李慧敏，呂樂琳，汪倫焰，張霖霖，趙榮生

(1. 華北水利水電大學水利學院，鄭州 450046；2. 河南省水環(huán)境治理與生態(tài)修復院士工作站，鄭州 450002；3. 河南省水環(huán)境模擬與治理重點實驗室，鄭州 450046)

0 引 言

在基礎設施建設行業(yè)，政府和社會資本合作關系(PPP)被視為是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標的潛在手段[1,2]，Hueskes等人也指出需要將可持續(xù)發(fā)展理念考慮到基礎設施PPP項目中，并探討了如何鼓勵可持續(xù)發(fā)展與PPP更好地結合[3]。為了項目持續(xù)健康的發(fā)展，對其進行可持續(xù)評價是項目決策的重要組成部分，建立可持續(xù)性評價體系可以幫助決策者系統(tǒng)評價PPP項目整個生命周期的設計、施工、運營和管理階段的可持續(xù)性。由于項目的復雜性、決策者思維的偏好性和局限性，近年來，決策者的評價值通常以一種模糊數(shù)形式給出，這種多屬性的決策方法已經廣泛應用到可持續(xù)性評價的研究中。例如，Shen等人運用模糊集理論從經濟、社會和環(huán)境三個維度提出了用于評價基礎設施項目可持續(xù)性的關鍵評價指標，為評價基礎設施項目的可持續(xù)性提供了新的解決方案[4]。張璞等人從工程、經濟、社會、環(huán)境和管理五個方面構建PPP項目可持續(xù)性影響因素，進而得出相應的解析結構模型，并用Fuzzy-ANP法對PPP項目可持續(xù)性影響因素進行了排序和評價[5]。婁帥等人從流域的經濟、社會、環(huán)境、資源四個方面進行水資源可持續(xù)利用評價，采用IIWAA算子進行多個水資源領域專家的意見集成，然后計算出評價指標與理想點逼近點的距離，最后根據(jù)結果對流域水資源配置方案進行排序[6]。孟俊娜等人從項目建設性、運營維護及適應性、社會影響和自然環(huán)境影響四個方面構建評價指標體系，采用直覺模糊集引入記分函數(shù)，在模糊熵理論計算指標權重的基礎上確定可持續(xù)性最優(yōu)方案[7]。牛志平等人從經濟、社會、環(huán)境和管理四個方面建立了城市軌道交通項目的可持續(xù)性評價指標體系，采用模糊識別評價對城市軌道交通項目的可持續(xù)性進行評價[8]。

基于此，本文通過梳理國內外文獻，從經濟可持續(xù)、工程可持續(xù)、項目公司管理可持續(xù)、社會可持續(xù)和資源與環(huán)境可持續(xù)五個方面初步構建出水環(huán)境治理PPP項目的可持續(xù)性評價指標體系，根據(jù)重要程度指數(shù)值 (Relative Importance Index)的計算對指標體系進行修正，得到最終的評價體系。為了減少評價信息的流失，本文采用區(qū)間直覺模糊集進行可持續(xù)性評價，但模糊量化過程中并沒有考慮決策者思維的偏好性和局限性，而決策者由于所處環(huán)境和自身性格的不同等原因會有不同的風險偏好，風險偏好的不同將影響最后決策結果[9]。因此，本文采用WC-OWA(Weighted Continuous Interval Argument-ordered Weighted Averaging)算子并引入決策專家的風險偏好對指標進行去模糊化，將區(qū)間值轉換為實數(shù)形式，以此對水環(huán)境治理PPP項目的可持續(xù)性進行評價。

1 水環(huán)境治理PPP項目可持續(xù)性評價體系的建立

1.1 水環(huán)境治理PPP項目可持續(xù)性評價指標的選取

由于水環(huán)境治理PPP項目生命周期長、資金投入大、涉及到的利益相關者較多且公眾參與意愿日益提高、項目建設與運營需要與項目周圍的基礎設施系統(tǒng)相匹配以實現(xiàn)水環(huán)境治理與城市協(xié)調可持續(xù)發(fā)展等特點。因此，影響項目可持續(xù)性的因素繁多復雜，目前還未形成一套統(tǒng)一的水環(huán)境治理PPP項目可持續(xù)性評價指標體系。

