黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)能力評價

李新杰 耿明全 王遠(yuǎn)見 王婷 馬為民

摘要：利用黃河下游歷史典型漫灘洪水淹沒損失和防洪工程建設(shè)資料，針對黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)、治理開發(fā)和分區(qū)運用問題，從防洪工程和非工程措施兩個方面，構(gòu)建由4個一級指標(biāo)和12個二級指標(biāo)組成的黃河下游灘區(qū)綜合防洪減災(zāi)能力評價指標(biāo)體系。基于該評價指標(biāo)體系，以相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜艺{(diào)研為基礎(chǔ)，通過AHP法獲得黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)能力指標(biāo)的權(quán)重，然后采用模糊綜合評價方法對評價指標(biāo)進(jìn)行排序，對蘭考、東明黃河灘區(qū)的防洪減災(zāi)能力進(jìn)行了綜合評價，綜合得分G=74.76，防洪減災(zāi)能力處于“較強（80）”和“一般（60）”之間，在堤防防洪能力、洪災(zāi)應(yīng)對能力、人力支撐能力方面還有提升潛力。

關(guān)鍵詞：灘區(qū);減災(zāi)能力;層次分析;模糊綜合評判;黃河下游

中圖分類號：TV697.12;TV882.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

防洪減災(zāi)能力反映了區(qū)域抵御洪水、減少洪災(zāi)損失的能力[1]。由于黃河上游水沙趨勢的不確定性和對黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)能力認(rèn)識不足，使得黃河下游灘區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展缺乏全域的統(tǒng)籌規(guī)劃[2-3]。目前，針對科學(xué)評價黃河下游灘區(qū)的防洪減災(zāi)能力方面的研究較少，缺少比較全面、完善的評價標(biāo)準(zhǔn)和評價方法。因此，有必要建立一套具有指導(dǎo)性和約束性的黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)能力評價指標(biāo)體系以及合理的評價方法，為科學(xué)評價灘區(qū)防洪減災(zāi)能力、統(tǒng)籌灘區(qū)防洪減災(zāi)治理提供參考。

基于黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)的特點，本文采用一種定量和定性相結(jié)合的綜合分析方法：AHP-模糊綜合評價方法[4-5]。層次分析法（Analytic HierarchyProcess，AHP）由美國運籌學(xué)家Saaty于20世紀(jì)70年代初提出，該方法能夠把復(fù)雜的決策問題分解成目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層等層次，利用數(shù)學(xué)方法確定表達(dá)每一層次各個元素的相對重要順序的權(quán)值[6-7]。模糊綜合評價法是以模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論為基礎(chǔ)，把多因素相互影響的研究目標(biāo)定量化的評價方法[8]。國內(nèi)許多學(xué)者運用該方法進(jìn)行了應(yīng)用研究，胡俊鋒等[9]對淮河流域安徽段防洪減災(zāi)能力進(jìn)行了評價;項春等[10]對杭嘉湖圩區(qū)的整體防洪減災(zāi)能力進(jìn)行了評價;陳午等[11]運用該方法對北京市水資源可持續(xù)利用進(jìn)行了評價;李俊曉等[12]對泉州水資源可持續(xù)利用進(jìn)行了綜合評價;陶娟等[13]運用該方法對淮安市古黃河水利樞紐工程建設(shè)可行性進(jìn)行了評價研究。但針對黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)能力的評價研究很少。近年來，隨著扶貧工作的進(jìn)一步深入，黃河下游灘區(qū)成為當(dāng)?shù)胤鲐氶_發(fā)的重點，灘地的開發(fā)和土地利用勢在必行，而黃河下游灘區(qū)的防洪減災(zāi)能力直接制約著當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展。因此，本文將該理論方法應(yīng)用到黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)能力評價中，建立基于AHP的模糊評價模型，對灘區(qū)防洪減災(zāi)能力進(jìn)行綜合評價，旨在為保障黃河下游灘區(qū)合理開發(fā)利用提供決策支持。

