層次分析法在低影響開發(fā)設施選型中的應用研究

郭 濤 解新路

(汕頭大學工學院GIS實驗室，廣東 汕頭 515000)

?

層次分析法在低影響開發(fā)設施選型中的應用研究

郭 濤 解新路

(汕頭大學工學院GIS實驗室，廣東 汕頭 515000)

在分析低影響開發(fā)的基礎上，構建了基于層次分析法的低影響開發(fā)設施評價體系，確定了各評價指標的表現(xiàn)值，并計算了LID設施評價總分值，對于設計管理者在低影響開發(fā)中的設施選型及布置具有參考價值。

層次分析法，低影響開發(fā)，LID設施，評價指標

0 引言

隨著我國城市化進程的飛速發(fā)展，城市雨水管理問題日益突出[1]。我國于2013年開始提倡海綿城市建設，將低影響開發(fā)(以下簡稱LID)作為海綿城市建設的主要技術。作為低影響開發(fā)中的技術手段，LID設施在降雨徑流削減和雨水污染物去除方面都有不錯的表現(xiàn)。當前，很多地方都在進行海綿城市試點建設工作，工程中選用LID設施時主觀性較強，缺乏規(guī)范化的評價方法來輔助工程人員進行LID設施的選擇。因而，在低影響開發(fā)之前進行LID設施的評價是很有必要的。根據(jù)各種LID設施的評價結果，結合工程需求選擇合適的LID設施。LID設施評價涉及的要素較多，很多要素難以定量的表示。為了解決這個問題，在LID設施的評價中采用層次分析法。

1 層次分析法

層次分析法，即AHP法(Analytic Hierarchy Process)，是由美國著名的數(shù)學家托馬斯L.薩蒂(Thomas.L.Saity)教授在20世紀70年代提出來的。AHP法具有系統(tǒng)性、簡潔性等優(yōu)點。AHP法被廣泛的應用到社會經(jīng)濟領域，輔助決策[2]。此方法的本質(zhì)原理就是將復雜問題分解成各個組成因素與指標，又將這些因素和指標按支配關系分組形成遞階層次結構。然后由專家和決策者對每一層的指標因素通過判斷兩兩比較重要程度進行打分，利用計算判斷矩陣的特征向量確定下層指標的貢獻程度與相應權重，從而得到基層指標對總目標而言重要性的排列結果[3]。層次分析法可將決策者的思維過程和主觀判斷系統(tǒng)化、數(shù)量化，不僅可以簡化對問題的系統(tǒng)分析和計算，還有利于決策者保持其思維決策準則的一致性。AHP法是一種定性與定量相結合的多目標決策分析方法，適合于處理難以量化的問題。

2 構建評價指標體系

隨著海綿城市建設在我國的興起，低影響開發(fā)，作為海綿城市建設的主要技術，也得到了一定的發(fā)展。一些有條件的城市制定了相關的技術規(guī)范指導工程實施。國外對于低影響開發(fā)技術研究的比較早，有一定的應用經(jīng)驗。在總結國內(nèi)外相關的研究成果的基礎上確定了LID設施評價指標和準則。結合相關的規(guī)范標準及工程應用中的LID設施效果，選擇工程中常用的6種LID設施進行評價比選，通過具體分析討論，最終確定以LID設施的徑流量削減功效、公眾接受度和成本投入作為LID設施評價中的3個關鍵準則。各準則下的評價指標如下：

1)徑流量削減功效：隨著城市建設，大量的不透水設施造成雨水無法就地消納。LID設施對于降低降雨徑流量都有不錯的表現(xiàn)。這一指標是根據(jù)LID設施對降雨徑流的削弱效果進行衡量。

2)公眾接受度：主要是將景觀效果這一指標進行衡量比較。

3)成本投入：主要由初期建設LID設施的成本和后期維護成本構成。這一指標是根據(jù)LID設施的單位面積造價與年維護費用的和來綜合比較。

3 評價指標表現(xiàn)值的確定

在各評價指標下對LID設施進行評價，需要將表現(xiàn)值確定在一固定的區(qū)間。這個區(qū)間應該是被精確的定義和定量的。本文選擇了[0,1]這個取值范圍。其中1表示設施在這一指標下表現(xiàn)最好，0則表示表現(xiàn)最差。不同的評價指標的[0,1]范圍定義不同。下面將分別描述對于每個評價指標LID設施的表現(xiàn)是如何被評分的，以及如何將評分轉換到[0,1]的取值范圍內(nèi)的。

3.1 徑流削減

根據(jù)《海綿城市建設技術指南》中的低影響開發(fā)設施比選一覽表，并結合陳彥熹等人對部分LID設施的評價得分[4]。根據(jù)LID設施徑流削減能力進行評分。1分代表徑流削減能力較強，0分代表不能削減徑流。對6種設施在徑流削減這一評價指標下的評分為：透水鋪裝0.55、綠色屋頂0.75、下沉式綠地0.8、生物滯留設施0.6、滲井0.5和植草溝0.6。

