基于FAHP评价模型的河道治理工程效果评价——以孙祖河为例

尚文凯，孙永香

（山东省水利勘测设计院有限公司，山东 济南 250013）

沂南县地处山东省中部地区，属于临沂市，总面积约1 719 km2，共有95万左右的人口，管辖着1个街道、14个乡镇。东边与莒县相邻，西边与蒙阴县相接，南边紧靠临沂市区，北边紧邻沂水。

孙祖河流域年均降水差异较大，且年内降水分布极不均匀，随季度的变化十分明显。总而言之，洪涝灾害具有区域性、周期性与连续性、季节性和突发性等特征。为了解决此区域水旱灾害频繁发生、河道局部河段淤积严重等问题，启动了沂南县孙祖河综合治理工程，工程位置及总体布置如图1所示。该工程位于沂南县孙祖镇境内，涉及孙祖河及其支流金马河的治理，其中孙祖河为东汶河一级支流，发源于孙祖镇黄上寺村，于张庄镇小河村汇入汶河，河道全长约为20 km，总控制流域面积120.1 km2，干流平均坡降为1.7‰；金马河的流域面积约为30.6 km2，河道平均比降为2.1‰。

图1 工程位置及总体布置

但工程的实施对周围社会经济、环境生态等方面造成了一些影响：社会经济方面，工程建设占用土地93.65 hm2，用地范围内涉及54户165人搬迁，影响主要附着物包括各类乔木68 778棵、各类果树4 468棵、畜禽舍3 923 m2等，影响专业项目包括电力线路14处、通信设施线路9处、管道设施7处；环境生态方面，工程的建设实施对于周围水环境、大气环境、声环境、生态环境等各个方面产生了诸多消极影响，也造成了一定程度的水土流失问题。

工程也采取了一些措施来解决和减弱这两方面的消极影响：社会经济方面，采取集中安置和本村后靠分散安置两种方式对于需要搬迁的人口进行妥善安置，结合不同类别的临时用地特点，采取相应措施进行一定程度上的复垦，从而提高土地产量，使其达到原有水平；根据受影响的程度，结合设施搬迁和地区经济发展规划，对于不同的专业项目选定经济合理的复建方案，基于受影响的具体情况，对于不需要恢复或者不能恢复的用地给予一定经济补偿。环境生态方面，针对混凝土养护废水、汽车冲洗废水、检修废水、生活污水等特点进行有针对性的处理，加大植被、动物、水生生态、土壤及土地资源的保护力度，并对噪声源进行控制，用以降低工程实施对于周边环境的干扰，通过开展农田基本建设和植树造林活动，将工程、生物及耕作措施有机结合来综合治理水土流失问题。

本文基于多目标模糊层次分析法，将生态环境与经济社会两方面的各个因素考虑在内，构建起河道治理综合评价模型，全方位地评价孙祖河综合治理工程实施与问题处理效果，具有重要的现实指导意义。

1 评价模型概述

1.1 综合评价模型

综合评价是指从整体的角度去评价多属性体系结构描述的复杂对象系统，其包括人文、环境、经济等多种影响因素，利用此系统得到的评价结果是对被评价事务一般水平或趋势的抽象程度的数量描述[1]。

综合评价模型按照分析方法的不同可以细分为有无分析、对比分析、层次分析等，各自适用于不同的情境之中。层次分析法（AHP）作为其中一种使用较为广泛的方法，使人对评价对象的思维更加层次化和条理化，可以充分利用人的经验对各评价指标进行量化和排序。

1.2 FAHP评价模型

多目标模糊层次分析法（FAHP）是对层次分析法的改进与拓展，可以同时从定性和定量两个方面综合分析各种影响指标[2-6]。孙祖河综合治理工程是一个由多种因素共同影响的复杂系统，本文结合孙祖河综合治理工程的具体实际，并基于FAHP法对孙祖河综合治理工程的效果进行评价，合理选择各种影响因子，并基于多项统计指标核算和专家判断的方法计算其权重，从而使评价标准更加科学、合理、可信。

2 评价模型构建和应用

2.1 FAHP评价模型构建思路

在构建FAHP评价模型时，通常包含以下几个方面[7-11]：①结合实际工程情况，选取合适的影响因子，并确定之间的层次关系，进而建立递阶层次结构评价模型；②建立判断矩阵，对各指标层两两之间的判断矩阵一致性进行计算和检验；③计算得到各层次之间的相对权重，并得到各层次包含的所有影响因子的相对重要程度，利用相对权重和相对重要程度对其进行单排序；④计算得到各层次包含的影响因子对于系统总目标的权重，从而计算出最下层相对于最上层的重要性程度的权重值，根据上述权重值进行总排序。

2.2 层次结构体系建立

2.2.1 评价递阶层次结构体系

由于孙祖河综合治理工程的效果后评价涉及社会经济、生态环境等各种因素，FAHP评价模型将上述定性指标定量化，从定性和定量两个方面评价其综合治理效果。

结合孙祖河综合治理工程的具体情况，建立起递阶层次结构体系，包括4个阶层，即目标层、准则层、子准则层、指标层。其中，目标层用来评价综合治理工程实施效果的好坏，得到其工程实施的成功度；准则层用来反映目标层的实际情况；子准则层用来支撑准则层；指标层包含各个具体的评价指标。

