基于模糊层次综合评价法的城市河道综合整治效果评价

张 洋

(北京市城市河湖管理处，北京 100032)

0 引言

城市河流作为城市规划发展中的重要组成部分，为人民生活提供良好的滨水景观和休闲环境。随着我国城市化发展水平的不断提高，人类活动干扰和不利气候环境的影响加剧，使城市河流基建设施的稳定性和安全性面临严峻的挑战，河道整治工程作为保护城市的防洪安全、抵御洪、涝、潮水危害和改善河道水环境基础性水利工程，其重要性不言而喻。如今的城市河道整治不再是单一方面治理的工程措施，而是围绕着防洪排涝安全、堤防建筑稳定、水质提升、河道疏浚、岸线整治等方面开展，是兼顾多因素的综合性提升工程，同时随着人们生态观念和物质精神需求的日益提升，城市河道综合整治的内涵要求也不断变化，整治效果后评价则成为衡量工程效益和有关考核的重要手段。

目前，国内部分学者对河道综合整治效果评价开展了相关研究，朱颖茹等以现有河道综合治理效果评价体系为基础，根据简洁、代表和整体的原则构建了河道综合整治效果评价体系并确定了各指标的权重。程军蕊等针对城市河道的水环境特征，采用系统分析和专家调查法，构建了城区河道水环境综合整治效果评价的指标体系和数学评价模型，并以宁波市11条城区河道为实例开展评价，为城市河道水环境综合整治与定量考核提供依据。朱相丞等首次在河道整治工程中采用模糊层次综合评价法对工程实例效果进行量化评价，直观的描述和评价工程实施成效。王春霞等针对我国城市河道的水环境特征，采用AHP法构建了适用于我国江南水乡老城区河道整治的岸上、岸下联动综合评价体系，共确定3个层级共计30余项指标因素，为城市河道水环境综合整治方案的制定及整治效果的评价提供参考。综上所述，针对城市河道综合整治效果评价研究较少，分析认为现有评价指标体系和评价方法不够全面且具有一定局限性，本文根据研究实际并结合相关原则，构建适用于城市河道综合整治效果评价指标体系，以北京市昆玉河河道综合治理整治工程为例，采用FAHP评价模型进行应用验证，以期为城市河道整治改造工程后评价和考核提供借鉴。

1 评价指标的构建原则

城市河道整治效果综合评价体系主要由评价指标体系和评价模型体系构成，评价指标作为评价体系的重要内容，对评价过程的实施和评价结果的准确性具有重大影响，本文根据研究内容，结合城市河道管理整治普遍特征和现状情况确立相适应的评价指标，分析认为有关指标构建应遵循以下原则：

(1)全面性与简明性相结合，城市河道整治工程涉及范围广、类型多，要平衡各方面的因素，从整体上能够全面系统刻画出工程整治前后的效果变化和现状，同时所选指标要准确、简明、有代表性、不重叠，能够突出研究对象所处领域鲜明特点。

(2)可操作性与实用性相结合，所选指标属性要符合研究河道的实际情况和普遍特征，且不过于简单或者难于收集数据，便于评价过程中操作和易于理解。

(3)系统性与层次相结合，评价指标不仅是对河道整治效果某方面的单一体现，而是系统、完整的表示，涵盖性强，指标结构设计上由重到轻分出层次，在不同层次上用不同指标体现，形成完整有序的系统。

2 评价指标体系构建

2.1 评价指标的选取

城市河道基本处于社会经济发展水平较高、人口密度和活动影响较大的地区，兼顾防洪排涝、输水、调度等功能，关联区域社会生产生活多方面因素。本文根据指标体系选取相关原则，参考现有研究资料相关成果，结合城市发展的普遍现状和人们物质文化的实际需求，分析选择从工程成效、生态成效、社会成效3个方面出发，构建城市河道综合整治效果评价的层次化指标体系，共包含3个准则层和12个因素层，见表1所示。

2.2 评价指标的内容

(1)工程成效

工程成效是为达到城市河道综合整治的实施目的所表现最直接的效益，一般包括解决水工程结构体系安全性和稳定性，维护、改善结构耐久性和设计功能有效性等基本工程问题，指标的构成及意义见表2。

表2 工程成效B1评价指标内容

(2)生态成效

生态成效是城市河道综合整治效益重要组成部分，主要包含河道水环境修复，岸线绿化整治，岸上岸下生态监测与处理设施实施生态环境体系改善措施，以及构建的水陆两栖生态体系，指标的构成及意义见表3。

