基于改進的Shapley補償測算方法的水庫移民工程費用測算研究

楊 柏

(本溪市水庫移民管理局，遼寧 本溪 117000)

水庫工程移民補償費用的合理測算一直是水庫工程施工的難點和重點[1]，傳統方法通過對幾個費用測算因子進行權重設定后，進行加權計算得到水庫移民的工程費用[2- 6]，這種方式往往存在權重設置主觀的局限，很難綜合平衡水庫工程移民和水電開發者之間的的權益。近些年來，有學者結合Shapley補償測算方法對四川錦屏一級電站水庫移民工程費用進行測算，結果表明該方式下測算的水庫工程移民費用可實現不同利益因子之間的有效平衡，實現水庫移民工程費用的合理測算[8]。但傳統Shapley補償測算方法不能實現測算因子之間的客觀設定，存在一定的主觀性。為實現水庫工程移民測算費用的精準設定，結合改進的Shapley補償測算方法[9- 10]，以遼寧東部某水庫工程為研究工程實例，對該水庫移民工程費用測算影響因子進行客觀設定，實現水庫移民工程費用的精準測算。

1 改進的Shapley補償測算方法

Shapley補償測算方法對于任意子集S都相對應其計算實值函數V(S)滿足：

V(φ)=0

(1)

V(S1∪S2)≥V(S1)+V(S2)，S1∩S2=φ

(2)

式中，V—特征函數；V(S)—特征函數的收益指數。

假定Bi(i=1，2n)表示各個因子獲得的最大收益比，其中：

(3)

則水庫移民的合作測算效益值得計算方程為;

Vi=Fi(Δw)-S(Δw)-R(Δw)

(4)

式中，Fi(Δw)—水庫工程造成的房屋損失；Ri(Δw)—相互合作方式下的收益；S(Δw)—測算效益函數。

結合收益貢獻度來對其收益進行測算，測算方程為：

(5)

式中，MBi—收益貢獻度；Bi—互相合作后的測算效益值；V(I)—總的測算費用。

在計算收益貢獻度的基礎上，結合風險度因子來對水庫移民工程的費用進行測算，測算方程為：

(6)

式中，MRi—風險測算因子；Ri—技術風險因子。

在風險因子計算的基礎上，對其資源投入程度進行測算，測算方程為：

(7)

式中，MRli—投資比例；Ii—水電開發的投資成本。

在開發成本測算的基礎上進行各指標權重的計算分析，主要采用指標模糊權重分析方法對各指標的權重進行客觀設定，對各指標進行逐一比較，構建指標排序的二元矩陣，計算方程為：

(8)

式中，eij—指標的影響度。

在此基礎上，對各指標影響度進行歸一化處理，得到各個指標的權重向量，計算方程為：

(9)

式中，w—影響權重；rik—隸屬度影響因子。

2 實例分析

2.1 工程概況

設計水庫所在流域地處東部低山丘陵區，山多溝多，山脊呈東北～西南走向，高程在200m以上，土壤多為壤土，森林植被率為40.5%，水庫設計總庫容2147萬m3，興利庫容476萬m3。水庫工程等級為Ⅲ等，大壩樞紐主要建筑物為3級，次要建筑物為4級。水庫主體工程由大壩、溢洪道、輸水洞組成。大壩最大壩高13.2m，壩長2325m，為均質土壩。溢洪道高程138m，寬20m，最大泄流量238.62m3/s。輸水洞洞徑1.2m×1.5m，最大泄流量2.77m3/s。庫區的主要土地利用面積統計結果見表1。

表1 庫區設計范圍內土地利用情況統計結果

2.2 投資成本效益測算

結合改進的Shapley補償測算方法對區域不同占地類型的補償標準進行了測算，測算結果見表2—4。

表2 農業用地補償標準

表3 其他用地補償標準

表4 其他費用補償標準

結合區域內主要用地類型按照征地補償標準對區域內典型土地利用類型及主要種植農作物的補償費用進行了測算，區域內旱地面積較大，補償標準及倍比也較高。城鎮利用地及其他農業用地所占面積較小，因此這兩類土地利用補償標準及倍比相對較低。區域內主要的農作物為玉米，對于主要農作物玉米的補償標準則是按照地方標準定額進行測算標準的設定。

2.3 初始補償費用的測算

在各個測算標準設定的基礎上，結合改進的Shapley補償測算方法對研究區域水庫移民工程補償費用進行了初始測算，初始測算結果見表5。

表5 水庫移民工程初始費用測算結果

改進的Shapley補償測算方法的初始測算結果表明水電億元進行開發后，水電收益為18.92億元，而對于水庫施工移民補償費用為1.48億元，其中工程投資的5%作為水庫運行的前期費用。

2.4 初始補償費用的改進測算

在水庫移民工程補償費用初始測算的基礎上，對其初始補償費用的測算額度進行劃定，劃定結果見表6。

表6 初始補償費用的改進測算結果

從表6可知，水電企業在水庫運行后的風險和投入影響比重較低。從水庫風險和資源投入而言，水電企業的所占的比例均較大，水庫在施工的過程時，對水庫移民的利益產生一定程度的影響，未修建水庫前，水庫工程移民的費用為0.88億元，而在水庫修建后，其工程移民的補償費用為1.48億元。相比于補償前，其補償風險的額度提高了22%。綜合風險、收益及投入，工程移民的補償費用為0.60億元，這對于水庫移民的合作積極性有較好的推動作用。

2.5 水庫移民工程補償費用結果對比

結合傳統方法和改進算法對水庫移民工程補償費用進行了測算結果的對比，對比結果見表7。

表7 改進前后測算方法對比結果

從表7中可知，相比于傳統Shapley補償測算方法，改進后的Shapley補償測算方法在水庫移民工程補償金額上有所減少，但分配比例有所增加，這對于水庫移民和水電開發企業均比較有利。相比于傳統算法，改進算法下的風險因子比例都有所下降，下降幅度在5%～11%之間，這也使得水庫移民和水電開發企業之間合作的風險因子有所減少。從最終測算的水庫移民補償費用分配比例來看，改進后的Shapley補償測算方法下的分配比例有所增加。

3 結語

(1)改進后的Shapley補償測算方法可有效降低水庫移民工程補償不同利益方的矛盾沖突，相比于傳統方法可實現水庫移民工程費用的最優化計算。

(2)實例結果表明，合作分享效益的補償模式對于水庫移民來說更為有利，在今后水庫設計過程中應當充分考慮水庫移民的貢獻比例。

(3)采用改進后的Shapley補償測算方法，雖可實現水庫工程移民費用的理論最優計算，但在設計中還需結合實際當地實際情況進行一定的權重調整。