淺析模糊綜合評價法在蓄水壩方案優選中的應用

李沖

（北京中鐵生態環境設計院有限公司，北京 102612）

蓄水壩類型的選擇通常結合多種因素考慮，諸如：河道的實際情況、治理目的、防洪要求、景觀效果、當地經濟情況、建設工期、使用壽命、后期維護等。在以往的設計工作中，通常以專家和設計者的經驗選擇直接壩型，這種方案選擇的方式主觀因素占有很大的比重，缺乏對各影響因素的綜合評價，缺乏說服力。筆者結合以往項目經驗，采用模糊評價理論，以防洪能力，景觀效果，工程投資，使用壽命，運行維護為影響因素，建立模糊綜合評價模型，借助該模型為河道整治工程中的蓄水壩類型選擇提供一條新的途徑。

1 工程概況

石川河新建液壓壩布設目的為了保證與上游兩座已建溢流堰相接，在城區段形成連續水面，滿足景觀布設及游客親水需求。石川河新建液壓壩寬120m，高4m。

鶴市河新建橡膠壩和高南河新建溢流堰的建設目的為了能給水生態系統構建提供良好的水力基礎，按蓄水深度的不同分別種植適宜生長的挺水、沉水、浮葉等水生植物。堰后水體的跌落、撞擊，可以增加水與空氣的接觸，提高水體含氧量，從而改善河道水質。鶴市河新建橡膠壩壩高1.6m，壩寬40m。高南河新建溢流堰壩高0.7m，壩寬8m。

2 模糊綜合評價流程

確定因素集U={u1，u2...，un}，表示為刻畫被評價對象的n 種影響因素；確定評語集V={v1，v2...，vn}，表示評價者對被評價對象可能做出的評價結果而組成的評語等級集合；進行單因素模糊評價，構建模糊關系矩陣R；確定各因素的權重A=（a1，a2，...，an），表示各影響因素在綜合評價中的重要程度，各因素滿足歸一性和非負性；采用合適的模糊合成算子將模糊權重A與模糊關系矩陣R 合成得到被評價對象的模糊綜合評價結果矢量B；確定綜合評價值μ，根據最大隸屬度原則，確定被評價對象的評級等級。

圖1 模糊評價流程圖

3 模糊綜合評價模型的建立

3.1 確定因素集

對于蓄水壩類型的選擇，需要從多方面進行綜合評判，結合以往項目情況總結，并征詢專家意見，選取防洪能力，景觀效果，工程投資，使用壽命，運行維護作為評價因素。這些因素構成了評價體系集合，即因素集：U=（防洪能力、景觀效果、工程投資、使用壽命、運行維護）。

3.2 確定評語集

基于淺埋偏壓大跨度隧道開挖面合理間距的研究分析…………………………………………… 安豐強，安豐軍（7-117）

對于影響蓄水壩類型的各個指標的評價劃分為5 個評價等級，構成模糊綜合評語集V=（好、較好、一般、較差、差），為更直觀的表現，對5 個等級進行賦值Wv=（100 75 50 25 0）。

3.3 構建模糊關系矩陣

單獨對一個影響因素進行評價，被評價對象的影響因子ui對評語集V的隸屬程度，為單因素評價，以ri=（ri1，ri2，...，rim）表示。被評價對象從每個影響因素u 對于評語集的隸屬度可以構建一種評判局勢，即模糊關系矩陣。即：

對于三種不同壩型，可得出模糊關系矩陣:

3.4 確定權重集

針對不同的工程存在不同的設計目的，在因素集中各因子的影響程度是不同的，有不同的側重，這種衡量影響程度的參數為權重，即A=（a1，a2，...，an）。為了反應各因子的影響程度，對各因素應當滿足歸一性和非負性：

本文權重值結合3 條河道的蓄水壩建設目的進行確定，對于5 種影響因子（防洪能力，景觀效果，工程投資，使用壽命，運行維護），采用專家估計法，由專家對各自影響權重進行賦值：

A石=（0.4 0.2 0.2 0.1 0.1）

A鶴=（0.25 0.2 0.35 0.1 0.1）

A高=（0.2 0.25 0.35 0.1 0.1）

3.5 模糊綜合評價（以石川河為例）

利用M（∧，∨）算子將權重集合A與模糊關系矩陣R 合成得被評價對象得模糊綜合評價結果向量B。R 中的不同行表示被評價對象從不同的評價因素來看對于各等級模糊子集的隸屬程度，A 表示各不同的評價因素在綜合評價中的重要程度，二者合成后得到模糊評價結果向量B，表示被評價對象從總體上來看對各等級模糊子集的隸屬度。

式中：B 為模糊綜合評價集即綜合評定向量；bj為評價指標，，j=1，2，...，m，表示被評價對象從整體上看對Vj等級模糊子集的隸屬程度；∧表示交運算兩中取小，∨表示交運算兩中取大。

經計算，B石=[0.3 0.4 0.2 0.2 0.1]。

3.6 模糊綜合評定值

根據以上計算結果及評語集的5 級賦值，計算橡膠壩綜合評定值

同理可計算液壓壩綜合評定值為77.5，溢流堰綜合評定值為52.5。根據最大隸屬度原則，液壓壩綜合評定值最高，評價為好。

根據以上計算方法，鶴市河項目中，橡膠壩、溢流堰綜合評定值分別為71.25 和72.5，評價為較好，液壓壩綜合評定值為62.5，評價為一般；高南河項目中，橡膠壩和溢流堰綜合評定值分別為75 和71.25，評價為較好，溢流堰評定值為60，評價為一般。

4 結論

根據以上模糊評價結果表明，石川河項目首先要考慮防洪問題，其次注重景觀效果，液壓壩方案優于橡膠壩，橡膠壩優于溢流堰，能夠充分反映出三種壩型在河道防洪中的能力。鶴市河和高南河項目首先要考慮投資問題，而防洪能力和景觀效果作為次要因素考慮，橡膠壩和溢流堰方案無明顯優勢，均優于液壓壩，這也能夠說明液壓壩的投資偏高，不適用于有投資限制的項目。結合兩河道實際情況，鶴市河較大，防洪標準和要求相對較高，在方案評定差別不大的情況下，選擇更有利于防洪的橡膠壩更合適。而高南河河道較窄，僅8m 左右，防洪標準和要求相對較低，且缺少橡膠壩建設場地，選擇溢流堰更合適。

5 結論

5.1 由于把模糊綜合評價法引入蓄水壩選擇中時綜合考慮了多種因素影響，能夠通過數字手段處理模糊的評價對象，對呈現模糊性的資料作出比較科學、合理、貼近實際的量化評價，將定性分析轉化成定量分析，基本可以反映出壩型選擇的合理性。

5.2 在使用模糊綜合評價法對蓄水壩方案進行優選時，在確定指標權重向量、因素集U 對于評語集V的隸屬程度時，不僅需要充分擴大調查樣本，使權重和隸屬度確定的主觀影響最大化消除，還要讓調查的專家和設計從業者對項目的基本情況有充分的了解和認識，確保評價成果客觀有效。

5.3 模糊綜合評價法可以作為設計工作中蓄水壩優選的一種途徑，不僅僅限于文中所選指標，若有其他相關要求，可調整評價因素，建立符合要求的因素集。在具備投資、工期等具體的數據時，也可以采用定性和定量相結合的方法，構建模型求解。