劉婷婷等

摘要在水庫(kù)移民安置規(guī)劃及監(jiān)督評(píng)估的過(guò)程中，由于對(duì)水庫(kù)移民安置區(qū)優(yōu)化選擇、安置質(zhì)量、環(huán)境容量、后期政策實(shí)施效果等方面的描述存在不確定性以及不同量綱、相互沖突的多目標(biāo)問(wèn)題，采用模糊數(shù)學(xué)理論解決此類的模糊問(wèn)題具有很大的優(yōu)勢(shì)。文章對(duì)模糊數(shù)學(xué)理論在水庫(kù)移民問(wèn)題的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，發(fā)現(xiàn)模糊理論在水庫(kù)移民中的應(yīng)用研究存在一定的不足，并針對(duì)僅用模糊數(shù)學(xué)理論的局限性提出了與其他數(shù)學(xué)模型相結(jié)合，從而改進(jìn)單一使用模糊理論缺陷的建議。

關(guān)鍵詞水庫(kù)移民；模糊數(shù)學(xué)理論；改進(jìn)

中圖分類號(hào)S11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）21-07300-03

Application of Fuzzy Mathematics Theory in Reservoir Resettlement

LIU Tingting， WANG Xin（North China University of Water Resources and Electric Power， Zhengzhou， Henan 450000）

AbstractIn the process of reservoir resettlement planning and supervision evaluation， since fuzzy mathematics theory has some advantages in describing uncertainty and handling conflicting multiobjective the reservoir resettlement area optimization selection， placement quality， environmental capacity， evaluation of post supporting effect problems， which has different dimension. This paper presented a survey of fuzzy mathematical theory applied to the problem of reservoir resettlement and supervision and evaluation， and has found the disadvantage of application of fuzzy theory in reservoir resettlement. Finally， it puts forward that the theory of fuzzy mathematics combines with other mathematical model， so as to improve the single using of fuzzy theory.

Key wordsReservoir resettlement； Fuzzy mathematics theory； Improvement

在江河上筑壩建庫(kù)，是人們有效控制洪水災(zāi)害，充分利用水資源的重要手段。在水庫(kù)建設(shè)的同時(shí)，不可避免地產(chǎn)生水庫(kù)淹沒(méi)與人口遷移，導(dǎo)致一定區(qū)域范圍內(nèi)社區(qū)結(jié)構(gòu)解體及重組。由于水庫(kù)移民具有集中、量大及非自愿的特點(diǎn)，在移民安置工作上，我國(guó)走過(guò)一段“重工程、輕移民”的曲折道路。建國(guó)初期對(duì)移民問(wèn)題研究不足、導(dǎo)致移民安置中產(chǎn)生一系列經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境問(wèn)題。這些問(wèn)題經(jīng)過(guò)從中央到地方的各級(jí)政府和廣大水庫(kù)移民工作者多年的努力，逐步得到了解決，但留下的教訓(xùn)十分深刻。水庫(kù)移民安置是一項(xiàng)集自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等科學(xué)于一體的系統(tǒng)工程，它具有自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的雙重屬性。近年來(lái)水庫(kù)移民工程吸引了眾多學(xué)者進(jìn)行研究，以期通過(guò)科學(xué)方法預(yù)測(cè)和優(yōu)化選擇安置工程方案[1-2]。目前用數(shù)學(xué)建模方法進(jìn)行研究的報(bào)道有很多，其中用模糊數(shù)學(xué)理論綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)水庫(kù)移民安置工程進(jìn)行研究的論文2011年～2014年5月分別為30、40、65、12篇，共147篇（數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)知網(wǎng)）。其信息量之大，所選指標(biāo)各異，導(dǎo)致分析結(jié)果差異巨大。筆者擬通過(guò)梳理發(fā)現(xiàn)模糊數(shù)學(xué)理論研究的不足之處，進(jìn)而改進(jìn)分析方法為政府決策提供更精確的理論依據(jù)。

