周 

（江西省水利科學(xué)院，江西南昌，330029）

0 引 言

洪水作為一種自然災(zāi)害，一旦發(fā)生，將會(huì)給社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)嚴(yán)重的威脅[1]。防洪工程是進(jìn)行洪水災(zāi)害防御的重要措施，能夠有效減少洪水災(zāi)害損失[2]。然而，現(xiàn)行的防洪工程除了需要滿足減小洪澇災(zāi)害帶來(lái)的損失外，還需要實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高人民生活質(zhì)量的目標(biāo)[3]，因此，開展防洪工程經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益綜合分析，能夠有效助力防洪工程投入-減災(zāi)-效益的良性循環(huán)，為當(dāng)前防洪標(biāo)準(zhǔn)制定和防洪工程建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。但整體來(lái)看，當(dāng)前防洪工程的重點(diǎn)主要集中在城鎮(zhèn)地區(qū)。例如，王靜等[4]評(píng)估了太湖流域骨干水利工程在2016 特大洪水中的減災(zāi)效益。一方面是由于我國(guó)城市也主要集中在江河湖海沿岸，容易受到各種洪災(zāi)的威脅，另一方面我國(guó)工業(yè)產(chǎn)值的80%均集中在城市，洪水災(zāi)害會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[5]。近些年來(lái)，為貫徹“人民至上，生命至上”的理念，促進(jìn)鄉(xiāng)村振興發(fā)展，國(guó)家對(duì)于鄉(xiāng)鎮(zhèn)防洪工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和投入也在逐漸增高，鄉(xiāng)鎮(zhèn)河流防洪工程得到了越來(lái)越多的關(guān)注與重視，大量的鄉(xiāng)鎮(zhèn)河流防洪工程得到了建設(shè)與實(shí)施[6]。然而，由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)防洪工程與城市防洪工程建設(shè)的側(cè)重點(diǎn)存在一定的差異，使得當(dāng)前的防洪工程效益評(píng)價(jià)體系無(wú)法較好的適用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)河流，因此，結(jié)合鄉(xiāng)鎮(zhèn)河流防洪工程具體功能與特點(diǎn)，構(gòu)建適用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)河流的防洪工程效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)于指導(dǎo)鄉(xiāng)鎮(zhèn)防洪工程的建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)域概況

浮梁縣西河三龍段2017 年以前由于防洪、除澇標(biāo)準(zhǔn)不能滿足相應(yīng)規(guī)范防洪標(biāo)準(zhǔn)要求，河流區(qū)域內(nèi)堤身斷面小，高程不滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，防洪標(biāo)準(zhǔn)不足5 年一遇，加之多年來(lái)，因受投入不足、資金缺乏等諸多原因影響，河道未進(jìn)行治理，防洪問題日益突出。2017 年后，根據(jù)存在的具體問題，結(jié)合河道實(shí)際特點(diǎn)及沿河兩岸現(xiàn)狀情況，進(jìn)行了河道防洪治理建設(shè)，主要包括三個(gè)方面：①河道疏浚、清淤整治長(zhǎng)8.172km：對(duì)局部淤塞、岸坡塌方河段，主要建筑物上、下游及局部狹小河段進(jìn)行疏浚、清淤或拓寬處理，以提高河道行洪斷面，提高行洪能力；②對(duì)引流頂沖、凹岸及塌方等險(xiǎn)工段河岸進(jìn)行護(hù)岸防護(hù)處理，總長(zhǎng)8.95km。③對(duì)存在問題的攔（跨）河建筑物及穿堤建筑，進(jìn)行針對(duì)性加固改造，相關(guān)涉水建筑物有：下河埠頭8 座，并拆除三龍大橋老橋墩1 處，石溪渡老橋墩1 處。

2 研究方法

防洪工程綜合效益評(píng)價(jià)主要包括評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建、評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算、指標(biāo)權(quán)重確定以及利用數(shù)學(xué)模型效益綜合評(píng)價(jià)四個(gè)步驟。

