抚顺市清原县清河防洪工程效益评价_刘英民.pdf

83 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）抚顺市清原县清河防洪工程效益评价刘英民（大孤家镇事业服务中心，辽宁 抚顺 113305）摘 要：为解决防洪工程效益评价存在的问题，通过分析社会、经济、生态等效益涉及的因素建立评价体系，运用投影寻踪(PP)-云模型评价抚顺市清原县清河防洪工程效益。采用投影寻踪法和云模型计算客观、主观权重，指标隶属度利用条件云发生器处理，并确定相应的评价等级。结果表明：清河防洪工程效益较好，其中景观效益、居民满意度等明显提升，污染源控制及水土保持应成为未来整治的重点内容；实际调查情况与计算结果基本一致，该模型具有较高可靠性与准确性，为决策者防洪治理及方案设计提供一定参考。关键词：投影寻踪；云模型；防洪工程；效益评价；清河中图分类号：TV87文献标识码：B0 引 言借鉴相关文献资料和调研数据，目前的评价研究多选用定型指标，较少考虑量化措施，且多侧重于生态加之分析和水质改善评价等。云模型是一种可以实现定量与定型转化的计算方法，对水利项目投资风险分析以及构筑物安全综合评价等具有较好适用性。防洪工程效益评价涉及因素较多，云模型的随机性、模糊性较好，对以往的“好、坏”做出具体计算评价，可以促进工程经验的推广应用。因此，本文通过分析社会、经济、生态等效益所涉及的因素建立评价体系，运用投影寻踪(PP)-云模型评价抚顺市清原县清河防洪工程效益，该模型有效解决了传统方法的客观性问题，能够系统全面地反映防洪治理整体效益1。1 防洪工程效益评价1.1 创建评价体系本文遵循科学性、客观性、系统性和可获取性等原则，充分考虑防洪工程实际情况选取 13 项典型指标构建评价体系，如表 1 所示。表 1 清河防洪工程指标体系目标层准则层指标层内涵意义数据计算属性清河防洪工程效益评价 A经济效益B1C1/%内部收益率经济净现值累积达到财务计算期内的零时折现率正C2经济费用比工程效益与投资成本现值比正C3/元t-1污水处理费完工后损耗费用减少值逆C4/万元防洪体系增量效益工程防洪的潜在效益增加值正社会效益B2C5/分公众环保意识工程对公众的宣传教育作用正C6/分产业促进作用工程对促进社会各类产业的作用正C7/分居民满意度居民满意度正C8/人万元-1就业效益工程对促进地区就业作用正生态效益B3C9/%水质达标率水质达标测算值正C10/分景观效益工程增加景观功能作用正C11物种多样性指数生物状况反应生态治理效果正C12/%林草覆盖率工程区林草覆盖面积比正C13/%水土流失强度工程对土壤、植被的影响逆1.2 划分评价等级结合国际通行标准、专家经验、相关行业规范及学术论文，将防洪工程效益评价划分成极差(级)、较差(级)、一般(级)、较好(级)、收稿日期 2022-12-17作者简介刘英民（1974-），男，辽宁抚顺人，工程师，研究方向为水利水电工程、水土保持、水文水资源、河道、农业水利工程、移民、监理等。文章编号:1007-7596（2023）01-0083-05DOI:10.14122/ki.hskj.2023.01.020 84 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）极佳(级)五个等级，如表 2 所示。表 2 防洪工程效益评价等级评价指标等级划分极差(级)较差(级)一般(级)较好(级)极佳(级)C1/%0336688111140C200.60.61.21.21.41.41.81.82.2C3/元t-12000500015002000100015007001000400700C4/万元044101025255050100C5/分04545555575759090100C6/分02525505065658585100C7/分254040555570708585100C8/人万元-10.050.100.100.300.301.001.003.003.005.00C9/%102425555575758585100C10/分102425555575758585100C1102.02.03.03.04.04.05.05.010.0C12/%0336699121215C13/%255018251118611061.3 计算综合权重1.3.1 主观权重根据初始权重利用逆向云发生器求解 He、En、Ex 三个特征值，然后将云滴利用正向云发生器补充，从而计算出相应的权重，主要流程为：1）充分考虑实地调查数据和专家打分值，合理计算各参评因子初始权重；2）采用逆向云发生器按照公式(1)计算 3 个特征值，即：()=22112212111nniiniiniixESHenExxEnExxnSxnE(1)3）依据云发生器和求解的超熵 He、熵 En、期望 Ex 值生成云滴数值，计算确定相应的主观权重值 w1i。1.3.2 客观权重投影寻踪法(PP)主要是利用投影指标函数(映射关系)将高维空间数据投影到低维空间上，通过求解最优函数值确定能够描述高维空间特征的最优值，计算流程为：1）归一化处理参评指标原始数据，从而生成含 n 项参评指标的 m 个参评对象初始矩阵 R=(xij)mn。2）构造投影函数，将初始指标按照线性投影的方式映射到方向向量上，从而确定参评指标投影至 Zi，计算公式如下：njmixaZnjijji,;,;21211=(2)式中：a投影方向向量，即 a=(a1，a2，an)。本文利用以下方法确定投影函数 Q(a)，计算公式为：-=-=mimjijijmiirRfrRadmzzaSadaSaQ1112)()()(1)()()()()(=njjatsadaSaQ121.)