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摘要:以遼寧省綏中縣某水庫工程為例，基于價值工程理論優化設計水庫除險加固方案，依據帕累托分配原則和成本分析模型選取研究對象，采用DARE法和功能模型計算分析了項目的功能價值系數及其功能成本。通過對成本分析子項功能的優化計算，獲取價值系數為1．0的水庫除險加固優化方案，基于功能結構圖的加固工程成本分析，可為消除水庫的安全隱患及完善水利設施的功能體系提供一定參考。
關鍵詞:價值工程;除險加固;功能分析;優化設計
0引言
土石壩水庫廣泛分布于我國各個地區，調查顯示我國已建各類水庫大壩約8.7萬余座，其中所有大壩總量的90%為土石壩水庫。1950－1970年代為我國土石壩修建的主要時期，由于當時運行管理、經濟條件及技術水平等限制大多數水庫為“三邊工程”，加之維修養護不當、長年的服役運行、工程基本條件和水庫外部環境發生較大的變化，許多土石壩水庫均存在不同程度的溢洪道老化、壩身損壞、迎水坡面破損及防洪標準低等問題，水庫帶病運行的情況較為普遍。因此，為保證水庫功能效應的正常發揮以及全面消除水庫安全隱患，2011年中央一號文件提出了加快病險水庫除險加固步伐和水利改革發展的決定，經過多年的努力發展現已基本消除了水庫的安全隱患，完善了水利設施的管理體系和安全保障制度［1］。貫穿于項目建設全過程的水庫除險加固方案設計應注重考慮除險加固的各異性和水利工程的復雜性特征，方案設計要重點突出全面反映加固工程的質量狀況。長期以來，結算建安工程款和施工階段的審核施工圖預算為大部分水庫除險加固成本控制的主要階段，而考慮方案設計對加固工程全階段影響的研究較少。工程實踐表明，全壽命費用的6%用于建設項目的建設費，而這部分占比較小的費用往往能夠對整個工程造價產生較大的影響。因此，整個建設項目的效益與除險加固設計方案密切相關。文章以設計價值為指導，在項目初設階段引入關注項目復雜性和以系統思維為特征的價值工程理論，對水庫加固設計方案的成本－功能逐步剖析，為水利工程業主提供一種優化決策模型，可為消除水庫的安全隱患和完善水利設施的功能體系提供一定借鑒。
1價值工程概述
1.1價值工程的定義
價值工程是由L.D.Miles于1947年創立的一種符合客觀實際、謀求最佳技術經濟效果的科學管理技術［2］，它是從技術和經濟兩個方面研究如何降低成本提高產品、服務或系統價值，從而獲得良好的技術經濟效果的有效方法。1987年我國明確提出了價值工程的一般工作程序及其基本術語，價值工程主要是對所研究對象的費用和功能通過各相關領域的協作不斷優化創新，從而提高產品價值的思想方法和管理技術。以最低的壽命周期成本獲取最佳的綜合效益，并滿足使用者所需的功能為價值工程的主要目標。
1.2核心概念
引入C、F、V分別為成本、功能和價值，則價值工程可表示為V=F/C，各參數的具體概念如下:1)價值V。研究認為若存在適當的成本和價值，則一種產品或服務就擁有好價值。根據價值工程的內涵可知，成本與功能間的關系即為價值，建設項目或產品的價值從廣義的角度可認為滿足用戶的主觀需求，即滿足需求與所用資源的比值即為價值。2)功能F。針對產品而言，它的效用或用途就是功能;對于方法或施工技術來說就是所能發揮的作用或達到的目的?？傮w而言，功能就是能夠符合水利工程業主某種需求的屬性，如通過除險加固工程完善水利設施的功能體系。3)成本C。工程建設需要投入的財力、物力和人力資源就是成本，價值工程研究研究的成本可以為全壽命周期或不同階段的壽命周期的費用?，F實成本與功能目標計算成本之間的比較分析為價值工程最關注的內容，為增加水庫除險加固項目的價值可選取表1降低成本的方式。
2實例分析
2.1工程概況
