基于五元聯系數的水環境治理PPP項目可持續性評價

汪倫焰，夏 晴，李慧敏

(1.華北水利水電大學水利學院，河南 鄭州 450045； 2.河南省水環境治理與生態修復院士工作站，河南 鄭州 450002;3.河南省水環境模擬與治理重點實驗室，河南 鄭州 450045)

1 研究背景

水環境治理是生態文明建設的重要任務，也是堅持“綠水青山就是金山銀山”理念的體現，更是解決突出環境問題的重要抓手[1-2]。2015年4月16日國務院印發《水污染防治行動計劃》(簡稱“水十條”)，開啟史上最嚴格水環境管理制度。在傳統環境治理模式中，政府全權負責環境治理的費用及管理工作，不僅導致政府巨大的財政壓力，還對政府的管理能力提出了挑戰。在環境治理領域引入PPP模式，由專業化的社會資本進行治理，可以減輕政府負擔，提高治理效率，提升環境服務水平[3]。

PPP項目能否實現經濟、社會、環境的可持續發展，是項目成功的關鍵所在[4]。近年來，越來越多的學者積極探索建立可持續性評價體系和方法，取得了豐碩的理論成果。Pope等[5]提出了可持續性評價的兩種整體方法：三重底線方法和基于原則的方法；劉丹[6]構建了基于二級模糊綜合評價的城市環境可持續發展能力評價模型；郭亞瓊[7]構建了基于復合系統理論和框架的水環境可持續發展指標體系，對水環境可持續發展進行評價。熊偉等[8]從對象—主體—過程3個視角首次提出了以可持續發展為導向的PPP模式3.0版本，并用具體案例介紹了PPP模式3.0版本在現實中的應用和推廣。Hueskes等[9]也指出需要將可持續發展理念納入通過PPP模式交付的基礎設施項目中，并通過多案例分析，探討了如何鼓勵可持續發展與PPP更好地結合。張璞等[10]從工程、經濟、社會、環境和管理五個方面提出了PPP項目可持續性評價指標體系，構建出基于ISM-Fuzzy ANP的PPP項目可持續性評價模型。這些評價方法和模型在評價項目可持續性時發揮著一定的作用。

對于水環境治理PPP項目來說，涉及時間長，范圍廣，利益相關者眾多，項目可持續性評價是對項目進行綜合的后評價，主要依靠專家的經驗、知識判斷、綜合各指標的重要性，最終對項目的可持續性做出定性的結論。然而由于個人知識、經驗、文化以及價值觀等個體因素使得專家的評價結果具有個體差異性。其次，專家調查人數往往有限，不能通過統計樣本的數量優勢來消滅這種個體差異。對于這些人為因素造成的系統隨機、模糊、中介問題引起的不確定，集對分析的聯系數能夠統一分析處理，在解決這一問題方面具有較大優勢。

筆者根據水環境治理及PPP模式的特點，構建一套更具針對性的水環境治理PPP項目的可持續性評價指標體系，采用層次分析法對指標賦權體現指標的相對重要程度，采用集對分析對專家評價數據進行處理，定性與定量相結合更加全面的分析項目的可持續性。

表1 水環境治理PPP項目可持續性評價指標體系及權重

注：CR為隨機一致性比率，CR<0.1說明判斷矩陣有很好的一致性，判斷合理

2 水環境治理PPP項目可持續性評價指標體系

水環境治理PPP項目的可持續性受很多因素的影響，不同的學者從各自角度出發，通過理論分析、案例研究等方法對水環境治理PPP項目可持續性進行了研究，但目前水環境治理PPP項目可持續性評價尚未形成一套統一的指標體系。筆者通過梳理、歸納國內外有關基礎設施項目及PPP項目的可持續性研究文獻，篩選得出重復率較高的指標，并結合專家訪談進行修正及補充，構建了涵蓋經濟、社會、資源與環境、工程、項目公司管理5個方面的水環境治理PPP項目可持續性評價指標體系(表1)。

