基于FAHP評價模型的河道治理工程效果評價
——以孫祖河為例

尚文凱，孫永香

（山東省水利勘測設計院有限公司，山東 濟南 250013）

沂南縣地處山東省中部地區，屬于臨沂市，總面積約1 719 km2，共有95萬左右的人口，管轄著1個街道、14個鄉鎮。東邊與莒縣相鄰，西邊與蒙陰縣相接，南邊緊靠臨沂市區，北邊緊鄰沂水。

孫祖河流域年均降水差異較大，且年內降水分布極不均勻，隨季度的變化十分明顯。總而言之，洪澇災害具有區域性、周期性與連續性、季節性和突發性等特征。為了解決此區域水旱災害頻繁發生、河道局部河段淤積嚴重等問題，啟動了沂南縣孫祖河綜合治理工程，工程位置及總體布置如圖1所示。該工程位于沂南縣孫祖鎮境內，涉及孫祖河及其支流金馬河的治理，其中孫祖河為東汶河一級支流，發源于孫祖鎮黃上寺村，于張莊鎮小河村匯入汶河，河道全長約為20 km，總控制流域面積120.1 km2，干流平均坡降為1.7‰；金馬河的流域面積約為30.6 km2，河道平均比降為2.1‰。

圖1 工程位置及總體布置

但工程的實施對周圍社會經濟、環境生態等方面造成了一些影響：社會經濟方面，工程建設占用土地93.65 hm2，用地范圍內涉及54戶165人搬遷，影響主要附著物包括各類喬木68 778棵、各類果樹4 468棵、畜禽舍3 923 m2等，影響專業項目包括電力線路14處、通信設施線路9處、管道設施7處；環境生態方面，工程的建設實施對于周圍水環境、大氣環境、聲環境、生態環境等各個方面產生了諸多消極影響，也造成了一定程度的水土流失問題。

工程也采取了一些措施來解決和減弱這兩方面的消極影響：社會經濟方面，采取集中安置和本村后靠分散安置兩種方式對于需要搬遷的人口進行妥善安置，結合不同類別的臨時用地特點，采取相應措施進行一定程度上的復墾，從而提高土地產量，使其達到原有水平；根據受影響的程度，結合設施搬遷和地區經濟發展規劃，對于不同的專業項目選定經濟合理的復建方案，基于受影響的具體情況，對于不需要恢復或者不能恢復的用地給予一定經濟補償。環境生態方面，針對混凝土養護廢水、汽車沖洗廢水、檢修廢水、生活污水等特點進行有針對性的處理，加大植被、動物、水生生態、土壤及土地資源的保護力度，并對噪聲源進行控制，用以降低工程實施對于周邊環境的干擾，通過開展農田基本建設和植樹造林活動，將工程、生物及耕作措施有機結合來綜合治理水土流失問題。

本文基于多目標模糊層次分析法，將生態環境與經濟社會兩方面的各個因素考慮在內，構建起河道治理綜合評價模型，全方位地評價孫祖河綜合治理工程實施與問題處理效果，具有重要的現實指導意義。

1 評價模型概述

1.1 綜合評價模型

綜合評價是指從整體的角度去評價多屬性體系結構描述的復雜對象系統，其包括人文、環境、經濟等多種影響因素，利用此系統得到的評價結果是對被評價事務一般水平或趨勢的抽象程度的數量描述[1]。

綜合評價模型按照分析方法的不同可以細分為有無分析、對比分析、層次分析等，各自適用于不同的情境之中。層次分析法（AHP）作為其中一種使用較為廣泛的方法，使人對評價對象的思維更加層次化和條理化，可以充分利用人的經驗對各評價指標進行量化和排序。

1.2 FAHP評價模型

多目標模糊層次分析法（FAHP）是對層次分析法的改進與拓展，可以同時從定性和定量兩個方面綜合分析各種影響指標[2-6]。孫祖河綜合治理工程是一個由多種因素共同影響的復雜系統，本文結合孫祖河綜合治理工程的具體實際，并基于FAHP法對孫祖河綜合治理工程的效果進行評價，合理選擇各種影響因子，并基于多項統計指標核算和專家判斷的方法計算其權重，從而使評價標準更加科學、合理、可信。

2 評價模型構建和應用

2.1 FAHP評價模型構建思路

在構建FAHP評價模型時，通常包含以下幾個方面[7-11]：①結合實際工程情況，選取合適的影響因子，并確定之間的層次關系，進而建立遞階層次結構評價模型；②建立判斷矩陣，對各指標層兩兩之間的判斷矩陣一致性進行計算和檢驗；③計算得到各層次之間的相對權重，并得到各層次包含的所有影響因子的相對重要程度，利用相對權重和相對重要程度對其進行單排序；④計算得到各層次包含的影響因子對于系統總目標的權重，從而計算出最下層相對于最上層的重要性程度的權重值，根據上述權重值進行總排序。

2.2 層次結構體系建立

2.2.1 評價遞階層次結構體系

由于孫祖河綜合治理工程的效果后評價涉及社會經濟、生態環境等各種因素，FAHP評價模型將上述定性指標定量化，從定性和定量兩個方面評價其綜合治理效果。

結合孫祖河綜合治理工程的具體情況，建立起遞階層次結構體系，包括4個階層，即目標層、準則層、子準則層、指標層。其中，目標層用來評價綜合治理工程實施效果的好壞，得到其工程實施的成功度；準則層用來反映目標層的實際情況；子準則層用來支撐準則層；指標層包含各個具體的評價指標。

