基于层次分析法的海塘安澜工程评价指标体系研究

林乐曼，蔡子平

（1.温州市水利规划发展研究中心，浙江 温州 325000；2.温州市水旱灾害防御中心，浙江 温州 325000）

1 问题的提出

海塘是用于抵挡潮水的人工堤坝，随着我国社会经济的快速发展，仅仅发挥防洪潮安全功能的传统海塘工程，已不能满足沿海人民日益增长的对美好生活的需求，人们对海塘建设提出了新的期望和要求。2018年10月中央财经委员会第三次会议指出：要实施海岸带修复工程，建设生态海堤，提升抵御台风、风暴潮等海洋灾害能力。这就要求海塘建设在保障安全的前提下兼顾生态。2020年，浙江省率先提出海塘安澜的概念，并提出开展海塘安澜千亿工程建设行动[1]，计划通过“安全+ ”海塘建设，即在安全的基础上融合生态、交通、文旅等方面综合开发海塘，致力于建造让人民有幸福感的海塘。而建立一套科学且行之有效的评价体系以评测海塘的建设水平，对于指引未来高品质海塘建设具有重要意义。

具有综合功能的海塘安澜工程，其评价涉及多个目标，需要同时兼顾主观和客观认知，是一个较为复杂的问题。目前国内外与海塘相关的评价体系主要是围绕海塘安全[2-4]，对于具有综合功能海塘的定量系统评价指标体系研究相对较少，郑丽娟[5]根据海塘对社会影响的评价建立评价模型，但该模型对海塘的生态、工程管理等方面的指标考虑较少。海塘安澜工程评价模型构建的重点和难点主要在于指标的具体化、全面化、系统化以及指标权重的定量化。层次分析法作为一种综合评价方法，兼顾定性与定量的优点，在城市道路景观评价、美丽乡村评价、水利工程改造效果后评价、流域生态环境评价[6-9]等多个领域应用均取得较好的效果。因此，运用层次分析法结合海塘安澜的概念特点探讨建立评价指标体系，对各个指标的权重属性进行研究，为科学合理地评价海塘安澜工程建设提供一种方法。

2 构建基于层次分析法的评价指标体系

2.1 层次分析法基本理论

层次分析法（Analytial Hierarchy Process，AHP）诞生于20世纪70年代中期的美国，是由著名运筹学家托马斯·萨提（Thomas L. Saaty）率先提出的一种将定性与定量分析方法相结合的层次权重决策和评价分析方法[6]。该方法的基本思路是将复杂的问题层次化，并引入数学分析方法将定性事件定量化从而为决策和评价分析提供支持。

按照层次分析法的基本理论，建立评价体系一般需要以下4个步骤[6]：

（1）分析评价问题或对象的目标，剖析构成目标的准则和因素等要素，在此基础上搭建多层阶梯结构模型，也就是指标体系，通常根据分析对象的需要搭建3～4层结构，一般层级结构组成为目标层、准则层、指标层以及方案层；

（2）基于初步建立的多层阶梯结构模型，对同属于m-1层某一要素的m层相关元素，把m-1层的元素作为目标准则进行比较，依据预先设定的重要性尺度分级衡量相对重要程度，用判断矩阵表示；

（3）利用判断矩阵计算隶属于同一上层级要素的当前层级相关元素的权重值，并检查是否满足一致性检验的要求；

（4）以此类推，确定多层级的组合权重。

2.2 评价指标体系中指标的选取

评价指标体系是由评价指标组成的具有一定结构关系的集合。而评价指标作为最基本的组成单元，其选取是否具有代表性、合理性、系统性、全面性，能否真实反映评价对象的客观水平，直接影响整个指标体系的合理性。一般选取指标要依据客观性和现实性、可测性和可比性、简明性和综合性3个原则[6]。可以根据研究对象的特点，采用因子分析、头脑风暴等方法选取评价指标[10]。

2.3 指标体系权重赋值

各个指标权重是依据各级、各项指标在整个评价指标体系中的重要性大小排序而计算得到的。建立判断矩阵，经过必要的数理计算，从而确定指标权重赋值，为保障指标权重的科学性、合理性，邀请相关专家评分。具体步骤如下[6]：

建立判断矩阵。依次对同一层次中归属于同一上层准则的两两元素的重要程度进行对比分析，建立判断矩阵A=（aij）n×n，矩阵具有以下性质aij＞0，。式中aij表示元素Ai和Aj关于上一层次重要程度的比较结果，通常采用1～9比例标度法来对重要程度进行赋值，1表示同等重要，9表示前者重要程度远超后者；反之相应的倒数表示不重要程度，如1/9表示前者重要程度远远不及后者。