3 基于五元聯系數的水環境治理PPP項目可持續性評價

3.1 集對理論概述

3.1.1集對理論與聯系度

集對理論是我國學者趙克勤在1989年提出的用于處理和分析確定與不確定現象并存的不確定系統的不確定性決策分析方法[11]。在不確定系統中將確定性分為“同一”與“對立”兩個方面，將不確定性稱為差異，從同、異、反三個方面對事物及其系統進行分析。同、異、反三者相互聯系、相互影響、相互制約，在一定條件下相互轉化。通過引入聯系度及其數學表達統一描述各種不確定性，從而將不確定性的辯證認識轉化為數學運算。

集對理論的聯系度是一個重要的概念，用u表示，通常可以表示為

(1)

u=a+bi+cj

(2)

式中：u為聯系度;a、b、c統稱為聯系度分量，a,b,c∈[0，1]，在具體問題中，a、b相對確定，c相對不確定，但是滿足a+b+c=1。

在運算分析時，聯系度u可以看成一個數，稱為三元聯系數。

3.1.2五元聯系數

由于三元聯系數中bi項能夠同時體現不確定聯系可以在一定條件下確定和一般條件下不能確定的兩面性，在實際應用中，常將該項進行剖析拓展，可以得到多元聯系數[12]：

u=a+b1i1+b2i2+…+bn-2in-2+cj

(3)

當n=5時，式(3)變為a+b1i1+b2i2+b3i3+cj，稱為五元聯系數，通常記為

u=a+bi+cj+dk+el

(4)

其中，?a,b,c,d,e∈[0,1],i∈[0,1]，j∈[0,0]為中性標記，不作j=0解，k∈[-1,0],l=-1。

3.1.3偏聯系數

多元聯系數的偏聯系數表示其同異反確定不確定聯系狀態的發展趨勢，其中，五元聯系數的各階偏聯系數分別為[13]

一階偏聯系數：

?u=?a+i?b+j?c+k?d

(5)

二階偏聯系數：

?2u=?(?u)=?2a+i?2b+j?2c

(6)

同理可得三階偏聯系數和四階偏聯系數。

3.2 基于五元聯系數的水環境治理PPP項目可持續性評價具體步驟

3.2.1評價指標權重計算

采用層次分析法建立因子遞階層次結構。邀請專家打分構造兩兩比較判斷矩陣，進行層次單排序求解判斷矩陣的特征值和特征向量，并計算判斷矩陣的一致性比率以進行檢驗，最后確定各層因子的權重。具體評價指標權重如表1所示。

3.2.2構建可持續的同異反評估模型

將各評估指標與有關可持續標準對比，并與五元聯系數的系數分量相對應，按其與標準的相符程度將可持續指標集U={u1,u2,…,un}劃分為“強可持續”“較強可持續”“一般可持續”“較弱可持續”“弱可持續”五級評語。

利用公式Qij=Nij/N(Nij指將指標i評價為可持續等級j的專家人數，N指評估專家人數)，對各評價指標的可持續性進行判斷。結合各評價指標的權重與五元聯系數，得到項目可持續性的同異反評價模型：

u=WQE=

(9)

3.2.3可持續的態勢及趨勢分析

當項目可持續處于同勢區時，意味著項目實際的可持續性與理想參照集具有同一趨勢，即項目可持續性較高。這時，可通過分析項目每個方面的指標的態勢及其一階偏聯系數，并重點關注處于反勢的指標；當項目可持續處于均勢時，意味著項目實際的可持續性與理想參照集呈現為“勢均力敵”的狀態。即可持續性為一般，這說明項目目前的可持續性處于強與弱之間變化的中介狀態。這時，應密切關注每個指標的聯系數及其一階偏聯系數，并對處于反勢的指標采取措施，以期促使項目的可持續性向同一趨勢轉化；當項目可持續處于反勢區時，意味著項目實際的可持續與理想參照集具有對立趨勢，即項目的可持續較弱。這時，應針對所有及一階偏聯系數中處于反勢的指標加大投入，促使系統的風險向均勢區轉化，最終轉化到同勢狀態。