3.2 公眾接受度

公眾接受度主要是根據(jù)景觀效果這項指標進行評價。景觀效果難以量化，結合一些相關文獻中對LID設施進行景觀效果評價時采用的等級評價的方式，本文根據(jù)相關規(guī)范將6種LID設施對景觀效果的影響分為4級[5]，分別是特別好、好、一般和無效果，對應的評分值為0.9，0.6，0.3和0。對6種設施在公眾接受度這一評價指標下的評分為：透水鋪裝0.6、綠色屋頂0.9、下沉式綠地0.3、生物滯留設施0.9、滲井0和植草溝0.6。

3.3 成本投入

由于工程的積累，傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)的成本比較明了。低影響開發(fā)由于目前工程應用系統(tǒng)性成果較少。因此，LID設施的成本數(shù)據(jù)相對缺乏。LID設施的成本投入包括造價和維護費用。結合相關的文獻及規(guī)范，這6種設施的成本投入見表1。LID設施的評分的表達式為：

評分=0.7×造價值+0.3×維護費用值。

表1 LID設施評分表

4 LID設施評價總分值的計算

4.1 構造成對比較矩陣

根據(jù)9級標度法對評價體系中的3個準則徑流量削減功效(R)、公眾接受度(A)和成本投入(C)進行兩兩比較，評分結果見表2。

表2 準則兩兩比較結果

4.2 比較矩陣計算及一致性檢驗

將準則指標兩兩比較結果的評分代入比較矩陣B，即：

計算評判因素的權重主要有以下幾步：1)求出比較矩陣每列元素的和；2)用各列元素分別除以該列元素的和，得出規(guī)范化處理的矩陣；3)求出處理后的矩陣的行和，評判因素的權重就是對應行和的平均值[6]。評判因素的權重向量W計算結果如下：

對于比較矩陣B，要根據(jù)B×W=λmax×W計算其相應最大特征根λmax。

其中，W為評價指標的權重向量。

由于人們對客觀事物的認識具有一定的復雜性、多樣性，因而得出的比較矩陣可能會有差異，也就會出現(xiàn)λmax>n的情況。為了檢驗判斷矩陣整體的合理性則需進行一致性檢驗[7]。特征值λmax計算過程見表3。

表3 特征值λmax計算過程

為此，λmax=(3.145+3.024+3.029)/3=3.066；

CI=(λmax-n)/(n-1)=(3.066-3)/(3-1)=0.033。

RI取0.58，利用公式CR=CI/RI進行運算，得出CR=0.033/0.58=0.057<0.1，可以接受。

對各評價指標下LID設施的表現(xiàn)評分進行匯總，從而有各類LID設施的總評分W′：

對應的各種LID設施的總評分分別為：透水鋪裝0.622分、綠色屋頂0.78分、下沉式綠地0.791分、生物滯留設施0.619分、滲井0.441分和植草溝0.658分。

5 結語

選取的LID設施中下沉式綠地獲得的評分最高，其次是綠色屋頂，而滲井的評分最低。下沉式綠地有著較好的景觀性、運行穩(wěn)定，且運行成本較低，因此，它不失為一種低影響開發(fā)中徑流控制處理能力強、景觀性好的LID設施。

本文應用層次分析法對LID設施進行評價研究，具有實用性及可操作性，對于設計管理者在低影響開發(fā)中的設施選型及布置具有參考價值。

[1] 陳彥熹.基于LID的城市化區(qū)域雨水排水系統(tǒng)規(guī)劃方法研究[D].天津：天津大學，2013.

[2] 羅國鋒.新技術企業(yè)價值認知與評價研究[D].武漢：華中科技大學，2008.

[3] 王紅雷.軍隊醫(yī)院野戰(zhàn)醫(yī)療所災害醫(yī)學救援能力評估研究[D].重慶：第三軍醫(yī)大學，2010.

[4] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.海綿城市建設技術指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建[Z].2014.

[5] 低影響開發(fā)雨水綜合利用技術規(guī)范[S].

[6] 劉 憲，肖立志.航空兵部隊電子對抗指揮體系效能評估研究[J].艦船電子對抗,2015(6):76.

[7] 張 哲.呼叫中心服務質(zhì)量評價的應用研究[D].天津：天津大學，2005.

Study on the application of AHP in LID facilities selection

Guo Tao Xie Xinlu

(GISLaboratory,CollegeofEngineering,ShantouUniversity,Shantou515000,China)

Based on analyzing LID, the paper builds LID facility assessment system on the basis of AHP, determines assessment system value, and calculates total assessment value of LID facility, which has certain guiding value for designers in facility selection and distribution of LID.

AHP(Analytic Hierarchy Process), LID(Low Impact Development), LID facilities, assessment system

1009-6825(2017)13-0021-03

2017-02-25

郭 濤(1990- )，男，在讀碩士； 解新路(1956- )，男，副教授

TP319

A