根据获得的判断矩阵A，计算其最大特征根λmax，相应的特征向量W，进行归一化处置的W向量也就是同一层级元素相互之间的权重比例。λmax与W的计算步骤如下：

（1）将A矩阵每行元素进行求积运算，对所得乘积分别开n次方，得到一个列向量，其中n为判断矩阵的阶数；

（3）A矩阵最大特征根λmax计算公式如下：

由于被评价对象复杂以及评价者思维逻辑的多样与局限，判断矩阵有一定概率会出现“甲的重要性高于乙，乙的重要性又高于丙，但丙的重要性反而比甲高”的逻辑矛盾导致结果不合理，因此必须针对判断矩阵开展一致性检验，具体检验方法如下：

表1 平均随机一致性指标表

3 海塘安澜工程评价指标体系以及模型构建

3.1 海塘安澜工程评价指标的选取和体系建立

2020年浙江省提出海塘安澜的概念，即安全可靠、生态友好、功能融合、引航发展的海塘[1]。而海塘安澜工程的建设目标是建成让人民有幸福感具有综合功能的海塘，该理念与近年来提出的“幸福河”理念存在一定共通之处，特别是在生态融合、文旅融合等方面[11-12]。通过对幸福河评价指标的研究，根据海塘安澜的概念及特点，本文构建了 3个层级的海塘安澜工程评价指标体系（见图1）。第一层为目标层，也就是海塘安澜工程的综合评价指数；第二层为准则层，由防御安全、生态友好、功能融合便民惠民、管养到位、文教传承、产业带动发展6方面组成；最后一层为指标层，即构成准则的具体评价指标，共18项。

图1 海塘评价指标体系递阶层次结构图

3.1.1 防御安全

海塘作为水利工程，第一要务是抵御洪潮灾害保护沿海人民生命财产安全，从海塘防御洪水的工程措施以及非工程措施方面考虑选择如下指标：

（1）防洪潮标准达标：海塘设计标准要求达到与闭合区人口和经济相适应的防洪潮标准。

（2）海塘整体安全：海塘结构安全稳定、无明显结构性破损、沉降满足安全范围要求、无病险情况。

（3）防汛防台准备充分：防汛道路畅通、物资储备到位、应急处置方案完备。

3.1.2 生态友好

生态友好是指塘前与塘后空间尽可能体现生态理念。具体有以下3个指标：

（1）塘前生态：在不影响行洪安全的前提下，可适当培育红树林、开发沙滩、引进滩涂草本植物、培植人工鱼礁等进行塘前生态修复。

（2）塘身及塘后生态：迎水坡可采用多孔隙结构，采用生态材料护砌，孔隙间可种植浅根灌草；堤顶及背水坡可开展绿化建设，塘后采用绿地、防护林、生态护塘河、湿地等生态措施，与周边环境相适应。

（3）环境面貌优良：海塘及岸带无乱搭、乱建、乱堆、乱排等情况，环境友好，整体面貌整洁。

3.1.3 功能融合便民惠民

（1）绿道贯通：海塘绿道全线贯通、接驳设计合理，打造休闲便民慢行系统。

（2）公共配套设施齐全：海塘及周边配套，停车场、休闲座椅、公共厕所、休闲驿站、垃圾桶、路标路牌等基础设施完备，有照明配套的路灯，有条件可以设置运动娱乐休闲设施以及观景平台等。

