物元分析法在堤防工程管理评价中的应用探析

黄显宾

(朝阳县水利勘测设计队, 辽宁 朝阳 122000)



物元分析法在堤防工程管理评价中的应用探析

黄显宾

(朝阳县水利勘测设计队, 辽宁 朝阳 122000)

为有效反映堤防工程管理现代化水平，通过建立基于物元分析法的评价模型，实现对堤防工程管理现代化水平各项评估指标的量化计算，从而构建堤防管理评估体系。应用实例表明，物元分析法在堤防工程管理评价中具有较强的适用性，该研究可为堤防工程管理的现代化评估提供有益借鉴。

物元分析法； 堤防管理现代化； 物元评估体系

1 引 言

随着中国河道治理事业的持续发展，堤防工程建设已成为防洪设施完善的重要环节。自1998年特大洪水以来，中国不断强化堤防工程在水利设施建设中的地位，并持续推进涉及长江、黄河、松花江等主要江河的堤防建设。据统计，截止到2014年底，中国大小江河已修筑完善堤防设施近42万km，各流域地区河道防洪安全水平得到较大提升[1]。同时，随着中国体制改革与技术创新的深入实施，堤防工程管理工作基本完成了由传统经验管理模式向现代化管理模式的转型。然而，在中国堤防工程管理模式逐步向现代化迈进的进程中，依旧存在管理机构设置不合理、任务与人员配置不科学、管理模式观念滞后、维护经费不到位以及技术型人才匮乏等一系列问题[2]。鉴此，有必要通过构建基于物元分析法的河道堤防评估模型，量化河道堤防工程现代化管理主要指标，以期为河道堤防工程建设与管理评估提供科学决策依据。

2 堤防工程现代化管理

2.1 堤防工程管理现代化内涵及特征

堤防工程管理旨在以保护沿河两岸各类公共基础设施与人民生命财产安全为前提，运用适当管理手段，充分挖掘河道在防洪、排涝、航运、泄洪以及生态等方面的潜能，从而在满足社会发展需要的同时，有效维护河流生态环境安全[3]。堤防工程管理现代化表现为管理理念的创新，同时体现在堤防设施、技术以及政策现代化水平等方面，其基本特征主要包括：ⓐ管理理念创新。通过新型治水理念与管理理念相结合，取代传统管理理念，使得管理效率与水平得以提升，从而实现堤防工程可持续发展的目的；ⓑ堤防设施现代化。为扭转老旧堤防工程防洪标准低下、配套设施不全以及年久失修等现状，通过积极引进先进技术，提升管理工作信息化水平与设备利用率，从而实现堤防设施的现代化改造；ⓒ管理技术现代化。堤防管理现代化以科学技术现代化为依托，旨在通过融合网络技术、信息技术、计算机技术构建现代化的信息监控平台，从而有效提升堤防管理技术的现代化水准[4]；ⓓ政策现代化。堤防工程管理政策现代化旨在通过吸取历史工程失败与成功的教训与经验，在结合中国具体国情的基础上，制定符合中国现阶段堤防工程管理现代化建设步伐的有益政策，从而在提升监管技术人员工作效率及水准的同时，推进中国堤防工程管理工作朝着更加科学规范的方向前进。

2.2 堤防工程管理现代化评估体系构建

堤防工程管理现代化具体表现为若干层次分明、结构明确及相互之间关联与补充的指标构成的评价体系。中国地域辽阔且江河水情复杂，堤防工程管理现代化水平区域差异性较大。因此，为在不同管理水平下全面客观地反映堤防工程管理的现代化水平，评价体系的构建应遵循如下建立原则：ⓐ具有代表性、系统性及准确性[5]；ⓑ可准确反映管理水平与效果；ⓒ兼顾可比性与可操作性；ⓓ具备主导性。依据上述原则，结合堤防工程管理现代化的本质内涵及相关技术手段，在充分对比、论证及分析基础上合理选择体系评估指标，从而构建如表1所列的指标体系。

表1 堤防工程管理现代化评估指标体系

续表

注Q为目标层，D为准则层，H为指标层，K为实际水平。

3 基于物元分析法的堤防工程管理现代化评估模型构建

为科学评估堤防工程管理现代化水平，可构建基于物元分析法的评估模型，设待评估样本数为n，样本指标个数为m，zij代表第i个样本的第j个指标，其中i=1,2,…,n;j=1,2,…,m，故模型建立步骤[5]如下：

a.对样本归一化处理，达到消除量纲目的。

越大越优型：

(1)

越小越优型：

(2)

式中 z(i,j)——指标归一化值；

z*(i,j)——第i个样本的第j个指标；

zmax、zmin——第j个指标的最大值与最小值。

b.确定样本的经典域物元与节域物元。将样本划分为j个评价等级，记为Sj(j=1,2,…,m)；Yji=[aji,bji]为Sj的特征向量Mi的取值范围，即为经典域，其域物元为Bj：

(3)

设Sp表示全体的评价等级，Ypi=[api,bpi]为Sp的特征向量Mi的取值范围，即为节域，则其域物元为Bp：

(4)

c.设关联函数为Lj(yi)，其代表样本中物元量值符合要求的程度为：

(5)

