基于變異系數賦權的優劣解距離法生態航道工程綜合效益評價

劉金林

【摘 要】 為正確選擇同一工程的不同建設方案，從評價各方案綜合效益的目的出發，提出綜合效益評價指標體系，將其分為經濟效益指標、社會效益指標和生態效益指標，運用變異系數法計算不同指標所占的權重，并通過賦權后的優劣解距離（TOPSIS）法構建生態航道工程綜合效益的評價模型，通過算例來驗證。結果表明，該方法能夠有效地評價不同方案的最優程度，可為生態航道工程建設方案的選擇以及綜合效益的評價提供技術參考。

【關鍵詞】 生態航道工程;變異系數;優劣解距離（TOPSIS）法;綜合效益評價;權重;指標體系

1 綜合效益評價指標體系

要對生態航道工程進行綜合評價，首先要建立科學的評價指標體系。劉玉倩等[1]利用生態足跡法評價內河航道工程并將指標分為施工期和運營期兩方面;金瑩等[2]利用灰色關聯法對內河航道生態型護岸進行了評價，將指標劃分為工程特性、經濟特性、生態環境特性、施工特性和可持續性;李天宏等[3]利用組合賦權法和木桶綜合指數法對長江生態航道進行了評價，將生態航道的功能劃分為航運功能、輸水泄洪功能、輸沙功能、供水功能、自凈功能、生態功能和景觀娛樂功能。

根據已有的評價指標體系的研究成果，結合目前生態航道工程的特性，可將生態航道工程綜合評價指標體系劃分為經濟效益指標、社會效益指標和生態效益指標。

1.1 經濟效益指標

經濟效益指標是指能代表生態航道工程經濟效益的指標，包括工程建設投資、工程維護投資、通航效益、農業生產效益等。工程建設投資是指在航道工程建設時所需要的各方面投資的總和;工程維護投資是指航道工程在使用過程中維持各個結構功能穩定的投資;通航效益是指航道工程因通航功能而產生的經濟效益;農業生產效益是指航道工程水域內漁業的生產效益以及工程岸邊作物生產效益。

1.2 社會效益指標

詹斌等[4]對漢江航道整治工程的社會效益進行了評價，將社會效益分為推動經濟建設、打通水運通道、優化運輸體系、促進節能減排、促進產業升級、增加就業崗位、推進生態旅游開發等7個方面。航道工程的社會效益是指其對社會物質文明和精神文明建設所發揮的積極作用，其評價指標可分為就業崗位提供率、航道運輸優化指數和地區產業優化水平等。就業崗位提供率是指在航道工程建設和運行中產生的就業崗位數量占當地已就業人口的比例;航道運輸優化指數是指因航道投入使用后對交通運輸在便利性方面的優化程度評價指數;地區產業優化水平是指因航道工程產業發展帶動地區性產業多樣化、產業綜合效益提高的程度。

1.3 生態效益指標

航道的生態效益評價指標可分為生物多樣性指數、生物棲息地質量、污染排放指數等。

生物多樣性指數涵蓋了水生動植物種類以及河道兩岸工程范圍內動植物種類;生物棲息地質量包括河道的水體水質污染程度以及工程兩岸土體污染程度;污染排放指數代表船舶在航行過程中的尾氣排放、船員生活垃圾排放，以及岸邊生活、工業、農業污水排放。

2 綜合效益評價方法

2.1 變異系數法

變異系數法是根據指標數據計算指標權重，能夠客觀地反映出數據變化的信息，指標數據的信息量越大，其權重也就越大。相比于主觀賦權法，變異系數法避免了主觀隨意性，其基本原理如下：

式中：wj為第j個屬性的權重，1≤j≤n;vj為第j個屬性的變異系數，可通過指標的標準差與平均值的商來求得，即：

2.2 優劣解距離（TOPSIS）法

TOPSIS法是一種適用于對多個方案進行比較選擇的分析方法，常用于系統工程中有限方案多目標的決策分析，近年來也被用于多指標的綜合評價中。TOPSIS法評價的基本步驟如下：

（1）建立加權標準化決策矩陣Z=（zij）， 其中zij=rijI6wj。

（2）確定理想點L+和負理想點LHa

3 算例分析

某生態航道工程規劃的3種方案標準化指標數據見表1。

根據各項指標數據所得評價矩陣為

根據加權標準化決策矩陣求得理想點與負理想點：

L+=（0.044 0.031 0.137 0.094? 0.054 0.145 0.090 0.011 0.043 0.031）

LHa=（0.113 0.046 0.040 0.040 0.034? 0.023 0.037 0.010 0.031 0.044）

計算評價方案與理想點L+、負理想點LHa的歐幾里得距離，并計算各個方案與理想點的相對貼近程度并排序（見表3）。

從計算結果表3中可以看出，方案三的相對貼近程度最優，則方案三為首選方案。

4 結 語

賦權后的TOPSIS法是利用數學原理處理多指標評價問題的有效方法，利用變異系數法充分放大各個指標的信息量，避免了人為主觀因素的影響，使生態航道工程綜合效益評價更加客觀、科學。通過算例驗證了TOPSIS法的有效性和可行性，其計算還可通過EXCEL等計算機軟件來進行，可信度高且可操作性強，為今后生態航道工程綜合效益評價提供了技術參考。

參考文獻：

[1] 劉玉倩，陳璽文. “生態足跡法”評價內河航道工程[J]. 中國水運，2017（5）：154-156.

[2] 金瑩，李少斌.基于灰色關聯法的內河航道生態型護岸評價研究[J].中國水運，2016（3）：243-246.

[3] 李天宏，薛晶，夏煒，等. 組合賦權法-木桶綜合指數法在長江生態航道評價中的應用[J].應用基礎與工程科學學報，2019（1）：36-49.

[4] 詹斌，楊鑫，周圣龍，等.漢江航道整治工程的社會效益評價[J].水運管理，2019（3）：29-32.