河槽雨洪暗蓄工程建設(shè)條件適宜性評(píng)價(jià)

潘 俊，滕炳麓，王興作，崔臺(tái)育，劉宇欣，申一順，許騰文

(沈陽建筑大學(xué)，遼寧 沈陽 110168)

1 引言

隨著農(nóng)村地區(qū)工農(nóng)業(yè)用水的不斷增加，可利用水資源總量已經(jīng)成為影響地方經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的主要阻礙之一。雨洪資源化是指充分利用汛期降雨的有利時(shí)機(jī)，收集雨洪資源，多集雨、多蓄水，以補(bǔ)充水資源不足，緩解水資源緊張狀況[1，2]。河槽雨洪暗蓄資源化這一概念在遼西喀左地區(qū)首次提出，用于雨洪水資源化，通過雨洪水-地表水-地下水的轉(zhuǎn)化過程，將雨洪水保存至河槽暗蓄地下儲(chǔ)水空間，為缺水地區(qū)提供了用水的新思路、儲(chǔ)水的新技術(shù)。

任建超等運(yùn)用AHP-熵權(quán)法從自然地理、城市建設(shè)及人口經(jīng)濟(jì)3個(gè)方面對(duì)海綿城市建設(shè)進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)，為雨洪資源利用適宜性評(píng)價(jià)提供了參考[3]。Sharma A等對(duì)城市雨洪生態(tài)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與智慧城市建設(shè)的可行性進(jìn)行研究，提供了可行的城市雨洪生態(tài)系統(tǒng)[4]。Hsueh-Sheng C建立了臺(tái)灣洪水易發(fā)地區(qū)局部洪水易損性指標(biāo)，為適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)的建立提供了依據(jù)[5]。目前大多數(shù)雨洪資源化適宜性評(píng)價(jià)主要停留在城市的角度，對(duì)農(nóng)村郊區(qū)研究較少，本文以遼西郊區(qū)為例，建立完整的指標(biāo)體系，對(duì)河槽雨洪暗蓄工程建設(shè)條件進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)。

劉思嘉根據(jù)模糊數(shù)學(xué)理論充分考慮了各種煤礦安全因素，最終得出煤礦安全等級(jí)，取得了良好的評(píng)價(jià)效果[6]。葛曉通基于模糊綜合評(píng)判法對(duì)黃壁莊水庫(kù)水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，確定黃壁莊水庫(kù)水體的水質(zhì)級(jí)別[7]。Chen Jiabo基于熵權(quán)法和模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)遼河典型子流域水生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行評(píng)價(jià)[8]。目前模糊綜合評(píng)價(jià)法廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，具有清晰、高效及準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，同樣適用于河槽雨洪暗蓄工程建設(shè)條件適宜性評(píng)價(jià)。

2 適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1 適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇

在對(duì)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)選定的過程中，需要充分結(jié)合地區(qū)實(shí)際情況考慮雨洪資源暗蓄利用的特點(diǎn)、影響因素以及指標(biāo)要素之間的相互關(guān)系，同時(shí)通過問卷調(diào)查的方式咨詢專家的意見，最終構(gòu)建了如表1所示的指標(biāo)體系。

表1 地下儲(chǔ)水空間雨洪資源利用適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.2 適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重

對(duì)于指標(biāo)體系權(quán)重的確定，最常用的方法是層次分析法。本次對(duì)各級(jí)指標(biāo)的重要性劃分成5個(gè)等級(jí)：非常重要、重要、一般重要、不重要及很不重要。借鑒層次分析法常用的等級(jí)指標(biāo)進(jìn)行賦值，可獲得評(píng)價(jià)集：

V={9(非常重要),7(重要),5(一般重要),3(不重要),1(很不重要)}，根據(jù)上述分值分析專家打分的結(jié)果。結(jié)合上述評(píng)價(jià)指標(biāo)，得到雨洪暗蓄適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系各層的權(quán)重見表2[9]。

表2 雨洪暗蓄適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重

2.3 地下儲(chǔ)水空間雨洪資源利用適宜性分級(jí)

地下儲(chǔ)水空間雨洪資源利用適宜性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表3、表4、表5、表6。

表3 雨洪條件分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表4 地下儲(chǔ)水空間條件分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表5 環(huán)境要素分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表6 社會(huì)要素分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3 適宜性評(píng)價(jià)方法

河槽雨洪暗蓄工程建設(shè)受到多重因素的影響，需要把考慮的因素劃分為不同的層次，運(yùn)用多級(jí)評(píng)判進(jìn)行評(píng)價(jià)。本次研究采用模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行河槽雨洪暗蓄工程建設(shè)條件適宜性評(píng)價(jià)。

3.1 確定評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集合

因素集U分因素m個(gè)子集的Ui，i=1,2,…,m，將因素集U分成m個(gè)因素子集Ui，i=1,2,…,m，U=(U1,U2,…,Um)。其中，每個(gè)Ui又有ni個(gè)因素，即：Ui={ui1,ui2,…,uini}，i=1,2,…,m。其中：uij表示第i類的第j個(gè)因素，j=1,2,…,ui，i=1,2,…,m[10]。