2.2.2 指標確定

就國外而言，為了解決河流污染問題，澳大利亞制定了包含水質、水生生物、河流水文學、形態特征、河岸帶狀況5個一級指標的河流狀況指數體系（ISC），綜合評價了河流污染程度及恢復情況；瑞典建立起河岸與河道的環境細則（REC），其中包括岸邊帶結構、河流地貌特征等16項河流具體特征，但此評價細則僅僅適用于農業河流[12，13]。

就國內而言，為了對長江的健康狀況進行評價[14，15]，長江水利委員會于2005年從兩個方面建立了包含水土流失比例、水質達標率等12項定量評價指標和包含水生動物存活率與水系連通性2個影響因素的定性評價指標；次年，珠江水利委員會綜合考慮自然和社會兩個方面的屬性，提出了包含河床穩定性、藻類多樣性等20項影響因子的珠江評價體系[16]。

結合上述國內外建立起來的綜合治理評價體系中包含的各類指標，圍繞孫祖河綜合治理工程的特性，綜合考慮河道、堤防的整治效果和社會、環境、經濟3個方面的效益，建立起孫祖河綜合治理工程后評價模型，如圖2所示。對子準則層C從7個方面共21項指標進行解析，包含13項生態環境指標和8項社會經濟指標，每個指標的具體含義及相關說明詳見表1。

圖2 孫祖河綜合治理工程效果評價模型

表1 各指標含義及說明

2.3 評價模型計算分析

2.3.1 構造判斷矩陣并進行一致性檢驗

利用專家評價法[17]，邀請不同專業和領域的專家對各指標進行打分評估。為了考慮判斷矩陣的代表性，根據打分結果，構造1～9標度分值的判斷矩陣，其計算公式為：

式中：A為判斷矩陣；ω為相對重要性權重。

利用下式來計算各判斷矩陣的一致性：

式中：C.I為一致性指標，小于0.1時認為判斷矩陣具有較高一致性，否則就要對A進行修正；λmax為判斷矩陣A的最大特征根；n為特征根總數。

利用上述計算公式，可以得到各層一致性計算結果，詳見表2。

表2 各層判斷矩陣名稱及一致性計算結果

由表2可知，各指標層兩兩之間的判斷矩陣一致性的計算結果均小于0.1，因此認為指標層之間具有較高的一致性，評價模型是滿足要求的。

2.3.2 層次總排序

根據上一節的一致性計算結果，分別計算出各層各指標權重及總權重排序，并對D層的指標進行總排序，其結果詳見表3。

根據表3的計算及排序結果，可以得到指標層D的總權重向量矩陣為W=（0.117 2，0.056 3，0.073 5，0.062 4，0.036 6，0.047 8，0.042 6，0.023 4，0.044 6，0.020 0，0.029 9，0.081 2，0.054 4，0.031 7，0.022 3，0.018 3，0.052 2，0.070 8，0.038 8，0.052 4，0.023 6），此向量矩陣用于后續綜合指標的推算中。

表3 各指標權重及總排序

2.3.3 各單因素隸屬度

在進行綜合評價的過程中，還需要對各評價指標的單因素隸屬度進行確定。本文同樣通過專家評價法來構建評價矩陣，同時構建評語集，并將其與隸屬度一一對應，V={v（11.0），v（20.8），v（30.5），v（40.2），v（50.0）}的隸屬度分別對應著（{很好），（較好），（一般），（較差），（很差）}的評價結果。邀請了6名專家對各指標層的隸屬度進行了打分，其打分結果詳見表4。

由表4可知，通過專家評價法的計算結果，可以得到各單因素的隸屬度。

表4 各專家打分結果

2.3.4 綜合指標的推求及評價結果

前文已經計算得到了總權重向量矩陣和隸屬度矩陣，可以通過下式來計算評價結果：

式中：W為權向量；R為由n個評價方案值構成的總評價矩陣；bij為第j評價方案的綜合評價值，bj=

利用式（3），可以得到評價結果B=0.839，因此認為孫祖河綜合治理工程效果的后評價結果較好，說明此工程建設后問題的治理是成功的。

3 結論

本文聚焦于孫祖河綜合治理工程，分析工程建設引發的問題和解決的措施，并進行項目建設的后評價研究，主要結論如下。

（1）工程建設后采取了一系列措施來解決社會經濟和生態環境兩方面存在的問題：社會經濟方面，對搬遷人口進行安置，復墾臨時用地，對不同專業項目選定經濟合理的復建方案；生態環境方面，對廢水和污水進行處理，加強動植物及水生態的保護，并綜合運用工程措施、生物措施和耕作措施治理水土流失。

（2）從生態環境和社會經濟兩方面，考慮21項指標構建了FAHP模型，檢驗了判斷矩陣的一致性，計算出各指標權重并對D層指標進行總排序，計算D層總權重向量矩陣，利用專家評價法計算單因素隸屬度，最終求得綜合指標結果B=0.839，說明孫祖河綜合治理工程效果的后評價結果較好，說明此工程建設后問題的處理是成功的。