李琳琳 陳旭 葉子奇 陳瓊榮

【摘 要】 為有助于實現(xiàn)航道建設(shè)資金效益的最大化，選取長江、漢江及長江支流的航道項目為例，以航道項目綜合評價為出發(fā)點，建立包含技術(shù)條件、成本費用、工程效益在內(nèi)的評價指標(biāo)體系，構(gòu)建基于效用函數(shù)的航道開發(fā)適用性綜合評價模型，從建設(shè)的必要性、可行性和社會效益等方面對航道項目建設(shè)的重要程度進行評價。結(jié)果表明：該模型能為航道項目建設(shè)重要程度的確定提供科學(xué)依據(jù)，可作為評價比選方案的有效途徑。

【關(guān)鍵詞】 航道；貨運量；周轉(zhuǎn)量；效用函數(shù)；適用性；評價模型

0 引 言

航道開發(fā)是水運發(fā)展的前提和基礎(chǔ)，也是“十三五”期間水運發(fā)展的重點。航道項目是以政府投資為主的公益性項目，主要目的是實現(xiàn)社會效益，因此，確定項目實施與否和建設(shè)時序是航道項目開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)前，國內(nèi)水運行業(yè)對此相關(guān)研究較少，沒有形成較為成熟的理論體系，本文建立的航道開發(fā)適用性綜合評價模型是對航道項目建設(shè)的重要程度進行初步、直觀的定量評價，以期為航道建設(shè)決策提供依據(jù)，有助于實現(xiàn)航道建設(shè)資金的效益最大化。

1 航道開發(fā)綜合評價指標(biāo)體系

在航道開發(fā)進行綜合評價時，只有考慮技術(shù)、效益、成本、需求等方面的因素，結(jié)合環(huán)保和水土保持等前置性條件，才能科學(xué)地反映航道項目開發(fā)的必要性和合理性。

1.1 技術(shù)條件類指標(biāo)

1.1.1 航道網(wǎng)絡(luò)利用率

航道網(wǎng)絡(luò)利用率反映航道范圍內(nèi)水運的開發(fā)利用程度，利用率越大，說明航道沿線水運開發(fā)程度越高。該指標(biāo)可以從側(cè)面反映航道項目建設(shè)的社會公眾受益程度：指標(biāo)越大，說明航道項目建設(shè)的社會受益范圍就越大；指標(biāo)越小，說明航道的社會受益范圍越小。航道網(wǎng)絡(luò)利用率公式為

1.1.2 工程投資

工程投資指標(biāo)反映單位長度航道的投資強度，是航道項目建設(shè)的投資估算。工程投資指標(biāo)可以將不同長度和建設(shè)規(guī)模的航道進行歸一化，從而有利于航道項目的比較。工程投資公式為

1.2 工程效益類指標(biāo)

1.2.1 水運網(wǎng)效益

水運網(wǎng)效益指標(biāo)反映的是航道項目建設(shè)后對于貨運量的吸引。航道項目建設(shè)后必然會促進水運的發(fā)展，推動水路貨運量和貨運周轉(zhuǎn)量的增長。采用水運網(wǎng)效益指標(biāo)，可以將貨運量與運輸距離進行統(tǒng)一考慮，以更好地體現(xiàn)航道的效益。水運網(wǎng)效益公式為

1.2.2 運輸成本節(jié)約效益

運輸成本節(jié)約效益指標(biāo)是從經(jīng)濟角度出發(fā)，通過航道項目的建設(shè)，可以轉(zhuǎn)移部分公路和鐵路的貨運到水路，從綜合交通運輸體系的角度來看，有利于降低貨物運輸成本，提高運輸?shù)慕?jīng)濟效益。運輸成本節(jié)約效益公式為

1.2.3 腹地GDP貢獻率

航道項目建設(shè)可以促進腹地經(jīng)濟社會的發(fā)展，通過腹地GDP貢獻率指標(biāo)，可以反映航道項目貨運周轉(zhuǎn)量的增加對腹地經(jīng)濟社會發(fā)展的貢獻。腹地GDP貢獻率公式為

1.3 成本費用類指標(biāo)

