浅析模糊综合评价法在蓄水坝方案优选中的应用

李冲

（北京中铁生态环境设计院有限公司，北京 102612）

蓄水坝类型的选择通常结合多种因素考虑，诸如：河道的实际情况、治理目的、防洪要求、景观效果、当地经济情况、建设工期、使用寿命、后期维护等。在以往的设计工作中，通常以专家和设计者的经验选择直接坝型，这种方案选择的方式主观因素占有很大的比重，缺乏对各影响因素的综合评价，缺乏说服力。笔者结合以往项目经验，采用模糊评价理论，以防洪能力，景观效果，工程投资，使用寿命，运行维护为影响因素，建立模糊综合评价模型，借助该模型为河道整治工程中的蓄水坝类型选择提供一条新的途径。

1 工程概况

石川河新建液压坝布设目的为了保证与上游两座已建溢流堰相接，在城区段形成连续水面，满足景观布设及游客亲水需求。石川河新建液压坝宽120m，高4m。

鹤市河新建橡胶坝和高南河新建溢流堰的建设目的为了能给水生态系统构建提供良好的水力基础，按蓄水深度的不同分别种植适宜生长的挺水、沉水、浮叶等水生植物。堰后水体的跌落、撞击，可以增加水与空气的接触，提高水体含氧量，从而改善河道水质。鹤市河新建橡胶坝坝高1.6m，坝宽40m。高南河新建溢流堰坝高0.7m，坝宽8m。

2 模糊综合评价流程

确定因素集U={u1，u2...，un}，表示为刻画被评价对象的n 种影响因素；确定评语集V={v1，v2...，vn}，表示评价者对被评价对象可能做出的评价结果而组成的评语等级集合；进行单因素模糊评价，构建模糊关系矩阵R；确定各因素的权重A=（a1，a2，...，an），表示各影响因素在综合评价中的重要程度，各因素满足归一性和非负性；采用合适的模糊合成算子将模糊权重A与模糊关系矩阵R 合成得到被评价对象的模糊综合评价结果矢量B；确定综合评价值μ，根据最大隶属度原则，确定被评价对象的评级等级。

图1 模糊评价流程图

3 模糊综合评价模型的建立

3.1 确定因素集

对于蓄水坝类型的选择，需要从多方面进行综合评判，结合以往项目情况总结，并征询专家意见，选取防洪能力，景观效果，工程投资，使用寿命，运行维护作为评价因素。这些因素构成了评价体系集合，即因素集：U=（防洪能力、景观效果、工程投资、使用寿命、运行维护）。

3.2 确定评语集

基于浅埋偏压大跨度隧道开挖面合理间距的研究分析…………………………………………… 安丰强，安丰军（7-117）

对于影响蓄水坝类型的各个指标的评价划分为5 个评价等级，构成模糊综合评语集V=（好、较好、一般、较差、差），为更直观的表现，对5 个等级进行赋值Wv=（100 75 50 25 0）。

3.3 构建模糊关系矩阵

单独对一个影响因素进行评价，被评价对象的影响因子ui对评语集V的隶属程度，为单因素评价，以ri=（ri1，ri2，...，rim）表示。被评价对象从每个影响因素u 对于评语集的隶属度可以构建一种评判局势，即模糊关系矩阵。即：

对于三种不同坝型，可得出模糊关系矩阵:

3.4 确定权重集

针对不同的工程存在不同的设计目的，在因素集中各因子的影响程度是不同的，有不同的侧重，这种衡量影响程度的参数为权重，即A=（a1，a2，...，an）。为了反应各因子的影响程度，对各因素应当满足归一性和非负性：

本文权重值结合3 条河道的蓄水坝建设目的进行确定，对于5 种影响因子（防洪能力，景观效果，工程投资，使用寿命，运行维护），采用专家估计法，由专家对各自影响权重进行赋值：

A石=（0.4 0.2 0.2 0.1 0.1）

A鹤=（0.25 0.2 0.35 0.1 0.1）

A高=（0.2 0.25 0.35 0.1 0.1）

3.5 模糊综合评价（以石川河为例）

利用M（∧，∨）算子将权重集合A与模糊关系矩阵R 合成得被评价对象得模糊综合评价结果向量B。R 中的不同行表示被评价对象从不同的评价因素来看对于各等级模糊子集的隶属程度，A 表示各不同的评价因素在综合评价中的重要程度，二者合成后得到模糊评价结果向量B，表示被评价对象从总体上来看对各等级模糊子集的隶属度。

式中：B 为模糊综合评价集即综合评定向量；bj为评价指标，，j=1，2，...，m，表示被评价对象从整体上看对Vj等级模糊子集的隶属程度；∧表示交运算两中取小，∨表示交运算两中取大。

经计算，B石=[0.3 0.4 0.2 0.2 0.1]。

3.6 模糊综合评定值

根据以上计算结果及评语集的5 级赋值，计算橡胶坝综合评定值

同理可计算液压坝综合评定值为77.5，溢流堰综合评定值为52.5。根据最大隶属度原则，液压坝综合评定值最高，评价为好。

根据以上计算方法，鹤市河项目中，橡胶坝、溢流堰综合评定值分别为71.25 和72.5，评价为较好，液压坝综合评定值为62.5，评价为一般；高南河项目中，橡胶坝和溢流堰综合评定值分别为75 和71.25，评价为较好，溢流堰评定值为60，评价为一般。

4 结论

根据以上模糊评价结果表明，石川河项目首先要考虑防洪问题，其次注重景观效果，液压坝方案优于橡胶坝，橡胶坝优于溢流堰，能够充分反映出三种坝型在河道防洪中的能力。鹤市河和高南河项目首先要考虑投资问题，而防洪能力和景观效果作为次要因素考虑，橡胶坝和溢流堰方案无明显优势，均优于液压坝，这也能够说明液压坝的投资偏高，不适用于有投资限制的项目。结合两河道实际情况，鹤市河较大，防洪标准和要求相对较高，在方案评定差别不大的情况下，选择更有利于防洪的橡胶坝更合适。而高南河河道较窄，仅8m 左右，防洪标准和要求相对较低，且缺少橡胶坝建设场地，选择溢流堰更合适。

5 结论

5.1 由于把模糊综合评价法引入蓄水坝选择中时综合考虑了多种因素影响，能够通过数字手段处理模糊的评价对象，对呈现模糊性的资料作出比较科学、合理、贴近实际的量化评价，将定性分析转化成定量分析，基本可以反映出坝型选择的合理性。

5.2 在使用模糊综合评价法对蓄水坝方案进行优选时，在确定指标权重向量、因素集U 对于评语集V的隶属程度时，不仅需要充分扩大调查样本，使权重和隶属度确定的主观影响最大化消除，还要让调查的专家和设计从业者对项目的基本情况有充分的了解和认识，确保评价成果客观有效。

5.3 模糊综合评价法可以作为设计工作中蓄水坝优选的一种途径，不仅仅限于文中所选指标，若有其他相关要求，可调整评价因素，建立符合要求的因素集。在具备投资、工期等具体的数据时，也可以采用定性和定量相结合的方法，构建模型求解。