王國逵

(朝陽市供排水管理處，遼寧 朝陽 122000)

我國水利水電工程存在各效益間協(xié)調度低、且具有突出傾向的效益單一化問題[1]。水利建設在農業(yè)和工業(yè)時代主要服務于農業(yè)和能源供應，因此對于社會和經(jīng)濟效益、不同效益之間的協(xié)同發(fā)展有所忽視[2]。水利工程在后工業(yè)時代已逐步向民生水利過渡，水旱災害防御與水利工程興利效益有機結合，并統(tǒng)籌考慮區(qū)域生態(tài)效益[3]。為此對于水利工程綜合效益而言，需要對其不同效益之間的相互影響進行統(tǒng)籌協(xié)同[4- 6]。當前國內對于水利工程績效大都針對單一效益進行評估[7- 14]，即評價體系中只納入社會、經(jīng)濟效益，而未能考慮社會、經(jīng)濟以及生態(tài)之間的效益協(xié)同，使得在評估指標體系中部分效益權重設置過高，而影響其他效益指標的權重。目前對于水利工程不同效益協(xié)調研究成果較少，水利工程綜合績效通過協(xié)調度評估方法進行提高已成為當前研究的重點[15]。為提高水利工程運行效益綜合評估的準確性，本文建立基于不同效益協(xié)調度的綜合評估模型，以遼西地區(qū)白石水庫為實例，探討其運行效益綜合評估結果。研究成果對于水利工程運行效益綜合評估方法具有參考價值。

1 評估模型的建立

1.1 評估指標體系

在參考已有相關文獻的基礎上，本文從生態(tài)、經(jīng)濟、社會等效益層面選取12個指標建立水利工程運行績效綜合評估指標體系，具體指標見表1。

表1 水利工程運行績效綜合評估指標

1.2 評估等級劃分

參考相關文獻，結合區(qū)域水利工程運行特點，對其綜合評價等級進行劃分，標準等級劃分結果見表2。

表2 水利工程效益綜合評估等級劃分標準

1.3 評估指標復合權重

本文結合層次分析和熵權分析方法建立復合權重計算方法，提高權重的準確度。其中主觀權重通過邀請專家進行經(jīng)驗打分，此外為考慮指標之間的相對重要性，指標判定矩陣Dnm采用1—9間的數(shù)字及其倒數(shù)進行計算，計算方程為：

(1)

式中，dij—指標i和j的對比度。相對權重向量按照判定矩陣進行歸一化計算后得到，特征向量最大值計算方程為：

(2)

在特征向量最大值計算的基礎上對其主觀權重進行計算，計算方程為：

(3)

(4)

(5)

式中，CR、CI—一致性比例和一致性指數(shù)；λmax—矩陣特征最大值；n—指標個數(shù)；RI—隨機指數(shù)，具體值見表3。

表3 隨機指數(shù)RI

在確定主觀權重的基礎上，客觀權重采用熵值方法進行計算，首先對指標原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，使得各指標為無量綱值，分別對正、負2種指標進行歸一化計算，計算方程為：

(6)

(7)

式中，n—評估年份總數(shù)。則第j個指標熵值ej計算方程為：

(8)

則其指標j的差分系數(shù)fj計算方程為：

fj=1-ej

(9)

(10)

式中，m—指標總個數(shù)。在計算主觀、客觀權重的基礎上引入非線性和拉格朗日函數(shù)對其復合權重進行描述：

(11)

(12)

式中，H—目標函數(shù)值；α、β—非線性參數(shù)，α、β≥0，本文取值α、β分別為0.4和0.6；γ—拉格朗日乘數(shù)，本文取值為0.05。則復核權重計算方程為：

(13)

式中，ωj—復合權重。

1.4 基于協(xié)同度的評估模型

基于協(xié)同度的評估模型綜合考慮了社會、經(jīng)濟、生態(tài)3個子效益之間的關聯(lián)度，通過計算不同子效益之間的有序度來對各子效益間的關聯(lián)性進行分析，有序度計算方程為：

(14)

(15)

(16)

式中，θ—轉換變量，其計算方程為：

(17)

則各效益之間的協(xié)同度M計算方程為：

M=LTn(1-Q)

(18)

式中，Q—有序度偏差系數(shù)，其計算方程為：

(19)

式中，L—Tn時間內的有序度。其協(xié)調度的評價等級見表4。

表4 不同等級協(xié)調度對應值

2 實例研究

2.1 水利工程概況

本文以遼西白石水庫為具體研究實例，白石水庫位于遼寧省朝陽市，為大凌河干流大型水庫，水庫總庫容和興利庫容分別為16.45億m3和8.7億m3，主要興利效益為供水，年供水量均值為4.75億m3。水庫為多年調節(jié)型水庫，水庫調節(jié)水量多年均值為5.28億m3。

2.2 評價指標標準化

結合白石水庫2012—2019年水庫供水運行數(shù)據(jù)，朝陽市社會統(tǒng)計相關數(shù)據(jù)及環(huán)保部門提供的相關數(shù)據(jù)對各指標進行標準化處理，其不同年份各指標標準化值的均值見表5。

