基于五元联系数的水环境治理PPP项目可持续性评价

汪伦焰，夏 晴，李慧敏

(1.华北水利水电大学水利学院，河南 郑州 450045； 2.河南省水环境治理与生态修复院士工作站，河南 郑州 450002;3.河南省水环境模拟与治理重点实验室，河南 郑州 450045)

1 研究背景

水环境治理是生态文明建设的重要任务，也是坚持“绿水青山就是金山银山”理念的体现，更是解决突出环境问题的重要抓手[1-2]。2015年4月16日国务院印发《水污染防治行动计划》(简称“水十条”)，开启史上最严格水环境管理制度。在传统环境治理模式中，政府全权负责环境治理的费用及管理工作，不仅导致政府巨大的财政压力，还对政府的管理能力提出了挑战。在环境治理领域引入PPP模式，由专业化的社会资本进行治理，可以减轻政府负担，提高治理效率，提升环境服务水平[3]。

PPP项目能否实现经济、社会、环境的可持续发展，是项目成功的关键所在[4]。近年来，越来越多的学者积极探索建立可持续性评价体系和方法，取得了丰硕的理论成果。Pope等[5]提出了可持续性评价的两种整体方法：三重底线方法和基于原则的方法；刘丹[6]构建了基于二级模糊综合评价的城市环境可持续发展能力评价模型；郭亚琼[7]构建了基于复合系统理论和框架的水环境可持续发展指标体系，对水环境可持续发展进行评价。熊伟等[8]从对象—主体—过程3个视角首次提出了以可持续发展为导向的PPP模式3.0版本，并用具体案例介绍了PPP模式3.0版本在现实中的应用和推广。Hueskes等[9]也指出需要将可持续发展理念纳入通过PPP模式交付的基础设施项目中，并通过多案例分析，探讨了如何鼓励可持续发展与PPP更好地结合。张璞等[10]从工程、经济、社会、环境和管理五个方面提出了PPP项目可持续性评价指标体系，构建出基于ISM-Fuzzy ANP的PPP项目可持续性评价模型。这些评价方法和模型在评价项目可持续性时发挥着一定的作用。

对于水环境治理PPP项目来说，涉及时间长，范围广，利益相关者众多，项目可持续性评价是对项目进行综合的后评价，主要依靠专家的经验、知识判断、综合各指标的重要性，最终对项目的可持续性做出定性的结论。然而由于个人知识、经验、文化以及价值观等个体因素使得专家的评价结果具有个体差异性。其次，专家调查人数往往有限，不能通过统计样本的数量优势来消灭这种个体差异。对于这些人为因素造成的系统随机、模糊、中介问题引起的不确定，集对分析的联系数能够统一分析处理，在解决这一问题方面具有较大优势。

笔者根据水环境治理及PPP模式的特点，构建一套更具针对性的水环境治理PPP项目的可持续性评价指标体系，采用层次分析法对指标赋权体现指标的相对重要程度，采用集对分析对专家评价数据进行处理，定性与定量相结合更加全面的分析项目的可持续性。

表1 水环境治理PPP项目可持续性评价指标体系及权重

注：CR为随机一致性比率，CR<0.1说明判断矩阵有很好的一致性，判断合理

2 水环境治理PPP项目可持续性评价指标体系

水环境治理PPP项目的可持续性受很多因素的影响，不同的学者从各自角度出发，通过理论分析、案例研究等方法对水环境治理PPP项目可持续性进行了研究，但目前水环境治理PPP项目可持续性评价尚未形成一套统一的指标体系。笔者通过梳理、归纳国内外有关基础设施项目及PPP项目的可持续性研究文献，筛选得出重复率较高的指标，并结合专家访谈进行修正及补充，构建了涵盖经济、社会、资源与环境、工程、项目公司管理5个方面的水环境治理PPP项目可持续性评价指标体系(表1)。

