法库县拉马河慈恩寺段整治工程疏浚效益评价

高 杰

(沈阳市鹏展建筑工程有限公司，辽宁 沈阳 110000)

河道是保障粮食生产安全及增强农业生产能力的基础设施，也是农村水环境安全、饮水安全和城乡防洪安全的重要保障，河道疏浚为农村发展、粮食增产和城乡水环境治理提供了强有力的支撑。然而，河道疏浚工程涉及环节多、覆盖范围广、投资规模大且区域性较强，为保证投资决策的科学合理性，更加充分的发挥整治工程效应，有必要综合评价工程的疏浚效益[1-2]。

实际上，河道整治工程受水体环境、植物群落、防洪等级、河道宽度、护岸形式等多种因素影响，各参评因素对疏浚效益评价的贡献率也不同，甚至存在不相容的相互关系，所以评价体系的构建必须全面考虑各类因素[3-4]。为解决多因素不相容的系统性复杂问题，蔡文教授提出了一种适用于多因素评价的物元模型，该模型保证了模糊性、复杂问题评价的准确度。

1 物元模型

1.1 基本方程

物元模型具有操作简单、运算量少、精准度高等优点，可以系统、全面地反映决策样本的真实情况。针对复杂的多因素不相容问题,拟利用简单的数学方法，实现质与量的转化，保证疏浚效益评价的客观合理性。

给定事物N关于特征C的量值υ，则描述事物的基本元为有序三元组R=(N,C,υ)，称R为物元，并将反映事物、特征、量值称为物元三要素。若以n个特征C1、C2、…、Cn及其所对应的量值υ1、υ2、…、υn反映事物N，则构造的n维物元R如式(1)：

(1)

式中：Ri(i=1、2、…、n)为n维物元R的分物元。

1.2 等级关联度

待评物元隶属于实轴上某点的程度利用关联函数求解的量值衡量，针对所有参评因素间的不相容关系可以利用具体的函数值来定量描述。利用式(2)求解疏浚效益各参评指标的关联度。

Kj(υi)=

(2)

式中：ρ(υi,Xji)、ρ(υi,XNi)为待评物元量值υi与有限元区间Xji、XNi之间的距离；Kj(υi)为参评指标υi关于疏浚效益等级Nj的关联函数值。

针对所有参评指标C1、C2、…、Cn的权系数λ1、λ2、…、λn应用层次分析法确定，综合各项指标权系数和关联函数值计算隶属于Nj的程度，计算如式(3)为

(3)

1.3 评价指标等级

以Kj0(P)=maxKj(P)为约束条件，关联函数处于0≤Kj0(P)<1范围时，代表疏浚效益能够满足某等级标准要求，其数值大小反映了趋近标准的程度；关联函数处于-1≤Kj0(P)<0范围时，代表疏浚效益不能满足某等级标准要求，但在一定条件下可以转化为该等级；关联函数Kj0(P)<-1时，代表疏浚效益不能满足某等级标准要求且不具备转化条件。

2 实例应用

2.1 工程现状

法库县拉马河慈恩寺段整治工程位于汪家沟村，距法库县城20 km，该段河道穿越村落，是居民区，经计算现状河道标准达不到防洪标准。近年来，乡镇投入部分资金对河道险工段进行治理，但由于资金有限达不到防洪标准，治理段已冲毁塌陷，汛期有河水上岸现象，人行木桥已损坏，对当地居民出行及生命财产安全造成隐患。每年汛期都要多次进行清淤维护，增加当地农民的经济负担，迫切需要对区域内原有河道进行治理[5-6]。

根据项目区实际情况和测量数据，在有关单位充分论证的基础上，拟定主要设计内容。工程起点为穿越村屯河道桥上游118 m盖板涵处，终点为河道原格宾石笼护脚下游25 m，全长494 m，以生态综合治理为理念，总体布局划分A、B两个区域，具体如下：A区河道清淤118 m，单侧格宾石笼护脚118 m(北侧)；B区河道清淤376 m，双侧筑堤752 m，双侧浆砌石护脚752 m，拆除干砌石笼360 m，拆建人行桥1座,尺寸为24 m×3 m，新建跌水1座，新建宾格石笼堰3座，单侧堤顶砂石路376 m。

结合法库县拉马河整治前后的实际情况，从河道功能、水体环境、结构形式等角度选择20个典型指标，并对各项指标权系数应用层次分析法计算，如表1。

表1 疏浚效益评价体系与各指标权系数

2.2 构造经典域和节域

考虑到现阶段还未形成普遍适用的设定经典域与节域物元的方法，对于不同河道所选择的效益评价指标通常存在明显差异，这是由于不同地区的城市发展、经济条件、工程投资等具有较大差异，且各流域的整治标准不尽相同；此外，参评指标往往具有显著的区域性，其可移植性较差，所以必须结合实际情况构造适宜的评价标准。

本文综合考虑河道水安全等级、生态城市发展规划及水生态文明建设要求，将疏浚效益从高到低划分成3个等级，不同等级下所有参评指标的节域RN和经典域R01、R02、R03，如表2。

表2 经典域和节域物元

2.3 明确待评事物

设法库县拉马河慈恩寺段整治工程实施前、后的实际数据为待评物元，并利用文中所述式(2)求解整治前后的疏浚效益，如表3。

表3 河道治理前后的各等级关联度

2.4 评价结果

采用式(3)综合处理所有参评指标的权系数及其隶属于各等级的关联度，从而确定法库县拉马河慈恩寺段整治工程疏浚前后的效益值，如表4。由表4看出，法库县拉马河慈恩寺段整治工程极大地改善了沿河两岸的生态环境和水体环境，工程实施后物元模型输出自3级增加至2级，该工程有效解决了河道淤积和有害物质含量超标的问题。同时，河道整治工程明显提高拉马河的蓄水调节能力和抗旱能力，极大地提高了区域抗洪涝灾害水平，为农业粮食安全生产、农民增收创收等奠定了坚实基础。

表4 疏浚效益综合评价

3 结 论

本文以法库县拉马河慈恩寺段整治工程为例，应用物元模型综合评价了疏浚前后的工程效益。结果显示，整治工程的实施极大地改善了沿河生态环境和水体环境，有利于解决河道淤积和水体污染问题，为创建生态宜居、人水和谐的滨水宜居的河流奠定了坚实基础。