其中：

d.权重系数的确定。

运用AHP法确定各个特征指标的权重Ui，其操作步骤如下：ⓐ选定两个待评物元矩阵进行比较；ⓑ依据特征相对重要性构造相应的判别矩阵；ⓒ根据判别矩阵计算得出各特征权重；ⓓ进一步检验判别矩阵[6]。

运用熵权法确定各个特征指标的权重Si步骤如下：

ⓐ 构建m×n阶判别矩阵A，m为事物个数，n为评价指标数。

(6)

式中 yij——第j个事物的第i个评价指标实测值。

ⓑ 由式(1)与式(2)计算得出bij。

ⓒ 依据熵定义，确定各层次评价指标的熵值。

(7)

为使得lnfij存在有意义，应对fij修正，即

(8)

ⓓ 确定评价指标相应的熵权：

(9)

(10)

e.等级j综合关联度设为Lj(P0)：

(11)

f.依据综合关联度Lj(P0)确定待评物元等级，可分为如下三种情形：

4 应用实例

地处辽宁省西部地区的大凌河属于辽西区域第一大河，流域控制面积近24万km2，且大小支流交错纵横，担负着该地区灌溉、排涝、供水、养殖以及观光旅游等重任。近年来，大凌河朝阳县段相继实施了一系列堤防整修加固工程，为探究该河段堤防工程管理现代化水平，采用层次分析法与熵权法确定各特征指标的权重，依据物元分析法评估模型对该河段堤防工程现代化水平进行评估。依据该地区堤防工程管理现代化j项指标实际水平，咨询相关专家对定性指标进行评分，并将分数划分为5个等级，其中优秀、良好、中等、合格、不合格所对应的区间分别为[0.9～1.0]、[0.8～0.9)、[0.7～0.8)、[0.6～0.7)、[0.4～0.6)。根据上述各定量指标计算公式，可得到定量指标值。

a.确定样本的经典域物元与节域物元。将堤防评估样本划分为5个评价等级，记为Sj(j=1,2,…,5)；其中，Yji=[aji,bji]为Sj的特征向量Mi的取值范围，即为经典域，其域物元Bj分别属于[0.9～1.0]、[0.8～0.9)、[0.7～0.8)、[0.6～0.7)、[0.4～0.6)。同理可得，该样本的节域物元为Bp=[0.4,1.0]。

b.设关联函数Lj(xi)，从而得到关联度计算最终结果，如表2所列。

表2 大凌河朝阳段堤防工程管理现代化各等级关联度

续表

c.权重系数计算结果如表3所列。

表3 大凌河朝阳段堤防工程管理现代化各等级组合权重计算结果

d.综合关联度Kj(P0)计算结果如表4所列。

表4 大凌河朝阳段堤防工程管理现代化评价指标体系关联度

e.物元等级确定。依据Lj=max{Lj(P0)}及表4可知大凌河朝阳段河道堤防综合关联度Lj为0.047。该段河道堤防管理体系除D5和D6指标级别为中等，其余指标等级均为良。因此，大凌河朝阳段堤防工程管理现代化评价指标级别为良好。综上所述，该河段堤防管理现代化符合标准，能够满足现阶段该地区社会发展对堤防管理现代化水平的要求。

5 结 语

本文在揭示堤防工程管理现代化的本质、内涵及原则基础上，构建了符合现阶段中国堤防管理现代化标准的评估指标体系。通过评估堤防工程管理现代化指标体系，有利于发现与及时处理堤防管理工作中存在的不足，同时有助于明确管理工作水平与目标的差距。应用基于层析分析法与熵权法的物元分析模型，对实例堤防工程管理指标进行组合权重分析与评估，模型最终评价结果显示该方法在堤防工程管理现代化评估中具有较强适用性。fffffd

[1] 何格,唐德善.基于改进物元可拓模型的水资源配置方案评价[J].水电能源科学,2012,(12):24-26，138.

[2] 袁剑军.土石坝防渗墙黏土混凝土材料的工程应用初探[J].水利建设与管理,2013(2):33-35.

[3] 陈娟,陈涛,马志鹏.基于改进的物元模型在水质评价中的应用[J].水电能源科学,2014(3):50-52.

[4] 王茹.堤防建设中生态问题分析及应对措施[J].水利技术监督,2014(3):63-64,79.

[5] 夏建军.胶结材料筑坝技术在白土岭水电站的应用[J].中国水能及电气化，2014(11)：14-16.

Analysis on applying matter-element analysis method in the evaluation of embankment engineering management

HUANG Xianbin

(Chaoyang County Water Conservancy Survey and Design Team, Chaoyang 122000, China)

All evaluation indicators of embankment engineering management modernization level are quantitatively calculated through the establishment of evaluation model based on matter-element analysis method in order to effectively reflect the embankment project management modernization level, thereby constructing embankment management evaluation system. Application example shows that matter-element analysis method has stronger applicability in embankment project management evaluation. The study can provide beneficial reference for the modernization evaluation of embankment project management.

matter-element analysis method; embankment management modernization; matter-element assessment system

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.12.011

TV512

A

1005-4774(2016)12- 0042- 05