農村飲水安全工程模糊評價模型研究

劉 偉，李 智

(北京工業大學建筑工程學院，北京 100124)

農村飲水安全工程模糊評價模型研究

劉 偉，李 智

(北京工業大學建筑工程學院，北京 100124)

以供水狀況、工程運營、人員體制3個方面為準則綜合選取11個因素作為工程評價指標，意在建立一種具有綜合性的農村飲水安全工程評價方法，為工程的安全和經濟運行提供技術支持。采用層次分析法對指標進行分層研究并確定權重，在此基礎上結合模糊評價理論構建出農村飲水安全工程的綜合模糊評價模型。選取典型工程實例進行評價，通過計算與評價說明模型簡便易行，可為農村飲水安全工程的完善和改進提供參考。

飲水工程；模糊評價；層次分析法；模型

農村飲水安全工程是解決基層村民吃水用水安全問題的重要工程，同時也是改善農民生活、提高農民健康水平、保障農村經濟社會發展不可替代的基礎設施。近年來，隨著國家對飲水安全問題的重視以及投入力度的不斷加大，不斷興建的農村飲水安全工程使村民們的飲水安全逐漸得到了保障，但是數量眾多的工程質量如何，維護如何，是否能夠長效運行仍是值得關注的問題[1]。研究基于服務于農村安全飲水工程這一理念，意在提供一種農村飲水安全工程的快速評價方法，針對工程本身特點確定出一套快速評價模型，從而可以在相對可靠的前提下提高對農村飲水安全工程的評價效率。目前模糊評價法在農村飲水安全工程評價中雖然有所應用[2-3]，但一般是針對水況本身進行評價，缺乏對工程進行的綜合性評價，因此，從工程可持續的角度出發在評價水況的基礎上增加工程、人員2個方面的指標，構建農村飲水安全工程的快速綜合評價模型具有重要意義。

1 評價方法

各指標權重的確定采用層次分析法，并在此基礎上利用模糊評價法來綜合構建評價模型。

層次分析法是一種定性分析與定量分析相結合的系統分析方法，分析過程依據評判專家的經驗對復雜的影響因素進行分析定量，是目前被廣泛采用的確定指標權重的一種方法[3]。

模糊綜合評價是以模糊數學為基礎，運用模糊關系合成原理把邊界不清晰、歸屬不明確、不易定量的因素定量化，從而進行綜合評價的一種方法，用于解決信息較多的評價問題。該方法通常是要由若干個相關領域的專家對各項目指標進行分析并打分，以此確定各指標的重要程度，并依此構建隸屬度矩陣，根據權重分析結果將權重向量與隸屬度矩陣相乘得到模糊的向量積，根據乘積獲得綜合評價結果[4]。

2 評價指標的選取

近年來，一些地方已經出現了只建設不管理、秩序混亂、供水設施損壞嚴重、維修資金不到位等現象[5]。為了在評價飲水安全的同時能夠進一步對工程內部狀況進行綜合全面的考察，評價指標選取如下： 水質狀況、供水水量、供水保證率、取水方便程度、設施及管網狀況、水費征收及應用情況、工程維修措施、管理體制、管理人員受訓水平、維修人員應急能力和用水村民滿意程度，共11個指標作為評價因素。

3 建立農村飲水安全工程綜合評價模型

3.1建立綜合評價因素集

將決定評價總目標T(總評價)的因素分為2個層次,總目標下的第1個層次為準則層，由工程評價的3個方面組成，第2層為指標層，由具體的11個評價指標組成，其結構如圖1所示。

3.2建立綜合評判集

在農村飲水安全工程綜合評價中，根據工程自身特點并結合模糊評價法定性分析的特性宜將評價結果分為4個層次，評判集取為V={V1(很安全)，V2(較安全)，V3(基本安全)，V4(不安全)}[6]。

3.3建立單因素模糊評價矩陣

按照指標的層次分布對第2層每一個子因素指標作出綜合評價，評價集為V，各因素的權數分配之和為1[7]。

當評價目標是水況(TS)時，使用影響飲水安全的4個因素(T1S，T2S，T3S，T4S)，即水質狀況、供水水量、供水保證率、取水方便程度，對農村飲水安全工程進行評價，按表1分布方式可以得到評價矩陣RS。

圖1 農村飲水安全工程指標因素結構圖Fig.1 Rural drinking water safety projects index structure figure

表1 評價矩陣數據的來源

(1)

式中：rijS為評價目標為TS(水況)時，評判集中第j元素在因素i下的隸屬度，矩陣中每行元素之和為1[6]。rijS數據來源采取問卷調查的方法征詢評判專家們的意見，對二級指標進行相應的評判賦值。

本次模型計算數據采用對山西省運城市稷山縣上費鄉農村飲水安全工程的調查結果。上費鄉供水工程位于稷山縣清河鎮上費鄉集中供水片區內，主要解決清河鎮秦家莊、北陽城、荊莊3個自然村的飲水安全問題，具有一定的代表性。針對工程3個方面的指標，每個指標分別通過3位評審專家進行評判。通過9位評審專家對工程的走訪查考和分析，指標數據的賦值結果如表2所示。

表2 評價指標賦值結果

將指標賦值結果分別帶入判斷矩陣模型后可以得到評價目標是TS，TG和TH時的評價矩陣分別如下所示。

(2)

(3)