1.3.1 船舶運輸成本

在航道建設(shè)項目中，航道等級可以影響運輸船舶的經(jīng)濟效益和運輸成本，通過不同航道等級所對應(yīng)的設(shè)計船型的單位運輸成本來反映。運輸成本的變化度可以反映航道項目對船舶運輸效益的影響。船舶運輸成本公式為

1.3.2 年維護費用

航道維護費用通過單位長度航道的維護費用進行反映。航道維護已經(jīng)成為航道項目的重要組成部分，航道建設(shè)、管理與養(yǎng)護一體化已經(jīng)成為當(dāng)前航道項目發(fā)展的新趨勢。單位長度航道的維護費用可以反映航道建設(shè)等級、航道建設(shè)難度、航道養(yǎng)護難度等指標(biāo)，年維護費用的比較是航道項目比較的重點。航道維護費用公式為

2 建立評價模型

2.1 模型建立的假設(shè)

假設(shè)1：航道項目成立的前提是環(huán)保和水土保持等方面符合要求，若上述前置條件不成立，則項目不具備開發(fā)條件。

假設(shè)2：航道項目是社會公益性項目，以政府投資為主。本文的研究重點是航道項目的社會效益，不考慮財務(wù)效益。

2.2 效用函數(shù)

本文的參數(shù)計算以效用函數(shù)的形式來表示。效用函數(shù)的定義是：假設(shè)f是定義在消費集合X上的偏好關(guān)系，當(dāng)且僅當(dāng)u（x）≥u（y）時，則稱函數(shù)u：X→R是f的效用函數(shù)。

效用函數(shù)合并方法有加法規(guī)則和乘法規(guī)則兩種。本文采用的效用函數(shù)計算公式按照加法規(guī)則合并。

加法規(guī)則適用于各個決定因素相互獨立且其發(fā)揮的作用沒有本質(zhì)差別的情況，具有互相的線性補償效果。計算公式為

2.3 模型建立

根據(jù)航道開發(fā)適用性綜合評價模型的研究目標(biāo)，結(jié)合模型建立的原則和前置條件，航道開發(fā)適用性綜合評價模型的最終目標(biāo)數(shù)學(xué)表達式為

3 模型求解

在模型建立后，各指標(biāo)的取值范圍各不相同，指標(biāo)之間不具可比性和統(tǒng)一性。因此，在指標(biāo)選擇時，需進行同趨化處理；對指標(biāo)代入計算后的結(jié)果需進行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理的常用方法有“最小―最大標(biāo)準(zhǔn)化”“Z-score標(biāo)準(zhǔn)化”和“按小數(shù)定標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化”等。經(jīng)過上述標(biāo)準(zhǔn)化處理，原始數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)換為無量綱化指標(biāo)測評值，即當(dāng)各指標(biāo)值都處于同一個數(shù)量級別上時，可以進行綜合測評分析。

本文選用Z-score標(biāo)準(zhǔn)化方法進行數(shù)據(jù)處理。這種方法是基于原始數(shù)據(jù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差進行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的。原始數(shù)據(jù)代入計算后各指標(biāo)取值范圍見表1。

根據(jù)層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，對研究對象進行系統(tǒng)性分析，構(gòu)建判斷矩陣，并計算對應(yīng)的權(quán)重。在權(quán)重確定和各指標(biāo)無量綱處理后，利用最終目標(biāo)數(shù)學(xué)公式計算航道項目的評價結(jié)果。

4 評價模型案例分析

本文分別選取長江、漢江及長江支流的航道項目為代表，計算其項目評價指標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建航道開發(fā)適用性綜合評價模型。

4.1 長江下游江心洲河段航道整治工程

4.1.1 項目概況

（1）建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)：航道等級提升至Ⅰ級航道。

（2）建設(shè)范圍：長江下游江心洲河段，上起東梁山，下至人頭磯，全長24 km。

（3）工程總投資：推薦方案投資估算45 507.29萬元，經(jīng)濟內(nèi)部收益率為16.26%。

（4）運量預(yù)測：預(yù)計江心洲河段貨運量2020年為52 870萬t，2030年為68 890萬t。

4.1.2 模型計算

（1）權(quán)重確定。航道項目的主要評價指標(biāo)可以分為技術(shù)條件、工程效益和成本費用。構(gòu)建各指標(biāo)層級之間相對重要性比較結(jié)構(gòu)的判斷矩陣A，計算公式為