1模糊綜合評(píng)價(jià)法在水庫(kù)移民工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

水利水電工程的開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)生的移民搬遷安置，安置規(guī)劃往往是靠政府行為來(lái)選擇，具有很大的盲目性和主觀性。早在2000年緱元有將模糊數(shù)學(xué)方法應(yīng)用于水庫(kù)移民安置區(qū)的優(yōu)化選擇，提出了安置區(qū)的選擇原則，并制定了選擇標(biāo)準(zhǔn)[3]。為了達(dá)到所設(shè)定的優(yōu)化目標(biāo)，構(gòu)造多層次多目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)選比較，對(duì)于各子目標(biāo)判斷體系權(quán)值的確定使用專家打分法，而對(duì)于復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、政治指標(biāo)和社會(huì)指標(biāo)的權(quán)值采用層次分析法。確定子系統(tǒng)目標(biāo)評(píng)判矩陣時(shí)，針對(duì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)采用梯形分布偏大型函數(shù)，對(duì)于指標(biāo)較難確定和只有社會(huì)效益而無(wú)確定指標(biāo)數(shù)的目標(biāo)，由專家和安置區(qū)居民打分的辦法確定[3]。目標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)加權(quán)平均模型M（·，﹢），此模型對(duì)所有因素依權(quán)重大小均衡兼顧，可以全面考慮各因素起的作用。該方法條理清晰，可操作性較強(qiáng)，對(duì)移民安置區(qū)的優(yōu)化選擇和科學(xué)決策提供了依據(jù)是該文的特色。

移民搬遷后遺留問(wèn)題多，需要引進(jìn)規(guī)范化、科學(xué)化的項(xiàng)目管理方法。胡寶柱針對(duì)水庫(kù)移民安置質(zhì)量的優(yōu)劣評(píng)定問(wèn)題，考慮到許多指標(biāo)難以用精確數(shù)學(xué)予以表示和計(jì)算，評(píng)定中各定量與定性指標(biāo)對(duì)于評(píng)定結(jié)果的重要性采用層次分析法求其權(quán)重系數(shù)，然后用模糊數(shù)學(xué)的原理進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)得到最后相應(yīng)的分?jǐn)?shù)[4]。從而對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的質(zhì)量可以做某一時(shí)段的橫向排序，也可就某一評(píng)價(jià)對(duì)象的安置效果進(jìn)行不同時(shí)段的縱向比較。該方法計(jì)算易于編程和實(shí)現(xiàn)電算，有利于在水庫(kù)移民安置工作中推行規(guī)范化、科學(xué)化的項(xiàng)目管理。

胡寶柱和孔令強(qiáng)[5]等運(yùn)用AHP（Analytic Hierarchy Process）及模糊理論，對(duì)移民社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，而不同的是孔令強(qiáng)對(duì)水庫(kù)移民社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，涉及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)多個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展目標(biāo)。一般來(lái)講，經(jīng)濟(jì)效果比較容易進(jìn)行定量分析，而社會(huì)效果通常采用定性分析評(píng)價(jià)，用一些局部的、間接的、相對(duì)的指標(biāo)來(lái)反映，難以用綜合定量的指標(biāo)來(lái)分析，這就使得對(duì)不同的移民安置點(diǎn)的社會(huì)效果的進(jìn)行直觀清晰的優(yōu)劣比較產(chǎn)生困難。對(duì)于這類屬于“模糊問(wèn)題”各層指標(biāo)權(quán)重不一，僅使用層次分析法顯得不夠，故該文采用德?tīng)柗品ㄅc之結(jié)合，確定權(quán)重，并依據(jù)矩陣的一致性理論進(jìn)行有效性論證和必要調(diào)整。因素評(píng)判矩陣的定性指標(biāo)通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法或者貼近度的方法確定，而定量指標(biāo)采用梯形分布函數(shù)確定。

