黃顯峰,陳 雪,劉永強(qiáng)
(河海大學(xué)水利水電學(xué)院,江蘇 南京 210098)
河道管護(hù)市場(chǎng)化是優(yōu)化水利工程管護(hù)單位職能、促進(jìn)管養(yǎng)單位轉(zhuǎn)型發(fā)展的重大舉措。但市場(chǎng)化的推行無(wú)法直接從考核的結(jié)果來(lái)評(píng)定市場(chǎng)化推行的正確性、合理性和實(shí)踐性。因此,亟待建立完整的河道管護(hù)市場(chǎng)化項(xiàng)目后評(píng)估體系,科學(xué)分析市場(chǎng)化的運(yùn)行效果,開展河道管護(hù)市場(chǎng)化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的研究,樹立市場(chǎng)化運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn),制定市場(chǎng)化培育指導(dǎo)意見(jiàn),規(guī)范河道管護(hù)市場(chǎng)化運(yùn)作,更好地發(fā)揮市場(chǎng)化管護(hù)的優(yōu)勢(shì)[1]。
許多學(xué)者利用科學(xué)理論方法開展了水利工程設(shè)施后評(píng)價(jià)相關(guān)研究。武博慶[2]基于多年的引灤工程項(xiàng)目后評(píng)價(jià)實(shí)踐理論和經(jīng)驗(yàn),從評(píng)價(jià)內(nèi)容到實(shí)際計(jì)算提出了許多建議和方法。張秀亭[3]采用邏輯框架法對(duì)水利工程項(xiàng)目進(jìn)行垂直和水平的邏輯關(guān)系檢驗(yàn),并將該法運(yùn)用于山東省某縣的水利工程中做定性后評(píng)價(jià)。楊永東[4]結(jié)合國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)根據(jù)水電工程特點(diǎn)將評(píng)價(jià)內(nèi)容分為五類,并建立完善的評(píng)價(jià)體系,用系統(tǒng)綜合評(píng)判法對(duì)各項(xiàng)目進(jìn)行單指標(biāo)和綜合評(píng)價(jià)。王萍[5]根據(jù)水利工程項(xiàng)目的特征構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,明確各個(gè)方面的評(píng)價(jià)內(nèi)容,據(jù)此構(gòu)建了浙江水利項(xiàng)目后評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。陳艷等[6]首先將后評(píng)價(jià)內(nèi)容分為4個(gè)方面,即過(guò)程后評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)后評(píng)價(jià)、影響后評(píng)價(jià)和持續(xù)性分析,再將定量分析與定性分析相結(jié)合確定指標(biāo)體系。曾露等[7]采用模糊多目標(biāo)層次分析法建立水利工程多指標(biāo)模型,從社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等多方面對(duì)水利工程設(shè)施進(jìn)行后評(píng)價(jià)。肖宜等[8]根據(jù)多目標(biāo)決策理論構(gòu)建綜合指標(biāo)體系,并用灰色關(guān)聯(lián)投影分析評(píng)價(jià)模型對(duì)湖南省“四水”流域治理工程進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。蔡久順[9]針對(duì)水利工程項(xiàng)目評(píng)價(jià)的模糊性,采用集對(duì)分析法對(duì)水利工程項(xiàng)目進(jìn)行定性和定量相結(jié)合的評(píng)價(jià)分析。
關(guān)于河道管護(hù)效果的評(píng)判較為模糊,不利于得到客觀的評(píng)價(jià)結(jié)果。云模型[10]是一種同時(shí)具有隨機(jī)性和模糊性的定性和定量相互轉(zhuǎn)換的模型,能夠用于計(jì)算指標(biāo)等級(jí),故本文采用云模型的評(píng)價(jià)方法對(duì)河道管護(hù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。為使河道管護(hù)效果的評(píng)價(jià)結(jié)果更為客觀合理且具有參考性,本文對(duì)主觀權(quán)重和客觀權(quán)重進(jìn)行組合計(jì)算,據(jù)此對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)賦權(quán)。主觀權(quán)重的計(jì)算采用云模型計(jì)算云權(quán)重,客觀權(quán)重的計(jì)算采用投影尋蹤法。將改進(jìn)的云模型評(píng)價(jià)方法運(yùn)用于昆山市周莊鎮(zhèn)河道管護(hù)效果評(píng)價(jià)中,評(píng)價(jià)結(jié)果驗(yàn)證了改進(jìn)云模型評(píng)價(jià)的合理性和可行性。
