基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的水庫(kù)管理現(xiàn)代化評(píng)價(jià)及其應(yīng)用

高玉琴 陸曉華 黃祚繼

(1.河海大學(xué) 水利水電學(xué)院,南京 210098;2.水利部淮委水利科學(xué)研究院,合肥 230088)

近年來(lái),水利部按照黨中央、國(guó)務(wù)院確定的新的治水方針,提出了新的治水思路,即實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉(zhuǎn)變,水利現(xiàn)代化成為當(dāng)今水利發(fā)展的目標(biāo)和方向[1].水庫(kù)管理現(xiàn)代化是水利現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程中的產(chǎn)物,是保障水利現(xiàn)代化實(shí)現(xiàn)的重要組成部分[2].由于長(zhǎng)期受“重建輕管”思想的影響[3],水庫(kù)管理仍存在體制不順、職能不清、權(quán)責(zé)不明,管理單位事企不分、機(jī)制不活,工程運(yùn)行管理和維修養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)不足[4],管理人員總量過(guò)剩與專業(yè)人才缺乏并存等問(wèn)題[5].這些問(wèn)題很大程度上影響了水庫(kù)工程的安全運(yùn)行和工程效益的正常發(fā)揮.

對(duì)于水庫(kù)管理水平的評(píng)價(jià),國(guó)內(nèi)外學(xué)者已有了一定的研究成果.龔竹構(gòu)建了基于GIS的水庫(kù)信息管理系統(tǒng),并應(yīng)用于遂寧船山區(qū)水庫(kù)的評(píng)價(jià)[6];鄭斯瑞建立了水庫(kù)應(yīng)急管理能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[7];譚運(yùn)坤等建立了水利工程管理現(xiàn)代化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并針對(duì)湖北省某水庫(kù)進(jìn)行了實(shí)例研究[8];王則一等利用RESCON模型對(duì)三門峽水庫(kù)泥沙淤積的管理方式進(jìn)行了評(píng)價(jià)[9],而 Muhammad等運(yùn)用 HEC-RAS模型對(duì)Tarbela水庫(kù)的沉積管理進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)[10];趙前信利用單因子評(píng)價(jià)法對(duì)六安市六大水庫(kù)的水質(zhì)管理進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)[11].

上述評(píng)價(jià)大多是針對(duì)水庫(kù)管理的某一方面,缺少對(duì)水庫(kù)管理的整體性評(píng)價(jià).為了對(duì)水庫(kù)管理現(xiàn)代化進(jìn)行全面、客觀的評(píng)價(jià),指導(dǎo)水庫(kù)管理現(xiàn)代化的建設(shè),本文構(gòu)建了水庫(kù)管理現(xiàn)代化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[12].由于反映水庫(kù)管理現(xiàn)代化特征的指標(biāo)較多,各指標(biāo)間具有不確定性、隨機(jī)性和模糊性,而模糊綜合評(píng)價(jià)法在這方面具有一定優(yōu)勢(shì)并且操作簡(jiǎn)單,故本文構(gòu)建了基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的評(píng)價(jià)模型,并將此模型應(yīng)用于安徽省響洪甸水庫(kù)管理現(xiàn)代化評(píng)價(jià),驗(yàn)證模型的實(shí)際應(yīng)用效果.

1 水庫(kù)管理現(xiàn)代化

根據(jù)水利工程管理現(xiàn)代化的內(nèi)涵和水庫(kù)管理在水利工程管理中的重要性[13],要建立水庫(kù)管理現(xiàn)代化,就要建立管理理念的現(xiàn)代化、管理體制與機(jī)制的科學(xué)化、水庫(kù)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化(工程達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)程度,工程設(shè)施完好情況等)、工程管理控制運(yùn)用手段的信息化、行業(yè)監(jiān)管與社會(huì)管理制度體系的法制化和人才隊(duì)伍的專業(yè)化等[14].實(shí)現(xiàn)水庫(kù)管理現(xiàn)代化是適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)現(xiàn)代化和水利工程管理現(xiàn)代化的客觀需要,建立現(xiàn)代的科學(xué)的水庫(kù)管理體系是一個(gè)系統(tǒng)的、動(dòng)態(tài)的過(guò)程,需要不斷進(jìn)行管理創(chuàng)新.

