王理想，何 影

（1．華北水利水電學(xué)院，河南鄭州 450045;2．東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040）

在黃土高原地區(qū)，2003—2010年累計(jì)建成各類淤地壩8 100多座，形成總庫(kù)容約32億m3，攔泥庫(kù)容約18億m3，可淤地約48萬(wàn)畝．但是淤地壩也面臨著“只建設(shè)不管理”、“工程老舊失修”、“配套設(shè)施不完備、利用率低下”等一系列問(wèn)題，需要對(duì)已建淤地壩工程的可持續(xù)能力進(jìn)行全面分析和評(píng)價(jià)．

淤地壩工程的可持續(xù)性評(píng)價(jià)是淤地壩在建成一段時(shí)間后，通過(guò)對(duì)外部條件和內(nèi)部條件的分析，并運(yùn)用系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)的評(píng)價(jià)方法來(lái)評(píng)價(jià)淤地壩的發(fā)展度、協(xié)調(diào)度、持續(xù)度等，以此對(duì)淤地壩的可持續(xù)性進(jìn)行診斷，并預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)，找出影響淤地壩可持續(xù)能力的風(fēng)險(xiǎn)因素，提出改善措施和建議［1－2］．關(guān)于淤地壩的可持續(xù)能力評(píng)價(jià)的體系、標(biāo)準(zhǔn)及方法鮮有文獻(xiàn)報(bào)道，可借鑒有關(guān)水利建設(shè)項(xiàng)目的可持續(xù)能力評(píng)價(jià)的相關(guān)研究．如黃勁梅［3］論證篩選了橡膠壩的評(píng)價(jià)指標(biāo)、構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，運(yùn)用層次分析法并結(jié)合MATLAB軟件確定指標(biāo)的權(quán)重值，利用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)方法對(duì)橡膠壩進(jìn)行工程建設(shè)后評(píng)價(jià)研究．葛冰等［4］提出水利建設(shè)項(xiàng)目可持續(xù)性評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，構(gòu)建了基于網(wǎng)絡(luò)分析法與模糊綜合評(píng)價(jià)法的評(píng)價(jià)模型并對(duì)臨淮崗洪水控制工程進(jìn)行了可持續(xù)能力評(píng)價(jià)．崔世彬等［5］對(duì)農(nóng)田水利工程可持續(xù)性運(yùn)行管理進(jìn)行了研究，將二元語(yǔ)義層次分析法引入到可持續(xù)性運(yùn)行管理的評(píng)價(jià)中．在前人研究的基礎(chǔ)上，對(duì)淤地壩建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行可持續(xù)能力評(píng)價(jià)，提出淤地壩可持續(xù)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)分析法并結(jié)合超級(jí)決策軟件建立模型，計(jì)算淤地壩各指標(biāo)的權(quán)重，結(jié)合模糊數(shù)學(xué)的理論方法得出淤地壩可持續(xù)能力綜合評(píng)價(jià)結(jié)果．并以甘肅省稱鉤河壩系為例，對(duì)該壩系進(jìn)行可持續(xù)能力評(píng)價(jià)，驗(yàn)證了所提出的評(píng)價(jià)理論與方法的合理性．

1 淤地壩可持續(xù)能力評(píng)價(jià)體系

1．1 評(píng)價(jià)指標(biāo)建立原則

①科學(xué)性、針對(duì)性原則．指標(biāo)體系既要科學(xué)又要概念明確，還要能結(jié)合淤地壩工程的特點(diǎn)，客觀、真實(shí)地反映壩系可持續(xù)能力的基本特征．②全面系統(tǒng)性原則．淤地壩可持續(xù)性受多方面因素影響，評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)綜合反映淤地壩在評(píng)價(jià)時(shí)段的總體情況，同時(shí)，每個(gè)指標(biāo)應(yīng)盡可能邊界分明，減少對(duì)同一內(nèi)容的重復(fù)評(píng)價(jià)，構(gòu)成具有內(nèi)在聯(lián)系的若干組、若干層次的指標(biāo)體系．③可操作性原則．指標(biāo)的定義應(yīng)當(dāng)盡量清晰、明確，數(shù)據(jù)便于獲取，易于賦值，指標(biāo)統(tǒng)計(jì)口徑盡可能與計(jì)劃、統(tǒng)計(jì)、會(huì)計(jì)核算口徑相一致，各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)及其相應(yīng)的計(jì)算方法、各項(xiàng)數(shù)據(jù)能夠標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化［6］．