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建

防洪工程綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系首先需要研究工程建設(shè)區(qū)域的防洪、經(jīng)濟(jì)、資源、人口、社會(huì)和環(huán)境子系統(tǒng)之間相互作用、相互制約的關(guān)系以及各個(gè)子系統(tǒng)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的條件。由于防洪工程影響的廣泛性和評(píng)價(jià)的復(fù)雜性，完全采用定量指標(biāo)不合理也不現(xiàn)實(shí)，因此，在防洪工程效益指標(biāo)體系的構(gòu)建過(guò)程中，要將定量指標(biāo)和定性指標(biāo)相互結(jié)合與補(bǔ)充，兼顧使用[7]。鄉(xiāng)鎮(zhèn)河流防洪工程建設(shè)后可以有效減少洪水災(zāi)害帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，保障農(nóng)業(yè)用水，帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)，中小河流防洪工程建設(shè)也可以保障流域的居民生命財(cái)產(chǎn)安全，維持社會(huì)穩(wěn)定，具有一定的社會(huì)效益；此外，防洪工程還可以減小水土流失、岸坡崩塌等問題，具有一定的環(huán)境效益。因此，本研究從中小河流防洪工程的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益以及環(huán)境效益三個(gè)方面，確定了鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小河流防洪工程效益綜合評(píng)價(jià)的13 個(gè)指標(biāo)體系，具體如圖1 所示。

圖1 鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小河流防洪工程綜合效益評(píng)價(jià)模型及指標(biāo)體系示意圖

2.2 指標(biāo)計(jì)算方法

（1）經(jīng)濟(jì)效益中，人均GDP、GDP 增長(zhǎng)率以及農(nóng)民可支配收入通過(guò)查詢統(tǒng)計(jì)年鑒獲得；灌溉效益為有效灌區(qū)面積和灌溉保證率或項(xiàng)目流域人均增加灌溉面積（項(xiàng)目工程區(qū)新增加灌溉面積與項(xiàng)目區(qū)總?cè)丝诘谋戎担┍硎尽?/p>

（2）社會(huì)效益中，防洪標(biāo)準(zhǔn)在工程建設(shè)前即可確定；防洪工程達(dá)標(biāo)率是指達(dá)到防洪標(biāo)準(zhǔn)的河流長(zhǎng)度占評(píng)價(jià)河流總長(zhǎng)度的百分比，按公式（1）進(jìn)行賦分。河段的防洪標(biāo)準(zhǔn)按照GB 50201-2014 的要求確定。

式中：Rfl為防洪工程達(dá)標(biāo)率賦分值；Lq為達(dá)標(biāo)河流長(zhǎng)度，km；L 為評(píng)價(jià)河流總長(zhǎng)度，km。

淹沒風(fēng)險(xiǎn)度由淹沒水深、淹沒歷時(shí)與運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)三個(gè)重要風(fēng)險(xiǎn)因子構(gòu)成的經(jīng)驗(yàn)公式，具體如式（2）所示：

式中：R 為風(fēng)險(xiǎn)度；H 為淹沒水深，m；Ty為運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)，a；φ 為淹沒歷時(shí)修正系數(shù)，φ 值取1.0～1.3，淹沒歷時(shí)越長(zhǎng)，φ 值越大。《全國(guó)蓄滯洪區(qū)建設(shè)與管理規(guī)劃》確定的蓄滯洪區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)為：R≥1.5 為重度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，0.5≤R＜1.5 為中度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，R＜0.5 為輕度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

人均可利用水資源：該項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)可向當(dāng)?shù)厮肿稍儷@得；公眾意識(shí)：可通過(guò)調(diào)查走訪確定。

（3）環(huán)境效益中，水質(zhì)等級(jí)根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)確定；水生生物多樣性是水生態(tài)環(huán)境的重要表征，計(jì)算方法采用香濃-威爾多樣性指數(shù)（Shannon-Wiener 指數(shù)），Shannon-Wiener 生物多樣性指數(shù)計(jì)算公式如式（3）所示。

式中：H 為Shannon-Wiener 生物多樣性指數(shù)；S 為總的物種數(shù)；pi為第i 個(gè)物種個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的百分比。