本文通過瀏覽國內外相關文獻，現(xiàn)有的基礎設施項目可持續(xù)性評價指標體系中雖然在考慮因素的多少及側重點方面有所不同，但基本上都可以劃分為兩類：項目自身可持續(xù)性評價指標與外部環(huán)境協(xié)調性評價指標。首先，本文將項目自身可持續(xù)性評價指標劃分為經濟可持續(xù)，工程可持續(xù)和項目公司管理可持續(xù)；將外部環(huán)境協(xié)調性評價指標劃分為社會可持續(xù)，資源與環(huán)境可持續(xù)，按照上述劃分建立評價指標中的一級指標；其次，通過查閱相關文獻、建筑環(huán)保法規(guī)和國際上普遍認可的建筑環(huán)境評估體系，對其中與水環(huán)境治理PPP項目相關的指標進行收集、調整、歸并，最終細分為36項指標，以此構建該評價體系中的二級指標。最后，通過整合篩選初步構建出水環(huán)境治理PPP項目可持續(xù)評價指標體系，如表1所示。

表1 水環(huán)境治理PPP項目可持續(xù)評價指標體系

1.2 項目評價指標的問卷調查

依托上文初步構建的水環(huán)境治理PPP項目可持續(xù)評價指標體系，對可持續(xù)性評價指標的重要性程度進行問卷調查，本次問卷調查采用李克特五級量表進行編制，1=“非常不重要”，2=“不重要”，3=“一般重要”，4=“重要”，5=“非常重要”。問卷包含兩部分，第一部分為基本情況調查，包括所處單位性質，參與或主持過的水環(huán)境治理PPP項目數(shù)量以及從事PPP或水環(huán)境治理項目相關工作研究的年限3個問題；第二部分為指標重要性的判斷，分別對經濟、社會、資源與環(huán)境、工程以及項目公司管理可持續(xù)五大部分的指標重要性進行判斷，共有36個問題。本次調查對象為水環(huán)境治理PPP項目領域的專家，包含水環(huán)境治理的專業(yè)人士、PPP領域的專家以及一些科研機構。對問卷調查數(shù)據(jù)進行整理篩選，剔除無效問卷，共收回124份調查數(shù)據(jù)，樣本數(shù)據(jù)特征見表2。

表2 問卷調查樣本數(shù)據(jù)特征

1.3 水環(huán)境治理項目可持續(xù)性評價指標的確定

1.3.1 評價指標的重要程度指數(shù)值RII

本文根據(jù)問卷調查數(shù)據(jù)，對評價指標的重要程度指數(shù)值 進行計算，并根據(jù)計算結果對初步建立的水環(huán)境治理PPP項目可持續(xù)性評價體系進行修正，各項指標的重要程度指數(shù)由下式計算所得：

(1)

式中：RIIm是第m項指標的重要程度指數(shù)值；N為調查問卷數(shù)量總數(shù)；Nm1為問卷中對第m項指標評價為“1級非常不重要”的人數(shù)數(shù)量；Nm2為問卷中對第m項指標評價為“2級不重要”的人數(shù)數(shù)量；Nm3為問卷中對第m項指標評價為“3級一般重要”的人數(shù)數(shù)量；Nm4為問卷中對第m項指標評價為“4級重要”的人數(shù)數(shù)量；Nm5為問卷中對第m項指標評價為“5級非常重要”的人數(shù)數(shù)量。

指數(shù)RIIm的大小表示第m項指標的相對重要程度(0

(2)

式中：δ表示調查問卷數(shù)據(jù)結果的離散程度，δ的值越大，表示對該指標的評價數(shù)據(jù)離散程度越大，被調查者的意見差別很大，因此對于δ值過大的指標可以刪除。