1．2 可持續(xù)能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

遵循以上原則，通過(guò) Delphi法征詢專家意見(jiàn)［7］，建立淤地壩可持續(xù)能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見(jiàn)表1．

表1 可持續(xù)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1．3 指標(biāo)值的確定

①目標(biāo)偏離程度．采用工程建成、安全建成、經(jīng)濟(jì)效益建成、環(huán)境影響建成、社會(huì)影響建成5項(xiàng)指標(biāo)的得分來(lái)計(jì)算，設(shè)得分為S，公式如下：

②攔沙蓄水可持續(xù)能力．?dāng)r沙蓄水可持續(xù)能力=剩余攔洪庫(kù)容/設(shè)計(jì)攔洪庫(kù)容．

③淤地壩建設(shè)支持率．支持率=支持項(xiàng)目的人數(shù)/被調(diào)查人總數(shù)×100%．

④水土流失治理程度．水土流失治理程度=治理面積/水土流失面積總數(shù)．

⑤水資源利用情況，即水資源利用率．

⑥管理形式．鄉(xiāng)，村，承包或租賃，個(gè)人管護(hù)，無(wú)人管護(hù)．

⑦養(yǎng)護(hù)情況．專職人員養(yǎng)護(hù)、年維修經(jīng)費(fèi)情況等．

1．4 指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

淤地壩可持續(xù)能力評(píng)價(jià)的定性指標(biāo)與定量指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分別見(jiàn)表2和表3．

表2 定性指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

表3 定量指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)%

2 權(quán)重值的計(jì)算

2．1 指標(biāo)關(guān)系

通過(guò)Delphi法征詢專家意見(jiàn)，建立淤地壩建設(shè)項(xiàng)目可持續(xù)能力評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)系．與評(píng)價(jià)指標(biāo)A1相關(guān)聯(lián)的指標(biāo)有：B1，C1，D1，D2，E1，E2;與B1相關(guān)聯(lián)的指標(biāo)有：C1，D1，D2，E1，E2;與C1相關(guān)聯(lián)的指標(biāo)有：A1，B1，D1，D2，E1;與D1相關(guān)聯(lián)的指標(biāo)有：B1，D2，E1，E2;與E2相關(guān)聯(lián)的指標(biāo)有：B1，E1，E2;與E1相關(guān)聯(lián)的指標(biāo)有：C1，D2;與E2相關(guān)聯(lián)的指標(biāo)有：C1，D2，E1．

2．2 判斷矩陣

通過(guò)專家的2輪打分，得出各指標(biāo)的判斷矩陣．由于篇幅原因，這里僅給出目標(biāo)層為準(zhǔn)則下的判斷矩陣M，其他不再一一列出．

2．3 模型的建立

由于網(wǎng)絡(luò)分析法（Analytic Network Process，ANP）涉及計(jì)算過(guò)程太復(fù)雜，給ANP的推廣和應(yīng)用帶來(lái)了巨大的限制．美國(guó)Expert Choice公司開(kāi)發(fā)的Super Decisions軟件（即超級(jí)決策軟件，簡(jiǎn)稱SD軟件）是一個(gè)典型的ANP計(jì)算軟件，也是目前最實(shí)用、最精確的商業(yè)化軟件［8－9］．SD軟件可以構(gòu)造一個(gè)具有依存和反饋的決策模型，還可以利用ANP的超矩陣計(jì)算得出結(jié)果．根據(jù)指標(biāo)之間關(guān)系和判斷矩陣建立的模型如圖1所示．

圖1 淤地壩可持續(xù)能力評(píng)價(jià)ANP權(quán)重計(jì)算模型

由判斷矩陣，對(duì)各指標(biāo)之間的優(yōu)勢(shì)度進(jìn)行打分，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，即每步打分的一致性系數(shù)λ＜0．1．運(yùn)行SD軟件，根據(jù)專家打分結(jié)果計(jì)算出權(quán)重值，見(jiàn)表4．