3 基于五元联系数的水环境治理PPP项目可持续性评价

3.1 集对理论概述

3.1.1集对理论与联系度

集对理论是我国学者赵克勤在1989年提出的用于处理和分析确定与不确定现象并存的不确定系统的不确定性决策分析方法[11]。在不确定系统中将确定性分为“同一”与“对立”两个方面，将不确定性称为差异，从同、异、反三个方面对事物及其系统进行分析。同、异、反三者相互联系、相互影响、相互制约，在一定条件下相互转化。通过引入联系度及其数学表达统一描述各种不确定性，从而将不确定性的辩证认识转化为数学运算。

集对理论的联系度是一个重要的概念，用u表示，通常可以表示为

(1)

u=a+bi+cj

(2)

式中：u为联系度;a、b、c统称为联系度分量，a,b,c∈[0，1]，在具体问题中，a、b相对确定，c相对不确定，但是满足a+b+c=1。

在运算分析时，联系度u可以看成一个数，称为三元联系数。

3.1.2五元联系数

由于三元联系数中bi项能够同时体现不确定联系可以在一定条件下确定和一般条件下不能确定的两面性，在实际应用中，常将该项进行剖析拓展，可以得到多元联系数[12]：

u=a+b1i1+b2i2+…+bn-2in-2+cj

(3)

当n=5时，式(3)变为a+b1i1+b2i2+b3i3+cj，称为五元联系数，通常记为

u=a+bi+cj+dk+el

(4)

其中，∀a,b,c,d,e∈[0,1],i∈[0,1]，j∈[0,0]为中性标记，不作j=0解，k∈[-1,0],l=-1。

3.1.3偏联系数

多元联系数的偏联系数表示其同异反确定不确定联系状态的发展趋势，其中，五元联系数的各阶偏联系数分别为[13]

一阶偏联系数：

∂u=∂a+i∂b+j∂c+k∂d

(5)

二阶偏联系数：

∂2u=∂(∂u)=∂2a+i∂2b+j∂2c

(6)

同理可得三阶偏联系数和四阶偏联系数。

3.2 基于五元联系数的水环境治理PPP项目可持续性评价具体步骤

3.2.1评价指标权重计算

采用层次分析法建立因子递阶层次结构。邀请专家打分构造两两比较判断矩阵，进行层次单排序求解判断矩阵的特征值和特征向量，并计算判断矩阵的一致性比率以进行检验，最后确定各层因子的权重。具体评价指标权重如表1所示。

3.2.2构建可持续的同异反评估模型

将各评估指标与有关可持续标准对比，并与五元联系数的系数分量相对应，按其与标准的相符程度将可持续指标集U={u1,u2,…,un}划分为“强可持续”“较强可持续”“一般可持续”“较弱可持续”“弱可持续”五级评语。

利用公式Qij=Nij/N(Nij指将指标i评价为可持续等级j的专家人数，N指评估专家人数)，对各评价指标的可持续性进行判断。结合各评价指标的权重与五元联系数，得到项目可持续性的同异反评价模型：

u=WQE=

(9)

3.2.3可持续的态势及趋势分析

当项目可持续处于同势区时，意味着项目实际的可持续性与理想参照集具有同一趋势，即项目可持续性较高。这时，可通过分析项目每个方面的指标的态势及其一阶偏联系数，并重点关注处于反势的指标；当项目可持续处于均势时，意味着项目实际的可持续性与理想参照集呈现为“势均力敌”的状态。即可持续性为一般，这说明项目目前的可持续性处于强与弱之间变化的中介状态。这时，应密切关注每个指标的联系数及其一阶偏联系数，并对处于反势的指标采取措施，以期促使项目的可持续性向同一趋势转化；当项目可持续处于反势区时，意味着项目实际的可持续与理想参照集具有对立趋势，即项目的可持续较弱。这时，应针对所有及一阶偏联系数中处于反势的指标加大投入，促使系统的风险向均势区转化，最终转化到同势状态。

4 案例分析

4.1 项目简介

许昌市水环境治理PPP项目包括学院河、饮马河综合治理工程，清泥河流域综合治理工程和清潩河综合治理工程，总投资约50亿元，其中，治理长度分别为19 km、38 km和20.29 km。初步形成“河畅、湖清、水净、岸绿、景美”的水生态体系，打造成具有许昌特色的水生态文明城市。

