多参与主体视角下的大型水利水电工程建设施工场地布局研究

The construction site layout is an important and complicated matter in construction organization plan of large-scale water conservancy and hydropower construction projects. Due to the plentiful influencing factors, the complicated hierarchical structure and the multi-stakeholder involvement, construction site layout planning (CSLP) is a complicated system. This research aims to identity the interdependencies of layout plan and other construction plans (e.g. safety management plan), and to evaluate the effects of multi-stakeholder interactions on the layout plan in the construction planning and design phase. Accordingly, a systematic method is developed in large-scale water conservancy and hydropower construction projects to simultaneously solve the CSLP problem and other pre-planning problems from a multi-stakeholder perspective. To be specific, multiple stakeholders are to be identified first in the CSLP-focused system and the multi-stakeholder interactions are analyzed. Subsequently, this research attempts to establish decentralized bi-level multi-objective programming models from a bi-stakeholder or multi-stakeholder perspective, and optimization algorithms are designed to solve the NP-hard models for effective layout plans. To demonstrate the feasibility and applicability of the proposed model and algorithm, real case studies are to be conducted for optimal plans in large-scale water conservancy and hydropower construction projects. The contributions of this research include the enrichment of CSLP research, the capability of resolving multi-stakeholder conflicts, and the practicability of guiding practitioners for optimal layout plans.

大型水利水电工程建设施工场地布局是施工组织设计的一个重要组成部分，其影响因素多、层次关系复杂、参与主体多，是一项复杂的系统工程。本课题从多参与主体的视角出发，探讨场地布局与其它施工组织计划（如安全管理）间的复杂关系，分析多参与主体间的交互关系对布局方案的影响，继而对大型水利水电工程建设施工场地布局进行系统性研究，同时优化布局方案及其它施工计划。具体研究内容包括：识别布局决策系统中的参与主体；分析参与主体间的交互关系；综合宏观和微观的决策视角，构建两个以及多个参与主体视角下基于双层多目标规划的施工场地布局决策模型；设计适应模型特征的交互式智能算法求解模型；并将所构建的模型和算法应用于大型水利水电工程建设施工场地布局中，求解合理的布局方案，验证模型和算法的可行性和实用性。本课题不仅能丰富施工场地布局领域的研究，而且对解决施工组织计划间的决策冲突，指导决策者制定科学的布局方案有重要的应用价值。

合理的施工场地布局直接影响施工现场的安全管理以及设施之间资源的有效运输，从而保证施工人员的健康和安全，降低施工成本。与民用建筑施工场地布局相比，大型水利水电工程建设施工场地布局影响因素多、参与主体多、层次关系复杂。以往的施工场地布局研究中，对多参与主体之间的交互机理及其对施工场地布局的影响均较少涉及。本项目重点研究了大型水利水电工程建设项目中多参与主体视角下的施工场地布局问题。首先，定义了多参与主体视角下的施工场地布局问题，确定了与施工场地布局相互影响的其它关键施工组织计划及其参与主体，包括安全管理和物流规划。其次，定量描述了各项施工组织计划的优化目标，并刻画了场地布局-安全管理、场地布局-物流规划，场地布局-安全管理/物流规划三种场景下的交互机理。然后，采用双层规划、多目标规划等方法，通过目标函数、决策变量、参数等反映了参与主体之间的交互关系，构建了双层施工场地布局决策模型。为了找到能够满足各项要求的施工场地布局方案，本项目设计了双层交互式粒子群算法。最后，研究结果表明，提出的交互式算法对于求解多参与主体视角下的布局问题是可行的，能够有效缓解施工现场参与主体之间的冲突问题，且生成的施工场地布局方案能够在降低施工成本的同时，保证施工现场的安全和场内资源的有效运输。该课题的研究能够在计划阶段协助场地规划人员设计科学合理的施工场地布局方案，有助于实现精益建设。