表3 生态成效B2评价指标内容

(3)社会成效

城市河道综合整治产生的社会成效一般体现在人们的日常生活中，给周边市民的休闲娱乐、生活服务提供便利，提高生活质量。包括社会公众满意度、滨水空间规划效果、景观效果、休闲基础设施等内容，指标的构成及意义见表4。

表4 社会成效B3评价指标内容

3 评价模型构建

3.1 FAHP评价法

FAHP评价法是一种将模糊综合评价法(Fuzzy ComprehensiveEvaluation，FCE)和层次分析法(AnalyticHierarchyProcess，AHP)相结合的评价方法，在体系评价、效能评估、系统优化等方面有着广泛的应用。其是一种定性与定量相结合的评价模型，一般是先用层析分析法确定因素集，然后用模糊综合评判确定评判效果。模糊法是在层次法之上，两者相互融合，对评价有着很好的可靠性。城市河道综合整治工作点多面广，其相关评价指标量化困难，且存在的随机性、时间不确定性、模糊性等特点，符合FAHP评价法研究对象所具有的特征；另一方面，FAHP评价法评价结果是一个矢量，包含的信息比较丰富，可以比较准确地刻画城市河道综合整治效果评价结果，便于对比分析；因此，选择采用FAHP评价法开展城市河道综合整治效果评价是合理可行的。

3.2 评价方法

模糊层次分析法是层次分析法和模糊综合评价法有机结合，在层次化评价指标体系的基础上将两者计算程序和结果上进行有效衔接和兼容，其评价过程如图1所示。

图1 模糊层次综合评价法过程

根据模糊层次综合评价法的评价过程，得到具体的计算方法和步骤为：

(1)构建判断矩阵

以层次化评价指标为基础，通过利用德尔菲法得到指标因素间的重要程度因子(具体操作方法见表2)，在同一层级指标上构造因素两两对比的判断矩阵，构造的判断矩阵V如下：

(1)

式中，i=1，2…，n；j=1，2…，m。

层次分析法中判断矩阵采用德尔菲法确定，是一种匿名的多轮次函询专家意见的方法，调査者将相关问题征询专家意见，经过梳理、分析后多次征询与反馈，使专家的意见趋于统一，最终获得具有高准确率的结果。德尔菲法赋值具体含义见表5。

表5 德尔菲法赋值含义

(2)归一化处理

运用和法，将上述矩阵归一化处理并进行求和计算，求得各要素求平均数最大特征根的归一化向量W，将最低层级的权重数值(层次单排序)和上一层级权重值相乘得到本层级综合权重值(层次总排序)。

(3)一致性检验

层次分析法作为主观赋权法受主观因素影响的可能性较大，为确保评估结果的可靠性和准确性，需要对判断矩阵进行一致性检验。其公式如下：

(2)

式中，Z—一致性检验计算值；λ—最大特征值；n—判断矩阵的阶数。

Z值越小说明判断矩阵的一致性越强。为了减少随机原因导致的一致性偏差，需要将Z值与RI值(美国萨狄教授确定指标值，见表6。)相除得到检验系数CR，若CR<0.1，则代表判断矩阵通过一致性检验；若CR>0.1，则代表判断矩阵未通过一致性检验。

表6 十阶矩阵的平均随机一致性指标(RI值)

(4)确定评语集

本文通过分析河道整治评价相关研究，参考现有评价标准和等级，建立直观贴切和反映真实的城市河道整治效果的模糊层次评语集，用“P”表示，评语集P={P1，P2，P3，P4，P5}，其中，P1代表优秀、P2代表良好、P3代表一般、P4代表合格、P5代表差。对各评语赋予一定的分值区间，取分值区间的中间值为评语的分值，则评语集对应的分值集为L={95，85，75，65，30}，见表7。

表7 模糊层次评价模型的评语表

(5)隶属度的确定

隶属度函数的确定是模糊综合评判的重要环节，根据本文研究内容、实际情况和评价方法的特点，在各层次指标权重的基础上，结合具体研究情况采用问卷调查法获得评价数据，构建隶属度函数，用X表示。

(3)

式中，Xk1—第k个指标因子在评语集P={P1，P2，P3，P4，P5}中评价等级为“Pi”评价人员人数占评价总人数的比例。

问卷统计计算所得的隶属度子集X与层次分析法计算的权重W相结合得到定模糊综合评价隶属度矩阵M为：

M=W×X

(4)