4 案例分析

4.1 項目簡介

許昌市水環境治理PPP項目包括學院河、飲馬河綜合治理工程，清泥河流域綜合治理工程和清潩河綜合治理工程，總投資約50億元，其中，治理長度分別為19 km、38 km和20.29 km。初步形成“河暢、湖清、水凈、岸綠、景美”的水生態體系，打造成具有許昌特色的水生態文明城市。

4.2 模型計算

針對該項目的具體情況，依據所提出的可持續五級評語，向50位參與該項目的專家學者、項目經理發放問卷，對項目的可持續性進行評價，得到打分結果Q，并結合已求出的各評價指標權重，通過式(9)得到可持續的同異反評估模型；根據式(5)～(8)及趨勢的評判準則，計算五元聯系數的各階偏聯系數，具體聯系數調查及計算如表2所示。

4.3 結果分析

水環境治理PPP項目整體可持續的一階偏聯系數為：0.59+0.49i+0.52j+0.49k，由于0.59>0.49，處于同勢，說明該項目整體可持續存在一階上升趨勢，其中項目公司管理可持續處于反勢，其余均處于同勢。在經濟可持續方面，全壽命周期成本、高能耗產業的調整對區域經濟的影響、政府財政償還能力處于反勢；在社會可持續方面，完善當地生產生活基礎配套設施、居民對可持續發展認知水平的提高處于反勢；在資源與環境可持續方面，兩岸景觀提升、生物多樣性提升指數、綠色建筑技術的運用、水資源綜合利用率、固體廢棄物回收利用率處于反勢；在工程可持續方面，節能和再生能源的使用、工程殘渣材料的利用、工程質量優良率、污染源的控制、先進工程技術的采用、項目運營期工程質量、技術本身的可持續性、工程的可更新改造的能力均處于反勢；在項目公司管理可持續方面，組織結構設置的合理性、管理制度的完善性、PPP合同的完備性、PPP合同重新談判機制的建立、與政府關系均處于反勢，說明這些指標的可持續性在下降，應加強關注。同理可對水環境治理PPP項目整體可持續的二、三、四階偏聯系數進行分析，在此由于篇幅有限，便不再一一論述。

表2 水環境治理PPP項目可持續性評價聯系數調查及計算

注：本表省略二、三、四階偏聯系數的計算結果

5 結論與建議

借鑒目前集對分析的研究成果，筆者以水環境治理PPP項目的經濟、社會、資源與環境、工程與項目公司管理5個方面為基礎，構建了具有5個維度、36個指標的水環境治理PPP項目的可持續性評價指標體系，結合層次分析法對各項指標賦予權重，構建了基于五元聯系數的水環境治理PPP項目可持續性評價模型，并對許昌市水環境治理PPP項目進行了案例分析。從五元聯系數的計算結果可以看出，項目的整體可持續處于同勢，即可持續性較強。經濟、社會、資源與環境、工程、項目公司管理五個方面均處于同勢，說明項目在每個方面的可持續都較強。從偏聯系數的計算結果可以看出，雖然該項目整體可持續性的一、二、三、四階偏聯系數均處于同勢區，但項目公司管理可持續性的一階偏聯系數處于反勢，說明可持續狀況下降，應重點關注其處于反勢的指標，例如“組織結構設置的合理性”“管理制度的完善性”“PPP合同的完備性”“PPP合同重新談判機制的建立”等。鑒于項目本身特點，因此在建設和運營過程中，需加強完善其管理制度、PPP合同及再談判機制，組織結構也應根據特許經營期的不同進行相應調整。在項目運行過程中，穩定的項目組織結構和有效的溝通，可以保證項目的持續健康運行。在工程方面，其三、四階偏聯系數均處于反勢，說明其可持續性在降低，應加強關注其下屬指標層中多次出現反勢趨勢的指標，例如“節能和再生能源的使用”“工程殘渣材料的利用”和“先進工程技術的采用”。工程本身的可持續性是項目整體可持續性的基礎。在建設過程中，工程本身會產生許多建筑垃圾，對其進行破碎、篩分可以制備再生骨料，利用再生骨料可以制備再生混凝土或再生透水混凝土，進而應用于本項目中，可以實現工程殘渣的再利用；通過采用先進工程技術，使用節能和再生能源，可以實現對環境的保護，促進項目健康可持續運行。