河道是水資源的載體,為保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)的順利發(fā)展,城市和人民的生命健康安全,河道需要具有行洪排澇功能、蓄水灌溉能力、內(nèi)河航運(yùn)功能、漁業(yè)養(yǎng)殖功能、旅游景觀功能、生態(tài)系統(tǒng)功能和文化傳承功能。為保證河道的安全運(yùn)行,充分發(fā)揮其各方面功能,需對(duì)河道進(jìn)行有效管護(hù)。依據(jù)《中華人民共和國(guó)河道管理?xiàng)l例》等相關(guān)規(guī)程,河道管護(hù)主要包括堤防護(hù)岸管護(hù)、堤防綠化、河道保潔、河道整治、河道生態(tài)修復(fù)、河道附屬設(shè)施管護(hù)等方面的內(nèi)容,故本文從這6個(gè)方面衡量河道管護(hù)情況。
經(jīng)實(shí)地考察調(diào)研,結(jié)合河道管護(hù)的實(shí)際情況,遵循以上河道管護(hù)要求,綜合分析河道管護(hù)影響因素,最終將評(píng)價(jià)指標(biāo)從河道管護(hù)效果的角度分為6個(gè)二級(jí)指標(biāo),17個(gè)三級(jí)指標(biāo),各評(píng)價(jià)指標(biāo)如圖1所示。
圖1 河道管護(hù)效果后評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
本文將河道管護(hù)效果分為5個(gè)等級(jí):優(yōu)秀、良好、一般、合格、不合格,對(duì)應(yīng)的評(píng)分區(qū)間分別為[90,100]、[80,90)、[70,80)、[60,70)、[0,60)。邀請(qǐng)多位專家實(shí)地考察每條河道,根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的每個(gè)細(xì)則對(duì)每條河道的管護(hù)效果打分,取每個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的平均得分值作為評(píng)價(jià)的初始評(píng)分值。
本文采用改進(jìn)云模型的評(píng)價(jià)方法對(duì)河道設(shè)施管護(hù)效果進(jìn)行后評(píng)價(jià)。改進(jìn)云模型的評(píng)價(jià)方法即改變?cè)颇P椭袡?quán)重的計(jì)算方法,對(duì)主客觀權(quán)重進(jìn)行組合計(jì)算得到綜合權(quán)重,再將綜合權(quán)重與云模型相結(jié)合對(duì)河道管護(hù)效果進(jìn)行后評(píng)價(jià)。
計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重即要衡量各指標(biāo)在整個(gè)評(píng)價(jià)體系中的影響程度,以及各指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性、影響性和重要性。主觀權(quán)重由專家的主觀判斷決定,計(jì)算結(jié)果受人為因素影響較大,客觀權(quán)重側(cè)重于數(shù)據(jù)間的遠(yuǎn)近關(guān)系而忽略了河道實(shí)際管護(hù)情況。故本文將二者結(jié)合,用云模型計(jì)算的云權(quán)重作為主觀權(quán)重,投影尋蹤法計(jì)算客觀權(quán)重,再將兩者進(jìn)行組合計(jì)算得出各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重。
2.1.1云模型確定主觀權(quán)重
云模型的特點(diǎn)是可以兼容評(píng)價(jià)對(duì)象的隨機(jī)性和模糊性,利用云發(fā)生器計(jì)算樣本的特征值期望Ex、熵En和超熵He并對(duì)其進(jìn)行定量與定性的相互轉(zhuǎn)換,通過(guò)利用樣本點(diǎn)的隨機(jī)性產(chǎn)生大量數(shù)據(jù),分析各個(gè)樣本間的相互關(guān)系計(jì)算得到最佳結(jié)果。
首先根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的初始權(quán)重值,用云模型的逆向云發(fā)生器求得特征值期望Ex、熵En和超熵He,再在正向云發(fā)生器中反復(fù)計(jì)算多次補(bǔ)充云滴生成大量數(shù)據(jù)取均值求得各指標(biāo)權(quán)重。具體計(jì)算過(guò)程如下:
a.根據(jù)專家的初始評(píng)分權(quán)重,先用逆向云發(fā)生器計(jì)算出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的特征值:
(1)
(2)
(3)
(4)
式中:xi為樣本值;n為樣本數(shù);S2為樣本方差。
E′n=randn(1)He+En
(5)
E′x=randn(1)E′n+Ex
(6)
c.計(jì)算權(quán)重的確定度
(7)
2.1.2投影尋蹤法確定客觀權(quán)重
本文采用投影尋蹤法計(jì)算客觀權(quán)重。投影尋蹤法是先把高維的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)一些組合運(yùn)算后投影到低維的子空間中,再根據(jù)極大或極小化的某個(gè)投影指標(biāo),找到可以體現(xiàn)高維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或特征的投影,最后在低維空間上對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。故其可以用于計(jì)算最優(yōu)投影方向,得到的最優(yōu)個(gè)體即為所需權(quán)重。計(jì)算步驟如下所示:
a.規(guī)范化處理評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)得到初始矩陣R=(xij)m×n,其中xij為第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象在第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)下對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值,m為樣本數(shù)目,n為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)目。
(8)
(9)
R=0.1S(a)
(10)
rij=|Zi-Zj|
(11)
(12)
故可得投影函數(shù):
Q(a)=S(a)d(a)
(13)
c.構(gòu)造適應(yīng)度函數(shù)來(lái)優(yōu)化投影函數(shù)。
maxQ(a)=S(a)d(a)
(14)
(15)
再利用加速遺傳算法求解,重復(fù)計(jì)算50次,可得出各代最優(yōu)個(gè)體的平均值即為所求權(quán)重值。
2.1.3綜合權(quán)值計(jì)算
主觀權(quán)重受人為因素影響較大,而客觀權(quán)重只顧數(shù)據(jù)間的相關(guān)性又忽視了專家意見(jiàn),因此本文將二者結(jié)合進(jìn)行組合計(jì)算來(lái)確定河道管護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重φ=(φ1,φ2,…,φm)。綜合權(quán)重計(jì)算公式是:
(16)
云模型中的云發(fā)生器有3種:正向云發(fā)生器、逆向云發(fā)生器和條件云發(fā)生器。條件云發(fā)生器屬于特殊的正向云發(fā)生器,即已知期望、熵和超熵,同時(shí)已知特定條件的X或Y來(lái)產(chǎn)生隸屬度,計(jì)算各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的等級(jí)隸屬度[15]。
各河道管護(hù)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)主要是由X條件云發(fā)生器計(jì)算得到,其具體計(jì)算步驟如下所示:
a.首先明確各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)值X和評(píng)價(jià)指標(biāo)的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)S。
b.隨后計(jì)算出3個(gè)特征值,并且要依據(jù)正反向評(píng)價(jià)指標(biāo)求解出各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)在各等級(jí)下的隸屬度。
(17)
式中:Sijmax為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)在第j個(gè)等級(jí)中的上限值;Sijmin為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)在第j個(gè)等級(jí)中的下限值;Exij為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)在j評(píng)價(jià)等級(jí)中的期望值;Enij為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)在j評(píng)價(jià)等級(jí)中的熵值;He為超熵,反映變量的不確定程度,通常根據(jù)試驗(yàn)或者經(jīng)驗(yàn)取值,本文取為0.2,取云滴數(shù)m=1 000。
用X條件云發(fā)生器生成云滴重復(fù)計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)值1 000次可以得到較為精確的各評(píng)價(jià)等級(jí)隸屬度值和隸屬度矩陣M。
將上面計(jì)算所得綜合權(quán)重值φ與等級(jí)隸屬度矩陣M進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算,即可得出綜合評(píng)價(jià)子集B。由最大隸屬度原則可知,隸屬度最大值對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)就是河道設(shè)施第三方管護(hù)效果后評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)級(jí)別。
B=φM=(b1,b2,…,bn)
(18)