遼寧省綏中縣某水庫大壩是一座以養魚、農田灌溉以及防洪排澇等功能為一體的綜合型小(1)型水利樞紐工程。壩上積水面積6.5km2，設計總庫容和正常庫容分別為280.5萬m3、198.2萬m3，壩高12.6m，修建時間較早為1962年。水利樞紐的主要、次要建筑物為4級和5級，由灌溉涵洞、溢洪道、大壩等組成。水庫下游分布有城鎮及其轄屬6個村莊，沿下游有公路、鐵路通過，共涉及2.5萬人、耕地面積1733.3hm2，一旦發生潰決將嚴重威脅到下游居民的防洪安全。根據現場監測資料，該水庫大壩存在的病險問題主要有:岸坡、主副壩壩基處理不徹底，岸坡陡峭且壩肩、壩基滲漏問題嚴重;主壩上游壩坡排水棱體局部變形，波浪侵蝕問題突出，壩坡穩定性達不到工程規范標準;長期運行的灌溉涵管老化嚴重，閘門啟閉不靈且存在銹蝕老化、漏水現象，主壩壩頂高程無法達到目前的防洪標準要求;溢洪道不符合規范要求，防汛路況差、下游未設置池洪渠道，迎水坡坡石不平整等。經過現場檢查和書面鑒定，認為該水庫的防洪、金屬結構和滲流安全分別為A、B、C級，水利樞紐安全鑒定為三類壩，為保證水庫功能效益的正常發揮有必要實施除險加固工程［3－7］。水庫除險加固初設階段原方案為:帷幕灌漿處理主副壩壩肩、壩基的滲漏問題，沖抓回填壩體;加固處理壩體上、下游邊坡，提高壩體整體穩定性;主副壩的上、下游邊坡分別采取混凝土六棱體與草皮護坡，設排水溝;增加防水啟閉設施和修建灌溉臥管與隧洞，新建效能設施，加固整修溢洪道;完善通訊設施，增設水文觀測和大壩安全監測設施;新建防汛倉庫和改造防汛公路［8］。為驗證初設方案的經濟合理性和技術可行性，對加固工程的投資成本現利用價值工程進行分析，從樞紐布置上進一步優化設計方案。
2.2對象選擇
強制確定法、ABC法、百分比法、帕累托分析法、成本模型法、決策樹法、經驗法和生命周期法等為價值工程對象選擇的主要方法，根據項目設計專家經驗和初始成本模型，綜合考慮水庫加固的工程特點確定研究對象。統計分析水利樞紐初設加固方案各分部工程的投資費用，見表2。從表2可以看出，建設項目總費用的88.6%發生在建筑工程，該分部工程的成本最大，因此除險加固方案的優化調整考慮從建筑工程入手。
2.3功能分析
價值工程的核心技術和關鍵環節是對研究對象的功能分析，在量化分析水庫除險加固各項功能之間重要性關系和功能大小的同時，比較分析完成該項目的現實成本與目標成本，從而確定通過優化設計功能降低或不降低工程成本的可能，并給出功能改進的最佳方案［9，10］。1)功能整理。將建筑工程選用WBS法做進一步分析，然后根據價值工程技術和設計專家的討論分析意見，重新整合和定義建筑工程在水庫除險加固項目中的結構及功能，從而得到相應的功能結構圖。2)功能價值系數的計算。將各項目功能的重要性倍數比利用設計專家評分計算確定，從而得到除險加固各項目暫定重要性系數，對功能系數運用DARE法計算。然后對各一級子項功能分別賦予相應的成本成本，從而得到除險加固各項功能成本Ci，對成本系數利用前文所述公式進行計算，結果見表4。根據上表計算結果，價值系數小于1的子功能項為F3，由此表明在一功能上該方案的成本較高，應作為優化調整的對象;雖然子功能項F4的價值系數基本趨近于1，但仍然小于1，對該功能不做調整;價值系數大于1的子項功能有F1、F2，表明子項功能的重要程度大于評價對象的成本比重，由于V2值顯著高于1，也將該子項作為優化對象。
2.4設計方案的優化與調整
根據上述分析結果專家設計小組給出了優化的除險加固設計方案:選用黏土固化灌漿替代除險加固項目中沖抓回填加土工膜防滲，另外將長50m的混凝土明渠修建于隧洞出口處，優化后的水庫加固項目建設工程成本見表5、6所示。
3結論
1)將成本分析模型應用于水庫除險加固工程，在此基礎上提出了建筑工程在除險加固項目中的功能結構圖。然后結合初始成本模型和加固工程特點，對除險加固設計方案選用價值工程理論進行優選分析。另外，根據專家意見和工程經驗價值，對水庫除險加固功能和價值評定對象利用帕累托分析法基本原理進行分析。2)對綏中縣某水利樞紐工程除險加固方案運用價值工程理論進行優化調整，對原方案的價值系數和研究對象進行定量計算，通過調整和優化提出了最佳的決策方案。3)價值工程可在一定程度上促進資源的最優利用，能夠更加可靠地分析工程項目成本?，F階段，對于價值工程的技術和理論還未引起人們的足夠重視，特別是除險加固項目還沒有形成一種系統、科學的資源配置方法。然而，工程一線技術人員可通過實際工程項目，促進資源的優化配置和價值工程在實際工程中的應用，最大程度的發揮價值工程及各項資源的價值。
參考文獻:
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作者:王剛 單位:葫蘆島市綏中縣水利事務服務中心