河岸帶植被覆蓋率指河岸帶植被覆蓋面積占河岸帶面積的百分比，按公式（4）進(jìn)行計(jì)算。

式中：Rvc為河岸帶植被覆蓋率賦分值；Aci為河段i岸帶植被覆蓋面積，km2；Aai為河段i 岸帶面積，km2；Lvci為河段i 長(zhǎng)度，km；L 為評(píng)價(jià)河流長(zhǎng)度，km。

水土保持率：水土保持狀況良好面積與流域面積比值。

2.3 指標(biāo)權(quán)重確定

層次分析法根據(jù)要分析的問題性質(zhì)和要達(dá)到的目標(biāo)，將目標(biāo)或者問題分解為彼此之間相互關(guān)聯(lián)、影響且有一定隸屬關(guān)系的組成因素，再將這些組成因素按不同層次聚合，形成一個(gè)具有多個(gè)層次結(jié)構(gòu)的分析模型。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)完整的層次分析結(jié)果框架都會(huì)包含目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層（也稱最高層、中間層和最底層），對(duì)于相鄰的兩層來(lái)說(shuō)，稱高層為目標(biāo)層，低層為因素層。不同層次之間的排序也體現(xiàn)了方案層相對(duì)于目標(biāo)層的相對(duì)重要權(quán)值的確定或者相對(duì)優(yōu)劣次序的確定[8]。其具體計(jì)算過(guò)程主要包括4 個(gè)步驟：①建立層次結(jié)構(gòu)模型；②構(gòu)造判斷矩陣；③層次單排序及其一致性檢驗(yàn)；④層次總排序及其一致性檢驗(yàn)。

2.4 綜合評(píng)價(jià)模型

模糊綜合評(píng)價(jià)是解決多指標(biāo)、多因素類型綜合問題的一種行之有效的決策方法[9]。模糊綜合評(píng)價(jià)一般包括7 個(gè)步驟：根據(jù)實(shí)際工作和研究的需要，建立待評(píng)判對(duì)象的因素集；建立評(píng)判集；確定隸屬度函數(shù)；獲得模糊關(guān)系矩陣R（隸屬度矩陣）；確定各因素的權(quán)重；選擇模糊算子；作出綜合評(píng)價(jià)。

3 結(jié)果

3.1 防洪工程建設(shè)前后指標(biāo)取值

根據(jù)2.2 節(jié)各指標(biāo)確定方法，通過(guò)收集2017 年工程前和2019 年工程后各指標(biāo)的數(shù)據(jù)，分析浮梁縣在防洪工程建設(shè)前后的效益改善情況，并結(jié)合上述指標(biāo)計(jì)算方法，最終獲得各指標(biāo)的取值如表1 所示。

表1 防洪工程建設(shè)前后綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)取值

3.2 指標(biāo)權(quán)重

基于層次分析法，將準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行匯總，最終得到各指標(biāo)的權(quán)重結(jié)果如表2所示。從表2 中可以看出，防洪工程建設(shè)后的綜合效益主要是以社會(huì)效益為主，其權(quán)重占比達(dá)到0.442 9，其次是環(huán)境效益，其權(quán)重占比達(dá)到0.387 3，最后是經(jīng)濟(jì)效益，其權(quán)重占比為0.169 8。防洪工程建設(shè)的首要目標(biāo)便是降低洪水災(zāi)害，保障流域周邊居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，維持社會(huì)的長(zhǎng)治久安，因此，防洪工程建設(shè)帶來(lái)的社會(huì)效益是巨大的；同時(shí)，加上現(xiàn)行政策對(duì)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)的需求，防洪工程建設(shè)也可以帶來(lái)較大的環(huán)境效益；然而，對(duì)于鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小河流的防洪工程來(lái)說(shuō)，由于中小河流難以發(fā)揮航運(yùn)功能，加上流域周邊的鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民人數(shù)整體較少和較為分散，所以對(duì)于經(jīng)濟(jì)的刺激與增長(zhǎng)效果相對(duì)較低，但是鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小河流防洪工程建設(shè)以后，能夠有效保證農(nóng)業(yè)灌溉用水、改善水土保持情況等，可以間接提升農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入，在一定程度上能夠促進(jìn)防洪工程經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮。

