海綿城市建設效果評價研究

文/青島青保城市發展有限公司 陳文廣

0 引言

隨著城市化進程不斷擴張，城市建設發展迅猛，而城市內澇問題日益凸顯。2015年至今，每年均有20余省市在梅雨季節產生內澇。如2015年6月上海內澇，8月濟南內澇；2016年6月武漢內澇，貴州省強降雨造成省內絕大部分城市內澇等。

據統計，我國每年直接入海水量達1.6萬億m3，相當于全國全年6200億m3用水量的2.6倍，而我國雨水利用率不足10%。如何有效解決城市內澇問題并對雨水加以利用，以及改善我國缺水現狀是近年來建筑、規劃、水利等領域研究熱點之一。透水鋪裝、低勢綠地、旱式淺草溝、箱過濾器、地下除水等新技術的成熟運用也為海綿城市發展奠定了基礎。

1 海綿城市的概念與內涵

1.1 概念

在我國，海綿城市是一個新興概念，起步較晚，只能借鑒國外城市建設模式。在“2012年低碳城市與區域發展科技論壇”中“海綿城市”概念首次提出。《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建（試行）》（建城函〔2014〕275號）對“海綿城市”明確定義：城市能像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用，提升城市生態系統功能和減少城市洪澇災害的發生[1]。

1.2 內涵

海綿城市內涵包括規劃引領、生態優先、安全為重、因地制宜、統籌建設等5方面。

1）規劃引領 落實海綿城市建設、低影響開發雨水系統構建的內容，先規劃后建設，發揮規劃控制和引領作用。

2）生態優先 在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實現雨水積存、滲透和凈化，促進雨水資源利用和生態環境保護。

3）安全為重 以保護人民生命財產安全和社會經濟安全為出發點，河道治理后將達到50年一遇的防洪標準和10年一遇的排澇標準，保障城市防洪排澇功能。

4）因地制宜 根據城市自然地理條件、水文地質特點、水資源稟賦狀況、降雨規律、水環境保護與內澇防治要求等，科學規劃布局和選用下沉式綠地、植草溝、雨水濕地、多功能調蓄等低影響開發設施及其組合系統。

5）統籌建設 結合城市總體規劃，低影響開發設施應與建設項目主體工程的規劃設計、施工、使用協調發展。

2013年至今海綿城市建設迅猛發展。2013年12月12日，習近平總書記在中央城鎮化工作會議講話中強調：“提升城市排水系統時要優先考慮把有限的雨水留下來，優先考慮更多利用自然力量排水，建設自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市。”《住房和城鄉建設部城市建設司2014年工作要點》中提出：“大力推行低影響開發建設模式，加快研究建設海綿型城市的政策措施”。2015年16個海綿試點城市的確立標志著海綿城市建設進入實踐階段。2016年我國14個第二批海綿試點城市確立，海綿城市建設逐步落實到執行層面。

國內許多學者已對我國海綿城市建設進行深入探討，提出合理建議[2]。程鴻群等[3]建立海綿城市建設指標體系并針對某一方案進行有效評價。目前在建筑領域廣泛采用的評價方法有模糊綜合評判法[4]、BP神經網絡[5]、層次分析法等。然而一個相對全面的海綿城市建設評價體系往往具有內容復雜、指標多、層次多等特點。如何在定性指標定量化時有效減少因評價者知識水平、認知能力和個人偏好等導致的偏差已成為評價方法選擇的重中之重。采用多層次灰色評價法可有效降低主觀評價程度，評價效果更客觀[6]。近年來多層次灰色評價法在建筑領域中也得到應用，如王家遠對建筑項目可持續發展進行研究，任宏也利用此方法對建筑施工企業的信息化水平進行評價[7]。

本文基于多層次灰色評價方法對海綿城市建設進行評估，并結合實例進行驗證。

2 海綿城市建設多層次灰色評價方法

2.1 多層次灰色評價指標體系

結合案例特點，根據《青島市海綿城市專項規劃（2016—2030年）》相關建設要求并結合用地現狀，依據評價指標的獨立性、可比性、可接受性、科學性等原則，參考相關文獻，建立如圖1所示的海綿城市建設效果評價指標體系。

圖1 海綿城市建設效果評價指標體系的遞階多層次結構

2.2 確定評價指標集

將海綿城市建設效果評價指標體系分為3個層次。海綿城市建設轉型效果U為第1層級，記為目標層。在第1層級下設置“水生態及水安全”“水環境”和“水資源”的因素層，記為Ui（i=1，2，3）作為第2層級。Uij為第3層級，設置在因素層下，記為因子層。