移民環(huán)境容量與時(shí)間有關(guān)，與區(qū)域的資源條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、環(huán)境質(zhì)量和人們的生活期望水平有關(guān)，環(huán)境容量是可變的，對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)比較困難。賈永飛等[6]提出運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)水庫(kù)移民安置區(qū)的環(huán)境容量分析評(píng)價(jià)，從安置區(qū)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和資源4個(gè)方面進(jìn)行分析，建立安置區(qū)環(huán)境容量的評(píng)價(jià)指標(biāo)以及模糊綜合評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用德?tīng)柗品ù_定個(gè)目標(biāo)權(quán)值，而后通過(guò)加權(quán)平均型算法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)計(jì)算和比較篩選出環(huán)境容量最優(yōu)化的移民安置區(qū)，以保證移民安置后社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

王方勇等[7]對(duì)水庫(kù)移民環(huán)境容量進(jìn)行了分析，與賈永飛采用的方法不同的是用AHP分析方法確定各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)。這一方法較之德?tīng)柗品ǜ涌陀^，并引入系統(tǒng)工程理論，將模糊綜合評(píng)價(jià)與層次分析法有機(jī)結(jié)合，把社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境與資源在內(nèi)的十幾種影響要素作為一個(gè)整體，對(duì)移民安置環(huán)境容量進(jìn)行動(dòng)態(tài)的、定量的計(jì)算。另外，在建立評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬函數(shù)時(shí)與賈永飛采用的方法所采用的不同，該文采用梯形分布中間型函數(shù)曲線。賈永飛主要比較分析了3個(gè)安置區(qū)的環(huán)境容量，并作出評(píng)價(jià)；王方勇則對(duì)某一水庫(kù)移民安置區(qū)的環(huán)境容量作評(píng)價(jià)，確定該安置區(qū)的環(huán)境容量等級(jí)，以便為今后安置區(qū)的發(fā)展規(guī)劃作出合理地計(jì)劃安排，這比前者的方法又進(jìn)了一步。

2006年5月，國(guó)務(wù)院頒布了《關(guān)于完善大中型水庫(kù)移民后期扶持政策的意見(jiàn)》（以下簡(jiǎn)稱《意見(jiàn)》），計(jì)劃從2006年7月1日起，對(duì)大中型水庫(kù)移民進(jìn)行為期20年的后期扶持。但在政策的實(shí)施過(guò)程中遇到了許多問(wèn)題，如扶持標(biāo)準(zhǔn)較當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)水平相比偏低；地方政府投入農(nóng)村資金與專項(xiàng)資金統(tǒng)籌使用，導(dǎo)致水庫(kù)移民后期扶持規(guī)劃在落實(shí)中出現(xiàn)偏差；地方政府對(duì)移民安置區(qū)后期扶持項(xiàng)目建設(shè)干預(yù)過(guò)多，使移民政策在執(zhí)行過(guò)程中偏離了解決水庫(kù)移民溫飽問(wèn)題以及庫(kù)區(qū)和移民安置區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱的出發(fā)點(diǎn)；移民政策對(duì)移民生產(chǎn)生活產(chǎn)生的改善，以及產(chǎn)生的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益缺乏規(guī)范統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)等等，這些問(wèn)題無(wú)疑加大了對(duì)后期扶持實(shí)施效果評(píng)價(jià)的迫切性。為了加強(qiáng)后期扶持實(shí)施政策監(jiān)督的管理，實(shí)行后期扶持效果監(jiān)測(cè)評(píng)估的方法，李曉亮[8]針對(duì)此采用系統(tǒng)工程方法設(shè)計(jì)了在對(duì)大中型水庫(kù)移民后期扶持政策深入分析時(shí)，獲取大中型水庫(kù)移民后期扶持效果監(jiān)測(cè)評(píng)估因素及問(wèn)卷調(diào)查表，進(jìn)而建立相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用層次分析法確定各種指標(biāo)的權(quán)重分配，建立基于模糊綜合評(píng)價(jià)方法的大中型移民后期扶持效果監(jiān)測(cè)評(píng)估數(shù)學(xué)模型。