2 水庫(kù)管理現(xiàn)代化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建原則及基本框架

反映水庫(kù)管理現(xiàn)代化單項(xiàng)特征的指標(biāo)較多,有些指標(biāo)相關(guān)性很強(qiáng),有些指標(biāo)雖然重要,但不易取得準(zhǔn)確數(shù)據(jù),為了能夠客觀、準(zhǔn)確而且比較全面地反映水庫(kù)管理現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展水平,在確定指標(biāo)體系時(shí)遵循以下基本原則[15]:1)先進(jìn)性、系統(tǒng)性與可行性相協(xié)調(diào)的原則;2)層次性與可比性相結(jié)合原則;3)代表性與全面性相結(jié)合原則;4)可操作性和導(dǎo)向性相結(jié)合原則.

水庫(kù)管理現(xiàn)代化指標(biāo)體系由目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層3個(gè)層次構(gòu)成.目標(biāo)層為綜合評(píng)價(jià)目標(biāo)——水庫(kù)管理現(xiàn)代化水平;準(zhǔn)則層包括5個(gè)子目標(biāo),即規(guī)范化管理、設(shè)施設(shè)備管理、信息化管理、調(diào)度運(yùn)行及應(yīng)急處理能力和水生態(tài)環(huán)境管理;指標(biāo)層共有18項(xiàng)指標(biāo),全面反映影響水庫(kù)管理現(xiàn)代化的各個(gè)方面.指標(biāo)體系構(gòu)成見(jiàn)表1.

表1 水庫(kù)管理現(xiàn)代化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)說(shuō)明

2.2.1 規(guī)范化管理

該一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)可細(xì)分為4個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo):①組織管理水平:為了有效地配置資源,按照一定的規(guī)則構(gòu)成的一種責(zé)權(quán)結(jié)構(gòu)安排和人事安排,主要包括機(jī)構(gòu)設(shè)置及運(yùn)行機(jī)制、管理人員兩方面.②安全管理水平:組織實(shí)施安全管理規(guī)劃、指導(dǎo)、檢查和決策,是保證水庫(kù)處于最佳安全狀態(tài)的根本環(huán)節(jié),主要包括工程安全運(yùn)行可靠和安全責(zé)任事故情況兩方面.③運(yùn)行管理水平:對(duì)水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程的計(jì)劃、組織、實(shí)施和控制,主要包括日常管理規(guī)范、工程養(yǎng)護(hù)質(zhì)量、標(biāo)志標(biāo)牌齊全、工程觀測(cè)、環(huán)境整潔美觀等方面.④經(jīng)濟(jì)管理水平:主要指管理經(jīng)費(fèi)落實(shí)情況,包括維修養(yǎng)護(hù)、運(yùn)行管理費(fèi)用來(lái)源渠道暢通,“兩費(fèi)”及時(shí)足額到位;有主管部門批準(zhǔn)的年度預(yù)算計(jì)劃;開(kāi)支合理,嚴(yán)格執(zhí)行財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)制度,無(wú)違規(guī)違紀(jì)行為等方面.

2.2.2 設(shè)施設(shè)備管理

該一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)可細(xì)分為4個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo):①工程設(shè)施完好率:水庫(kù)工程中技術(shù)性能完好的設(shè)施數(shù)量占全部設(shè)施數(shù)量的百分比,包括閘門完好率、啟閉機(jī)完好率、壩身斷面完好率、壩頂?shù)缆吠旰寐?、大壩防護(hù)工程完好率、排水系統(tǒng)完好率等.②觀測(cè)設(shè)施完好率:水庫(kù)工程中設(shè)置的技術(shù)性能完好的觀測(cè)設(shè)施數(shù)量占全部觀測(cè)設(shè)施的百分比.③生物防護(hù)工程完好率:指工程管理范圍內(nèi)的防護(hù)林完好程度等.④管理輔助設(shè)施完好率:主要指各類工程管理標(biāo)志、標(biāo)牌的完好程度.