表4 指標(biāo)權(quán)重值

3 綜合評(píng)價(jià)方法

運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)方法（Fuzzy Comprehensive Evaluation，F(xiàn)CE）對(duì)淤地壩進(jìn)行可持續(xù)能力的綜合評(píng)價(jià)，具體步驟［10－11］如下．

步驟1：根據(jù)具體情況確定評(píng)價(jià)的對(duì)象集、因素集和評(píng)語(yǔ)集．對(duì)象集O={o1，o2，…，on}，因素集U={u1，u2，…，um}，評(píng)語(yǔ)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)V={v1，v2，…，vn}．

步驟2：建立m個(gè)評(píng)價(jià)因素的權(quán)重分配向量A．表4即為應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)分析法確定的權(quán)重值，則A=［0．045，0．302，0．228，0．078，0．157，0．120，0．070］．

步驟3：計(jì)算隸屬度，建立模糊關(guān)系矩陣．

每一個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象都應(yīng)建立一個(gè)綜合評(píng)價(jià)矩陣R，即

．在確定Ri中，定性指標(biāo)采用專家打分法，邀請(qǐng)10位專家對(duì)各個(gè)定性指標(biāo)打分確定評(píng)語(yǔ)集．對(duì)于定量指標(biāo)，采用可持續(xù)評(píng)價(jià)中廣泛應(yīng)用的半梯形和梯形分布函數(shù)作為隸屬度函數(shù)，計(jì)算出各個(gè)定量指標(biāo)的評(píng)語(yǔ)集Ri=（r1，r2，…，rn）．

步驟4：經(jīng)復(fù)合運(yùn)算得到評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果B=AR．

4 工程實(shí)例

4．1 項(xiàng)目區(qū)概況

稱鉤河流域位于甘肅省安定區(qū)西北45 km，流域面積118 km2．屬黃土丘陵溝壑區(qū)第五副區(qū)，是祖歷河水系二級(jí)支流．行政區(qū)域包括8個(gè)行政村，2 500農(nóng)戶，人口密度96．02人/km2．該地區(qū)溝壑密度2．72 km/km2，侵蝕形式以水蝕為主，兼有重力侵蝕，年徑流模數(shù) 2．5萬(wàn) m3/km2，年侵蝕模數(shù)5 600 t/km2．該流域已建淤地壩中骨干壩為20座，中型壩為26座，小型壩為39座，水土流失治理面積53．66 hm2，占流域面積的 45．47%．

4．2 可持續(xù)能力評(píng)價(jià)

應(yīng)用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)稱鉤河壩系工程進(jìn)行可持續(xù)能力評(píng)價(jià)．由于各指標(biāo)之間的計(jì)算過(guò)程類似，現(xiàn)僅以目標(biāo)偏離程度、管理形式、養(yǎng)護(hù)情況3個(gè)具有代表性的指標(biāo)給出計(jì)算過(guò)程和評(píng)語(yǔ)集．

1）目標(biāo)偏離程度．采用工程建成、安全建成、經(jīng)濟(jì)效益建成、環(huán)境影響建成、社會(huì)影響建成5項(xiàng)指標(biāo)，打分結(jié)果見(jiàn)表5，并按式（1）計(jì)算指標(biāo)值．

由式（1）計(jì)算出稱鉤河壩系工程的目標(biāo)偏離程為0．56．其評(píng)語(yǔ)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)V=［0．4，0．3，0．2，0．1，0．0］，隸屬度矩陣各分量的計(jì)算結(jié)果為：r1=1;r2=r3=r4=r5=0．因此，目標(biāo)偏離程度評(píng)語(yǔ)集為［1．000，0．000，0．000，0．000，0．000］．

表5 目標(biāo)實(shí)現(xiàn)程度打分表

2）管理形式．邀請(qǐng)10位專家對(duì)稱鉤河壩系工程的管理形式進(jìn)行打分，專家打分得到的評(píng)語(yǔ)集為［0．000，0．300，0．400，0．300，0．000］，即 10 人中，有3位專家認(rèn)為稱鉤河壩系工程為弱可持續(xù)，4位專家認(rèn)為基本可持續(xù)，3位專家認(rèn)為較強(qiáng)可持續(xù)．