在處理水庫(kù)移民后期扶持政策效果評(píng)價(jià)時(shí)，評(píng)價(jià)指標(biāo)不宜準(zhǔn)確地給出，帶有很大的模糊性。針對(duì)這種情況，鄭從奇等[9]以可變模糊集理論為基礎(chǔ)，運(yùn)用可變模糊識(shí)別方法，對(duì)水庫(kù)移民生產(chǎn)生活水平經(jīng)行評(píng)價(jià)研究。通過(guò)合理確定指標(biāo)相對(duì)隸屬度、相對(duì)隸屬函數(shù)以及指標(biāo)權(quán)重，建立水庫(kù)移民生產(chǎn)生活水平的可變模糊模式識(shí)別評(píng)價(jià)模型。由于水庫(kù)移民生活水平的評(píng)價(jià)存在評(píng)價(jià)指標(biāo)的模糊性、專家主觀性等影響因素，往往給評(píng)價(jià)帶來(lái)一定的困難。而可變模糊識(shí)別方法能夠科學(xué)地確定樣本指標(biāo)對(duì)各級(jí)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值的相對(duì)隸屬度、相對(duì)隸屬函數(shù)，并通過(guò)變化模型及其參數(shù)，實(shí)現(xiàn)多模型綜合評(píng)價(jià)，合理確定水庫(kù)移民生活水平的等級(jí)，提高對(duì)樣本等級(jí)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性和可靠性。

2模糊數(shù)學(xué)理論的局限性及改進(jìn)策略

在水庫(kù)移民的安置規(guī)劃過(guò)程中，存在著大量的不確定因素，如自然環(huán)境、社會(huì)資源、經(jīng)濟(jì)效益等，這些不確定因素難以使用定量的語(yǔ)言進(jìn)行描述分析，只能通過(guò)定性分析判斷，由此產(chǎn)生的模糊概念可以使用模糊數(shù)學(xué)理論得到較好的解釋。此外，對(duì)于不同量綱、相互沖突的多目標(biāo)優(yōu)化和綜合評(píng)判問(wèn)題，也宜用模糊規(guī)劃求解。上述文獻(xiàn)從各個(gè)方面把模糊集理論引入到水庫(kù)移民問(wèn)題的解決，充分發(fā)揮了模糊集理論處理系類問(wèn)題的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，使水庫(kù)移民問(wèn)題的分析評(píng)價(jià)更加符合實(shí)際情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

模糊數(shù)學(xué)理論在水庫(kù)移民的應(yīng)用研究方興未艾，許多專家學(xué)者針對(duì)單一使用模糊理論不足之處，提出了改進(jìn)的新思路，主要有以下幾個(gè)方面：

（1）可以基于模糊集理論上的模糊綜合評(píng)價(jià)方法，給評(píng)價(jià)對(duì)象一個(gè)定量的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果；基于粗糙集理論數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)上的綜合評(píng)價(jià)方法，給評(píng)價(jià)對(duì)象一個(gè)定性的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，把該理論應(yīng)用到水庫(kù)移民安置質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)中。首先，引入數(shù)據(jù)挖掘中的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)對(duì)時(shí)實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，由此可以對(duì)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集合起來(lái)進(jìn)行分析處理。因此，綜合評(píng)價(jià)過(guò)程分為針對(duì)不同的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的建立、評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的提取、評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的預(yù)處理、綜合評(píng)價(jià)分析、輸出評(píng)價(jià)結(jié)果等過(guò)程。其次，對(duì)綜合評(píng)價(jià)過(guò)程中數(shù)據(jù)預(yù)處理進(jìn)行時(shí)，用改進(jìn)的ROUSTIDA算法空缺值進(jìn)行填補(bǔ)，用模糊聚類方法對(duì)屬性值進(jìn)行離散化的方法處理空缺值的填補(bǔ)和屬性值的離散化問(wèn)題。然后，對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究。利用模糊綜合評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，給每一個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象一個(gè)定量的描述。 最后，數(shù)據(jù)挖掘時(shí)，把信息熵理論與粗糙集理論相結(jié)合，運(yùn)用條件屬性相對(duì)于決策屬性的相關(guān)性理論進(jìn)行屬性約簡(jiǎn)的搜索算法，最后得到每一個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的一個(gè)定性的描述。