表2 防洪工程綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重表

3.3 防洪工程效益模糊綜合評(píng)價(jià)

（1）評(píng)判集確定：建立浮梁縣西河流域防洪工程效益的評(píng)語(yǔ)集：V= ｛v1，v2，…，n｝。評(píng)語(yǔ)集一般采用3～7 級(jí)的模糊語(yǔ)言進(jìn)行評(píng)價(jià)，在本文中，根據(jù)防洪工程綜合效益隸屬度的大小，并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，將防洪工程綜合效益分成5 個(gè)等級(jí)。隸屬度為0～0.2 時(shí)，防洪工程綜合效益為差；隸屬度在0.2～0.4 之間，防洪工程綜合效益為較差；隸屬度在0.4～0.6 之間，防洪工程綜合效益為一般；隸屬度在0.6～0.8 之間，防洪工程綜合效益為較好；隸屬度在0.8～1.0 之間時(shí)，防洪工程綜合效益為好。

（2）模糊關(guān)系矩陣確定：防洪工程綜合效益的評(píng)價(jià)指標(biāo)可分為兩類：第一類是指標(biāo)值遞減型，即指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)特征值愈小愈好，如淹沒風(fēng)險(xiǎn)度；第二類是指標(biāo)值遞增型，即指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)特征值愈大愈好，如GDP 增長(zhǎng)率、農(nóng)民人均可支配收入等。在模糊綜合評(píng)價(jià)中，模糊隸屬度函數(shù)的確定是一個(gè)關(guān)鍵的步驟，選擇隸屬函數(shù)時(shí)，也應(yīng)參照實(shí)際情況，選擇能合理表征指標(biāo)特征值的模糊函數(shù)。參照國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)[10-11]，結(jié)合浮梁縣防洪工程綜合效益現(xiàn)有指標(biāo)的資料收集情況，分別建立各類型效益指標(biāo)的隸屬度函數(shù)，具體如式（5）～（17）所示。

人均GDP 隸屬度函數(shù)：

GDP 增長(zhǎng)率隸屬度函數(shù)：

農(nóng)民可支配收入隸屬度函數(shù)：

灌溉效益隸屬度函數(shù)：

防洪標(biāo)準(zhǔn)：

防洪工程達(dá)標(biāo)率：

淹沒風(fēng)險(xiǎn)度：

人均可利用水資源：

公眾意識(shí)：

水質(zhì)等級(jí)：

水生生物多樣性：

河岸帶植被覆蓋率：

水土保持率：

根據(jù)式（5）～（17），將各指標(biāo)在防洪工程建設(shè)前（2017 年）和防洪工程建設(shè)后（2019 年）的取值代入各式，得到各指標(biāo)的隸屬度，具體如表3 所示。

表3 各指標(biāo)防洪工程建設(shè)前后隸屬度計(jì)算結(jié)果

從表3 中可以看出，2019 年各指標(biāo)的隸屬度整體上均大于2017 年，即2019 年各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)整體上是優(yōu)于2017 年各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的防洪工程綜合效益評(píng)價(jià)等級(jí)，表明防洪工程的建設(shè)可以有效提升經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益，進(jìn)而提升防洪工程的綜合效益。

（3）綜合評(píng)價(jià)結(jié)果：將各指標(biāo)隸屬度與其權(quán)重相乘得到各指標(biāo)的最終隸屬度，并將各指標(biāo)隸屬度進(jìn)行加權(quán)平均得到綜合效益隸屬度，計(jì)算結(jié)果如圖3 所示。

