宜春市袁州區(qū)城市防洪工程效益綜合評價分析

呂繼賓

(宜春市袁州區(qū)電力建設(shè)管理站，江西 宜春 336000)

0 引 言

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展以及城市化建設(shè)進程的加快，城市逐漸成為政治、經(jīng)濟、文化的高度集中區(qū)，對此提出了更加嚴格的城市防洪效益要求。城市防洪工程充分發(fā)揮社會經(jīng)濟效益的根本途徑是減免一定頻率的洪水災(zāi)害損失，并且經(jīng)過美化整治的城市河道極大地改善了城市景觀，這對豐富居民的業(yè)余生活及滿足居民臨水親水的愿景具有積極作用，同時可以帶動工程周邊商業(yè)開發(fā)、土地升值等間接效益。近年來，在防汛和防洪建設(shè)方面，各個城市開展了全面除險加固老化的防洪設(shè)施、興建恢復防洪工程、大規(guī)模整治河道等工程，城市防洪能力在不同程度上得到提升[1-3]。

本文結(jié)合評價指標多、結(jié)構(gòu)層次復雜、覆蓋范圍廣的防洪效益評價特點，全面考慮江灘景觀工程、城市排澇工程以及城市河道堤防工程的綜合功能，依據(jù)相關(guān)規(guī)范[4-6]采用耦合定量與定性分析的AHP法構(gòu)建效益評價模型，從多個不同方面確定參評因子及其權(quán)重值。在此基礎(chǔ)上，運用灰色關(guān)聯(lián)度法分析相對于理想方案，宜春市袁州區(qū)“有”“無”防洪工程的關(guān)聯(lián)度，以期為城市防洪規(guī)劃和治理方案設(shè)計提供科學指導。

1 研究方法

AHP層次分析法可以按照問題的性質(zhì)和實現(xiàn)目標的程度把研究問題分解為多個因素，考慮各因素間的相互作用和關(guān)聯(lián)特性，通過聚集組合形成一個多準則決策的結(jié)構(gòu)模型，最終以評價指標優(yōu)劣次序排序問題或相對重要性權(quán)值的確定來分析系統(tǒng)[7-8]。

1.1 綜合評價體系

城市防洪工程與環(huán)境、景觀、社會、經(jīng)濟各子系統(tǒng)之間存在相互制約、互相影響的復雜關(guān)系，理清各系統(tǒng)間的作用關(guān)系為綜合評價防洪效益的前提條件。因此，本文選擇環(huán)境、景觀、社會和經(jīng)濟效益組成評價準則層，并進一步將各準則層分解為多個因素，見表1。

表1 城市防洪工程多層次效益評價體系

1.2 構(gòu)造判斷矩陣

根據(jù)評價體系中各層級所屬因素相對于上一層次因素的相對重要性構(gòu)造判斷矩陣，結(jié)合防洪工程實際情況和專家意見，兩兩比較參評因素。為更加直觀地反映不同要素間的特定關(guān)系，引入1～9標度法，其標度準則見表2。

表2 判斷矩陣標度準則

采用1～9標度準則和AHP層次分析法，構(gòu)建城市防洪工程綜合效益評價各層次要素的判斷矩陣，按照該評判方法及流程構(gòu)造的環(huán)境、景觀、社會和經(jīng)濟效益判斷矩陣見表3。同理，可以依次構(gòu)造所有參評因素的判斷矩陣，見表4-表7。

表3 A-B判斷矩陣

表4 B1-C判斷矩陣

表5 B2-C判斷矩陣

表6 B3-C判斷矩陣

表7 B4-C判斷矩陣

1.3 一致性檢驗

將決策者的定性思維利用判斷矩陣實現(xiàn)定量化、數(shù)學化轉(zhuǎn)換，為準確衡量判斷矩陣的偏離一致性引入不考慮最大特征根的其它特征值平均指標，其表達式為：

(1)

CR=CI/RI

(2)

式中：RI、CI為考慮不同階數(shù)的平均隨機一致性指標和矩陣的離散一致性程度指標；CR、λmax為隨機一致性比率以及最大特征根；n為矩陣的階數(shù)。

矩陣是否符合一致性檢驗的判定依據(jù)為CR<0.10，若滿足此條件則單層次排序合理；若不滿足此條件則重新調(diào)整矩陣，直至符合合理性要求停止運算，按照表8確定不同階數(shù)判斷矩陣的RI值。

表8 檢驗指標值RI

依據(jù)以下公式求解防洪工程效益評價準則層的總排序隨機一致性比率，即：

(3)

式中：CRj、CIj為平均隨機一致性指標和相對于總標層準則層某因素的單排序一致性指標。

1.4 評價指標權(quán)重

城市防洪工程效益評價層次總排序、單排序和一致性檢驗結(jié)果見表9。由表9可見，社會效益B2在準則層中的權(quán)值最大為0.558 0，景觀效益B4所占權(quán)重最小為0.057 1，環(huán)境和社會效益居中。依據(jù)總排序結(jié)果，評價體系中權(quán)值最高的指標C9為0.353 4，該排序能夠客觀、真實地反映城市防洪工程的初衷。