2.2.3 信息化管理

該一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)可細(xì)分為3個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo):①信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平:包括數(shù)據(jù)采集、工程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、信息化管理機(jī)構(gòu)(或人員)等方面.②水利信息資源建設(shè)水平:對(duì)水文數(shù)據(jù)、工程觀測(cè)數(shù)據(jù)、運(yùn)行管理數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)的采集、輸送、存儲(chǔ)、處理和服務(wù)的能力.③業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)水平:在水利工程管理方面主要包括水信息綜合服務(wù)、調(diào)度運(yùn)行指揮系統(tǒng)、水利工程和河湖資源管理系統(tǒng)等.

2.2.4 調(diào)度運(yùn)行及應(yīng)急處理能力

該一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)可細(xì)分為3個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo):①指揮決策科學(xué)化水平:包括組織機(jī)構(gòu)完善程度、崗位設(shè)置合理程度、辦公設(shè)施齊全程度、防汛值班制度執(zhí)行情況、建立健全調(diào)度運(yùn)用方案、調(diào)度指令的執(zhí)行力、調(diào)度運(yùn)行基本信息適時(shí)性程度等方面.②應(yīng)急處置規(guī)范化水平:建立“統(tǒng)一指揮、反應(yīng)靈敏、協(xié)調(diào)有序、運(yùn)轉(zhuǎn)高效”應(yīng)急管理機(jī)制,主要包括日常與專項(xiàng)檢查情況、調(diào)度運(yùn)行責(zé)任制全面落實(shí)、運(yùn)行安全知識(shí)宣傳適應(yīng)性、應(yīng)急預(yù)案建設(shè)及執(zhí)行情況、統(tǒng)計(jì)報(bào)送時(shí)效性和準(zhǔn)確率等方面.③防汛搶險(xiǎn)專業(yè)化水平:建立專業(yè)化、正規(guī)化、技術(shù)化的防汛搶險(xiǎn)體系,包括防汛物資貯備及管理水平、隊(duì)伍建設(shè)與保障能力、建立健全調(diào)度隊(duì)伍建設(shè)等方面.

2.2.5 水生態(tài)環(huán)境管理

該一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)可細(xì)分為4個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo):①保潔率:工程管理范圍內(nèi)持續(xù)保持潔凈的水面和土地面積占總面積的百分比.②綠化覆蓋率:工程管理范圍內(nèi)綠地總面積占用地總面積的百分比.③水土流失治理率:工程管理范圍內(nèi)已經(jīng)得到治理的水土面積占水土流失總面積的百分比.④水質(zhì)達(dá)標(biāo)率:水質(zhì)達(dá)標(biāo)的認(rèn)證水體及斷面數(shù)量占全體認(rèn)證水體及斷面數(shù)量的百分比.

3 構(gòu)建基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的評(píng)價(jià)模型

模糊綜合評(píng)價(jià)是應(yīng)用模糊系統(tǒng)基本理論[16-22],對(duì)具體事物建立評(píng)價(jià)因素集、各因素權(quán)重集、各種評(píng)價(jià)結(jié)果組成的評(píng)價(jià)集,采用一定的合成算子進(jìn)行綜合運(yùn)算和評(píng)價(jià).其基本步驟如下:

1)確定評(píng)價(jià)因素集U={u1,u2,…,un},其中ui(i=1,2,…,n)表示影響事物評(píng)價(jià)值的第i個(gè)因素.

2)確定評(píng)價(jià)等級(jí)集V={v1,v2,…,vm},其中vj(j=1,2,…,m)表示影響事物評(píng)價(jià)值的第j個(gè)等級(jí).

3)樣本指標(biāo)歸一化處理.設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)目為n,樣本的個(gè)數(shù)為m,由于各指標(biāo)的單位不盡一致,為統(tǒng)一其變化范圍都在0～1之間,可采用式(1)和式(2)進(jìn)行歸一化處理.

