基于改进的Shapley补偿测算方法的水库移民工程费用测算研究

杨 柏

(本溪市水库移民管理局，辽宁 本溪 117000)

水库工程移民补偿费用的合理测算一直是水库工程施工的难点和重点[1]，传统方法通过对几个费用测算因子进行权重设定后，进行加权计算得到水库移民的工程费用[2- 6]，这种方式往往存在权重设置主观的局限，很难综合平衡水库工程移民和水电开发者之间的的权益。近些年来，有学者结合Shapley补偿测算方法对四川锦屏一级电站水库移民工程费用进行测算，结果表明该方式下测算的水库工程移民费用可实现不同利益因子之间的有效平衡，实现水库移民工程费用的合理测算[8]。但传统Shapley补偿测算方法不能实现测算因子之间的客观设定，存在一定的主观性。为实现水库工程移民测算费用的精准设定，结合改进的Shapley补偿测算方法[9- 10]，以辽宁东部某水库工程为研究工程实例，对该水库移民工程费用测算影响因子进行客观设定，实现水库移民工程费用的精准测算。

1 改进的Shapley补偿测算方法

Shapley补偿测算方法对于任意子集S都相对应其计算实值函数V(S)满足：

V(φ)=0

(1)

V(S1∪S2)≥V(S1)+V(S2)，S1∩S2=φ

(2)

式中，V—特征函数；V(S)—特征函数的收益指数。

假定Bi(i=1，2n)表示各个因子获得的最大收益比，其中：

(3)

则水库移民的合作测算效益值得计算方程为;

Vi=Fi(Δw)-S(Δw)-R(Δw)

(4)

式中，Fi(Δw)—水库工程造成的房屋损失；Ri(Δw)—相互合作方式下的收益；S(Δw)—测算效益函数。

结合收益贡献度来对其收益进行测算，测算方程为：

(5)

式中，MBi—收益贡献度；Bi—互相合作后的测算效益值；V(I)—总的测算费用。

在计算收益贡献度的基础上，结合风险度因子来对水库移民工程的费用进行测算，测算方程为：

(6)

式中，MRi—风险测算因子；Ri—技术风险因子。

在风险因子计算的基础上，对其资源投入程度进行测算，测算方程为：

(7)

式中，MRli—投资比例；Ii—水电开发的投资成本。

在开发成本测算的基础上进行各指标权重的计算分析，主要采用指标模糊权重分析方法对各指标的权重进行客观设定，对各指标进行逐一比较，构建指标排序的二元矩阵，计算方程为：

(8)

式中，eij—指标的影响度。

在此基础上，对各指标影响度进行归一化处理，得到各个指标的权重向量，计算方程为：

(9)

式中，w—影响权重；rik—隶属度影响因子。

2 实例分析

2.1 工程概况

设计水库所在流域地处东部低山丘陵区，山多沟多，山脊呈东北～西南走向，高程在200m以上，土壤多为壤土，森林植被率为40.5%，水库设计总库容2147万m3，兴利库容476万m3。水库工程等级为Ⅲ等，大坝枢纽主要建筑物为3级，次要建筑物为4级。水库主体工程由大坝、溢洪道、输水洞组成。大坝最大坝高13.2m，坝长2325m，为均质土坝。溢洪道高程138m，宽20m，最大泄流量238.62m3/s。输水洞洞径1.2m×1.5m，最大泄流量2.77m3/s。库区的主要土地利用面积统计结果见表1。

表1 库区设计范围内土地利用情况统计结果

2.2 投资成本效益测算

结合改进的Shapley补偿测算方法对区域不同占地类型的补偿标准进行了测算，测算结果见表2—4。

表2 农业用地补偿标准

表3 其他用地补偿标准

表4 其他费用补偿标准

结合区域内主要用地类型按照征地补偿标准对区域内典型土地利用类型及主要种植农作物的补偿费用进行了测算，区域内旱地面积较大，补偿标准及倍比也较高。城镇利用地及其他农业用地所占面积较小，因此这两类土地利用补偿标准及倍比相对较低。区域内主要的农作物为玉米，对于主要农作物玉米的补偿标准则是按照地方标准定额进行测算标准的设定。

2.3 初始补偿费用的测算

在各个测算标准设定的基础上，结合改进的Shapley补偿测算方法对研究区域水库移民工程补偿费用进行了初始测算，初始测算结果见表5。

表5 水库移民工程初始费用测算结果

改进的Shapley补偿测算方法的初始测算结果表明水电亿元进行开发后，水电收益为18.92亿元，而对于水库施工移民补偿费用为1.48亿元，其中工程投资的5%作为水库运行的前期费用。

2.4 初始补偿费用的改进测算

在水库移民工程补偿费用初始测算的基础上，对其初始补偿费用的测算额度进行划定，划定结果见表6。

表6 初始补偿费用的改进测算结果

从表6可知，水电企业在水库运行后的风险和投入影响比重较低。从水库风险和资源投入而言，水电企业的所占的比例均较大，水库在施工的过程时，对水库移民的利益产生一定程度的影响，未修建水库前，水库工程移民的费用为0.88亿元，而在水库修建后，其工程移民的补偿费用为1.48亿元。相比于补偿前，其补偿风险的额度提高了22%。综合风险、收益及投入，工程移民的补偿费用为0.60亿元，这对于水库移民的合作积极性有较好的推动作用。

2.5 水库移民工程补偿费用结果对比

结合传统方法和改进算法对水库移民工程补偿费用进行了测算结果的对比，对比结果见表7。

表7 改进前后测算方法对比结果

从表7中可知，相比于传统Shapley补偿测算方法，改进后的Shapley补偿测算方法在水库移民工程补偿金额上有所减少，但分配比例有所增加，这对于水库移民和水电开发企业均比较有利。相比于传统算法，改进算法下的风险因子比例都有所下降，下降幅度在5%～11%之间，这也使得水库移民和水电开发企业之间合作的风险因子有所减少。从最终测算的水库移民补偿费用分配比例来看，改进后的Shapley补偿测算方法下的分配比例有所增加。

3 结语

(1)改进后的Shapley补偿测算方法可有效降低水库移民工程补偿不同利益方的矛盾冲突，相比于传统方法可实现水库移民工程费用的最优化计算。

(2)实例结果表明，合作分享效益的补偿模式对于水库移民来说更为有利，在今后水库设计过程中应当充分考虑水库移民的贡献比例。

(3)采用改进后的Shapley补偿测算方法，虽可实现水库工程移民费用的理论最优计算，但在设计中还需结合实际当地实际情况进行一定的权重调整。