4.2 模型计算

针对该项目的具体情况，依据所提出的可持续五级评语，向50位参与该项目的专家学者、项目经理发放问卷，对项目的可持续性进行评价，得到打分结果Q，并结合已求出的各评价指标权重，通过式(9)得到可持续的同异反评估模型；根据式(5)～(8)及趋势的评判准则，计算五元联系数的各阶偏联系数，具体联系数调查及计算如表2所示。

4.3 结果分析

水环境治理PPP项目整体可持续的一阶偏联系数为：0.59+0.49i+0.52j+0.49k，由于0.59>0.49，处于同势，说明该项目整体可持续存在一阶上升趋势，其中项目公司管理可持续处于反势，其余均处于同势。在经济可持续方面，全寿命周期成本、高能耗产业的调整对区域经济的影响、政府财政偿还能力处于反势；在社会可持续方面，完善当地生产生活基础配套设施、居民对可持续发展认知水平的提高处于反势；在资源与环境可持续方面，两岸景观提升、生物多样性提升指数、绿色建筑技术的运用、水资源综合利用率、固体废弃物回收利用率处于反势；在工程可持续方面，节能和再生能源的使用、工程残渣材料的利用、工程质量优良率、污染源的控制、先进工程技术的采用、项目运营期工程质量、技术本身的可持续性、工程的可更新改造的能力均处于反势；在项目公司管理可持续方面，组织结构设置的合理性、管理制度的完善性、PPP合同的完备性、PPP合同重新谈判机制的建立、与政府关系均处于反势，说明这些指标的可持续性在下降，应加强关注。同理可对水环境治理PPP项目整体可持续的二、三、四阶偏联系数进行分析，在此由于篇幅有限，便不再一一论述。

表2 水环境治理PPP项目可持续性评价联系数调查及计算

注：本表省略二、三、四阶偏联系数的计算结果

5 结论与建议

借鉴目前集对分析的研究成果，笔者以水环境治理PPP项目的经济、社会、资源与环境、工程与项目公司管理5个方面为基础，构建了具有5个维度、36个指标的水环境治理PPP项目的可持续性评价指标体系，结合层次分析法对各项指标赋予权重，构建了基于五元联系数的水环境治理PPP项目可持续性评价模型，并对许昌市水环境治理PPP项目进行了案例分析。从五元联系数的计算结果可以看出，项目的整体可持续处于同势，即可持续性较强。经济、社会、资源与环境、工程、项目公司管理五个方面均处于同势，说明项目在每个方面的可持续都较强。从偏联系数的计算结果可以看出，虽然该项目整体可持续性的一、二、三、四阶偏联系数均处于同势区，但项目公司管理可持续性的一阶偏联系数处于反势，说明可持续状况下降，应重点关注其处于反势的指标，例如“组织结构设置的合理性”“管理制度的完善性”“PPP合同的完备性”“PPP合同重新谈判机制的建立”等。鉴于项目本身特点，因此在建设和运营过程中，需加强完善其管理制度、PPP合同及再谈判机制，组织结构也应根据特许经营期的不同进行相应调整。在项目运行过程中，稳定的项目组织结构和有效的沟通，可以保证项目的持续健康运行。在工程方面，其三、四阶偏联系数均处于反势，说明其可持续性在降低，应加强关注其下属指标层中多次出现反势趋势的指标，例如“节能和再生能源的使用”“工程残渣材料的利用”和“先进工程技术的采用”。工程本身的可持续性是项目整体可持续性的基础。在建设过程中，工程本身会产生许多建筑垃圾，对其进行破碎、筛分可以制备再生骨料，利用再生骨料可以制备再生混凝土或再生透水混凝土，进而应用于本项目中，可以实现工程残渣的再利用；通过采用先进工程技术，使用节能和再生能源，可以实现对环境的保护，促进项目健康可持续运行。