2.2.2 指标确定

就国外而言，为了解决河流污染问题，澳大利亚制定了包含水质、水生生物、河流水文学、形态特征、河岸带状况5个一级指标的河流状况指数体系（ISC），综合评价了河流污染程度及恢复情况；瑞典建立起河岸与河道的环境细则（REC），其中包括岸边带结构、河流地貌特征等16项河流具体特征，但此评价细则仅仅适用于农业河流[12，13]。

就国内而言，为了对长江的健康状况进行评价[14，15]，长江水利委员会于2005年从两个方面建立了包含水土流失比例、水质达标率等12项定量评价指标和包含水生动物存活率与水系连通性2个影响因素的定性评价指标；次年，珠江水利委员会综合考虑自然和社会两个方面的属性，提出了包含河床稳定性、藻类多样性等20项影响因子的珠江评价体系[16]。

结合上述国内外建立起来的综合治理评价体系中包含的各类指标，围绕孙祖河综合治理工程的特性，综合考虑河道、堤防的整治效果和社会、环境、经济3个方面的效益，建立起孙祖河综合治理工程后评价模型，如图2所示。对子准则层C从7个方面共21项指标进行解析，包含13项生态环境指标和8项社会经济指标，每个指标的具体含义及相关说明详见表1。

图2 孙祖河综合治理工程效果评价模型

表1 各指标含义及说明

2.3 评价模型计算分析

2.3.1 构造判断矩阵并进行一致性检验

利用专家评价法[17]，邀请不同专业和领域的专家对各指标进行打分评估。为了考虑判断矩阵的代表性，根据打分结果，构造1～9标度分值的判断矩阵，其计算公式为：

式中：A为判断矩阵；ω为相对重要性权重。

利用下式来计算各判断矩阵的一致性：

式中：C.I为一致性指标，小于0.1时认为判断矩阵具有较高一致性，否则就要对A进行修正；λmax为判断矩阵A的最大特征根；n为特征根总数。

利用上述计算公式，可以得到各层一致性计算结果，详见表2。

表2 各层判断矩阵名称及一致性计算结果

由表2可知，各指标层两两之间的判断矩阵一致性的计算结果均小于0.1，因此认为指标层之间具有较高的一致性，评价模型是满足要求的。

2.3.2 层次总排序

根据上一节的一致性计算结果，分别计算出各层各指标权重及总权重排序，并对D层的指标进行总排序，其结果详见表3。

根据表3的计算及排序结果，可以得到指标层D的总权重向量矩阵为W=（0.117 2，0.056 3，0.073 5，0.062 4，0.036 6，0.047 8，0.042 6，0.023 4，0.044 6，0.020 0，0.029 9，0.081 2，0.054 4，0.031 7，0.022 3，0.018 3，0.052 2，0.070 8，0.038 8，0.052 4，0.023 6），此向量矩阵用于后续综合指标的推算中。

表3 各指标权重及总排序

2.3.3 各单因素隶属度

在进行综合评价的过程中，还需要对各评价指标的单因素隶属度进行确定。本文同样通过专家评价法来构建评价矩阵，同时构建评语集，并将其与隶属度一一对应，V={v（11.0），v（20.8），v（30.5），v（40.2），v（50.0）}的隶属度分别对应着（{很好），（较好），（一般），（较差），（很差）}的评价结果。邀请了6名专家对各指标层的隶属度进行了打分，其打分结果详见表4。

由表4可知，通过专家评价法的计算结果，可以得到各单因素的隶属度。

表4 各专家打分结果

2.3.4 综合指标的推求及评价结果

前文已经计算得到了总权重向量矩阵和隶属度矩阵，可以通过下式来计算评价结果：

式中：W为权向量；R为由n个评价方案值构成的总评价矩阵；bij为第j评价方案的综合评价值，bj=

利用式（3），可以得到评价结果B=0.839，因此认为孙祖河综合治理工程效果的后评价结果较好，说明此工程建设后问题的治理是成功的。

3 结论

本文聚焦于孙祖河综合治理工程，分析工程建设引发的问题和解决的措施，并进行项目建设的后评价研究，主要结论如下。

（1）工程建设后采取了一系列措施来解决社会经济和生态环境两方面存在的问题：社会经济方面，对搬迁人口进行安置，复垦临时用地，对不同专业项目选定经济合理的复建方案；生态环境方面，对废水和污水进行处理，加强动植物及水生态的保护，并综合运用工程措施、生物措施和耕作措施治理水土流失。

（2）从生态环境和社会经济两方面，考虑21项指标构建了FAHP模型，检验了判断矩阵的一致性，计算出各指标权重并对D层指标进行总排序，计算D层总权重向量矩阵，利用专家评价法计算单因素隶属度，最终求得综合指标结果B=0.839，说明孙祖河综合治理工程效果的后评价结果较好，说明此工程建设后问题的处理是成功的。