對(duì)于越大越優(yōu)型指標(biāo):

對(duì)于越小越優(yōu)型指標(biāo):

式中,x(i,j)為第i個(gè)樣本第j個(gè)指標(biāo)值歸一化處理后的值,x*(i,j)為第i個(gè)樣本的第j個(gè)指標(biāo)原始值,xmax(j)、xmin(j)分別為第j個(gè)指標(biāo)的最大值和最小值.

4)確定評(píng)判隸屬矩陣R.當(dāng)?shù)趇項(xiàng)指標(biāo)xi的值大于其對(duì)應(yīng)的第1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí),它對(duì)第1級(jí)的隸屬度為1,而對(duì)其他級(jí)別的隸屬度為0,即

當(dāng)?shù)趇項(xiàng)指標(biāo)xi的值介于其對(duì)應(yīng)的第j級(jí)和第j+1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值Vi,j,Vi,j+1之間時(shí),它對(duì)第j+1級(jí)和第j級(jí)的隸屬度分別為

而對(duì)其他級(jí)別的隸屬度均為0;當(dāng)?shù)趇項(xiàng)指標(biāo)xi的值小于其對(duì)應(yīng)的第m級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí),它對(duì)第m級(jí)的隸屬度為1,而對(duì)其他級(jí)別的隸屬度為0,即

通過(guò)上述方法,求出各指標(biāo)的隸屬度rij,進(jìn)而得到評(píng)價(jià)矩陣R.

5)確定各因素的權(quán)重.本文采用熵權(quán)與專家賦權(quán)相結(jié)合的方式確定各指標(biāo)的權(quán)重:

①確定熵權(quán)A=(a1,a2,…,an).

假定有m個(gè)待評(píng)價(jià)的樣本,每個(gè)待評(píng)價(jià)樣本有n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),則有樣本的判斷矩陣R=(xij)n×m(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m).式中,xij為第i個(gè)樣本第j個(gè)指標(biāo)值按式(1)(2)歸一化處理后的值.根據(jù)熵的定義,確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵為

式中

且規(guī)定當(dāng)fij=0時(shí),fijln fij=0.相應(yīng)的第j個(gè)指標(biāo)的熵權(quán)定義為

式中0≤aj≤1且=1.

②確定n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的專家主觀權(quán)重向量為γ=(γ1,γ2,…,γn).

③確定綜合權(quán)重W=(ω1,ω2,…,ωn).

式中,ωj為第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重;μ為主觀權(quán)重對(duì)于客觀熵權(quán)的相對(duì)有效性系數(shù),根據(jù)兩種權(quán)重在綜合權(quán)重中的主次地位以及文獻(xiàn)[21]的說(shuō)明,μ的取值范圍設(shè)定為0.3＜μ＜3.

6)綜合評(píng)價(jià).將各指標(biāo)的權(quán)重和隸屬度矩陣帶入

其中δ為模糊合成算子,表示模糊矩陣的合成運(yùn)算,采用加權(quán)平均型模糊合成算子,其計(jì)算公式為

按最大隸屬度原則,選取B中最大的隸屬度所對(duì)應(yīng)的評(píng)語(yǔ)作為該方案的總評(píng)價(jià).

4 實(shí)例應(yīng)用

響洪甸水庫(kù)位于安徽省六安市金寨縣,在六安、霍山和金寨三市縣交界處,為安徽省六大水庫(kù)之一,是淮河支流西淠河上游的一座大型水庫(kù),是以防洪、供水、灌溉為主,結(jié)合發(fā)電、城市供水、航運(yùn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、生態(tài)旅游等綜合利用的大型水利水電工程.本文以響洪甸水庫(kù)為評(píng)價(jià)對(duì)象,運(yùn)用構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)模型,對(duì)響洪甸水庫(kù)的管理現(xiàn)代化水平進(jìn)行評(píng)價(jià).

1)確定因素集與評(píng)價(jià)集.根據(jù)指標(biāo)體系,共18項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo),故n=18.令評(píng)價(jià)集V={v1,v2,…,v5}.其中v1代表優(yōu)秀,v2代表良好,v3代表中等,v4代表合格,v5代表不合格.

