基于AHP與德爾菲法下韌性管廊評價

李 智 張書銘 李 雪 李 燦 張一帆

(北方工業大學土木工程學院，北京 100144)

0 引言

為了解決地下管線直埋產生的頻繁開挖道路，提出了綜合管廊的建設。綜合管廊的優越性是：不需頻繁開挖道路也能對管線進行維修；充分的利用城市地下空間；保證管線安全運營；城市環境美觀完整；使用壽命長。

針對韌性評價研究已經取得的研究成果如下：陳煉等[1]通過分析山地城市災害，建立了包含風險識別、韌性評估、導向規劃以及策略制定四個部分的“韌性防災”體系，并提出了不同防災策略。許兆豐等[2]從防災角度出發，運用層次分析法與云物元理論建立了城市災害韌性綜合評價模型。尤勇[3]對比分析了日、美、中綜合防災現狀，總結了我國城市綜合抗災的不足。李在上[4]認為韌性城市的研究對城市的防災減災起到重要的指導作用。劉李[5]認為城市綜合防災能力的提高，需要從規劃、組織、媒體宣傳等方面入手。李亞等[7]通過韌性基線模型與專家咨詢，從經濟、環境、社區、基礎設施、社會與組織6個方面建立韌性評價指標體系。李祺[9]認為綜合管廊能夠消除城市“拉鏈”，有效使用土地資源，減小地下管線運營成本。

前人在研究城市韌性和綜合管廊的同時，缺乏對綜合管廊韌性體系的探索。本文采用層次分析法構建韌性評價指標體系，德爾菲法建立韌性評價模型，通過實例應用，說明該模型對綜合管廊韌性評價具有較好的適用性。

1 管廊韌性評價指標體系的建立

1.1 指標選取步驟

1)評價指標的選定。選定的評價指標主要是指影響綜合管廊韌性的影響因素。2)評價指標的獲取。以調查問卷為主，理論研究和文獻搜索為輔來獲取評價指標。3)評價指標的提取。按照評價指標的不同屬性構建初始評價指標體系。4)專家補充完善。通過征求專家意見，對遺漏的評價指標進行補充或者刪除。5)最終確定綜合評價指標體系。

1.2 指標體系的構建

為確保綜合管廊韌性評價指標體系條理清晰，基于層次分析法，結合工程背景及相關文獻提出4個一級指標，分別是適宜性、冗余性、魯棒性、快速性。

1)適宜性。要求建設綜合管廊要因地制宜，根據管廊所在地頻繁發生的重點災害來設計自身需要的綜合管廊，并且與時俱進，積極采用現代化技術運用到管廊建設和運營中。其包括防災資本投入程度、智能化水平、四新使用程度。2)冗余性。是指對系統安全性與可靠性的考慮，為了防止災害導致整個系統崩潰無法使用而設置的備用系統，其包括緊急保護設施，緊急服務系統。3)魯棒性。是指整個管廊體系承受災害的能力，當遭受災害時不會立刻出現毀滅性破壞的狀況，是管廊韌性能夠得到保證的前提和基礎。其包括附屬體系、管廊本體。4)快速性。是指系統對災害來臨前、中及災后反應的能力，是韌性的具體表現形式之一。其包括災害搶修速度、緊急設施反應速度。依據上述四個一級指標的分析，綜合考慮獲取的各個指標，構建了綜合管廊韌性指標體系，如表1所示。

表1 韌性評價指標體系

2 評價模型的建立

為了實現管廊韌性的定量評價，各個指標的重要程度有所不同，同時管廊各個指標韌性等級也不同，所以選用層次分析法進行權重的確定，采用德爾菲法進行韌性等級的確認。

1)構造判斷矩陣，判斷矩陣可以將各層次的評價指標建立起定量關系。利用“1-X標度法”(X=3,5,7,9)建立判斷矩陣。其中1表示同樣重要，3表示稍微重要，5表示比較重要，7表示十分重要，9表示絕對重要，2,4,6,8表示介于兩者之間。兩兩指標進行重要性對比所得值為aij。其假設該因子層存在m個評價指標，將判斷矩陣列為：A={aij}，其中aij>0,aij=1/aji,i,j=1,2,3,4,…，m。

3)一致性檢驗。專家打分是主觀判斷，容易產生不理想的結果，需要進行一致性檢驗。若一致性不滿足CR<0.1要求，必須重新評價。具體CR計算方法參考文獻[6]。

Ri=Qi∑[Qij(∑Qijk·Wijk)]

(1)

(2)

式中：Q——權重；

W——評價值；

i——基準層所對應的編號；

j——子基準層所對應的編號；

k——指標層所對應的編號。

3 模型應用

3.1 北京某管廊工程概況

北京城市副中心行政辦公區啟動區的城市地下綜合管廊工程建設在北京市通州區潞城鎮北京城市副中心行政辦公區內，工程涵蓋9條道路下的市政綜合管廊，管廊總長11.3 km，引入了三維仿真技術、智能巡檢系統、綜合管理信息平臺等先進的技術和理念，實現運營管理智慧化。按8度采取抗震措施，抗震設防等級為丙，設計使用壽命100年，結構安全等級為一級。

3.2 模型應用過程及結果分析

通過德爾菲法本文得到北京某綜合管廊韌性評價指標權重及評分表如表2所示。

表2 北京某綜合管廊韌性評價指標權重及評分表

以R1為例，R1=0.13×{0.1(0.08×80+0.84×78.91+0.08×66.73)+0.64×(0.06×90+0.17×87.97+0.66×81.1+0.11×78.51)+0.26×(0.31×74.79+83.74×0.31+81.84×0.31+0.06×78.91)}=10.85。

同理可得R2=31.61；R3=10.60;R4=31.26。

R=R1+R2+R3+R4=84.32。

得到韌性評價指數R=84.32。分析得到北京某綜合管廊在防災視角下綜合韌性水平表現良好，在應對各種災害時具有較強的穩定性，較強的災害適應能力，較好的抗災減災反應能力，從而得出該段綜合管廊的建設可以為其他綜合管廊建設提供一定程度上的依據的結論。

4 結語

本文基于建立的韌性指標體系，構建AHP—德爾菲綜合管廊韌性評價模型，最后通過對北京某綜合管廊進行驗證，從而得出以下結論：

1)實例表明了綜合管廊韌性是可以根據韌性指標體系進行量化研究，從而達到綜合管廊韌性評價的目的。同時表明適宜性、冗余性、魯棒性、快速性所對應的指標能較好的表現綜合管廊的韌性。

2)采用層次分析法和德爾菲法相結合的方法能夠實現對管廊韌性評價的定性和定量的結合，評價結果與實際基本吻合，能為其他管廊韌性評價提供參考。