圖3 各指標(biāo)隸屬度及綜合效益隸屬度

從圖3 中可以看出，除了GDP 增長(zhǎng)率在防洪工程建設(shè)后（2019 年）的隸屬度結(jié)果略低于工程建設(shè)前外，其余指標(biāo)的隸屬度均大于防洪工程建設(shè)前；由于研究對(duì)象是鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小河流的防洪工程綜合效益，而GDP 增長(zhǎng)率除了跟防洪工程有關(guān)外，受當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、整體經(jīng)濟(jì)形勢(shì)以及疫情等其他宏觀因素的影響也較大，因此，鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小防洪工程建設(shè)后與人均GDP 增長(zhǎng)率并非是完全絕對(duì)的正向關(guān)系；而選取的其余指標(biāo)則與防洪工程具有明顯的相關(guān)性，比如灌溉效益、防洪標(biāo)準(zhǔn)、防洪工程達(dá)標(biāo)率以及淹沒風(fēng)險(xiǎn)度等指標(biāo)，均是在防洪工程建設(shè)之后就能起到較為明顯的改善，使得指標(biāo)隸屬度在工程建設(shè)后的隸屬度明顯高于工程建設(shè)前。同時(shí)，從防洪工程綜合效益的組成來(lái)看，鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小河流防洪工程能夠較好的發(fā)揮社會(huì)效益，其社會(huì)效益對(duì)應(yīng)的各指標(biāo)在工程建設(shè)后隸屬度均有較大的提升；其次，防洪工程建設(shè)在一定程度上能夠保證一定的環(huán)境效益，尤其是能夠較為顯著地提升水土保持率，同時(shí)，也表明鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小河流防洪工程的建設(shè)與當(dāng)前 “綠水青山，就是金山銀山”的環(huán)保國(guó)策能夠保持較好的一致，有效改善防洪工程所在流域的生態(tài)環(huán)境狀況；然而，對(duì)于鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小河流來(lái)說(shuō)，并沒有較為明顯的航運(yùn)、養(yǎng)殖等直接的經(jīng)濟(jì)功能，所以在相較于社會(huì)效益、環(huán)境效益而言，防洪工程的經(jīng)濟(jì)效益主要表現(xiàn)在間接的保障灌溉用水、降低洪水災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失方面，同時(shí)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小河流防洪工程所處流域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到多方面的因素共同作用，雖然可以保障農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但是，對(duì)于鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民務(wù)工經(jīng)濟(jì)收入的影響較小，進(jìn)而對(duì)于整體經(jīng)濟(jì)收入影響幅度較低，使得防洪工程經(jīng)濟(jì)效益各指標(biāo)提升幅度相對(duì)較小。

鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小河流防洪工程綜合效益評(píng)價(jià)結(jié)果中，防洪工程建設(shè)前綜合效益隸屬度約為0.3，對(duì)應(yīng)的防洪工程綜合效益等級(jí)為較差，而在工程建設(shè)后，防洪工程綜合效益隸屬度約為0.7，對(duì)應(yīng)的綜合效益等級(jí)為較好，表明鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小河流防洪工程建設(shè)能夠有效提升流域的綜合效益。

4 結(jié) 論

本研究以浮梁縣西河流域三龍段防洪工程為研究對(duì)象，構(gòu)建了防洪工程綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，確定了各指標(biāo)的權(quán)重，進(jìn)行了防洪工程建設(shè)前后的綜合效益評(píng)價(jià)，為中小河流防洪工程效益評(píng)價(jià)提供幫助，得到的主要結(jié)論如下：

（1）基于經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益以及環(huán)境效益構(gòu)建的包含13 個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系能夠較好的表征鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小河流防洪工程綜合效益，總體上，防洪工程建設(shè)后發(fā)揮的社會(huì)效益＞環(huán)境效益＞經(jīng)濟(jì)效益。

（2） 基于模糊綜合評(píng)價(jià)的浮梁縣西河三龍段防洪工程綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明：防洪工程建設(shè)后綜合效益由原來(lái)的較差等級(jí)（隸屬度0.299）改善為較好等級(jí)（隸屬度0.686），防洪工程的各項(xiàng)效益得到充分體現(xiàn)，對(duì)社會(huì)的穩(wěn)定、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展都將起到重要作用，生態(tài)環(huán)境也將會(huì)得到進(jìn)一步改善。