黃河下游灘區防洪減災能力評價

李新杰 耿明全 王遠見 王婷 馬為民

摘要：利用黃河下游歷史典型漫灘洪水淹沒損失和防洪工程建設資料，針對黃河下游灘區防洪減災、治理開發和分區運用問題，從防洪工程和非工程措施兩個方面，構建由4個一級指標和12個二級指標組成的黃河下游灘區綜合防洪減災能力評價指標體系?；谠撛u價指標體系，以相關領域專家調研為基礎，通過AHP法獲得黃河下游灘區防洪減災能力指標的權重，然后采用模糊綜合評價方法對評價指標進行排序，對蘭考、東明黃河灘區的防洪減災能力進行了綜合評價，綜合得分G=74.76，防洪減災能力處于“較強（80）”和“一般（60）”之間，在堤防防洪能力、洪災應對能力、人力支撐能力方面還有提升潛力。

關鍵詞：灘區;減災能力;層次分析;模糊綜合評判;黃河下游

中圖分類號：TV697.12;TV882.1 文獻標志碼：A

防洪減災能力反映了區域抵御洪水、減少洪災損失的能力[1]。由于黃河上游水沙趨勢的不確定性和對黃河下游灘區防洪減災能力認識不足，使得黃河下游灘區社會經濟發展缺乏全域的統籌規劃[2-3]。目前，針對科學評價黃河下游灘區的防洪減災能力方面的研究較少，缺少比較全面、完善的評價標準和評價方法。因此，有必要建立一套具有指導性和約束性的黃河下游灘區防洪減災能力評價指標體系以及合理的評價方法，為科學評價灘區防洪減災能力、統籌灘區防洪減災治理提供參考。

基于黃河下游灘區防洪減災的特點，本文采用一種定量和定性相結合的綜合分析方法：AHP-模糊綜合評價方法[4-5]。層次分析法（Analytic HierarchyProcess，AHP）由美國運籌學家Saaty于20世紀70年代初提出，該方法能夠把復雜的決策問題分解成目標層、準則層和方案層等層次，利用數學方法確定表達每一層次各個元素的相對重要順序的權值[6-7]。模糊綜合評價法是以模糊數學的隸屬度理論為基礎，把多因素相互影響的研究目標定量化的評價方法[8]。國內許多學者運用該方法進行了應用研究，胡俊鋒等[9]對淮河流域安徽段防洪減災能力進行了評價;項春等[10]對杭嘉湖圩區的整體防洪減災能力進行了評價;陳午等[11]運用該方法對北京市水資源可持續利用進行了評價;李俊曉等[12]對泉州水資源可持續利用進行了綜合評價;陶娟等[13]運用該方法對淮安市古黃河水利樞紐工程建設可行性進行了評價研究。但針對黃河下游灘區防洪減災能力的評價研究很少。近年來，隨著扶貧工作的進一步深入，黃河下游灘區成為當地扶貧開發的重點，灘地的開發和土地利用勢在必行，而黃河下游灘區的防洪減災能力直接制約著當地社會經濟發展。因此，本文將該理論方法應用到黃河下游灘區防洪減災能力評價中，建立基于AHP的模糊評價模型，對灘區防洪減災能力進行綜合評價，旨在為保障黃河下游灘區合理開發利用提供決策支持。

1 防洪減災能力評價指標體系

建立評價指標體系是進行黃河下游灘區防洪減災能力評價的基礎，其目的是使評價定量化和規范化。通過篩選和提煉評價指標，使其滿足科學性、完備性、系統性、層次性、獨立性、定量性和可操作性原則[14]。本文從防洪工程和非工程措施兩個角度，根據不同灘區防洪減災的實際狀況和歷史數據可獲取性，結合指標之間的層次關系，篩選和提煉相關指標，從灘區排澇能力、防洪工程建設水平、灘區管理效力、物質支撐能力等4個方面，建立以黃河下游灘區綜合防洪減災能力評價為總目標的三級評價指標體系，見表1。

灘區排澇能力：指各個灘地水系、溝渠通達情況和水系排洪能力。

防洪工程建設水平：從灘區堤防和民房防洪能力、分洪閘門分洪和泵站排澇能力來反映。其中：堤防防洪能力主要從修建的生產堤等堤防防洪標準、堤防防護灘地面積的比例等方面綜合反映;民房的防洪能力主要體現在修建村臺的民房面積占總民房面積的比例;灘地分洪閘分洪能力主要反映灘區修建的分洪閘門分洪、泄洪能力;泵站排澇能力主要從泵站分布及抽排能力等方面綜合反映。

