撫順市清原縣清河防洪工程效益評價

劉英民

（大孤家鎮事業服務中心，遼寧 撫順 113305）

0 引言

借鑒相關文獻資料和調研數據，目前的評價研究多選用定型指標，較少考慮量化措施，且多側重于生態加之分析和水質改善評價等。云模型是一種可以實現定量與定型轉化的計算方法，對水利項目投資風險分析以及構筑物安全綜合評價等具有較好適用性。防洪工程效益評價涉及因素較多，云模型的隨機性、模糊性較好，對以往的“好、壞”做出具體計算評價，可以促進工程經驗的推廣應用。因此，本文通過分析社會、經濟、生態等效益所涉及的因素建立評價體系，運用投影尋蹤(PP)-云模型評價撫順市清原縣清河防洪工程效益，該模型有效解決了傳統方法的客觀性問題，能夠系統全面地反映防洪治理整體效益[1]。

1 防洪工程效益評價

1.1 創建評價體系

本文遵循科學性、客觀性、系統性和可獲取性等原則，充分考慮防洪工程實際情況選取13 項典型指標構建評價體系，如表1 所示。

表1 清河防洪工程指標體系

1.2 劃分評價等級

結合國際通行標準、專家經驗、相關行業規范及學術論文，將防洪工程效益評價劃分成極差(Ⅴ級)、較差(Ⅳ級)、一般(Ⅲ級)、較好(Ⅱ級)、極佳(Ⅰ級)五個等級，如表2 所示。

表2 防洪工程效益評價等級

1.3 計算綜合權重

1.3.1 主觀權重

根據初始權重利用逆向云發生器求解He、En、Ex三個特征值，然后將云滴利用正向云發生器補充，從而計算出相應的權重，主要流程為：

1）充分考慮實地調查數據和專家打分值，合理計算各參評因子初始權重；

2）采用逆向云發生器按照公式(1)計算3 個特征值，即：

3）依據云發生器和求解的超熵He、熵En、期望Ex值生成云滴數值，計算確定相應的主觀權重值w1i。

1.3.2 客觀權重

投影尋蹤法(PP)主要是利用投影指標函數(映射關系)將高維空間數據投影到低維空間上，通過求解最優函數值確定能夠描述高維空間特征的最優值，計算流程為：

1）歸一化處理參評指標原始數據，從而生成含n項參評指標的m個參評對象初始矩陣R=(xij)m×n。

2）構造投影函數，將初始指標按照線性投影的方式映射到方向向量上，從而確定參評指標投影至Zi，計算公式如下：

式中：a——投影方向向量，即a=(a1，a2，…，an)。本文利用以下方法確定投影函數Q(a)，計算公式為：

式中：S(a)、d(a)——投影值Zi的標準差和局部密度局部密度半徑與計算均值，通常不同特征值之間的距離和計算函數，或情況下取1 和0。

3）對投影函數進行優化處理，從而建立適應度函數max Q(a)：

最后，采用全局擇優的概率搜索法——RAGA，經迭代計算以最優個體均值為客觀權重值w1i。該方法包括選擇、交叉、變異等過程，其理論依據是模擬生物遺傳和優化過程，對模擬分析多目標問題具有較好適用性[2]。

1.3.3 組合權重

本文綜合考慮云模型求解的主觀權重w1i和投影尋蹤法(PP)求解的客觀權重w2i，經耦合運算確定最終的組合權重，其表達式為：

1.4 計算隸屬度

1）結合工程現場具體情況以及防洪治理目標，合理確定各評價標準等級與所有參評指標計算數值。

1.5 評價流程

總體上，可以將防洪工程效益評價劃分成6步，主要評價流程如圖1所示。

圖1 防洪工程效益評價流程

2 實例應用

2.1 工程概況

表3 參評指標值計算方法

2.2 云模型計算權重

根據云發生器和領域內專家打分結果，計算準則層以及因素層各參評指標的權重占比如圖2 所示。結合圖2 云發生器計算結果確定相應的權重數值，如表4 所示。

圖2 云模型權重示意圖

表4 云模型計算權重

結果表明，專家對“工程改善生態環境”表現出明顯的偏向，對生態賦予的權重最大為0.536，明顯高于經濟和社會效益權重，其中水質達標率、林草覆蓋率以及水土流失強度等定量指標權重明顯較高，但防洪工程還必須兼顧滿意度、增量和就業效益等。受專家主觀判斷影響，遵循“人水和諧”理念的河道防洪工程評價結果不夠客觀，難以真實全面地反映工程整體效益[3-5]。

2.3 組合權重計算

防洪效益評價指標組合權重如表5 所示。

表5 防洪效益評價指標組合權重

由表5 可知，公眾環保意識、經濟和就業效益權重有所增大，而水質達標率和水土流失強度等指標占比有所下降，這種變化客觀反映了河道治理理念，更加科學全面地體現了防洪工程的社會經濟效益，保證了計算結果科學合理性。

2.4 評價等級

采用條件云發生器和公式(6)～(9)計算所有參評指標隸屬度，為減小計算誤差重復計算1000 次，遵循最大隸屬度原則確定最終的評價等級，如表6所示。

表6 防洪工程效益評價等級

2.5 結果分析

結果表明，撫順市清原縣清河防洪工程效益較好，其中景觀效益、居民滿意度及林草覆蓋度等治理效果較好，但水土流失強度、水污染控制處理費用、物種多樣性指數等指標未能達到滿意的整治效果。因此，未來的河道整治工程應注重對污染源的控制，建議加強水土資源與林草植被的合理開發，加快植被種植結構的優化調整。

為進一步驗證防洪效益評價的準確性，通過對清原縣清河的實地調查發現，此次防洪治理工程既消除了沿岸農田受洪澇災害的威脅，有效解決河流侵蝕沖刷問題，沿岸種植喬灌木樹種，林草覆蓋率明顯提高，逐步形成了水景觀平臺。經問卷調查可知，防洪工程的實施增強了河道的生態、娛樂和景觀功能，充分體現了人水和諧的理念，實際情況與投影尋蹤(PP)-云模型計算結果保持一致，該方法能夠用于防洪效益研究。

3 結論

從經濟、生態和社會等角度選用13 項典型指標構建防洪效益評價體系，并結合國際通行標準、專家經驗、相關行業規范及學術論文，將防洪工程效益評價劃分成極差(Ⅴ級)、較差(Ⅳ級)、一般(Ⅲ級)、較好(Ⅱ級)、極佳(Ⅰ級)五個等級。

綜合考慮主、客觀屬性提出投影尋蹤(PP)-云模型，保證了評價結果科學合理性。以撫順市清原縣清河防洪工程為例，驗證了該模型的實用性與可行性，為流域防洪治理及方案設計提供一定參考。

防洪治理工程涉及范圍廣、因素多，本文未考慮人員組織管理等因素的影響，故如何確立評價標準，選擇合理的參評指標，突出效益評價中組織管理的重要作用仍需進一步深入研究。