刘英民
（大孤家镇事业服务中心，辽宁 抚顺 113305）
借鉴相关文献资料和调研数据，目前的评价研究多选用定型指标，较少考虑量化措施，且多侧重于生态加之分析和水质改善评价等。云模型是一种可以实现定量与定型转化的计算方法，对水利项目投资风险分析以及构筑物安全综合评价等具有较好适用性。防洪工程效益评价涉及因素较多，云模型的随机性、模糊性较好，对以往的“好、坏”做出具体计算评价，可以促进工程经验的推广应用。因此，本文通过分析社会、经济、生态等效益所涉及的因素建立评价体系，运用投影寻踪(PP)-云模型评价抚顺市清原县清河防洪工程效益，该模型有效解决了传统方法的客观性问题，能够系统全面地反映防洪治理整体效益[1]。
1.1 创建评价体系
本文遵循科学性、客观性、系统性和可获取性等原则，充分考虑防洪工程实际情况选取13 项典型指标构建评价体系，如表1 所示。
表1 清河防洪工程指标体系
1.2 划分评价等级
结合国际通行标准、专家经验、相关行业规范及学术论文，将防洪工程效益评价划分成极差(Ⅴ级)、较差(Ⅳ级)、一般(Ⅲ级)、较好(Ⅱ级)、极佳(Ⅰ级)五个等级，如表2 所示。
表2 防洪工程效益评价等级
1.3 计算综合权重
1.3.1 主观权重
根据初始权重利用逆向云发生器求解He、En、Ex三个特征值，然后将云滴利用正向云发生器补充，从而计算出相应的权重，主要流程为：
1）充分考虑实地调查数据和专家打分值，合理计算各参评因子初始权重；
2）采用逆向云发生器按照公式(1)计算3 个特征值，即：
3）依据云发生器和求解的超熵He、熵En、期望Ex值生成云滴数值，计算确定相应的主观权重值w1i。
1.3.2 客观权重
投影寻踪法(PP)主要是利用投影指标函数(映射关系)将高维空间数据投影到低维空间上，通过求解最优函数值确定能够描述高维空间特征的最优值，计算流程为：
1）归一化处理参评指标原始数据，从而生成含n项参评指标的m个参评对象初始矩阵R=(xij)m×n。
2）构造投影函数，将初始指标按照线性投影的方式映射到方向向量上，从而确定参评指标投影至Zi，计算公式如下：
式中：a——投影方向向量，即a=(a1，a2，…，an)。本文利用以下方法确定投影函数Q(a)，计算公式为：
式中：S(a)、d(a)——投影值Zi的标准差和局部密度局部密度半径与计算均值，通常不同特征值之间的距离和计算函数，或情况下取1 和0。
3）对投影函数进行优化处理，从而建立适应度函数max Q(a)：
最后，采用全局择优的概率搜索法——RAGA，经迭代计算以最优个体均值为客观权重值w1i。该方法包括选择、交叉、变异等过程，其理论依据是模拟生物遗传和优化过程，对模拟分析多目标问题具有较好适用性[2]。
1.3.3 组合权重
本文综合考虑云模型求解的主观权重w1i和投影寻踪法(PP)求解的客观权重w2i，经耦合运算确定最终的组合权重，其表达式为：
1.4 计算隶属度
1）结合工程现场具体情况以及防洪治理目标，合理确定各评价标准等级与所有参评指标计算数值。
1.5 评价流程
总体上，可以将防洪工程效益评价划分成6步，主要评价流程如图1所示。
图1 防洪工程效益评价流程
2.1 工程概况
表3 参评指标值计算方法
2.2 云模型计算权重
根据云发生器和领域内专家打分结果，计算准则层以及因素层各参评指标的权重占比如图2 所示。结合图2 云发生器计算结果确定相应的权重数值，如表4 所示。
图2 云模型权重示意图
表4 云模型计算权重
结果表明，专家对“工程改善生态环境”表现出明显的偏向，对生态赋予的权重最大为0.536，明显高于经济和社会效益权重，其中水质达标率、林草覆盖率以及水土流失强度等定量指标权重明显较高，但防洪工程还必须兼顾满意度、增量和就业效益等。受专家主观判断影响，遵循“人水和谐”理念的河道防洪工程评价结果不够客观，难以真实全面地反映工程整体效益[3-5]。
2.3 组合权重计算
防洪效益评价指标组合权重如表5 所示。
表5 防洪效益评价指标组合权重
由表5 可知，公众环保意识、经济和就业效益权重有所增大，而水质达标率和水土流失强度等指标占比有所下降，这种变化客观反映了河道治理理念，更加科学全面地体现了防洪工程的社会经济效益，保证了计算结果科学合理性。
2.4 评价等级
采用条件云发生器和公式(6)～(9)计算所有参评指标隶属度，为减小计算误差重复计算1000 次，遵循最大隶属度原则确定最终的评价等级，如表6所示。
表6 防洪工程效益评价等级
2.5 结果分析
结果表明，抚顺市清原县清河防洪工程效益较好，其中景观效益、居民满意度及林草覆盖度等治理效果较好，但水土流失强度、水污染控制处理费用、物种多样性指数等指标未能达到满意的整治效果。因此，未来的河道整治工程应注重对污染源的控制，建议加强水土资源与林草植被的合理开发，加快植被种植结构的优化调整。
为进一步验证防洪效益评价的准确性，通过对清原县清河的实地调查发现，此次防洪治理工程既消除了沿岸农田受洪涝灾害的威胁，有效解决河流侵蚀冲刷问题，沿岸种植乔灌木树种，林草覆盖率明显提高，逐步形成了水景观平台。经问卷调查可知，防洪工程的实施增强了河道的生态、娱乐和景观功能，充分体现了人水和谐的理念，实际情况与投影寻踪(PP)-云模型计算结果保持一致，该方法能够用于防洪效益研究。
从经济、生态和社会等角度选用13 项典型指标构建防洪效益评价体系，并结合国际通行标准、专家经验、相关行业规范及学术论文，将防洪工程效益评价划分成极差(Ⅴ级)、较差(Ⅳ级)、一般(Ⅲ级)、较好(Ⅱ级)、极佳(Ⅰ级)五个等级。
综合考虑主、客观属性提出投影寻踪(PP)-云模型，保证了评价结果科学合理性。以抚顺市清原县清河防洪工程为例，验证了该模型的实用性与可行性，为流域防洪治理及方案设计提供一定参考。
防洪治理工程涉及范围广、因素多，本文未考虑人员组织管理等因素的影响，故如何确立评价标准，选择合理的参评指标，突出效益评价中组织管理的重要作用仍需进一步深入研究。
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