(4)

3.4利用層次分析法確定權重系數

為了均衡各個評價影響因素的相對重要性，合理建立評價影響因素的權重分配，采用層次分析法對權重進行分析，第一層因素的權重可設為

A1=(aS,aG,aH)。

(5)

在咨詢有關專家的基礎上對因素進行兩兩比較，比較采用的方法為表3所示的標度方法。其中將因素i與j比較，比較結果記為bij，表示一個元素相對于另一個元素的重要性數值[7]。

表3 因素兩兩比較標度取值

因此對第一層因素進行比較矩陣模型P記為

(6)

根據此次評價因素集所建立的結構(見圖1)，構造出的判斷矩陣數量應為4個,分別為P1(目標層T下的各個因素兩兩比較的判斷矩陣)，PS(目標層TS下的各個因素兩兩比較的判斷矩陣),PG(目標層TG下的各個因素兩兩比較的判斷矩陣),PH(目標層TH下的各個因素兩兩比較的判斷矩陣)，經比較判斷結果如式(1)所示。

(7)

(8)

(9)

(10)

根據PAT=λmaxAT求出矩陣P的最大特征值λmax和其所對應的特征向量AT[8]。對向量A進行歸一化處理后即可得到權重向量。權重向量表示下層的各個因素對上層因素的重要程度。經過計算得到A1=(0.412 6，0.327 5，0.259 9)，AS=(0.381 0，0.298 0，0.211 0，0.110 0)，AG=(0.412 6，0.327 5，0.259 9)，AH=(0.338 3，0.287 9，0.204 6，0.169 2)。

3.5農村飲水安全工程模糊評價模型

當農村飲水安全工程的評價目標是TS時，其對應的評價數學模型為

BS=AS·RS=(a1S,a2S,a3S,a4S)·

(11)

同理，當農村飲水安全工程的評價目標是TG和TH時，其評價表達式分別記為

BG=(B1G,B2G,B3G,B4G)；

BH=(B1H,B2H,B3H,B4H)。

(12)

因此，農村飲水安全工程的模糊綜合評價模型為

(13)

由式(13)所計算出的4個值B1，B2，B3，B4，分別表示評價結果對評判集中V1，V2，V3，V4的隸屬度。隸屬度B越接近于1，表示B屬于V的程度越高，B越接近于0，表示B屬于V的程度越低。故根據隸屬度最大原則，選取B1～B4中最大值對應的評價集元素作為最終評價結果。

3.6評價結果

將所得數據帶入模型，經計算得到B=(0.372 5,0.420 9,0.192 4,0.011 5)，故選取“較安全”作為最終結果，即上費鄉農村飲水安全工程模糊綜合評價的最終結果為“較安全”，其隸屬度為42.09%。通過評價數據來看，水況和人員體制的大部分指標對“較安全”元素的隸屬度較大；在水質問題方面仍有少部分地區得不到應有的保障，另外，在用水管理體制上也存在著一些漏洞，而導致指標在“不安全”元素上的一些隸屬度。在工程運營方面，指標在“很安全”的隸屬度相對較高，說明工程的管網設施狀況、水費征收回用以及日常的工程維護措施等方面的工作比較到位。上費鄉農村飲水安全工程在水況、工程運營、人員體制3個方面總體上已達到較好的水平，但仍有一定的提升空間。

4 結 語

中國農村飲水安全工程具有數量眾多、工程規模小、分散程度大的特點。應用傳統的工程評價方法對工程進行單次評價需要投入一定的人力和時間，而且單獨利用專業人員的主觀評判對工程進行一一評價不僅工作量大，而且主觀因素過多容易產生偏差。在評價資源有限的情況下，傳統工程評價方法的局限性使之已不能得到良好的應用。文章以層次分析法為基礎，構建出農村飲水安全工程的模糊綜合評價數學模型，快速有效地將水況、工程運營和人員體制因素綜合考慮分析，并應用模型對工程實例進行分析和評價，為提升工程效率、制定應對措施、優化工程質量提供借鑒和參考。

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Study of fuzzy evaluation model for rural drinking water safety projects

LIU Wei， LI Zhi

(College of Architecture and Civil Engineering， Beijing University of Technology， Beijing 100124, China)

In the three ways of water supply condition, project operation and management system, 11 indices have been selected which are intended for setting up comprehensive model for rural drinking water safety projects ,so it could let us know more about the operating conditions and economic running situation. The analytic hierarchy process is used to analyze the index then determine the weight, then combined with the fuzzy evaluation method to establish the fuzzy synthetic evaluation model. One of the typical project has been chosen to verify the model through which to interpret the model′s convenience. At last the model can be a reference for improving the rural drinking water safety projects .

water drinking projects； fuzzy evaluation； analytic hierarchy process； model

1008-1534(2014)04-0276-05

2014-03-18;

2014-04-28;責任編輯：王海云

劉 偉(1987-)，男，山西運城人，碩士研究生，主要從事工程項目管理方面的研究。

李 智副教授。E-mail:tankertwo@163.com

TV698

A

10.7535/hbgykj.2014yx04002

劉 偉，李 智.農村飲水安全工程模糊評價模型研究[J].河北工業科技,2014,31(4):276-280. LIU Wei，LI Zhi.Study of fuzzy evaluation model for rural drinking water safety projects [J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology,2014,31(4):276-280.