1 防洪減災(zāi)能力評價指標(biāo)體系

建立評價指標(biāo)體系是進(jìn)行黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)能力評價的基礎(chǔ)，其目的是使評價定量化和規(guī)范化。通過篩選和提煉評價指標(biāo)，使其滿足科學(xué)性、完備性、系統(tǒng)性、層次性、獨立性、定量性和可操作性原則[14]。本文從防洪工程和非工程措施兩個角度，根據(jù)不同灘區(qū)防洪減災(zāi)的實際狀況和歷史數(shù)據(jù)可獲取性，結(jié)合指標(biāo)之間的層次關(guān)系，篩選和提煉相關(guān)指標(biāo)，從灘區(qū)排澇能力、防洪工程建設(shè)水平、灘區(qū)管理效力、物質(zhì)支撐能力等4個方面，建立以黃河下游灘區(qū)綜合防洪減災(zāi)能力評價為總目標(biāo)的三級評價指標(biāo)體系，見表1。

灘區(qū)排澇能力：指各個灘地水系、溝渠通達(dá)情況和水系排洪能力。

防洪工程建設(shè)水平：從灘區(qū)堤防和民房防洪能力、分洪閘門分洪和泵站排澇能力來反映。其中：堤防防洪能力主要從修建的生產(chǎn)堤等堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)、堤防防護(hù)灘地面積的比例等方面綜合反映;民房的防洪能力主要體現(xiàn)在修建村臺的民房面積占總民房面積的比例;灘地分洪閘分洪能力主要反映灘區(qū)修建的分洪閘門分洪、泄洪能力;泵站排澇能力主要從泵站分布及抽排能力等方面綜合反映。

灘區(qū)管理效力：指組織實施灘區(qū)面臨汛期漫灘洪水時救災(zāi)抗災(zāi)工作的管理能力，受洪水預(yù)報能力、防洪信息送達(dá)能力和洪災(zāi)預(yù)案完善程度等多個方面的影響。

物質(zhì)支撐能力：指為防洪減災(zāi)提供防洪物資、裝備、資金、防汛搶險及撤退交通和社會動員等方面的支撐能力，受儲備救災(zāi)物資裝備的數(shù)量、地方財政對防災(zāi)減災(zāi)資金的調(diào)度、防汛搶險和應(yīng)急撤退道路等方面的影響。

2 AHP-模糊綜合評價法

考慮到黃河下游灘區(qū)建設(shè)的重要性及其防洪減災(zāi)風(fēng)險的復(fù)雜性，本文將AHP和模糊綜合評價方法運用到灘區(qū)防洪減災(zāi)能力的評價中。AHP-模糊綜合評價模型由層次分析（AHP）和模糊綜合評價兩部分組成。采用AHP法建立黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)能力評價指標(biāo)體系，并求出指標(biāo)的權(quán)重，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用模糊綜合評價法對研究區(qū)域的防洪減災(zāi)能力進(jìn)行評價，得出評價等級，實現(xiàn)定量評價。

2.1 層次分析法

構(gòu)建遞階的層次綜合評價指標(biāo)體系，確定指標(biāo)權(quán)值的步驟如下[15]。

（1）判斷矩陣的建立。把總目標(biāo)分解為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層，構(gòu)建一個多層次結(jié)構(gòu)的評價模型。確定模型的層次結(jié)構(gòu)后，各個層次指標(biāo)X_i和X_j之間的相對重要程度a_ij（i=1，2，…，m;j=1，2，…，n）就確定了。建立并發(fā)放層次分析重要性排序?qū)＜艺{(diào)查表，通過專家打分，對各個層次的指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，引用1～9標(biāo)度法[16]，其各級標(biāo)度的含義見表2，構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣，記為

A=（a_ij）m×n（1）

（2）按照相應(yīng)準(zhǔn)則的判斷矩陣A，采用常用的特征根法計算出相應(yīng)單準(zhǔn)則下的排序權(quán)重向量W=（w₁，w₂，…，w_m）。

（3）確定決策中各個指標(biāo)的權(quán)重，判斷矩陣的一致性檢驗。步驟如下：

（a）根據(jù)公式AW=λ_maxW，計算最大特征向量W的特征根λ_max。

（b）計算一致性指標(biāo)C_I。

（c）計算一致性比率C_R。

C_R=C_I/R_I（3）

引入R_I（平均隨機一致性指標(biāo)），作一致性檢驗，當(dāng)判斷矩陣階數(shù)大于2時，若計算的C_R<0.1，則判斷矩陣符合一致性要求，指標(biāo)權(quán)值在允許范圍之內(nèi);否則，重新調(diào)整各個層次的指標(biāo)權(quán)重，直到判斷矩陣達(dá)到一致性要求為止。