（2）指標(biāo)計算。將長江下游江心洲河段航道整治工程相關(guān)數(shù)據(jù)代入計算模型中，計算各指標(biāo)值，并選用Z-score標(biāo)準(zhǔn)化方法進行數(shù)據(jù)處理。計算結(jié)果見表2。

（3）效用計算。本文按照效用函數(shù)的加法原則，將各指標(biāo)無量綱化處理結(jié)果與其對應(yīng)的權(quán)重的乘積作為該指標(biāo)的效用值，各效用值加權(quán)后即為本航道項目的評價得分。計算公式為

4.2 其他案例

4.2.1 項目概況

長江中游枝江至江口河段航道整治一期工程（以下簡稱枝江至江口）、漢江碾盤山至興隆河段航道整治工程（以下簡稱漢江）、湖北省富水（富池至排市段）航運開發(fā)工程（以下簡稱富水）等3個項目概況見表3。

4.2.2 模型計算

（1）指標(biāo)計算。3個航道項目指標(biāo)計算結(jié)果見表4。

（2）權(quán)重確定。

W=（0.075，0.224，0.141，0.346，0.054，0.120，0.040）

（3）效用計算。3個航道項目評價得分結(jié)果見表5。

4.3 結(jié)果分析

對比評價結(jié)果與已建航道項目的結(jié)果（見表6），并將項目評價結(jié)果與國民經(jīng)濟評價中的內(nèi)部收益率兩個指標(biāo)進行回歸分析，研究二者的相關(guān)性，構(gòu)建航道開發(fā)適用性綜合評價模型。

對評價結(jié)果進行回歸分析，得到的參數(shù)如下：

（1）相關(guān)系數(shù)R2。R2用來說明用自變量解釋因變量變差的程度，以測量與因變量y的擬合效果。

本項目相關(guān)系數(shù)R2=0.846 8，表明計算結(jié)果與內(nèi)部收益率之間擬合度較好。

（2） F檢驗。F檢驗是顯著性檢驗。該值可以表明變量之間是否存在顯著關(guān)系，判斷模型擬合度。

本項目F統(tǒng)計量的值為11.055 1，大于顯著性水平0.05時的F統(tǒng)計量的值為3.94。因此，拒絕回歸系數(shù)為0的假設(shè)，認(rèn)為變量之間有線性關(guān)系，即回歸方程顯著。

（3）T檢驗。T為假設(shè)偏回歸系數(shù)為0用以檢驗t值，具有較好預(yù)測效果的變量t值應(yīng)大于2或者小于 2。

本項目t值滿足T檢驗，代表本項目具有較好的預(yù)測效果。p值小于10%、大于5%，表明在10%水平上顯著。

（4）回歸方程。根據(jù)回歸分析，得出航道項目評價結(jié)果與國民經(jīng)濟評價中的內(nèi)部收益率的回歸方程為

y=1.330 032 x 1.258 13

式中：自變量x為航道項目評價結(jié)果；因變量y為國民經(jīng)濟評價中的內(nèi)部收益率。

根據(jù)回歸方程，確定航道開發(fā)適用性綜合評價模型。

（5）模型評價分值的意義。航道開發(fā)適用性綜合評價得分值越高，代表其開發(fā)價值越大。按照與國民經(jīng)濟評價中內(nèi)部收益率的相關(guān)關(guān)系，可以得出航道項目開發(fā)適用性綜合評價結(jié)果（見表7）。

5 模型應(yīng)用

航道建設(shè)是湖北省“十三五”水運發(fā)展的重點，利用航道開發(fā)適用性綜合評價模型對湖北省多個航道項目建設(shè)的重要程度進行評價，并為湖北省“十三五”水運發(fā)展提出相關(guān)建議。具體評價結(jié)果見表8。

6 結(jié) 語

本文建立的航道規(guī)劃項目評價模型包含多種指標(biāo)，考慮了航道建設(shè)的必要性、可行性、經(jīng)濟效益等多種因素，并且通過實際案例的驗證，證明了模型體系的合理性和科學(xué)性，可為項目建設(shè)決策提供參考，具有實際意義。