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摘要:以辽宁省绥中县某水库工程为例，基于价值工程理论优化设计水库除险加固方案，依据帕累托分配原则和成本分析模型选取研究对象，采用DARE法和功能模型计算分析了项目的功能价值系数及其功能成本。通过对成本分析子项功能的优化计算，获取价值系数为1．0的水库除险加固优化方案，基于功能结构图的加固工程成本分析，可为消除水库的安全隐患及完善水利设施的功能体系提供一定参考。
关键词:价值工程;除险加固;功能分析;优化设计
0引言
土石坝水库广泛分布于我国各个地区，调查显示我国已建各类水库大坝约8.7万余座，其中所有大坝总量的90%为土石坝水库。1950－1970年代为我国土石坝修建的主要时期，由于当时运行管理、经济条件及技术水平等限制大多数水库为“三边工程”，加之维修养护不当、长年的服役运行、工程基本条件和水库外部环境发生较大的变化，许多土石坝水库均存在不同程度的溢洪道老化、坝身损坏、迎水坡面破损及防洪标准低等问题，水库带病运行的情况较为普遍。因此，为保证水库功能效应的正常发挥以及全面消除水库安全隐患，2011年中央一号文件提出了加快病险水库除险加固步伐和水利改革发展的决定，经过多年的努力发展现已基本消除了水库的安全隐患，完善了水利设施的管理体系和安全保障制度［1］。贯穿于项目建设全过程的水库除险加固方案设计应注重考虑除险加固的各异性和水利工程的复杂性特征，方案设计要重点突出全面反映加固工程的质量状况。长期以来，结算建安工程款和施工阶段的审核施工图预算为大部分水库除险加固成本控制的主要阶段，而考虑方案设计对加固工程全阶段影响的研究较少。工程实践表明，全寿命费用的6%用于建设项目的建设费，而这部分占比较小的费用往往能够对整个工程造价产生较大的影响。因此，整个建设项目的效益与除险加固设计方案密切相关。文章以设计价值为指导，在项目初设阶段引入关注项目复杂性和以系统思维为特征的价值工程理论，对水库加固设计方案的成本－功能逐步剖析，为水利工程业主提供一种优化决策模型，可为消除水库的安全隐患和完善水利设施的功能体系提供一定借鉴。
1价值工程概述
1.1价值工程的定义
价值工程是由L.D.Miles于1947年创立的一种符合客观实际、谋求最佳技术经济效果的科学管理技术［2］，它是从技术和经济两个方面研究如何降低成本提高产品、服务或系统价值，从而获得良好的技术经济效果的有效方法。1987年我国明确提出了价值工程的一般工作程序及其基本术语，价值工程主要是对所研究对象的费用和功能通过各相关领域的协作不断优化创新，从而提高产品价值的思想方法和管理技术。以最低的寿命周期成本获取最佳的综合效益，并满足使用者所需的功能为价值工程的主要目标。
1.2核心概念
引入C、F、V分别为成本、功能和价值，则价值工程可表示为V=F/C，各参数的具体概念如下:1)价值V。研究认为若存在适当的成本和价值，则一种产品或服务就拥有好价值。根据价值工程的内涵可知，成本与功能间的关系即为价值，建设项目或产品的价值从广义的角度可认为满足用户的主观需求，即满足需求与所用资源的比值即为价值。2)功能F。针对产品而言，它的效用或用途就是功能;对于方法或施工技术来说就是所能发挥的作用或达到的目的。总体而言，功能就是能够符合水利工程业主某种需求的属性，如通过除险加固工程完善水利设施的功能体系。3)成本C。工程建设需要投入的财力、物力和人力资源就是成本，价值工程研究研究的成本可以为全寿命周期或不同阶段的寿命周期的费用。现实成本与功能目标计算成本之间的比较分析为价值工程最关注的内容，为增加水库除险加固项目的价值可选取表1降低成本的方式。
2实例分析
2.1工程概况
辽宁省绥中县某水库大坝是一座以养鱼、农田灌溉以及防洪排涝等功能为一体的综合型小(1)型水利枢纽工程。坝上积水面积6.5km2，设计总库容和正常库容分别为280.5万m3、198.2万m3，坝高12.6m，修建时间较早为1962年。水利枢纽的主要、次要建筑物为4级和5级，由灌溉涵洞、溢洪道、大坝等组成。水库下游分布有城镇及其辖属6个村庄，沿下游有公路、铁路通过，共涉及2.5万人、耕地面积1733.3hm2，一旦发生溃决将严重威胁到下游居民的防洪安全。根据现场监测资料，该水库大坝存在的病险问题主要有:岸坡、主副坝坝基处理不彻底，岸坡陡峭且坝肩、坝基渗漏问题严重;主坝上游坝坡排水棱体局部变形，波浪侵蚀问题突出，坝坡稳定性达不到工程规范标准;长期运行的灌溉涵管老化严重，闸门启闭不灵且存在锈蚀老化、漏水现象，主坝坝顶高程无法达到目前的防洪标准要求;溢洪道不符合规范要求，防汛路况差、下游未设置池洪渠道，迎水坡坡石不平整等。经过现场检查和书面鉴定，认为该水库的防洪、金属结构和渗流安全分别为A、B、C级，水利枢纽安全鉴定为三类坝，为保证水库功能效益的正常发挥有必要实施除险加固工程［3－7］。水库除险加固初设阶段原方案为:帷幕灌浆处理主副坝坝肩、坝基的渗漏问题，冲抓回填坝体;加固处理坝体上、下游边坡，提高坝体整体稳定性;主副坝的上、下游边坡分别采取混凝土六棱体与草皮护坡，设排水沟;增加防水启闭设施和修建灌溉卧管与隧洞，新建效能设施，加固整修溢洪道;完善通讯设施，增设水文观测和大坝安全监测设施;新建防汛仓库和改造防汛公路［8］。为验证初设方案的经济合理性和技术可行性，对加固工程的投资成本现利用价值工程进行分析，从枢纽布置上进一步优化设计方案。