周莊鎮(zhèn)隸屬于昆山市,位于昆山市西南部,總面積38.96 km2,其中水域面積占比為46.6%。周莊鎮(zhèn)地處太湖流域沖積平原東部,水系屬太湖流域淀泖水系,周莊鎮(zhèn)現(xiàn)狀河網(wǎng)由市級(jí)河道、鎮(zhèn)級(jí)河道、村級(jí)河道3個(gè)級(jí)別河道組成。市級(jí)河道為昆山市境內(nèi)區(qū)域性河道、湖蕩的骨干河道,鎮(zhèn)內(nèi)為則同港,連接長(zhǎng)白蕩與急水港;鎮(zhèn)級(jí)外河是片區(qū)河網(wǎng)框架的組成部分,與市級(jí)河道一起,形成與區(qū)域河、湖水量交換的通道,有長(zhǎng)牽路港、西澤港、朱村浦港、云亭港、東坨東河等;村級(jí)外河是片區(qū)河網(wǎng)框架的補(bǔ)充,河道長(zhǎng)度一般在1 km以內(nèi),河線彎曲、斷頭浜多;圩內(nèi)河道是圩區(qū)的排水及調(diào)蓄河道,面廣量大,河線曲折多變,斷頭浜多。
周莊鎮(zhèn)的河道堤防等水利工程設(shè)施眾多,管護(hù)工作復(fù)雜。為貫徹落實(shí)省、市關(guān)于河道管護(hù)第三方服務(wù)的相關(guān)要求,提升河道的管理水平,落實(shí)“管養(yǎng)分離”,推動(dòng)河道標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化管護(hù),昆山市試點(diǎn)先行,在各鎮(zhèn)分步推行,穩(wěn)步推進(jìn)河道管護(hù)第三方服務(wù)。現(xiàn)對(duì)昆山市周莊鎮(zhèn)的河道管護(hù)效果進(jìn)行后評(píng)價(jià)研究。
3.2.1評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算
首先邀請(qǐng)10位專家對(duì)周莊鎮(zhèn)河道管護(hù)效果進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考核評(píng)價(jià)并打分,得到各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)評(píng)價(jià)權(quán)重,根據(jù)所得的基礎(chǔ)評(píng)價(jià)權(quán)重構(gòu)建判斷矩陣,隨后利用云模型計(jì)算二級(jí)指標(biāo)權(quán)重和各個(gè)三級(jí)指標(biāo)在其對(duì)應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)系統(tǒng)中所占權(quán)重分布如圖2~8所示。
由圖2~8可知,各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的模擬權(quán)重值呈現(xiàn)正態(tài)分布,通過(guò)計(jì)算各指標(biāo)均值可得各評(píng)價(jià)指標(biāo)的具體權(quán)重值如表1所示。
圖2 河道管護(hù)效果二級(jí)指標(biāo)權(quán)重
圖3 堤防護(hù)岸管護(hù)效果系統(tǒng)下指標(biāo)權(quán)重
圖4 堤防綠化效果系統(tǒng)下指標(biāo)權(quán)重
圖5 河道保潔效果系統(tǒng)下指標(biāo)權(quán)重
圖6 河道整治效果系統(tǒng)下指標(biāo)權(quán)重
圖7 河道生態(tài)修復(fù)效果系統(tǒng)下指標(biāo)權(quán)重
圖8 河道附屬設(shè)施管護(hù)效果系統(tǒng)下指標(biāo)權(quán)重
表1 云模型所求指標(biāo)權(quán)重值
各評(píng)價(jià)指標(biāo)的客觀權(quán)重可由投影尋蹤法算得,將所得客觀權(quán)重與上面所求主觀權(quán)重進(jìn)行組合計(jì)算可得綜合權(quán)重。各評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重值如表2所示。
表2 河道管護(hù)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值
3.2.2河道管護(hù)效果評(píng)價(jià)等級(jí)的計(jì)算
根據(jù)式(17)可計(jì)算出河道管護(hù)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)的3個(gè)特征值期望Ex、熵En和超熵He,將周莊鎮(zhèn)河道管護(hù)效果對(duì)應(yīng)的各指標(biāo)基礎(chǔ)評(píng)價(jià)值輸入到云模型的X條件云發(fā)生器中,隨后計(jì)算得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)在各個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)下的隸屬度。計(jì)算結(jié)果如表3所示。
表3 各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)等級(jí)隸屬度
按式(18)對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度和其對(duì)應(yīng)的綜合權(quán)重值進(jìn)行綜合計(jì)算,可以求出河道管護(hù)效果評(píng)價(jià)結(jié)果。周莊鎮(zhèn)河道管護(hù)效果最終的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果如表4所示。由最大隸屬度原則可知良好等級(jí)對(duì)應(yīng)的隸屬度值最大,故綜合評(píng)價(jià)結(jié)果是河道管護(hù)效果良好。
