基于AHP与德尔菲法下韧性管廊评价

李 智 张书铭 李 雪 李 灿 张一帆

(北方工业大学土木工程学院，北京 100144)

0 引言

为了解决地下管线直埋产生的频繁开挖道路，提出了综合管廊的建设。综合管廊的优越性是：不需频繁开挖道路也能对管线进行维修；充分的利用城市地下空间；保证管线安全运营；城市环境美观完整；使用寿命长。

针对韧性评价研究已经取得的研究成果如下：陈炼等[1]通过分析山地城市灾害，建立了包含风险识别、韧性评估、导向规划以及策略制定四个部分的“韧性防灾”体系，并提出了不同防灾策略。许兆丰等[2]从防灾角度出发，运用层次分析法与云物元理论建立了城市灾害韧性综合评价模型。尤勇[3]对比分析了日、美、中综合防灾现状，总结了我国城市综合抗灾的不足。李在上[4]认为韧性城市的研究对城市的防灾减灾起到重要的指导作用。刘李[5]认为城市综合防灾能力的提高，需要从规划、组织、媒体宣传等方面入手。李亚等[7]通过韧性基线模型与专家咨询，从经济、环境、社区、基础设施、社会与组织6个方面建立韧性评价指标体系。李祺[9]认为综合管廊能够消除城市“拉链”，有效使用土地资源，减小地下管线运营成本。

前人在研究城市韧性和综合管廊的同时，缺乏对综合管廊韧性体系的探索。本文采用层次分析法构建韧性评价指标体系，德尔菲法建立韧性评价模型，通过实例应用，说明该模型对综合管廊韧性评价具有较好的适用性。

1 管廊韧性评价指标体系的建立

1.1 指标选取步骤

1)评价指标的选定。选定的评价指标主要是指影响综合管廊韧性的影响因素。2)评价指标的获取。以调查问卷为主，理论研究和文献搜索为辅来获取评价指标。3)评价指标的提取。按照评价指标的不同属性构建初始评价指标体系。4)专家补充完善。通过征求专家意见，对遗漏的评价指标进行补充或者删除。5)最终确定综合评价指标体系。

1.2 指标体系的构建

为确保综合管廊韧性评价指标体系条理清晰，基于层次分析法，结合工程背景及相关文献提出4个一级指标，分别是适宜性、冗余性、鲁棒性、快速性。

1)适宜性。要求建设综合管廊要因地制宜，根据管廊所在地频繁发生的重点灾害来设计自身需要的综合管廊，并且与时俱进，积极采用现代化技术运用到管廊建设和运营中。其包括防灾资本投入程度、智能化水平、四新使用程度。2)冗余性。是指对系统安全性与可靠性的考虑，为了防止灾害导致整个系统崩溃无法使用而设置的备用系统，其包括紧急保护设施，紧急服务系统。3)鲁棒性。是指整个管廊体系承受灾害的能力，当遭受灾害时不会立刻出现毁灭性破坏的状况，是管廊韧性能够得到保证的前提和基础。其包括附属体系、管廊本体。4)快速性。是指系统对灾害来临前、中及灾后反应的能力，是韧性的具体表现形式之一。其包括灾害抢修速度、紧急设施反应速度。依据上述四个一级指标的分析，综合考虑获取的各个指标，构建了综合管廊韧性指标体系，如表1所示。

表1 韧性评价指标体系

2 评价模型的建立

为了实现管廊韧性的定量评价，各个指标的重要程度有所不同，同时管廊各个指标韧性等级也不同，所以选用层次分析法进行权重的确定，采用德尔菲法进行韧性等级的确认。

1)构造判断矩阵，判断矩阵可以将各层次的评价指标建立起定量关系。利用“1-X标度法”(X=3,5,7,9)建立判断矩阵。其中1表示同样重要，3表示稍微重要，5表示比较重要，7表示十分重要，9表示绝对重要，2,4,6,8表示介于两者之间。两两指标进行重要性对比所得值为aij。其假设该因子层存在m个评价指标，将判断矩阵列为：A={aij}，其中aij>0,aij=1/aji,i,j=1,2,3,4,…，m。

3)一致性检验。专家打分是主观判断，容易产生不理想的结果，需要进行一致性检验。若一致性不满足CR<0.1要求，必须重新评价。具体CR计算方法参考文献[6]。

Ri=Qi∑[Qij(∑Qijk·Wijk)]

(1)

(2)

式中：Q——权重；

W——评价值；

i——基准层所对应的编号；

j——子基准层所对应的编号；

k——指标层所对应的编号。

3 模型应用

3.1 北京某管廊工程概况

北京城市副中心行政办公区启动区的城市地下综合管廊工程建设在北京市通州区潞城镇北京城市副中心行政办公区内，工程涵盖9条道路下的市政综合管廊，管廊总长11.3 km，引入了三维仿真技术、智能巡检系统、综合管理信息平台等先进的技术和理念，实现运营管理智慧化。按8度采取抗震措施，抗震设防等级为丙，设计使用寿命100年，结构安全等级为一级。

3.2 模型应用过程及结果分析

通过德尔菲法本文得到北京某综合管廊韧性评价指标权重及评分表如表2所示。

表2 北京某综合管廊韧性评价指标权重及评分表

以R1为例，R1=0.13×{0.1(0.08×80+0.84×78.91+0.08×66.73)+0.64×(0.06×90+0.17×87.97+0.66×81.1+0.11×78.51)+0.26×(0.31×74.79+83.74×0.31+81.84×0.31+0.06×78.91)}=10.85。

同理可得R2=31.61；R3=10.60;R4=31.26。

R=R1+R2+R3+R4=84.32。

得到韧性评价指数R=84.32。分析得到北京某综合管廊在防灾视角下综合韧性水平表现良好，在应对各种灾害时具有较强的稳定性，较强的灾害适应能力，较好的抗灾减灾反应能力，从而得出该段综合管廊的建设可以为其他综合管廊建设提供一定程度上的依据的结论。

4 结语

本文基于建立的韧性指标体系，构建AHP—德尔菲综合管廊韧性评价模型，最后通过对北京某综合管廊进行验证，从而得出以下结论：

1)实例表明了综合管廊韧性是可以根据韧性指标体系进行量化研究，从而达到综合管廊韧性评价的目的。同时表明适宜性、冗余性、鲁棒性、快速性所对应的指标能较好的表现综合管廊的韧性。

2)采用层次分析法和德尔菲法相结合的方法能够实现对管廊韧性评价的定性和定量的结合，评价结果与实际基本吻合，能为其他管廊韧性评价提供参考。