,而广义的农村水利还应包括农村水电、水土保持等内容。苏照福[7]将农村水利的内涵分为农田水利、农村水利和农村水利基本建设3个层次,认为随着经济社会的发展,农村水利应由农田水利发展为包括农田水利、 城镇防洪、农村饮用水安全、农田新技术推广、农村水环境建设在内的现代农村水利。
目前我国农村水利现代化可以概括为以提高农业综合生产能力、改善农民生活条件、提高农民生活水平、发展农村经济和保护农村生态环境为目的而建的水利设施[8]。农村水利现代化应以全面发展为理念,注重以人为本,用现代的工业设备装备农村水利,用现代化管理方法武装农村水利,用现代化思维指导农村水利,最终实现水资源的可持续利用和社会的可持续发展,实现人与自然的和谐相处。
1. 2 评价指标分析
笔者认为,有必要建立一个指标体系科学合理地评价农村水利现代化发展水平,该指标体系必须能够客观体现农村水利现代化建设水平。结合我国目前的发展情况,同时考虑到各地区间经济发展和科学技术发展水平的现状,农村水利现代化评价指标应包括农村防灾减灾、水资源开发利用、村镇给排水工程、农田灌溉排水工程、农村水环境保护以及农村水利管理6个相互联系、相互作用的建设内容,这六方面反映了经济、社会、生态环境、政策法律以及技术各个领域对农村水利现代化建设的要求[9]。 在此基础上,借鉴国际上发达国家以及我国沿海发达地区农村水利现代化标准,参考相关研究[10],建立农村水利现代化评价指标体系。
1. 3 评价指标阈值分析及等级划分
农村水利现代化水平是农村水利建设发展所达到水平或者所处阶段,农村水利建设属于社会建设的范畴。农村水利现代化评价指标阈值是对农村水利建设发展水平的预测,预测的基础是农村水利建设现状。农村水利建设发展水平是地域自然环境因素和经济环境因素综合作用的结果。因此,农村水利现代化评价指标阈值是判断农村水利建设是否达到现代化水平的标准。阈值应当符合我国经济发展的要求,体现农村水利建设的现状和发展趋势,目标设置既要体现合理性,同时也要考虑先进性和可行性[11]。阈值的确定方法主要采用定性预测法和定量预测法。定性预测法是针对缺乏历史资料的调查对象通过咨询专家,根据专家意见确定的,定量预测法分为参考相关标准或规范法、对比分析法和趋势外推法。本文确定的阈值是农村水利现代化到2020年所能达到水平的预测。农村水利现代化评价指标及 相应阈值 分别为: 1蓄水工程 达标率80% ,2堤防工程达标率100% ; 3应急通讯设备、 物资、设施保障 水平90% ; 4应急预案 完善度100% ; 5供水保障能力80% ; 6万元农业生产总值用水量370 m3/ 万元; 7万元工业增 加值取水量27 m3/ 万元; 8灌溉水有效利用系数0. 6; 9农村饮水安全达标率100% ; 10村镇排水达标率70% ; 瑏瑡村镇污水处理率60% ; 瑏瑢旱涝保收面积比例70% ; 瑏瑣节水灌溉工程面积 比例60% ; 瑏瑤除涝达 标率90% ; 瑏瑥盐渍化面积比例10% ; 瑏瑦沟渠工程设施配套率80% ; 瑏瑧沟渠建筑物工程设施配套率90% ; 瑏瑨河道水功能区水质达标率90% ; 瑏瑩湖泊水功能区水质达标率90% ; 瑐瑠地下水超采面积比例2% ; 瑐瑡水土流失面积比例5% ; 瑐瑢大专以上技术人员比例90% ; 瑐瑣基层水利服务机构配置比例90% ; 瑐瑤群众管理组织覆盖率90% ; 瑐瑥信息技术实用度85% ; 瑐瑦工程管理维护费用满足度80% 。
利用评价指标获得的评价结果,是一个没有量纲、没有物理意义的介于0 ~ 1之间的数值,因此,需要对该数值进行评价等级划分,赋予其物理意义,反映评价结果所属发展等级,衡量地区的农村水利现代化水平程度。评价标准是评价等级分割点的值, 合理确定评价标准对农村水利现代化评价至关重要。根据农村水利建设现状、发展规律,并经区间数学卡方检验 ( Chi-square test) ,将评价等级分为4类,如表1所示。