()()(maxjiijZZr-=)(ijrRf-0)(-ijrR0)(-ijrR)(ijrRf-=-=+=1062,min,max,min,max,nijeijijijnijijijxijEHCCECCE()12,2,21)(2)(exp)(xiiiNijnijxiijExExNjEExx=-=;,=Njxjxijij,;320)(11)(-=1210)(1)(NjxNjxijij,;1xiiEx()nmijU=*=51*1)()()(jijijijmkijkijxxmx1xiiEx(3)式中：S(a)、d(a)投影值 Zi的标准差和局部密度；R、z局部密度半径与计算均值，通常)(1.0aSR=；、不同特征值之间的距离和计算函数，或情况下取 1 和 0。3）对投影函数进行优化处理，从而建立适应度函数 max Q(a)：=njjatsadaSaQ121.)()()(max(4)最 后，采 用 全 局 择 优 的 概 率 搜 索 法 RAGA，经迭代计算以最优个体均值为客观权重值w1i。该方法包括选择、交叉、变异等过程，其理论依据是模拟生物遗传和优化过程，对模拟分析多目标问题具有较好适用性2。1.3.3 组合权重本文综合考虑云模型求解的主观权重 w1i和投影寻踪法(PP)求解的客观权重 w2i，经耦合运算确定最终的组合权重，其表达式为：215.05.0iiiwww+=(5)1.4 计算隶属度1）结合工程现场具体情况以及防洪治理目标，合理确定各评价标准等级与所有参评指标计算数值。85 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）2）采用下式计算具备双边约束 Cmin，Cmax 的指标值特征指数，计算公式为：=-=+=1062,min,max,min,max,nijeijijijnijijijxijEHCCECCE()12,2,21)(2)(exp)(xiiiNijnijxiijExExNjEExx=-=;,=Njxjxijij,;320)(11)(-=1210)(1)(NjxNjxijij,;1xiiEx()nmijU=*=51*1)()()(jijijijmkijkijxxmx1xiiEx(6)式中：Cij,min、Cij,max参评指标 i 关于评价等级 j 的最小、最大值；Hij，e、Eij，x参评指标 i关于评价等级 j 的超熵和熵。3）通过下式归一化处理指标值，对正向指标利用下式进行归一化处理，即：-=-=mimjijijmiirRfrRadmzzaSadaSaQ1112)()()(1)()()()()(=njjatsadaSaQ121.)()()(maxjiijZZr-=)(ijrRf-0)(-ijrR0)(-ijrR)(ijrRf-=-=+=1062,min,max,min,max,nijeijijijnijijijxijEHCCECCE()12,2,21)(2)(exp)(xiiiNijnijxiijExExNjEExx=-=;,(7)若参评指标值满足条件-=-=mimjijijmiirRfrRadmzzaSadaSaQ1112)()()(1)()()()()(=njjatsadaSaQ121.)()()(maxjiijZZr-=)(ijrRf-0)(-ijrR0)(-ijrR)(ijrRf-=-=+=1062,min,max,min,max,nijeijijijnijijijxijEHCCECCE()12,2,21)(2)(exp)(xiiiNijnijxiijExExNjEExx=-=;,=Njxjxijij,;320)(11)(-=1210)(1)(NjxNjxijij,;1xiiEx()nmijU=*=51*1)()()(jijijijmkijkijxxmx1xiiEx，则-=-=mimjijijmiirRfrRadmzzaSadaSaQ1112)()()(1)()()()()(=njjatsadaSaQ121.)()()(maxjiijZZr-=)(ijrRf-0)(-ijrR0)(-ijrR)(ijrRf-=-=+=1062,min,max,min,max,nijeijijijnijijijxijEHCCECCE()12,2,21)(2)(exp)(xiiiNijnijxiijExExNjEExx=-=;,=Njxjxijij,;320)(11)(-=1210)(1)(NjxNjxijij,;1xiiEx()nmijU=*=51*1)()()(jijijijmkijkijxxmx1xiiEx；若参评指标值满足条件-=-=mimjijijmiirRfrRadmzzaSadaSaQ1112)()()(1)()()()()(=njjatsadaSaQ121.)()()(maxjiijZZr-=)(ijrRf-0)(-ijrR0)(-ijrR)(ijrRf-=-=+=1062,min,max,min,max,nijeijijijnijijijxijEHCCECCE()12,2,21)(2)(exp)(xiiiNijnijxiijExExNjEExx=-=;,=Njxjxijij,;320)(11)(-=1210)(1)(NjxNjxijij,;1xiiEx()nmijU=*=51*1)()()(jijijijmkijkijxxmx1xiiEx，则-=-=mimjijijmiirRfrRadmzzaSadaSaQ1112)()()(1)()()()()(=njjatsadaSaQ121.)()()(maxjiijZZr-=)(ijrRf-0)(-ijrR0)(-ijrR)(ijrRf-=-=+=1062,min,max,min,max,nijeijijijnijijijxijEHCCECCE()12,2,21)(2)(exp)(xiiiNijnijxiijExExNjEE