3.2 建立權(quán)重集

由于是二級(jí)評(píng)判，且把所有因素分成了2個(gè)層次，這就要求建立2種權(quán)重集。第一類：根據(jù)每一類因素的重要程度，賦予各個(gè)因素類相應(yīng)的權(quán)數(shù)：A=a1/U1+，a2/U2+…+am/Um→(a1,a2,…,am)；第二類：對(duì)于每一類因素中的各個(gè)因素的重要程度，賦予適合的權(quán)數(shù)。假設(shè)第i類因素Ui的第j個(gè)因素uij的權(quán)數(shù)為aij，j=1,2,…，ni，i=1,2,…,m，則得到m個(gè)權(quán)重集合：Ai=ai1/ui1+ai2/ui2+…+aini/uini→(ai1,ai2,…,aini)，i=1,2,…,m[11,12]。

3.3 建立備擇集

備擇集是對(duì)各種因素評(píng)價(jià)結(jié)果的集合，而人們的意見集合只能有一個(gè)。假設(shè)總的評(píng)判的可能結(jié)果一共有p個(gè)，則備擇集通常情況下可表示為：V={v1,v2,…,vn}。

3.4 一級(jí)模糊綜合評(píng)判

此處對(duì)每一類因素中的各個(gè)因素進(jìn)行綜合評(píng)判對(duì)象是備擇集中的第k個(gè)元素的隸屬度為，i=1,2,…,m；j=1,2,…；k=1,2,…,p。就能得到m個(gè)一級(jí)評(píng)判矩陣Ri。接下來運(yùn)用一定的算法對(duì)第i類因素進(jìn)行模糊綜合評(píng)判，可得該類因素評(píng)判集Bi[13]。

3.5 二級(jí)模糊綜合評(píng)判

一級(jí)評(píng)判的結(jié)果就單因素評(píng)價(jià)矩陣R。根據(jù)上述所述步驟，單因素一級(jí)評(píng)判的結(jié)果可構(gòu)成矩陣R，而因素類之間的權(quán)重值為A，則由D=A·R，可得到二級(jí)模糊綜合評(píng)判D。最終可得出河槽雨洪暗蓄工程適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)適宜等級(jí)的隸屬度，根據(jù)最大的隸屬度，最終確定河槽雨洪暗蓄工程適宜性評(píng)價(jià)等級(jí)[14,15]。

4 遼西地區(qū)河槽雨洪暗蓄工程建設(shè)條件適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果

依據(jù)河槽雨洪暗蓄工程選址條件、區(qū)域水文地質(zhì)條件、地形地貌對(duì)遼西地區(qū)進(jìn)行了初步選點(diǎn)規(guī)劃，在遼西地區(qū)選取23個(gè)點(diǎn)進(jìn)行河槽雨洪暗蓄工程建設(shè)條件適宜性評(píng)價(jià)，各點(diǎn)基本條件詳見表7。

表7 遼西地區(qū)初步規(guī)劃選點(diǎn)基本條件匯總

對(duì)上述初步規(guī)劃點(diǎn)進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)，結(jié)果見表8。

表8 雨洪暗蓄工程適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果

取優(yōu)等適宜區(qū)作為雨洪利用優(yōu)先推薦點(diǎn)，見表9。

表9 雨洪利用優(yōu)先推薦點(diǎn)

通過上述適宜性評(píng)價(jià)，分析了遼西地區(qū)適宜修建河槽雨洪暗蓄工程的地址，最終選取了關(guān)東營(yíng)子、三家村、邢家屯村、藥王廟、大梨樹溝村和五指山村6個(gè)雨洪利用優(yōu)先推薦點(diǎn)，為分析推廣點(diǎn)的適宜性差別、河槽雨洪暗蓄工程選址評(píng)價(jià)及推廣提供了依據(jù)。

4 結(jié)語

河槽雨洪暗蓄工程作為新型雨洪資源化的工程手段，對(duì)工程前期選址進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)具有必要性。本文提出河槽雨洪暗蓄工程建設(shè)條件適宜性評(píng)價(jià)方法，為該類工程推廣應(yīng)用提供了量化計(jì)算方法及評(píng)價(jià)理論，建立河槽雨洪暗蓄工程建設(shè)條件適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)遼西地區(qū)23個(gè)評(píng)價(jià)點(diǎn)進(jìn)行河槽雨洪暗蓄工程建設(shè)條件適宜性評(píng)價(jià)，最終得出6個(gè)優(yōu)先推薦點(diǎn)。本文不僅為遼西地區(qū)河槽雨洪暗蓄工程建設(shè)提供依據(jù)，對(duì)于河槽雨洪暗蓄工程在全國(guó)的推廣同樣具有積極意義。