（3）集约融合：又称多规融合，实现空间集约共建功能融合，如融合交通、城市管廊建设、城市市政公园绿地规划。

3.1.4 管养到位

（1）产权明确：海塘管理范围及保护范围明确并且完成划界，产权归属清晰。

（2）专业队伍管护：海塘管理单位明确，管护经费来源稳定，有专业队伍实施海塘管理，产权人可委托第三方专业队伍实行物业化管理。

（3）数字化管理：基于遥感、视频监控、视联网等技术实现数字化智能管理。

（4）管理机制科学：海塘管理单位建立科学合理的海塘管护制度并严格执行。

3.1.5 文教传承

文化是一个地点乃至一个地域区别于其他同类的核心要素，也是不同海塘工程形成差异化的重要方面。具体包括以下2个指标：

（1）治水文化：保护发掘古塘、古闸等古代治水工程，学习治水人物，并通过合适的方式宣传水文化。

（2）地域文化以及自然科教：传承发扬沿塘的风俗地域文化，保护沿塘楼、亭、庙、塔等文化地标，可打造水情教育基地或文化科普馆。

3.1.6 产业带动发展

产业带动发展是指海塘服务于经济社会发展，带动周边产业发展，造福于当地群众。具体包括以下3个指标：

（1）引领旅游休闲产业：海塘沿线打造旅游特色产业，开设民宿、浴场、露营基地、便利点等休闲产业，产生带状旅游效应，带动周边经济发展。

（2）经济效益辐射：城郊型海塘附近乡镇村庄人均GDP提高、城市型海塘沿塘人居环境提升，城市品位和土地价值提升。

（3）群众满意度：周边群众及游客的满意度达到85%以上。

3.2 指标权重的确定

指标权重取决于该指标对上一级指标的重要性程度。根据2.3小节中指标权重的计算方法步骤，分别以第2层指标的权重确定、归属于管养到位准则的第3层指标的权重确定为例，对权重赋值计算过程进行展示。

首先邀请长期从事海塘建设管理、生态环境以及相关领域专家对指标两两之间的相对重要程度进行打分，根据专家打分结果得到判断矩阵（见表2～3）。

根据2.3小节中的公式，计算得到相应于判断矩阵A的最大特征值λmax=6.494 7，CI=0.098 9，查表1得RI=1.24，继而得到CR=0.079 8≤0.1，满足一致性检验要求，相应可得矩阵的特征向量W=｛0.378 3，0.106 3，0.067 7，0.240 9，0.039 6，0.167 0｝T，经归一化处理，即可得权重向量，即为准则A1～A6于第1层目标A的相对权重系数。

表2 准则层指标判断矩阵表

表3 归属于管养到位准则A4的指标层指标判断矩阵表

根据2.3小节中的公式，计算得到相应于判断矩阵A4的最大特征值λmax=4.123 3，CI=0.041 1，查表1得RI=0.90，继而得到CR=0.045 7≤0.1，满足一致性检验要求，相应可得矩阵A4的特征向量，经归一化处理，即可得权重向量W=｛0.159 6，0.390 9，0.085 7，0.363 8｝T，即为指标B41～B44于第2层准则A4的相对权重系数。在权重向量基础上乘以准则A4于第一层目标A权重值，即为指标B41～B44于第一层目标A的相对权重系数W=｛0.038 45，0.094 17，0.020 65，0.087 64｝T。同理，其他指标的权重也可相应计算得到。

4 实 例

4.1 工程概况

以深圳市宝安区西湾红树林海堤（海塘）为例进行海塘安澜工程评价模型检验[13]。西湾红树林海堤公园项目分为3期建设，目前一期、二期已完成并投入使用，长度约3.00 km。生态方面，塘前采用红树林护卫岸线、堤身结合市政绿地、湿地公园建设，绿化面积约19万m2；功能融合方面，建成5.18 km的环形绿道，人车分行互不干扰，部分段海塘与地铁实现空间共建，建设地下停车库、观海平台、观海栈道、儿童沙池游乐、4个篮球场、2个足球场运动配套等，可同时容纳3万人休闲游乐；文化传承方面，设立科普教育红树林文化广场、复原历史印记固戍码头、彰显抵御文化的绮云书苑；产业带动方面，海塘附近同步建设滨海风情小镇，占地约10 km2，发展创意产业、休闲旅游产业。整体上，海塘在防潮安全、功能融合、生态等方面建设效果较好。

4.2 海塘安澜工程评价模型的应用

本次邀请7位从事海塘工程建设管理、市政、文旅等方面的专家，遵循客观、公正的原则，以深圳市宝安区西湾红树林海塘为评价对象，查阅海塘相关资料，按照第3节建立的海塘安澜工程评价指标体系的指标层指标进行评分。每个指标评分范围为0～10分，10分表示非常好，0分表示非常差，将各位专家的评分结果取平均值，得到评分结果见表4。

将各指标评分与相应的综合权重值相乘并加和，得到西湾红树林海堤的综合评价系数为8.830。根据综合评分系数，西湾红树林海堤建设属于上等水平，在生态、文化、产业带动等多个方面做得较好，评价结果能客观有效地反映海塘建设现状，证明该评价体系和评价方法可行。

表4 海塘安澜工程评价结果表

5 结 语

本文从海塘安澜的概念和建设目标出发，初步尝试采用层次分析法（AHP法）搭建海塘安澜工程评价指标体系，以专家评分为数据基础分析计算准则层、指标层各个指标的权重属性，通过深圳市宝安区西湾红树林海堤（海塘）实例应用，验证海塘安澜工程评价指标体系及方法可行，为后续海塘安澜工程的科学合理评价提供借鉴。