1.3.2 構建水環(huán)境治理PPP項目可持續(xù)性評價指標體系

根據(jù)公式(1)和公式(2)的計算，各指標的RIIm值和排序見表3～表7所示。表3項目經濟可持續(xù)評價指標調查結果表明，所選取的6個指標RIIm值均大于80，離散程度也在可控范圍內，因此認為這6個指標在對水環(huán)境治理PPP項目可持續(xù)性評價中都是重要指標。表4項目工程可持續(xù)評價指標調查結果表明，所選取的10個指標中配套設施完備性、殘渣材料的利用和先進技術的采用的RIIm值小于80，其中先進技術的采用該指標的離散程度也偏大，因此認為這3個指標在評價中不是重要指標，不列入評價指標體系中。表5項目公司管理可持續(xù)評價指標調查結果表明，所選取的6個指標的RIIm值均大于80，所以均列入指標體系中。表6項目社會可持續(xù)評價指標調查結果表明，所選取的6個指標中對土地消耗及其影響和可持續(xù)發(fā)展認知水平的RIIm值小于80，因此將這2個指標從指標體系中剔除。表7項目資源與環(huán)境性評價指標調查結果表明，所選取的8個指標中生物多樣性和綠色建筑技術的RIIm值小于80，其中綠色建筑技術該指標的離散程度也偏大，所以認為這2個指標在評價中不是重要指標，不列入評價指標體系中。

表3 基于重要性指數(shù)值的經濟可持續(xù)評價指標調查結果

表4 基于重要性指數(shù)值的工程可持續(xù)評價指標調查結果

表5 基于重要性指數(shù)值的項目公司管理可持續(xù)評價指標調查結果

表6 基于重要性指數(shù)值的社會可持續(xù)評價指標調查結果

表7 基于重要性指數(shù)值的資源與環(huán)境可持續(xù)評價指標調查結果

綜上所述，根據(jù)計算結果和分析，對初步構建的體系進行部分修正，最終選取了29項指標建立水環(huán)境治理PPP項目可持續(xù)性評價指標體系，見圖1。

圖1 水環(huán)境治理PPP項目可持續(xù)性評價指標體系

2 基于區(qū)間直覺模糊集的理論知識

2.1 區(qū)間直覺模糊集的基本概念和運算法則

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

2.2 基于WC-OWA算子決策者風險偏好的量化

定義3[36]：設[a,b]為區(qū)間數(shù)，則稱：

(8)

(9)

基于上述提出的WC-OWA算子，采用不同的BUM函數(shù)ρ(y)=yr(r≥0)集結兩個及兩個以上的連續(xù)區(qū)間，并引入專家風險偏好，BUM函數(shù)的類型可根據(jù)專家對風險的態(tài)度來確定[37]，具體見表8，由表8中BUM函數(shù)與其所對應的圖像可以看出：

(1)當r>1時，BUM函數(shù)ρ(y)=yr的值單調且快速增長，稱其為樂觀函數(shù)；當r=1時，BUM函數(shù)ρ(y)=yr的值為線性增長，稱其為中立函數(shù)；當r<1時，BUM函數(shù)ρ(y)=yr的值增長緩慢，稱其為悲觀函數(shù)。

(2)對于風險回避者，用樂觀函數(shù)集結隸屬區(qū)間的數(shù)據(jù)信息，用悲觀函數(shù)集結非隸屬區(qū)間的數(shù)據(jù)信息；對于風險中立者，用中立函數(shù)集結隸屬區(qū)間和非隸屬區(qū)間的數(shù)據(jù)信息；對于風險偏好者，用悲觀函數(shù)集結隸屬區(qū)間的數(shù)據(jù)信息，用樂觀非隸屬區(qū)間的數(shù)據(jù)信息。

依據(jù)專家不同的風險偏好和與其對應的不同的BUM函數(shù)來對隸屬區(qū)間和非隸屬區(qū)間進行集結。由公式(8)計算得到隸屬區(qū)間的集結值fρ([a,b])和非隸屬區(qū)間的集結值fρ([c,d])；再根據(jù)隸屬區(qū)間和非隸屬區(qū)間的風險偏好向量w=(wμ,wv)，公式(9)可轉化為公式(10)得到專家關于定性指標實數(shù)形式的指標值：

fw=wμfρ([a,b])+wvfρ([c,d])

(10)

表8 水環(huán)境治理項目可持續(xù)性評價問題的BUM函數(shù)