2.2 模糊綜合評價

（1）建立模糊關(guān)系矩陣。設(shè)U={u₁，u₂，…，u_m}為刻畫被評價對象的m種評價因素，設(shè)V={v₁，v₂，…，v_n}是評價者對評價對象可能作出的各種總的評價結(jié)果組成的評語等級的集合，v_j代表第j個評價結(jié)果，根據(jù)專家評分確定的隸屬度r_ij建立m×n的模糊關(guān)系矩陣R，R就是評價指標(biāo)集U到評判集V的一個模糊關(guān)系。

（2）模糊綜合評判數(shù)學(xué)模型。根據(jù)層次分析法確定的權(quán)重向量W和模糊關(guān)系矩陣R，使用模糊矩陣的復(fù)合運算B=W×R，并對其進(jìn)行歸一化處理，得到總目標(biāo)的評價值。

3 灘區(qū)防洪減災(zāi)能力評價

基于以上評價指標(biāo)體系，選取黃河下游實測資料比較充分的蘭考、東明灘區(qū)為典型灘區(qū)，對防洪減災(zāi)能力進(jìn)行評價。

依據(jù)AHP法中的問卷設(shè)計方法，結(jié)合具體的指標(biāo)，選擇從事黃河下游河道治理、灘區(qū)防洪減災(zāi)評價等工作的專家對該指標(biāo)體系的各個指標(biāo)進(jìn)行打分評價，采用最小二乘法對評價數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，根據(jù)已經(jīng)建立的防洪減災(zāi)能力模糊綜合評價遞階層次模型，得到黃河下游寬灘區(qū)防洪減災(zāi)能力判斷矩陣，求得各級指標(biāo)的權(quán)重，見表3。

經(jīng)檢驗，判斷矩陣均符合一致性要求。

其中Ⅰ級指標(biāo)相對于總目標(biāo)的權(quán)重向量為B=（0.28，0.36，0.20，0.16）。

根據(jù)表3可以計算出12個Ⅱ級指標(biāo)相對于總目標(biāo)的綜合權(quán)重W=（0.140，0.140，0.043，0.151，0.054，0.112，0.080，0.062，0.058，0.063，0.059，0.038）。

影響灘區(qū)防洪減災(zāi)能力評價的12個指標(biāo)可以組成評價對象集U，對對象集中各個指標(biāo)的評價集為V={v₁，v₂，v₃，v₄，v₅}，具體分值為{強（100），較強（80），一般（60），較差（40），差（20）}。組織來自不同領(lǐng)域的關(guān)于黃河下游河道治理與研究的專家對蘭考、東明灘區(qū)的防洪減災(zāi)能力進(jìn)行評價，得到模糊綜合評價矩陣R：

根據(jù)層次分析法確定的各層指標(biāo)的權(quán)重，對評價結(jié)果進(jìn)行模糊變換，得到蘭考、東明灘區(qū)的防洪減災(zāi)能力綜合得分G=74.76，說明蘭考、東明灘區(qū)防洪減災(zāi)能力處于“較強（80）”和“一般（60）”之間，灘區(qū)的防洪減災(zāi)能力還有較大的提升空間，與灘區(qū)的治理開發(fā)對灘區(qū)防洪減災(zāi)能力的要求還存在差距。

計算求得的Ⅱ級指標(biāo)防洪減災(zāi)能力值見圖1。在灘區(qū)防洪建設(shè)水平方面，蘭考、東明灘區(qū)修建有避水村臺，通過統(tǒng)計避水村臺上住戶的數(shù)量占所在灘區(qū)總住戶數(shù)的比例可知，蘭考、東明灘區(qū)的房屋承載力比較強，灘區(qū)需要重點改善的是堤防防洪能力;在灘區(qū)管理效力方面，洪災(zāi)應(yīng)對能力需要加強;在物質(zhì)支撐方面，需要加強人力支撐能力。