2 基于组合赋权的综合评价法
2. 1 组合赋权法原理
基于组合赋权的综合评价方法是利用层次分析法获得初始权重,对于特殊原因造成的缺项情况,采用分权法对初始权重进行调整得到组合权重,然后对评价指标值加权合成综合评价值。该方法的关键是组合权重的获得。
层次分析法是一种常见的权重确定方法,适合评价指标具有层次结构的评价问题。按照该方法确定的层次单排序是指标体系各层内的相对权重,确定的层次总排序是指标的综合相对权重。农村水利现代化评价指标体系具有层次结构,自上而下分为两层,下层指标从属于上层指标,符合层次分析法的层次结构模型,因此可以通过层次分析法获得权重。 当样本指标存在缺项情况时,需要重新分配权重。 经分配调整后获得的权重就是组合权重。
2. 2 评价指标标准化
由于农村水利现代化评价指标较多,且各个评价指标的量纲不同,无法简单地进行加权合并,需要对数据进行预处理,然后再采用相对比值数据克服量纲差异的问题。
2. 2. 1定性指标定量化
农村水利现代化评价指标中有2个定性指标: 应急预案完善度和信息技术实用度。由于评价方法要求评价指标都是定量数据,因此,需要寻找一种定性变量( x) 和定量变量( y) 间的映射,将定性数据量化为某一定量数据。该映射需要满足以下要求: 1当x =0时,y =0; 当x取最大值时,y = 1。2y( x = 0) 与y( x = 1) 间的差距需要相对大一点,以反映“没有”与“有”的差距。3映射需要满足边际效应递增规律,即定性指标越大时,定量指标间的差距也越大。
根据农村水利建设定性指标量化要求,建立的映射函数为
式中: k为指标的最大值。
2. 2. 2定量指标标准化
a. 正向评价指标标准化。其处理方式为
式中: xi*j为归一化指标值; xij为第i个地区第j个评价指标值; x0j为各样本中第j个评价指标的最大值。
b. 逆向指标标准化。对于逆向指标,直接采用正向指标的比值法处理没有现实意义。现实中,更多关注现实值与目标值的差距。逆向指标的标准化函数为
2. 3 组合赋权法的数学模型
基于组合赋权的综合评价方法是利用组合权重对评价指标值线性加权得到综合评价值。假设农村水利建设的组合权重为
w = ( w( 1) ,w( 2) ,…,w( 26) )
所评价县指标标准化后的值记为U = ( u( 1) ,u( 2) , …,u( 26) ) 。
考虑使用改进层次分析法确定权重w。在AHP的同层次求权重时,采用的方法不是最大特征值法, 而是对数最小二乘法,权重优化模型为
约束条件为
式中: n为该层评价指标个数; h为评价值个数; wi为评价指标i的权重; wj为评价指标j的权重; aijk为第k个评价者作出的指标相对重要程度评价值。
该模型的输出结果就是同层次各指标的权重, 该方法可以省略各判断矩阵的一致性检验工作。则该县综合评价值F为
2. 4 模型的求解
农村水利建设评价指标具有结构层次性,本评价体系共分为2个层次,6个一级指标,26个二级指标。对每一个一级指标均设计了相对重要性调查表,面向水利行业的专家发放,得出一级指标相对重要程度如表2所示。表2中数值代表本指标相对前一个指标的重要性程度; 1表示两者同等重要; 2表示前者比后者稍重要; 3表示前者比后者重要。
为了更好地利用各个专家的知识和经验,采用改进的层次分析法获得各个评价指标权重,选用MATLAB遗传算法工具箱求解,得到的层次单排序结果见表3。
在农村水利建设评价过程中,可能会出现某项评价指标在该地区缺失的问题,这并不代表该项指标值为零,也不能认为其已达到阈值,常用方法就是将其权重分摊到其他评价指标上。分摊后的权重只适用于该地区综合评价。