2)樣本指標(biāo)歸一化處理.邀請(qǐng)15位專家對(duì)響洪甸水庫(kù)管理現(xiàn)代化現(xiàn)狀水平進(jìn)行評(píng)價(jià),得到樣本原始值x*(i,j),根據(jù)式(1)(2)對(duì)樣本進(jìn)行歸一化處理,得到x(i,j).再對(duì)15個(gè)樣本的xj求其平均值,得到樣本現(xiàn)狀值xj.

3)確定評(píng)判隸屬矩陣R.由于評(píng)價(jià)指標(biāo)已經(jīng)歸一化,則根據(jù)5個(gè)評(píng)語(yǔ)取與之相對(duì)應(yīng)的評(píng)級(jí)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為[0.9-1.0]、[0.8-0.9)、[0.7-0.8)、[0.6-0.7)、[0.4-0.6),相應(yīng)的各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值為0.95、0.85、0.75、0.65、0.5.根據(jù)式(3)～(5),建立評(píng)判隸屬矩陣R=(R1,R2,R3,R4,R5)T,以第一準(zhǔn)則層為例,計(jì)算可得

同理可得R2,R3,R4,R5.

4)確定各指標(biāo)權(quán)重.根據(jù)式(6)～(8)確定各指標(biāo)的熵權(quán)A,主觀權(quán)重γ采用德?tīng)柗品ù_定,經(jīng)過(guò)三輪征詢專家組成員的匿名意見(jiàn),在專家意見(jiàn)趨于一致的基礎(chǔ)上,確定各指標(biāo)的主觀權(quán)重.然后根據(jù)式(9)計(jì)算綜合權(quán)重W,本文取μ=1,即主觀與客觀權(quán)重以相同的權(quán)重參與進(jìn)綜合權(quán)重之中,具體的權(quán)重計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2.

表2 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果及樣本現(xiàn)狀值

5)綜合評(píng)價(jià).將指標(biāo)層權(quán)重和隸屬度矩陣代入C=HδR,得準(zhǔn)則層模糊評(píng)級(jí)為

再將準(zhǔn)則層權(quán)重帶入B=GδC,得模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為

B=(0.607,0.239,0.072,0.031,0.051)

根據(jù)最大隸屬度原則,Bmax=0.607,可判定響洪甸水庫(kù)管理現(xiàn)代化評(píng)價(jià)等級(jí)為優(yōu)秀.準(zhǔn)則層中,規(guī)范化管理、設(shè)施設(shè)備管理、調(diào)度運(yùn)行及應(yīng)急處理能力評(píng)價(jià)級(jí)別為優(yōu)秀,水生態(tài)環(huán)境管理評(píng)價(jià)級(jí)別為良好,有待進(jìn)一步加強(qiáng);信息化管理水平較低,是制約管理現(xiàn)代化進(jìn)程的關(guān)鍵.總體而言,響洪甸水庫(kù)管理現(xiàn)代化水平優(yōu)秀,與實(shí)際管理水平相符合,評(píng)價(jià)結(jié)果具有一定的可信度.

5 結(jié) 論

1)基于水庫(kù)管理現(xiàn)代化的內(nèi)涵和基本要求,從規(guī)范化管理、設(shè)施設(shè)備管理、信息化管理、調(diào)度運(yùn)行及應(yīng)急處理能力、水生態(tài)環(huán)境管理五個(gè)方面,構(gòu)建了由18項(xiàng)指標(biāo)組成的水庫(kù)管理現(xiàn)代化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并制定了5個(gè)等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn).通過(guò)樣本評(píng)價(jià),為明確實(shí)際水庫(kù)管理重點(diǎn)提供了決策支持和依據(jù).

2)構(gòu)建了基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的評(píng)價(jià)模型,采用熵權(quán)與專家賦權(quán)相結(jié)合的方式確定各指標(biāo)的權(quán)重,將數(shù)據(jù)的客觀差異性與專家的主觀偏好良好地結(jié)合起來(lái).將此模型應(yīng)用于安徽省響洪甸水庫(kù)管理現(xiàn)代化評(píng)價(jià)中,所得評(píng)價(jià)結(jié)果與現(xiàn)實(shí)情況相符,表明該模型合理適用.

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