2.2对象选择
强制确定法、ABC法、百分比法、帕累托分析法、成本模型法、决策树法、经验法和生命周期法等为价值工程对象选择的主要方法，根据项目设计专家经验和初始成本模型，综合考虑水库加固的工程特点确定研究对象。统计分析水利枢纽初设加固方案各分部工程的投资费用，见表2。从表2可以看出，建设项目总费用的88.6%发生在建筑工程，该分部工程的成本最大，因此除险加固方案的优化调整考虑从建筑工程入手。
2.3功能分析
价值工程的核心技术和关键环节是对研究对象的功能分析，在量化分析水库除险加固各项功能之间重要性关系和功能大小的同时，比较分析完成该项目的现实成本与目标成本，从而确定通过优化设计功能降低或不降低工程成本的可能，并给出功能改进的最佳方案［9，10］。1)功能整理。将建筑工程选用WBS法做进一步分析，然后根据价值工程技术和设计专家的讨论分析意见，重新整合和定义建筑工程在水库除险加固项目中的结构及功能，从而得到相应的功能结构图。2)功能价值系数的计算。将各项目功能的重要性倍数比利用设计专家评分计算确定，从而得到除险加固各项目暂定重要性系数，对功能系数运用DARE法计算。然后对各一级子项功能分别赋予相应的成本成本，从而得到除险加固各项功能成本Ci，对成本系数利用前文所述公式进行计算，结果见表4。根据上表计算结果，价值系数小于1的子功能项为F3，由此表明在一功能上该方案的成本较高，应作为优化调整的对象;虽然子功能项F4的价值系数基本趋近于1，但仍然小于1，对该功能不做调整;价值系数大于1的子项功能有F1、F2，表明子项功能的重要程度大于评价对象的成本比重，由于V2值显著高于1，也将该子项作为优化对象。
2.4设计方案的优化与调整
根据上述分析结果专家设计小组给出了优化的除险加固设计方案:选用黏土固化灌浆替代除险加固项目中冲抓回填加土工膜防渗，另外将长50m的混凝土明渠修建于隧洞出口处，优化后的水库加固项目建设工程成本见表5、6所示。
3结论
1)将成本分析模型应用于水库除险加固工程，在此基础上提出了建筑工程在除险加固项目中的功能结构图。然后结合初始成本模型和加固工程特点，对除险加固设计方案选用价值工程理论进行优选分析。另外，根据专家意见和工程经验价值，对水库除险加固功能和价值评定对象利用帕累托分析法基本原理进行分析。2)对绥中县某水利枢纽工程除险加固方案运用价值工程理论进行优化调整，对原方案的价值系数和研究对象进行定量计算，通过调整和优化提出了最佳的决策方案。3)价值工程可在一定程度上促进资源的最优利用，能够更加可靠地分析工程项目成本。现阶段，对于价值工程的技术和理论还未引起人们的足够重视，特别是除险加固项目还没有形成一种系统、科学的资源配置方法。然而，工程一线技术人员可通过实际工程项目，促进资源的优化配置和价值工程在实际工程中的应用，最大程度的发挥价值工程及各项资源的价值。
参考文献:
［1］汪文萍.基于价值工程的水库除险加固设计方案优化［J］.湖南水利水电，2016(06):59－61，64.
［2］罗伯特·B·斯图尔特，邱菀华．价值工程方法［M］．北京:机械工业出版社，2007．
［3］李化.孟家店水库除险加固工程坝顶高程复核［J］.水利规划与设计，2016(03):100－101，104.
［4］刘春洋.小型水库除险加固工程施工管理措施研究［J］.黑龙江水利科技，2013，41(12):244－246.
［5］杨艳英.上英水库除险加固工程设计洪水计算与分析［J］.水利规划与设计，2015(06):37－99，62.
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［7］张俊南.苇子沟水库工程质量与安全综合评价［J］.地下水，2015(03):144－145.
［8］任妍儒.瓦房店市东沟水库除险加固工程分析［J］.水利规划与设计，2016(04):35－37.
［9］张克阳.小型水库安全管理模式的探索［J］.中国水能及电气化，2018(11):24－26.
［10］李永刚.小水库除险加固现状与加固措施探讨［J］.水利规划与设计，2018(01):133－136.
作者:王刚 单位:葫芦岛市绥中县水利事务服务中心