灘區管理效力：指組織實施灘區面臨汛期漫灘洪水時救災抗災工作的管理能力，受洪水預報能力、防洪信息送達能力和洪災預案完善程度等多個方面的影響。

物質支撐能力：指為防洪減災提供防洪物資、裝備、資金、防汛搶險及撤退交通和社會動員等方面的支撐能力，受儲備救災物資裝備的數量、地方財政對防災減災資金的調度、防汛搶險和應急撤退道路等方面的影響。

2 AHP-模糊綜合評價法

考慮到黃河下游灘區建設的重要性及其防洪減災風險的復雜性，本文將AHP和模糊綜合評價方法運用到灘區防洪減災能力的評價中。AHP-模糊綜合評價模型由層次分析（AHP）和模糊綜合評價兩部分組成。采用AHP法建立黃河下游灘區防洪減災能力評價指標體系，并求出指標的權重，在此基礎上，應用模糊綜合評價法對研究區域的防洪減災能力進行評價，得出評價等級，實現定量評價。

2.1 層次分析法

構建遞階的層次綜合評價指標體系，確定指標權值的步驟如下[15]。

（1）判斷矩陣的建立。把總目標分解為目標層、準則層和指標層，構建一個多層次結構的評價模型。確定模型的層次結構后，各個層次指標X_i和X_j之間的相對重要程度a_ij（i=1，2，…，m;j=1，2，…，n）就確定了。建立并發放層次分析重要性排序專家調查表，通過專家打分，對各個層次的指標進行兩兩比較，引用1～9標度法[16]，其各級標度的含義見表2，構造兩兩比較判斷矩陣，記為

A=（a_ij）m×n（1）

（2）按照相應準則的判斷矩陣A，采用常用的特征根法計算出相應單準則下的排序權重向量W=（w₁，w₂，…，w_m）。

（3）確定決策中各個指標的權重，判斷矩陣的一致性檢驗。步驟如下：

（a）根據公式AW=λ_maxW，計算最大特征向量W的特征根λ_max。

（b）計算一致性指標C_I。

（c）計算一致性比率C_R。

C_R=C_I/R_I（3）

引入R_I（平均隨機一致性指標），作一致性檢驗，當判斷矩陣階數大于2時，若計算的C_R<0.1，則判斷矩陣符合一致性要求，指標權值在允許范圍之內;否則，重新調整各個層次的指標權重，直到判斷矩陣達到一致性要求為止。

2.2 模糊綜合評價

（1）建立模糊關系矩陣。設U={u₁，u₂，…，u_m}為刻畫被評價對象的m種評價因素，設V={v₁，v₂，…，v_n}是評價者對評價對象可能作出的各種總的評價結果組成的評語等級的集合，v_j代表第j個評價結果，根據專家評分確定的隸屬度r_ij建立m×n的模糊關系矩陣R，R就是評價指標集U到評判集V的一個模糊關系。

（2）模糊綜合評判數學模型。根據層次分析法確定的權重向量W和模糊關系矩陣R，使用模糊矩陣的復合運算B=W×R，并對其進行歸一化處理，得到總目標的評價值。

3 灘區防洪減災能力評價

基于以上評價指標體系，選取黃河下游實測資料比較充分的蘭考、東明灘區為典型灘區，對防洪減災能力進行評價。

依據AHP法中的問卷設計方法，結合具體的指標，選擇從事黃河下游河道治理、灘區防洪減災評價等工作的專家對該指標體系的各個指標進行打分評價，采用最小二乘法對評價數據進行計算，根據已經建立的防洪減災能力模糊綜合評價遞階層次模型，得到黃河下游寬灘區防洪減災能力判斷矩陣，求得各級指標的權重，見表3。

經檢驗，判斷矩陣均符合一致性要求。

其中Ⅰ級指標相對于總目標的權重向量為B=（0.28，0.36，0.20，0.16）。

根據表3可以計算出12個Ⅱ級指標相對于總目標的綜合權重W=（0.140，0.140，0.043，0.151，0.054，0.112，0.080，0.062，0.058，0.063，0.059，0.038）。

影響灘區防洪減災能力評價的12個指標可以組成評價對象集U，對對象集中各個指標的評價集為V={v₁，v₂，v₃，v₄，v₅}，具體分值為{強（100），較強（80），一般（60），較差（40），差（20）}。組織來自不同領域的關于黃河下游河道治理與研究的專家對蘭考、東明灘區的防洪減災能力進行評價，得到模糊綜合評價矩陣R：