（2）模糊綜合評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)指標(biāo)的量值和權(quán)值都有很強(qiáng)的主觀性，受評(píng)價(jià)人員經(jīng)驗(yàn)的限制，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為研究復(fù)雜問(wèn)題的有力工具，它在模式識(shí)別與分類、識(shí)別濾波、自動(dòng)控制、預(yù)測(cè)等方面展示了優(yōu)越性，特別是能處理任意類型的數(shù)據(jù)，這是模糊數(shù)學(xué)方法無(wú)法比擬的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)不斷學(xué)習(xí)，能夠從未知模式的大量的復(fù)雜數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)其規(guī)律，克服了傳統(tǒng)分析過(guò)程的復(fù)雜性及選擇適當(dāng)模型函數(shù)的困難，可以自然的非線性建模，毋須分清存在何種非線性關(guān)系，由此在水庫(kù)移民安置效果的分析時(shí)，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法可以避免人為失誤，使評(píng)價(jià)更客觀、真實(shí)。

（3）灰色系統(tǒng)理論是從信息的非完備性出發(fā)研究和處理復(fù)雜系統(tǒng)的，它可以通過(guò)對(duì)系統(tǒng)某一層次的觀測(cè)資料記憶數(shù)學(xué)處理，達(dá)到在更高層次上了解系統(tǒng)內(nèi)部變化趨勢(shì)、相互關(guān)系等機(jī)制。通過(guò)計(jì)算因素之間關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度，從整體上或動(dòng)態(tài)上定量分析事物間的影響程度。將模糊綜合評(píng)判法與灰關(guān)聯(lián)聚類分析理論相結(jié)合，進(jìn)行多層次模糊會(huì)關(guān)聯(lián)聚類分析綜合評(píng)價(jià)，與單一模糊綜合評(píng)判所得評(píng)價(jià)結(jié)果更貼近實(shí)際。

（4）在對(duì)水庫(kù)移民安置區(qū)方案的選取等帶有主觀性的問(wèn)題時(shí)，可以運(yùn)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）與模糊綜合評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法。在模糊綜合評(píng)判進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，將DEA分析理論應(yīng)用于方案設(shè)計(jì)問(wèn)題，構(gòu)建適合方案設(shè)計(jì)的DEA模型，對(duì)方案的相對(duì)有效性加以分析，進(jìn)而使得選取的方案更具實(shí)際操作性，更能切合實(shí)際。利用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析和多目標(biāo)規(guī)劃的有關(guān)理論，該方法不僅能夠增強(qiáng)模糊綜合評(píng)判結(jié)果的客觀性，更重要的是它可以找出模糊綜合評(píng)判中較差單元無(wú)效的原因，并能為較差單元的改進(jìn)提供許多有用的信息。

3結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論對(duì)水庫(kù)移民工程進(jìn)行分析評(píng)價(jià)的研究報(bào)道很多，但單一運(yùn)用得到的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果有一定的不足之處。在今后的研究中，應(yīng)運(yùn)用多個(gè)數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)互融互補(bǔ)，如數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析、灰色系統(tǒng)和包絡(luò)分析方法等構(gòu)建適合的移民方案，多目標(biāo)規(guī)劃，綜合評(píng)價(jià)，努力將水庫(kù)移民工作負(fù)面影響降到最低。

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