采用层次内权重按原比例分摊的方法对缺项指标进行权重分摊。假设某地区缺失蓄水工程达标率,则其层内权重0. 38按0. 62 ∶ 0. 57 ∶ 0. 43的比例分摊到堤防工程达标率,应急通讯设备、物资、设施保障水平和应急预案完善度上; 当蓄水工程达标率,堤防工程达标率,应急通讯设备、物资、设施保障水平和应急预案完善度指标都缺失时,农村减灾防灾权重调整为0,其权重0. 23按0. 17 ∶ 0. 15 ∶ 0. 15 ∶ 0. 12 ∶ 0. 18的比例分摊到其他5个一级指标上。 根据样本数据特征对层次单排序调整,按照层次总排序获得的综合权重就是组合权重。
利用式( 6) ,将26个指标值线性加权得到一个综合评价值。综合评价值反映农村水利现代化的综合发展水平,取值在0 ~ 1之间。
3 实例应用
3. 1 典型地区基本情况
以河北省博兴县为例,利用基于组合赋权的综合评价方法对其进行现代化水平评价。博兴县地处鲁北平原,黄河下游南岸,在环渤海经济圈、黄河三角洲腹地,总面积900. 7 km2,人口47. 8万。博兴县位于118°4'E ~ 118°22'E、36°58'N ~ 37°27'N之间, 属温带大陆性季风气候,四季分明,气候宜人,光照充足,水源丰盈,年平均气温12. 5℃,全年日照时数2 595 h,年降水量601 mm,无霜期180 d。博兴县境内土地肥沃、资源丰富,盛产小麦、棉花、大豆、玉米以及林果、蔬菜等多种农副产品,是山东省重要的粮棉生产基地和无公害蔬菜生产基地。
3. 2 综合评价指标得分计算
通过发放调查问卷并参照该地区公开发行的统计年鉴、政府文件等相关研究成果获得初始资料,首先将初始资料进行标准化处理,得到标准化的指标值集。山东省博兴县没有指标缺失的情况,因此不需对权重进行重新调整,可以直接按照上述权重进行计算,然后采用组合赋权综合评价法进行评价,计算出农村水利建设评价综合得分表,见表4。
3. 3 评价结果分析
对评价指标中的一级指标得分情况进行分析, 计算各一级指标得分率,计算结果图1。
由图1可以看出,一级指标中水资源开发利用得分率最高,达100% ,说明博兴县水源保障能力、 水的利用效率达到农村水利现代化的要求; 农田灌排工程得分率超过90% ,说明该县农田灌溉水平、 农田排水与改良能力、工程设施配套水平接近农村水利现代 化的要求; 农村防灾 减灾得分 率接近80% ,说明该地区农村防洪能力、防洪应急能力中等; 村镇给排水工程、农村水环境和农村水利管理得分率不足60% ,说明该地区农村供水能力、排水能力与污水处理能力、地表水环境、地下水环境、水土流失治理水平、农村水利管理水平均与农村水利现代化要求的水平相差较大。进一步分析二级指标得分情况可知,堤防工程达标率、村镇污水处理率、河道水功能区水质达标率、大专以上技术人员比例、群众管理组织覆盖率等指标得分均较低。因此,该地区的农村水利建设的指导性建议就是在保障农村水利建设全面均衡推进的同时,加大对村镇给排水工程的建设力度、农村水环境的重视程度与农村水利的管理力度。
4 结 论
通过分析农村水利现代化内涵,建立农村水利现代化评价综合体系和模型。通过分层求解各指标的权重得出综合评价值,对山东省博兴县进行评价, 评价结果为0. 743,表明博兴县处于农村现代化中等偏上水平,这一点与水利行业专家对该地区的预测是相一致的。
水利模型 篇7
关键词：水利水电工程,工程地质,三维地质建模,三维统一模型,地质信息分析
1 三维地质建模方法分析
1.1 三维地质建模应用型方法。
1.1.1 剖面框架法。
剖面框架法即在收集整理原始地质勘探资料的基础上建立分类数据库,人工交互生成大量的二维地质剖面,然后应用曲面构造法生成各层位面,进而表达三维地质模型。或者利用空间拓扑分析法直接进行地质体建模。而选择采用曲面边界建模还是体元拓扑数据模型又包含很多的具体方法。