表5 各評價指標標準值的均值

2.3 評價指標權重

結合層次分析和熵權分析方法建立復合權重計算方法，提高權重的準確度。按照主觀權重通過邀請專家進行經(jīng)驗打分，此外為考慮指標之間的相對重要性，建立指標判定矩陣，按照一致性檢驗方法對判定矩陣最大向量特征值進行檢驗，再采用熵權方法在指標標準化處理基礎上進行客觀權重的計算，然后按照方程(13)對其復合權重進行計算，指標權重結果見表6。

表6 評價指標權重計算結果

在進行復合權重計算時，α、β權重分別為0.4、0.6，在進行主觀和客觀權重確定后，結合方程(13)對其復合權重進行計算，從權重計算結果可看出，在經(jīng)濟子效益層面，工程運行經(jīng)濟增長率權重最高，其次為工程運行經(jīng)濟收益產生的GDP值。在社會子效益層面，人均可支配收入權重值最高，復合權重為0.0744，其次為直接和間接就業(yè)率權重，復合權重為0.0696，在生態(tài)子效益層面，水土流失率權重最高，復合權重為0.1506，其次為水土流失率，復合權重為0.0726，對于遼西地區(qū)而言，由于區(qū)域水土流失較大，因此其在生態(tài)效益層面權重最大。

2.4 綜合效益評價結果

分別計算不同年份經(jīng)濟、社會、生態(tài)子效益的有序度，結合綜合效益評估計算方程對不同年份白石水庫的運行綜合效益進行定量評估，并按照表2對其綜合效益評估等級進行確定，結果見表7。

表7 不同年份白石水庫運行綜合效益評估結果

從不同年份白石水庫運行綜合效益評估結果可看出，由于白石水庫季節(jié)性供水以及運行管理成本的不斷增加，加上區(qū)域社會經(jīng)濟及產業(yè)結構的快速變化，使得白石水庫運行社會效益有序度不斷增加，從生態(tài)效益有序度可看出，從2013年開始其生態(tài)效益有序度明顯增加，從0.365變化到0.723，而從2014年后生態(tài)效益有序度穩(wěn)定在0.72～0.85之間，這主要是因為白石水庫從2013年開始加大了對區(qū)域水土流失、生態(tài)系統(tǒng)治理投入力度，使得其生態(tài)效益有所改善。從經(jīng)濟子效益可看出，總體呈現(xiàn)遞減變化，這主要因為近些年來，白石水庫供水效益受遼西輸水工程影響，供水效益有所降低，此外管理成本的上升，也使得白石水庫經(jīng)濟子效益有序度有所降低。從白石水庫運行綜合評估等級可看出，2012—2013年由于社會和生態(tài)子效益有序度較低，使得其綜合評估等級為中，從2014年開始其綜合評估等級總體為良，具有較好的工程運行綜合效益。

2.5 子效益間綜合協(xié)同度分析

結合子效益協(xié)同度分析方法，對各年份不同子效益的綜合協(xié)同度進行測算，具體結果見表8。

表8 不同年份各子效益間的綜合協(xié)同度分析結果

從不同年份各子效益間的綜合協(xié)同度分析結果可看出，各年份間白石水庫工程運行下其社會、經(jīng)濟、生態(tài)子效益之間的綜合協(xié)同度總體呈現(xiàn)上升變化，呈現(xiàn)從低度協(xié)同到中度協(xié)同的轉變，從2013年白石水庫加大了對區(qū)域生態(tài)流量調控，水土流失治理的力度，使得其生態(tài)效益值從2014年開始有所遞增，此外隨著供水管理成本遞增，其供水經(jīng)濟收益有所緊縮，一定程度延緩了其各效益間綜合協(xié)同度的遞增幅度。白石水庫工程運行后，經(jīng)濟-社會各子效益逐步進入改善，但由于前期社會-生態(tài)效益綜合協(xié)同度還較低，使得其總體綜合協(xié)同度不高。為提高社會、經(jīng)濟、生態(tài)子效益之間的協(xié)同度，需要對主要影響因子進行重點分析，調整其因子指標值，加大水庫運行下社會-經(jīng)濟-生態(tài)之間的綜合協(xié)同度，使得水庫良性運行。

3 結語

(1)主觀權重的判定矩陣一致性檢驗值CR通過檢驗的標準建議可按小于0.2進行設定，可提高主觀權重設置的合理性。

(2)白石水庫工程運行下其社會、經(jīng)濟、生態(tài)子效益之間的綜合協(xié)同度總體呈現(xiàn)上升變化，呈現(xiàn)從低度協(xié)同到中度協(xié)同的轉變，可進一步提高水庫運行經(jīng)濟增長率，加大對庫區(qū)水土流失的治理力度，來總體提高水庫運行下社會-經(jīng)濟-生態(tài)之間的綜合協(xié)同度，充分發(fā)揮水庫綜合效益。

(3)本文在確定水利工程運行綜合效益評價指標選取時主要參考國內相關研究成果，部分評價指標還需進一步豐富和完善，保證評價指標體系的與時俱進。