利用基于改進(jìn)云模型的河道管護(hù)效果評(píng)價(jià)模型對(duì)昆山市周莊鎮(zhèn)的河道管護(hù)效果進(jìn)行了全面評(píng)價(jià)。各指標(biāo)在對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)等級(jí)下的隸屬度值如表4所示。由表可知,在河道管護(hù)效果單指標(biāo)評(píng)價(jià)中,只有硬質(zhì)護(hù)岸C1的管護(hù)效果是優(yōu)秀,管護(hù)措施做得很棒,后期要定期檢查修繕保證硬質(zhì)護(hù)岸的功能一直完好。水域保潔C6和河道疏浚C8兩個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)等級(jí)為一般,說(shuō)明在這兩個(gè)方面管護(hù)效果還不夠理想,管護(hù)力度不夠。要加強(qiáng)對(duì)水域的清潔和保護(hù),可以安排工作人員定期巡查清理河道垃圾和淤積物,根據(jù)實(shí)際情況采取更多有效措施保證河道的清澈和流水的順暢。其余14個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)均為良好,說(shuō)明其管護(hù)效果不錯(cuò)但還有進(jìn)步的空間,后期要針對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行改善。
表4 基于改進(jìn)云模型的周莊鎮(zhèn)河道管護(hù)效果綜合評(píng)價(jià)結(jié)果
自然護(hù)岸的管護(hù)要與草坪樹木的管護(hù)相結(jié)合,充分發(fā)揮植被自身生長(zhǎng)的特點(diǎn)和規(guī)律,利用伸展且發(fā)達(dá)的植物根系穩(wěn)定堤防,提高保護(hù)堤防和防洪的能力,同時(shí)美化河道周邊環(huán)境;陸域保潔要做到時(shí)常清掃,并呼吁市民共同維護(hù)陸域整潔,防止垃圾流入河道;污水廢水排入河道之前一定要經(jīng)過(guò)處理,不能超過(guò)河流的自凈能力,保證河道的潔凈和清澈;水生植物的管護(hù)要做到及時(shí)清理壞死植物并適當(dāng)補(bǔ)充新植物,同時(shí)要防止植物營(yíng)養(yǎng)輸出過(guò)剩導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化;河道周圍的護(hù)欄表面要保持干凈,保證欄桿的連續(xù)、完整、無(wú)缺失;木樁、指示牌等設(shè)施要埋設(shè)堅(jiān)固,立柱應(yīng)保持直立,無(wú)搖動(dòng),無(wú)涂層脫落、無(wú)損壞和丟失。排水設(shè)施要保持完好,排水溝渠、雨水口應(yīng)保持通順。另外,工作人員的檢查工作應(yīng)包括經(jīng)常檢查、定期檢查、特別檢查和安全鑒定,通過(guò)有目的性的檢查工作保證河道設(shè)施的正常運(yùn)作。
從表4的評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出,周莊鎮(zhèn)河道管護(hù)效果的綜合評(píng)價(jià)為良好,和實(shí)際的河道管護(hù)情況一致,證明了該模型具有較高的可信度和可行性?;诟倪M(jìn)云模型的評(píng)價(jià)方法不僅可以對(duì)管護(hù)效果給出了整體評(píng)價(jià),同時(shí)針對(duì)每個(gè)指標(biāo)給出評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)結(jié)果不僅全面有效,也給后期河道管護(hù)工作提供了改善的方向。
考慮到河道管護(hù)的復(fù)雜性、系統(tǒng)性和可操作性以及對(duì)河道管護(hù)效果評(píng)價(jià)的全面性、合理性和有效性,結(jié)合河道管護(hù)的實(shí)際情況,本文建立了河道管護(hù)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。結(jié)合基于改進(jìn)云模型的河道管護(hù)效果評(píng)價(jià)方法對(duì)昆山市周莊鎮(zhèn)的河道管護(hù)現(xiàn)狀和效果進(jìn)行了全面有效的評(píng)價(jià),得出了與實(shí)際管護(hù)情況相符的評(píng)價(jià)結(jié)果,表明基于改進(jìn)云模型的評(píng)價(jià)方法在周莊鎮(zhèn)河道管護(hù)效果的評(píng)價(jià)中具有較好的適用性。本文在云模型評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了權(quán)重計(jì)算的改進(jìn),采用主客觀權(quán)重相結(jié)合的方法,通過(guò)組合計(jì)算得出綜合權(quán)重,既減少了權(quán)重計(jì)算的主觀性又降低了評(píng)價(jià)的隨機(jī)性,而云模型通過(guò)大量的數(shù)據(jù)模擬增加了計(jì)算結(jié)果的精確性,使評(píng)價(jià)結(jié)果更加可靠。