2.3 確定評價指標Uij和Ui的權重

利用層次分析法（AHP）構造評價指標的判斷矩陣，并對判斷矩陣進行一致性檢驗，從而確定海綿城市建設效果評價指標體系中第2，3層次指標的權重向量。Ui（i=1，2，3）的權重向量為ω=（ω1，ω2，ω3），第3級評價指標Uij的權重集為ωi=（ωi1，ωi2，…，ωij）。

層次分析法是一種典型反映專家經驗的主觀賦權法，在建筑、規劃、水利等領域應用廣泛，具體計算過程見文獻[8]，本文不再贅述。為提高權重的客觀性，全面反映各評價指標的重要性，在實際應用過程中，可以考慮采取客觀賦權法（熵值法等）和主觀賦權法的結合方法[9]。由于文章篇幅有限，本文僅采用層次分析法來確定評價指標權重。

2.4 制定評分等級，確定評價樣本矩陣

一般可采用五分制和九分制法對Uij進行評分。本文采用五分制法，即按評價指標的優劣等級統一劃分為優、良、中、差、很差5個標準，其分值分別為5，4，3，2，1；如有介于2個相鄰等級間的指標，其評分為4.5，3.5，2.5，1.5。

組織k（k=1，2，…，p）位評價專家（包括工程領域、經濟領域等專家）對建筑企業轉型效果按評價指標Uij評分等級標準進行打分，記為dijk，得到評價樣本矩陣D。

2.5 確定評價灰類

設評價灰類序號用e表示，則e=1，2，3，4，5，即有5個評價灰類，分別為優、良、中、差、很差。本文采用其相應的灰數和白化權函數如下。

第1灰類：“優”（e=1），灰數1∈[5，∞]；第2灰類：“良”（e=2），灰數2∈[0，4，8]；第3灰類：“中”（e=3），灰數3∈[0，3，6]；第4灰類：“差”（e=4），灰數4∈[0，2，4]；第5灰類：“很差”（e=5），灰數5∈[0，1，2]。

2.6 計算灰色評價系數

對于評價指標Uij，受評價對象屬于第e個評價灰類的灰色評價系數記為Mije（e=1，2，3，4，5），其中fe為白化權函數，則：

對于評價指標Uij，受評對象屬于各個評價灰類的灰色評價系數記為Mij，則：

2.7 計算灰色評價全向量

所有p位專家就評價指標Uij，主張第e個評價灰類的灰色評價權記為rije，則：

考慮到灰類有5個，即e=1，2，3，4，5，便有受評價對象的評價指標Uij，對于各灰類的灰色評價權向量有rij=（rij1，rij2，rij3，rij4，rij5），從而得到Ui所屬指標Uij（i=1，2，3）對于各評價灰類的灰色評價矩陣Ri。

（注：i=1時j=4；i=2時j=3；i=3時，j=3）

2.8 對U和Ui作綜合評價

對Ui（i=1，2，3）作綜合評價，其評價結果記為Hi，則：由Ui的綜合評價結果Hi得出建筑企業轉型能力的總灰色評價權矩陣：

于是，對U作綜合評價，評價結果記為H，則：

計算建筑企業轉型效果值，記為Z：

3 實例研究

山東省青島市為第二批海綿試點城市，規劃標準符合國家“十三五”發展規劃要求。其海綿城市建設堅持生態優先，注重生態修復，加強生態建設原則；堅持以人為本，構建和諧城市原則；堅持節約集約用地，注重統籌兼顧原則。工程技術上采用太陽能光伏、雨水收集、導入自然光、屋頂綠化等多項節能措施，因地制宜[10]。

利用上述評價指標體系和綜合評價模型對青島海綿城市建設效果進行評估。

先利用層次分析法確定權重向量，分別為ω=（0.594，0.332，0.074），ω1=（0.163，0.082，0.254，0.501），ω2=（0.106，0.255，0.639），ω3=（0.149，0.775，0.076），均滿足一致性檢驗。

其次，分別請5位相關領域專家進行評分，定量指標歸一化處理后按5分制折算其得分，得到如下評價矩陣：

按照上一章節計算過程，得出結果3.6658。

對照灰類等級看出，海綿城市建設效果中等偏上。

4 結語

通過研究得出以下結論。

1）如何在“十三五”規劃指引下完成海綿城市建設是建筑、規劃領域研究熱點之一。本文從水生態及水安全、水環境、水資源3方面建立海綿城市建設效果評價指標體系，為海綿城市建設效果研究提供了一個相對全面的評價系統。

2）運用層次分析法和多層次灰色評價法進行綜合評價，能有效解決評價時層次復雜、定性指標多等問題，有效降低主觀評價程度，使評價結果更準確、客觀。

3）實證研究結果表明，利用所構建的評價模型對海綿城市建設效果的評價結果為中等偏上。這一結果與青島海綿城市建設實際情況吻合。因此，本研究所建立的指標體系和評價模型具有較好的可行性和實用性。