同理，養(yǎng)護(hù)情況的評(píng)語(yǔ)集為［0．000，0．300，0．400，0．300，0．000］．其他的指標(biāo)賦值見(jiàn)表 6．其評(píng)語(yǔ)集分別為：［0．000，0．000，0．250，0．750，0．000］，［0．000，0．000，0．000，0．100，0．900］，［0．000，0．453，0．547，0．000，0．000］，［0．000，0．410，0．590，0．000，0．000］．

由B=AR計(jì)算出稱鉤河壩系工程可持續(xù)能力綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，見(jiàn)表7．

表7 可持續(xù)能力綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

由表7可知，甘肅省稱鉤河壩系工程可持續(xù)能力為基本可持續(xù)．

5 結(jié)語(yǔ)

1）提出了一套淤地壩可持續(xù)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法對(duì)淤地壩的可持續(xù)性進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)．把定性指標(biāo)和定量指標(biāo)相結(jié)合，從而給淤地壩建設(shè)項(xiàng)目一個(gè)更加全面、合理的可持續(xù)評(píng)價(jià)結(jié)果．并經(jīng)大量壩系工程的驗(yàn)證與修改，具有可重復(fù)性好、客觀、科學(xué)等優(yōu)點(diǎn)．

2）利用SD軟件建立計(jì)算模型既可以避免大量復(fù)雜的人力計(jì)算，高效、準(zhǔn)確．SD軟件的應(yīng)用打破了ANP應(yīng)用的瓶頸．

3）以甘肅省稱鉤河壩系工程為例驗(yàn)證了淤地壩可持續(xù)評(píng)價(jià)理論．得出稱鉤河壩系可持續(xù)能力為基本可持續(xù)．

4）可持續(xù)能力評(píng)價(jià)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，各指標(biāo)之間存在內(nèi)在的聯(lián)系，應(yīng)用ANP方法將這些聯(lián)系考慮進(jìn)去，求出的權(quán)重值更符合實(shí)際情況，評(píng)價(jià)結(jié)果也更符合實(shí)際，更全面和科學(xué)．

［1］陳巖．基于可持續(xù)性發(fā)展觀的水利建設(shè)項(xiàng)目后評(píng)價(jià)研究［D］．南京：河海大學(xué)，2007．

［2］李超．水利工程項(xiàng)目可持續(xù)后評(píng)價(jià)體系研究［D］．成都：西南石油大學(xué)，2011．

［3］黃勁梅．橡膠壩工程建設(shè)后評(píng)價(jià)研究［D］．邯鄲：河北工程大學(xué)，2008．

［4］葛冰，陳巖，鄭垂勇．基于ANP－FCE的水利建設(shè)項(xiàng)目可持續(xù)能力評(píng)價(jià)研究［J］．水利經(jīng)濟(jì)，2010，28（4）：5－10．

［5］崔世彬，張慶華，馬靜，等．小型農(nóng)田水利工程可持續(xù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)［J］．人民黃河，2011，33（8）：146 －148．

［6］ Deng Judong．Properties of relational space for grey systems［M］．Beijing：China Ocean Press，1988．

［7］楊宇，董雯，劉毅，等．烏昌地區(qū)能礦資源開(kāi)發(fā)利用的可持續(xù)能力評(píng)價(jià)［J］．中國(guó)科學(xué)院研究生院學(xué)報(bào)，2011，28（3）：328－335．

［8］孫宏才，田平，王蓮芳．網(wǎng)絡(luò)層次分析法與決策科學(xué)［M］．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2011．

［9］劉睿，余建星，孫宏才，等．基于ANP的超級(jí)決策軟件介紹及其應(yīng)用［J］．系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2003（8）：141－143．

［10］秦壽康，梁達(dá)宏，傅榮林．綜合評(píng)價(jià)原理與應(yīng)用［M］．北京：電子工業(yè)出版社，2003．

［11］曹炳元．應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)與系統(tǒng)［M］．北京：科學(xué)出版社，2005．