辽宁省北票市凉水河干河子段防洪工程治理后评价

2022-02-14王娜

水利科学与寒区工程 2022年1期

关键词：防洪评判一致性

王娜

(北票市凌河保护区管理局，辽宁北票 122100)

1 防洪治理后评价方法

1.1 基本方法

效益后评价具有不确定性、模糊性特征，本文为定量描述其变化规律引入模糊理论中隶属函数；为解决指标权重计算时模糊综合法存在的主观性问题，采用AHP法以定量的形式反映主观判断的重要度，由此构造耦合的F-AHP模型。

1.2 评价体系

为客观反映防洪治理工程对区域生态环境、社会经济等方面的影响，以及防洪工程建设全过程，本文结合防洪治理规划和防洪工程特点，遵循针对性、完备性、数据可达性等原则，从建设过程P1、工程效益P2、生态环境P3、防洪目标与可持续性P4等角度选择指标如项目立项决策正确性Q1、前期工作质量Q2、施工准备工作Q3、投资控制Q4、工期控制与工程质量Q5、工程安全运行Q6、多年平均防洪效益Q7、防洪排涝保证体系完善程度Q8、水资源配置能力提高程度Q9、影响区域内项目支持率Q10、增强项目影响区发展潜力Q11、河流水环境改善情况Q12、水土流失控制率Q13、生态与社会环境改善程度Q14、防洪治理目标实现程度和正确程度Q15、制度设置和管理机构的合理性Q16、基础设施和相关政策的完备性Q17、工程可持续水平Q18构建后评价体系，如表1。

表1 防洪治理工程后评价体系

1.3 评价模型

本文利用模糊层次分析模型科学评价河道防洪治理综合效益，主要流程为：各指标权重采用AHP法求解，然后对防洪治理效益运用FCE理论分析，该方法充分考虑了FCE评判不确定事物和AHP法求解指标权重的优势。F-AHP模型可降低评价结果受主观评判的干扰，同时体现各模糊性因子的综合影响，保证效益评价的客观性与准确性，较传统的评比打分法更加真实、全面地反映实际状况[1-4]。

1.3.1 AHP法确定权重

步骤1：构造判断矩阵。将后评价体系中第k-1层相关的m项因素与第k层某项因素的相对重要度，邀请防洪治理工程领域的专家进行打分，并按照1～9标度准则建立判断矩阵A，其表达式如式(1)：

A={aij}m×m

(1)

式中：aij为评判因素i与j的相对重要度，各因素的重要性评判标准如表2，并且aii=1、aij=1/aji。

表2 1～9标度准则

步骤2：求解指标权重。归一化处理上述判断矩阵，经层次单排序后获取各项指标权重，相关计算式为：

(2)

步骤3：一致性检验。将判断矩阵A的最大特征根利用Matlab软件和公式AW=λmaxW求解，从数学的角度极易证明正互反矩阵A定存在正实数λmax。根据标度准则和专家评分构造的判断矩阵A并不完全符合一致性要求，为了反映判断矩阵的偏离一致性引入不考虑最大特征根的其他特征根平均值，其表达式为式(3)：

(3)

式中：λmax为最大特征根；n为矩阵的阶数。

判断矩阵符合一致性检验的评判标准为CR<0.10，其计算式为式(4)：

(4)

式中：RI、CI为不同阶数矩阵的平均随机一致性指标和离散一致性程度指标，各阶数矩阵的RI值按照表3确定。

表3 离散一致性指标值RI

1.3.2 模糊综合评价

FCE是一种将定性描述利用模糊数学法转化成定量评判的综合方法，该方法具有系统性强、结果清晰的特点，对于解决难以量化、模糊性问题具有较强适用性。

步骤1：构造模糊评判集。设V={v1,v2,…,vk}为防洪治理后评价等级集，按从低到高或者从高到低的评语构成，其中vi代表效益评价等级，可结合防洪治理实际情况确定级数和方式。

步骤2：构造模糊评判矩阵。将各项指标利用单因素评价法分析，从而确定单因素i隶属于评价等级vj的程度，由此构造模糊评价矩阵Ri。

步骤3：模糊综合评价。一般地，不同指标对防洪治理效益后评价的贡献率不同，所以有必要引入权重模糊集Wi。

按照从下层至总目标层的原则依次确定各项因素的模糊隶属度，经合成运算确定综合评价结果，并按照最大隶属度准则判断防洪治理效益后评价等级。

2 实例应用

2.1 工程概况

凉水河属大凌河一级支流，流经北票市大三家乡、西官营镇、凉水河乡、台吉镇后汇入白石水库，河道总长51 km，总面积731 km2，平均比降7.2‰，年径流量3435万m3。受地形条件影响，该区域降水在地区分布极不均匀，容易发生局部暴雨，受下垫面影响，一般多为超渗产流，洪水陡涨陡落，峰高量大，洪量比较集中。凉水河干河子段防洪工程治理长度8.625 km，其工程任务是确定河道治理措施，固定河势，确保沿岸防洪安全。工程布置分河道护岸工程及生态治河工程[5-6]。

2.2 确定指标权重

根据防洪治理实际情况和层次分析法，按照1～9标度准则构造评价体系中各因素的判断矩阵，如表4。

表4 准则层判断矩阵

然后利用式(2)确定准则层各因素权重，即ωA-B=(0.1310,0.4978,0.0556,0.3156)。采用Matlab软件求解矩阵的λmax，可以确定λmax=4.0568，CI值为0.0186，查表3获取4阶矩阵的检验标准为RI=0.89，由此表明构造的判断矩阵符合一致性检验要求，可以用于权重的确定。