1.1.2 多源数据耦合建模法。
即耦合原始地质勘探数据和二维解释剖面等多种来源的地质数据,应用曲面构造法或拓扑分析法进行三维地质建模。由于数据的多源性导致其数据结构难以统一,使其实现具有一定难度。但随着计算机技术的发展,人们更倾向于综合考虑如何利用有限的可利用数据进行模型重建。
1.2 三维地质建模方法分析。
根据对三维地质建模空间对象的特征分析可知,所建立的模型要能够全面表达地质对象的几何形态、空间拓扑关系和属性信息。由于地质体位于地表以下,地质工作者通过对离散信息的分析、解释来推断整个地质对象的三维基本特征,这种分析、解释和推断通常是在一系列二维剖面上进行的。同时,考虑到目前地质工程师和设计人员的工作方式,要求在三维地质建模与分析中也能够在二维环境下对地质对象进行交互式操作以达到表达、分析、解释、推断和修改地质模型的目的。
基于二维剖面进行交互式操作获取地质对象的三维特征,同时耦合原始勘探数据进行精度控制和修正,是重建三维地质模型的一条实用途径。
2 水利水电工程地质信息分析
2.1 岩体质量可视化分级建模分析。
岩体质量分级是评价岩体工程地质条件的重要手段,其目的是为查明各级岩体的工程特性提供基础,达到为工程设计提供定量指标,并起到工程地质专业与设计专业间交流和沟通的桥梁作用。因此根据水利水电工程区岩体结构特征和岩级分类原则,按岩体质量分级类别构建相应的三维岩级模型,可使工程师更加直观地理解岩体好坏情况,并指导工程设计。岩体质量分级三维模型也将是下述地质分析的重要对象。
2.2 三维模型的任意剖切地质分析。
地质工程师对于整个工程区域内的地质条件往往难以全局把握,需要对地质体各个不同剖面方向的地质特征进行综合研究与多角度认识,而设计人员则希望能够准确直观地看到主要建筑物附近的岩体质量情况。因此,实现对三维地质模型和岩级分类模型的任意方向、任意位置、任意深度的实时剖切分析,可使不同专业的工作者都能观察到地质实体内部结构、空间特征和变化规律,并能直观理解岩体质量对工程的影响状况。此外,目前工程师们大都更习惯于查看和利用二维CAD图,而在传统绘图过程中,一个地质工作者仅绘制一个剖面图就需要长达一个星期的时间,效率极低,而且还无法适应设计人员的变化,所以在获得三维剖切图的基础上自动高效地生成规范的二维CAD图显得非常必要。
2.3 大坝工程地质分析与优化设计。
在水利水电工程地质研究中,所有的地质勘探和分析计算工作都是为工程的设计和施工指导服务,为工程建筑物的合理性和安全性提供基础数据,因此不能脱离工程去分析研究纯粹的地质体或地质现象。大坝工程是水利水电工程建设中的主体工程,大坝建基面的合理选择和坝基、坝肩处理等都与坝区地质条件和岩体质量有着密切的关系,因此针对大坝工程进行地质填挖处理分析,不仅可以清楚地认识大坝所处的具体岩体条件和处理措施效果,而且可通过对不同的坝型和建基面方案提供地质方面的决策依据,有利于大坝工程优化设计。
3 结语
利用传统的二维、静态方式来处理工程地质资料、分析工程地质问题,不能使人们直接、完整、准确地理解和感受地下的地质情况,难以满足地质工程师、设计人员地质空间分析的实际需求。因此,在为水利水电工程建设服务的前提下,针对多源地质数据的耦合分析、地质体的复杂性、信息量大、分析要求高、地质构造的动态性、模型的可靠性及其快速更新修改等难点,融合水利水电工程科学、工程地质学、数学地质学和计算机科学等多个交叉学科的先进理论技术,提出了实现水利水电工程地质信息三维建模与分析的理论方法,这是一项提高水利水电工程勘测、设计和施工水平的基础性课题。
参考文献
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[2]胡瑞华.水利水电工程三维地质模型的研究和应用[J].人民长江,2008,33(6):57-58.