2.3 評價指標權重的計算

本文采用熵權法計算各指標權重，具體計算步驟見下：

步驟1：假設該評價體系中共有m個待評項目，n個評價指標，形成原始矩陣R=(rij)m×n，其中rij為第i個項目第j個指標的評價值。

步驟2：計算第j個指標下第i個項目的指標值的比重Pij：

(11)

步驟3：計算第j個指標的熵值ej：

(12)

其中，ej≥0，k=1/lnm。

步驟4：計算第j個指標的熵權Wj：

(13)

3 實例分析

3.1 問題描述

3.2 評價數(shù)據(jù)

步驟1：6位專家P={p1,p2,p3,p4,p5,p6}分別針對各指標對項目xi(i=1,2,3,4)進行可持續(xù)性評價，分別得到區(qū)間直覺模糊矩陣，見表9。

步驟2：將表9中區(qū)間直接模糊形式的評價值基于專家風險偏好轉化為實數(shù)形式。本文定義樂觀函數(shù)為r=2，即ρ(y)=y2；取中立函數(shù)為r=1，即ρ(y)=y；取悲觀函數(shù)為r=0.5，即ρ(y)=y0.5。關于隸屬區(qū)間和非隸屬區(qū)間的風險偏好向量w=(wμ,wv)的確定(0≤wμ/wv≤1，wμ+wv≤1)，本文采用若專家是風險回避者，則wμ=0.3，wv=0.7；若專家是風險中立者，則wμ=wv=0.5；若專家是風險偏好者，則wμ=0.7，wv=0.3。最后根據(jù)表9和公式(10)計算得到各項目評價值的實數(shù)形式，見表10。

步驟3：根據(jù)事先給定的專家權重向量λ=(0.16,0.17,0.17,0.17,0.16,0.17)T，采用加權平均算子對已轉化為實數(shù)形式的6位專家給出的評價矩陣進行集結，最后得到專家綜合評價矩陣，見表11。

表9 區(qū)間直覺模糊數(shù)形式的評價指標數(shù)據(jù)表

表10 項目可持續(xù)性評價值的實數(shù)形式表

步驟4：采用熵權法計算評價指標的權重。根據(jù)公式(11)～(13)和表10計算得到5個評價指標的權重，分別為：

w1=0.488 3，w2=0.236 7，w3=0.160 2，

w4=0.114 8，w5=0.174 3

步驟5：根據(jù)步驟3與步驟4的計算結果，再次采用加權平均算子對評價指標值再次集結，最后得到這4個水環(huán)境治理

表11 專家綜合評價矩陣

4 結 語

本文通過瀏覽國內外相關文獻，將水環(huán)境治理PPP項目的可持續(xù)性評價指標體系劃分為兩類，分別為項目自身可持續(xù)性評價指標和外部環(huán)境協(xié)調性評價指標。其中項目自身可持續(xù)性評價指標有經濟可持續(xù)，工程可持續(xù)和項目公司管理可持續(xù)；外部環(huán)境協(xié)調性評價指標有社會可持續(xù)和資源與環(huán)境可持續(xù)。基于此，初步構建出了水環(huán)境治理PPP項目的可持續(xù)性評價指標體系，再依據(jù)問卷調查數(shù)據(jù)，計算評價指標的重要程度指數(shù)值 ，根據(jù)計算結果對初步建立的可持續(xù)性評價體系進行修正，得到最終的水環(huán)境治理PPP項目可持續(xù)性評價體系。

基于最終建立的指標體系，針對水環(huán)境治理PPP項目可持續(xù)性評價問題，為了減少專家在決策過程中評價信息的流失，本文采用區(qū)間直覺模糊集對水環(huán)境治理PPP項目的可持續(xù)性進行評價，首先，通過WC-OWA算子并引入決策專家的風險偏好對指標進行去模糊化，將區(qū)間數(shù)形式轉化為實數(shù)形式；其次，再利用熵權法計算得到評價指標的權重值，根據(jù)已得到的專家綜合評價矩陣和權重計算出各項目的可持續(xù)性評價值然后進行排序；最后，通過實例計算分析，確定4個水環(huán)境治理PPP項目中可持續(xù)性最優(yōu)的項目，驗證了該方法的可行性，為水環(huán)境治理PPP項目可持續(xù)性評價提供了一種可借鑒的算法。