4 結(jié)語

以黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)能力為研究對象，結(jié)合黃河下游河道治理與開發(fā)的現(xiàn)實需求，吸收相關(guān)專家學(xué)者的研究成果，從防洪工程和非工程措施2個角度進(jìn)行分析，構(gòu)建了4個Ⅰ級指標(biāo)、12個Ⅱ級指標(biāo)的防洪減災(zāi)能力評價指標(biāo)體系，并提出了基于AHP-模糊綜合評價的防洪減災(zāi)能力的定量評價方法。

對蘭考、東明灘區(qū)的防洪減災(zāi)能力進(jìn)行了量化分析和評價。評價結(jié)果表明，綜合得分G=74.76，具體評價結(jié)論如下：①蘭考、東明灘防洪減災(zāi)能力處于“較強（80）”和“一般（60）”之間;②蘭考、東明灘區(qū)的房屋承載力比較強，需要重點改善的是堤防防洪能力;③在灘區(qū)管理效力方面，洪災(zāi)應(yīng)對能力需要加強;④在物質(zhì)支撐能力方面，需要加強人力支撐能力。

該評價指標(biāo)體系不僅可以評價整個黃河下游灘區(qū)的綜合防洪減災(zāi)能力，而且可以針對灘區(qū)防洪減災(zāi)能力，提出其綜合防洪減災(zāi)管理對策。

參考文獻(xiàn)：

[1]尹祖宏，樓章華，曹飛鳳，等.浙江省防洪減災(zāi)能力現(xiàn)代化水平評價研究[J].科技通報，2016，32（2）：202-208.

[2]牛玉國，端木禮明，耿明全，等.黃河下游灘區(qū)分區(qū)治理模式探討[J].人民黃河，2013，35（1）：7-10.

[3]張先起，張玄洋，李亞敏，等.黃河下游灘區(qū)洪水淹沒損失評估研究[J].系統(tǒng)工程理論與實踐，2015，35（6）：1625-1632.

[4]王新民，趙彬，張欽禮.基于層次分析和模糊數(shù)學(xué)的采礦方法選擇[J].中南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2008，39（5）：7-10.

[5]郭曉軍.基于AHP-FCE方法的工程建設(shè)項目評標(biāo)研究[D].保定：華北電力大學(xué)，2011：25-29.

[6]汪應(yīng)洛.系統(tǒng)工程[M].2版.北京：機械工業(yè)出版社，2003：130-140.

[7]鄧雪，李家銘，曾浩健，等.層次分析法權(quán)重計算方法分析及其應(yīng)用研究[J].數(shù)學(xué)的實踐與認(rèn)識，2012，42（7）：93-100.

[8]陳守煜.工程模糊集理論與應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，1998：24-28.

[9]胡俊鋒，楊佩國，楊月巧，等.防洪減災(zāi)能力評價指標(biāo)體系和評價方法研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報，2010（3）：82-87.

[10]項春，王益土，施高萍.杭嘉湖圩區(qū)防洪減災(zāi)能力評價與提升對策研究[J].浙江水利水電學(xué)院學(xué)報，2014（1）：29-32.

[11]陳午，許新宜，王紅瑞，等.基于序關(guān)系法的北京市水資源可持續(xù)利用模糊綜合評價[J].水利經(jīng)濟，2014（2）：19-24.

[12]李俊曉，李朝奎，羅淑華，等.基于AHP-模糊綜合評價方法的泉州市水資源可持續(xù)利用評價[J].水土保持通報，2015，35（1）：210-214.

[13]陶娟，趙偉，趙立梅，等.基于模糊綜合評判法的淮安市古黃河水利樞紐工程可行性研究[J].水利水電技術(shù)，2016，47（4）：14-17.

[14]周彪，周學(xué)軍，周曉猛，等.城市防災(zāi)減災(zāi)綜合能力的定量分析[J].防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報，2010，12（1）：104-112.

[15]汪利平，于秀玲，楊繼東，等.AHP-模糊綜合評價法在清潔生產(chǎn)審核中的應(yīng)用研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2012，37（12）：180-188.

[16]黃貫虹，方剛.系統(tǒng)工程方法與應(yīng)用[M].廣州：暨南大學(xué)出版社，2005：88-90.