(6)计算综合评价得分

将最终运用模糊层次分析法计算的最终得分记为O，公式如为：

O=M×LT

(5)

式中，M—隶属度矩阵；L—评语集对应的分值集为L={95，85，75，65，30}。

4 实例分析

4.1 工程概况

昆玉河长约7.67km，是贯穿北京西部城区的重要水系，作为京密引水渠下游从颐和园团城湖通到玉渊潭八一湖的水道，将密云水库的水引至北京市，供给城区饮用水，是北京市重要的水资源配置调度枢纽。2019年北京市相关部门实施西南二环水系滨水空间开放提升工程，其中包含昆玉河河道综合治理规划建设，主要包括9项内容：开放滨水空间工程、滨河步道连通工程、海绵城市建设与亲水工程、河道维修改造工程、绿化景观工程、服务设施、沿河建筑物景观提升、智慧水务、工程运行管理等。

4.2 指标权重计算及分析

根据本文确立的城市河道综合整治效果评价指标体系，采用层次分析法计算各评价指标权重。利用德尔菲法征求15名领域相关专家意见，通过matlab软件进行归一化处理和一致性检验，其CR均小于0.1，通过一致性检验，计算各层级评价指标权重数值见表8。

表8 城市河道综合整治效果评价指标权重

权重分布情况表明，各级评价指标权重值大小变化及分布相对平稳，满足评价指标体系的差异性和均衡性的特征要求，其中3个准则层中权重占比大小排序为社会成效>工程成效>生态成效，表明社会效益在河道综合整治评价中具有较高重要性。12个因素层指标总排序权重占比较大的为休闲基础设施、工程结构稳定性、滨水空间规划效果、水陆两栖生态体系建设，总排序权重值均高于权重分布均值(0.08)，说明其是影响城市河道综合整治效果主要因素。岸线绿化效果、设计功能有效性总排序权重占比较低，说明其是影响城市河道综合整治效果潜在因素。

4.3 评价得分计算

采用问卷调查的方法征询115名相关人员，其中包括20名第三方机构测评专家、30名水行政主管部门管理人员，58名河道周边市民。问卷主要根据城市河道综合整治效果评价指标体系中12个因素层指标内容进行打分(参考表4评语集标准)，统计整理问卷调查结果得出有效数据，见表9。

表9 昆玉河河道综合整治效果问卷调查评价情况

结合昆玉河河道综合整治效果问卷调查的评定情况，利用公式(3)所述方法计算，得到工程成效B1、生态成效B2、社会成效B3模糊层次评价的隶属度矩阵如下：

按照式4将准则层下因素层构成的模糊评价矩阵与对应指标的单排序权重进行矩阵运算，得到各准则层指标的隶属度分别为：

M(B2)=Wc(B2)×X(B2)

M(B3)=Wc(B3)×X(B3)

按照公式(5)得到昆玉河河道综合治理成效各准则层评价得分计算分别为：

O(B1)=M(B1)×LT=92.12

O(B2)=M(B2)×LT=88.97

O(B3)=M(B3)×LT=91.63

根据准则层计算结果及准则层权重W(B)，计算昆玉河河道综合治理成效(目标层)指标模糊层次得分为：

O(A)=Wb(B1)×M(B1)+Wb(B2)×M(B2)

+Wb(B3)×M(B3)=91.09

4.4 结果分析

基于单排序权重的模糊层次综合评价法得到昆昆玉河河道综合治理效果评价综合得分为91.63，处于优秀等级，表明本次综合整治工程取得比较好的成效，达到工程改造的预期效果，同时与项目竣工验收实际情况基本相符，说明模糊层次评价法的评分较为可靠，比较精准地反映了昆玉河河道综合治理成效。

5 结论

(1)本文根据我国城市河道发展的普遍现状和人们的实际生活需求，结合相关原则，以工程效益、生态效益、社会效益3个要素为中心，构建适用于城市河道综合整治效果评价的层次化指标体系，共包含3个准则层和12个因素层。

(2)基于本文建立的城市河道综合整治效果评价指标体系采用模糊层次综合评价法作为评价方法，计算分析了评价指标权重分布情况和合理性，并以北京市昆玉河河道综合治理工程为实例，计算得到整治效果的综合评价得分为91.63，处于优秀等级，初步探讨提升生态成效的相关措施，同时验证本文所述评价体系的实用性和可行性。