表9 層次總排序

利用下述公式求解防洪工程效益評價總排序的一致性，即：

(4)

(5)

將前文求解的層次單排序CIi、RIi、Ci值代入式(4)、式(5)，則CR=CI/RI=0.05<0.10，由此可認為求解的權(quán)重值和層次總排序符合科學合理性要求，可用于防洪效益評價。

1.5 灰色關(guān)聯(lián)法

20世紀80年代發(fā)展起來的灰色決策理論比較適用于不確定性決策問題的處理，其中灰色關(guān)聯(lián)法是工程實際中普遍應(yīng)用的方法。該方法一般用于關(guān)聯(lián)程度和不同要素行為的評判分析，通過對不同因素間或系統(tǒng)行為間數(shù)據(jù)列、指標列發(fā)展態(tài)勢和行為的比較，利用數(shù)學的方法按照一定原則給出相似或者相異程度的對比。通常情況下，可以采用關(guān)聯(lián)度衡量不同系統(tǒng)或要素間的關(guān)聯(lián)性大小，按照各要素之間的主要關(guān)系確定影響目標值的重要因子，從而反映事物的主要特征，并推動和引導系統(tǒng)的高效快速發(fā)展。此外，依據(jù)關(guān)聯(lián)度大小還可實現(xiàn)優(yōu)劣方案排序、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析及最優(yōu)方案的確定等[9]。

2 實例分析

本文將灰色關(guān)聯(lián)法與層次分析法相耦合，綜合評價城市防洪工程效益，按照相對于理想方案城市“有”、“無”防洪工程的關(guān)聯(lián)度，合理確定效益最優(yōu)方案為關(guān)聯(lián)度最大的方案[10-11]。設(shè)宜春市袁州區(qū)防洪工程理想方案、建設(shè)和不建設(shè)防洪工程決策為A、A1、A2，通過對相關(guān)資料和報告的查閱[12]，合理確定評價體系中15項指標的區(qū)間灰數(shù)，見表10。

表10 防洪效益評價區(qū)間灰數(shù)與標準值

步驟1：標準化處理各方案的效益值。通過標準化處理消除各指標量綱或數(shù)量級不同而帶來的差異，便于指標的加權(quán)運算和比較，保證效益評價的科學性與合理性。目前，初始數(shù)據(jù)標準化處理常用方法有小數(shù)定標標準化、Z-score標準化和最小-最大標準化等。本文考慮利用最大-最小標準化法處理城市防洪工程各方案效益值，對于成本型、效益型指標按以下公式處理，即：

(6)

(7)

根據(jù)式(6)、式(7)對各項指標區(qū)間灰數(shù)作標準化處理，見表10。

步驟3：關(guān)聯(lián)系數(shù)的求解。采用以下公式求解關(guān)聯(lián)系數(shù)，即：

(8)

依據(jù)求解的灰關(guān)聯(lián)系數(shù)構(gòu)造多目標理想方案向量式，其表達式為：

(9)

其中：i=1，2，…，n為城市防洪工程的n個決策方案。

各方案灰關(guān)聯(lián)系數(shù)見表11。

表11 防洪效益評價關(guān)聯(lián)度

利用式(10)求解理想方案與決策方案之間的關(guān)聯(lián)度，即：

(10)

式中：ωij為層次分析法求解的參評因子j的目標權(quán)重。

研究表明，相對于理想方案宜春市袁州區(qū)建設(shè)和不建設(shè)防洪工程的灰色關(guān)聯(lián)度G1為0.95、G2為0.50，按照最大隸屬原則最優(yōu)方案為關(guān)聯(lián)度最大的方案。因此，宜春市袁州區(qū)的最優(yōu)方案為建設(shè)防洪工程，由此可以帶來巨大的景觀、環(huán)境和社會經(jīng)濟效益。

3 結(jié) 論

1)將防洪效益評價各準則層權(quán)重利用AHP層次分析法進行計算，結(jié)果顯示社會效益的權(quán)值最高為0.558，景觀效益所占權(quán)重最小為0.057 1；參與評價的所有指標中，權(quán)重最高的為生命安全指標，該排序結(jié)果能夠客觀反映城市防洪建設(shè)的初衷。

2)相對于理想方案宜春市袁州區(qū)建設(shè)和不建設(shè)防洪工程的灰色關(guān)聯(lián)度為0.95和0.50，由此可見防洪工程的建設(shè)實施能夠為城市景觀、環(huán)境、社會、經(jīng)濟發(fā)展帶來巨大的綜合效益。

3)將灰色關(guān)聯(lián)法與層次分析法相耦合用于防洪工程效益評價，該方法考慮了定性分析與定量判斷的內(nèi)容，可為區(qū)域防洪治理規(guī)劃和河道治理方案設(shè)計提供一定參考。