根據層次分析法確定的各層指標的權重，對評價結果進行模糊變換，得到蘭考、東明灘區的防洪減災能力綜合得分G=74.76，說明蘭考、東明灘區防洪減災能力處于“較強（80）”和“一般（60）”之間，灘區的防洪減災能力還有較大的提升空間，與灘區的治理開發對灘區防洪減災能力的要求還存在差距。

計算求得的Ⅱ級指標防洪減災能力值見圖1。在灘區防洪建設水平方面，蘭考、東明灘區修建有避水村臺，通過統計避水村臺上住戶的數量占所在灘區總住戶數的比例可知，蘭考、東明灘區的房屋承載力比較強，灘區需要重點改善的是堤防防洪能力;在灘區管理效力方面，洪災應對能力需要加強;在物質支撐方面，需要加強人力支撐能力。

4 結語

以黃河下游灘區防洪減災能力為研究對象，結合黃河下游河道治理與開發的現實需求，吸收相關專家學者的研究成果，從防洪工程和非工程措施2個角度進行分析，構建了4個Ⅰ級指標、12個Ⅱ級指標的防洪減災能力評價指標體系，并提出了基于AHP-模糊綜合評價的防洪減災能力的定量評價方法。

對蘭考、東明灘區的防洪減災能力進行了量化分析和評價。評價結果表明，綜合得分G=74.76，具體評價結論如下：①蘭考、東明灘防洪減災能力處于“較強（80）”和“一般（60）”之間;②蘭考、東明灘區的房屋承載力比較強，需要重點改善的是堤防防洪能力;③在灘區管理效力方面，洪災應對能力需要加強;④在物質支撐能力方面，需要加強人力支撐能力。

該評價指標體系不僅可以評價整個黃河下游灘區的綜合防洪減災能力，而且可以針對灘區防洪減災能力，提出其綜合防洪減災管理對策。

參考文獻：

[1]尹祖宏，樓章華，曹飛鳳，等.浙江省防洪減災能力現代化水平評價研究[J].科技通報，2016，32（2）：202-208.

[2]牛玉國，端木禮明，耿明全，等.黃河下游灘區分區治理模式探討[J].人民黃河，2013，35（1）：7-10.

[3]張先起，張玄洋，李亞敏，等.黃河下游灘區洪水淹沒損失評估研究[J].系統工程理論與實踐，2015，35（6）：1625-1632.

[4]王新民，趙彬，張欽禮.基于層次分析和模糊數學的采礦方法選擇[J].中南大學學報（自然科學版），2008，39（5）：7-10.

[5]郭曉軍.基于AHP-FCE方法的工程建設項目評標研究[D].保定：華北電力大學，2011：25-29.

[6]汪應洛.系統工程[M].2版.北京：機械工業出版社，2003：130-140.

[7]鄧雪，李家銘，曾浩健，等.層次分析法權重計算方法分析及其應用研究[J].數學的實踐與認識，2012，42（7）：93-100.

[8]陳守煜.工程模糊集理論與應用[M].北京：國防工業出版社，1998：24-28.

[9]胡俊鋒，楊佩國，楊月巧，等.防洪減災能力評價指標體系和評價方法研究[J].自然災害學報，2010（3）：82-87.

[10]項春，王益土，施高萍.杭嘉湖圩區防洪減災能力評價與提升對策研究[J].浙江水利水電學院學報，2014（1）：29-32.

[11]陳午，許新宜，王紅瑞，等.基于序關系法的北京市水資源可持續利用模糊綜合評價[J].水利經濟，2014（2）：19-24.

[12]李俊曉，李朝奎，羅淑華，等.基于AHP-模糊綜合評價方法的泉州市水資源可持續利用評價[J].水土保持通報，2015，35（1）：210-214.

[13]陶娟，趙偉，趙立梅，等.基于模糊綜合評判法的淮安市古黃河水利樞紐工程可行性研究[J].水利水電技術，2016，47（4）：14-17.

[14]周彪，周學軍，周曉猛，等.城市防災減災綜合能力的定量分析[J].防災科技學院學報，2010，12（1）：104-112.

[15]汪利平，于秀玲，楊繼東，等.AHP-模糊綜合評價法在清潔生產審核中的應用研究[J].環境科學與管理，2012，37（12）：180-188.

[16]黃貫虹，方剛.系統工程方法與應用[M].廣州：暨南大學出版社，2005：88-90.