[3]柴贺军.岩体结构三维可视化及其工程应用研究[J].岩土工程学报,2008,23(2):217-220.
水利模型 篇8
以往,各行业根据国家相关法律、法规和行业规定,构建适用于本行业的质量检查体系。在进行综合评价时,大多采用访谈、专家打分法确定各因素的影响力大小,再通过层次分析法[1]等确定各个因素的权重。这类方法是以经验为主导,要求采访的专家达到一定数量,否则带有很大的主观因素,而投影寻踪方法则比较客观,现在应用比较广泛[2,3,4,5,6],而将此模型应用在质量评价研究方面相对较少,本文通过建立水利工程质量评价体系,应用构建的GA-PP模型,通过Matlab模拟编程,对水利工程质量问题进行客观和合理评价。
1 水利工程质量评价体系的构建
影响水利工程质量的因素很多,在构建水利工程质量检查体系指标时,应遵循系统性、科学性、可操作性三原则,结合相关规范和工程实际情况选取指标并对指标进行解释。水利工程质量检查体系包含三大体系:质量监督体系、质量控制体系和质量保证体系。
(1)质量监督监督体系包括政府部门和项目法人对监理单位和施工单位施工全过程进行监督,按国家基本建设程序、规范、规程等进行检查,作为投资建设单位,无权对政府部门进行检查,所以质量监督体系中不包含对政府部门的检查。内容包括对项目法人质量管理制度建设、机构建设、监督手续办理情况、设计变更和历次发现问题整改情况的检查,具体见表1。
(2)质量控制体系主要是指施工监理单位根据设计要求和有关施工、监理规范和规程对施工全过程、全方位进行监督检查,做好质量、进度、资金三大控制和合同条款管理实施工作。内容包括机构建设、监理质量检查、签发各类文件、监理日志和月报情况。
(3)质量保证体系部门包括勘测设计单位和施工单位。勘测设计质量保证包括勘察设计文件质量、现场服务及工作记录等方面;施工质量保证包括施工质量管理制度建立与执行、现场施工管理机构及责任人、施工过程质量控制、质量检验评定和质量验收等等。
(4)评分细则。打分标准将质量评价体系指标的完成情况分为4个等级:完全符合(9~10分),基本符合(6~9分),部分符合(2~6分),不符合(0分),由专家对23项指标层按照打分标准进行打分,均值为该工程该指标层得分。
2 计算模型建立
投影寻踪方法最早出现于20世纪60年代末,krusca首先使用投影寻踪方法,把高维数据投影到低维空间,找到一个反映数据结构特征的最优投影方向,用来分析和处理高维数据,是非线性、非正太高维数据的新兴统计方法。目前广泛地应用于分类、模式识别、遥感分类、图像处理等领域。该模型主要包含4个步骤。
2.1 数据预处理
对于统计的指标样本集数据,有的越大越优,有的越小越优,需将这些数据进行统一处理。指标样本集:
式中:x*(i,j)是第i个样本对应的第j指标;m为样本数;n为指标个数。
对于越大越优指标:
对于越小越优指标:
式中:xmax(j)是第j指标最大值;xmin(j)是第j指标最小值。
2.2 函数构建
设a(j)为投影向量,样本i在该方向上的投影为:
其中,‖a‖=1,Z(i)的分部特征应该满足:投影点局部尽可能密集,在整体上尽可能散开。类间散开度由Z(i)的标准差来表示:
类内密集度由函数DZ来表示:
式中:E(Z)为投影值Z(i)的均值;R为局部密度窗口值,一般取0.1 SZ;r(i,j)为样本投影值Z(i)和Z(j)之间的距离,r(i,j)=|Z(i)-Z(j)|;u(t)为单位越阶函数,当t≥0时,其值取1,当t<0时,其值取0。
综上所述,可构造指标函数:
指标函数Q(a)会随着投影向量a的变化而变化,投影寻踪法就是找出对应的投影向量a,使得Q(a)取最大值,即:
目标函数:
约束条件:
2.3 函数求解
构造的函数为非线性优化问题,传统方法求解比较困难,本文采用遗传算法[7]求解该问题,但是直接求解有一定难度,首先将带有约束条件的极大值函数问题进行转化,即目标函数:
式中:为保证投影向量平方和为1,M可以设为一个极大值,本文中取M=10 000。
遗传算法主要包括以下几个步骤:①生成初始群体。随机产生个数据组,构成一个初始群体。每个数据组包含23个变量,即投影变量。②交换。由交换概率挑选的每两个父代通过将相异的部分基因进行交换,从而产生新的个体。③变异。首先在群体中随机选择一定数量个体,对于选中个体会以一定的概率改变某个数据基因的值。同生物界一样,变异发生的概率很低。④适应度。将生成的n个数据组代入公式(10)中,目标值函数值越小,说明适应性越好,其适应值越大,下次交换概率也就会越大。⑤中止。给定遗传代数mgen,算法迭代到此代数时停止。
通过Matlab7.1进行编程计算,为计算比较精确,n=100,megn=5 000。
2.4 分类和优化排列
通过遗传算法,可以求出最优投影变量a*,将其代入式(4),能够得到最能反映高维数据特征的投影向量Z*,将Z*按从小到大顺序排列。
3 实例分析
将历年水利工程质量检查指标打分情况进行收集统计,并归一化进行处理,投影向量中每个值在[0,1]范围内,利用Matlab7.1,通过遗传算法,对投影寻踪模型进行求解,计算结果见表2,并将历年投影值进行排序,具体见图1。
根据计算结果可以看出,最佳投影向量都在[0,1]范围内,且平方和为1,计算结果满足约束条件。
近年来,政府为了减轻财政负担,政府与企业之间多采用PPP模式进行城市基础设施项目建设,包含BOT,TOT等多种模式,企业利润主要来自于运营阶段,而工程的建设质量直接决定了运营的收益和运行成本,作为以建设、运营为主的投资单位,工程建设质量尤其重要。由图1可以看出,历年水利工程投影值逐年递增,说明水利工程项目的质量管控力越来越大,质量越来越好,企业处在一个良性的发展当中。
虽然工程质量不断提高,但并不代表没有问题,建设方仍然存在一些制度、质量评定、工程验收等方面的问题,各项目公司针对自己存在问题,根据专家提出的意见,认真制定整改方案,把工程质量工作落到实处,从源头上减少质量问题的发生。
4 结语
通过基于GA-PP水利工程质量评价体系研究,结论主要包含以下几方面。
(1)GA-PP模型的建立,避免了客观赋值的干扰,而且评价结果准确合理,为质量评价体系研究提供了新的方法。
(2)最佳投影向量各分量的大小,决定了各指标对整个质量评价体系的影响程度,为质量检查提供了参考依据。
(3)工程质量评价体系指标没有一个统一的标准,关于体系指标选取的全面性、科学性和完备性,有待进一步研究。
参考文献
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