基于AHP和白化權(quán)函數(shù)的水電工程建設(shè)項目社會評價研究

俞祺洋 閆建文 雷方超 王子明

(西安理工大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，陜西 西安 710048)

0 引 言

水電工程建設(shè)項目的社會評價從社會學(xué)角度出發(fā)，分析評價水電工程建設(shè)項目的實施對地方乃至國家各項社會發(fā)展目標(biāo)所產(chǎn)生的貢獻(xiàn)與影響。它立足于社會學(xué)的理論和方法，堅持以人為本的原則，研究水電工程建設(shè)項目的社會可行性，并為方案的選擇以及投資決策提供相對科學(xué)的依據(jù)。[1]57-60,[2]109-115以往的投資項目決策，主要依賴經(jīng)濟(jì)評價結(jié)果，導(dǎo)致項目與社會因素之間的影響和相互作用經(jīng)常會被忽略，使項目在經(jīng)濟(jì)方面有較好的收益，但可能在社會及環(huán)境方面會造成不良影響。對水電工程建設(shè)項目的評價，社會方面的評價不可忽視。建設(shè)項目的社會評價內(nèi)容涉及面相當(dāng)廣泛，評價指標(biāo)多而復(fù)雜[3]234-238,[4]128-131,[5]145-147，一部分評價指標(biāo)可以選用相應(yīng)的方法進(jìn)行定量分析，但大多數(shù)評價指標(biāo)往往很難選用公式進(jìn)行準(zhǔn)確的定量研究，或者不能采用定量研究的方法，只能選用定性分析法進(jìn)行評價描述。目前的評價方法主要有定量定性分析法，有無對比分析法和綜合分析評價法。[6]261-264,[7]154-162,[8]97-98,[9]89-95,[10]309-317

水電工程建設(shè)項目的社會評價，由于社會因素涉及面廣，情況相對復(fù)雜，產(chǎn)生的影響往往比較深遠(yuǎn)，所以，針對水電工程建設(shè)項目的社會評價方法往往與其他項目的社會評價方法有所不同。目前應(yīng)用廣泛的模糊綜合分析評價法主要依據(jù)決策人員和專家的經(jīng)驗和意向，其主觀成分較重，導(dǎo)致評價結(jié)果的準(zhǔn)確性較低?？紤]到水電工程建設(shè)項目的特點及其社會評價結(jié)果的重要性，本文采用層次分析法AHP原理建立某水電工程建設(shè)項目社會評價指標(biāo)體系，同時，在專家評分的基礎(chǔ)上引入灰色評價原理中白化權(quán)函數(shù)的概念，從而將一系列分散的信息進(jìn)行量化處理，并對各個指標(biāo)進(jìn)行單值化處理評價，為工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 白化權(quán)函數(shù)概念的界定

根據(jù)灰色系統(tǒng)理論的定義，灰色指外延明確，但因為信息的匱乏而導(dǎo)致內(nèi)涵不確定的現(xiàn)象。白化權(quán)函數(shù)是指用函數(shù)形式表達(dá)灰數(shù)(灰類)各元素取值的可能性大小?；覕?shù)的白化權(quán)函數(shù)，反映人們對灰數(shù)的信息在主觀上掌握的程度。[11]24-26,[12]2190-2194,[13]1593-1597,[14]139-146一般來說，一個白化權(quán)函數(shù)往往沒有固定的形式，它是研究者根據(jù)已知的信息而設(shè)計的，但是其函數(shù)曲線的起點、終點應(yīng)有其含義。閾值分為客觀閾值和相對閾值兩種，客觀閾值主要采用科學(xué)的對應(yīng)準(zhǔn)則，輔以經(jīng)驗條件，利用類比手段對閾值進(jìn)行判定取值；相對閾值則是充分利用統(tǒng)計學(xué)原理，在數(shù)據(jù)充分的樣本矩陣中，取其最大、最小及中間值，并使每一個數(shù)值對應(yīng)于閾值的上限、下限以及中間值。而白化函數(shù)的確定，因評價對象不同而略有區(qū)別。目前常見的函數(shù)確定方式有以下三種：

(1)上限級?；覕?shù)⊕1∈[d1,∞),其白化權(quán)函數(shù)見(1)式：

(1)

(2)中間級?；覕?shù)⊕2∈[0,d2,2d2],其白化權(quán)函數(shù)見(2)式：

(2)

(3)下限級?；覕?shù)⊕3∈[0,d3,2d3],其白化權(quán)函數(shù)見(3)式：

(3)

這種主觀判斷必須建立在對已知信息的客觀反映的基礎(chǔ)上。在解決實際問題時，可以參與聚類的對象為立足點來確定白化權(quán)函數(shù)，亦可著眼于整個大環(huán)境，根據(jù)所有同類的對象來確立白化權(quán)最終函數(shù)。

傳統(tǒng)層次分析法在因素權(quán)重確定時，定性分析的成份占比較大，主觀因素對結(jié)果的影響很難定量反映。但若將其與灰色系統(tǒng)中的白化函數(shù)結(jié)合后，原本定性的問題則會定量化，從而能夠更科學(xué)地分析水電工程建設(shè)項目社會經(jīng)濟(jì)、社會環(huán)境、生態(tài)環(huán)境之間的權(quán)重占比，使水電工程建設(shè)項目選取的方法更加準(zhǔn)確，同時對其它的水電建設(shè)方案優(yōu)選也具有借鑒作用。

2 基于AHP和白化權(quán)函數(shù)的水電工程建設(shè)項目社會評價

第一步：建立水電工程建設(shè)項目社會評價指標(biāo)體系。水電工程建設(shè)項目往往規(guī)模龐大且牽涉面廣，涉及的因素較多，而在社會評價中相對重要的環(huán)節(jié)是將項目涉及到的諸多因素進(jìn)行壓縮提煉，找到典型性的評價指標(biāo)。在對水電工程建設(shè)項目進(jìn)行社會評價的過程中，要先對評價指標(biāo)進(jìn)行分類，并在每一類中再選擇有代表性的指標(biāo)或綜合性強(qiáng)的指標(biāo)，以建立完善的評價指標(biāo)體系。

第二步：構(gòu)造比較判斷矩陣計算指標(biāo)權(quán)重。采用專家咨詢調(diào)查的方法，通過問卷征詢相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业姆绞?，對各指?biāo)的重要程度進(jìn)行評分。再根據(jù)專家咨詢結(jié)果與1～9標(biāo)度法構(gòu)建比較判斷矩陣，利用求根法計算各指標(biāo)的權(quán)重，然后對其進(jìn)行一致性檢驗。同時，計算矩陣的最大特征值和最大特征向量，最后進(jìn)行一致性檢驗。

第三步：利用專家打分法求出評價樣本矩陣。水電工程建設(shè)項目社會評價由專家打分的方式評估。專家組由涉及該項目建設(shè)的各個方面的專家和相關(guān)學(xué)者組成。他們按評價指標(biāo)的評分等級標(biāo)準(zhǔn)打分，并填寫評分表，然后根據(jù)評價人員的評分表，求得評價的樣本矩陣P。

第四步：確定評價灰類。確定評價灰類就是確定評估灰類等級數(shù)、灰類灰數(shù)和灰數(shù)的白化權(quán)函數(shù)。

第五步：求灰色評價系數(shù)。評價對象針對評價指標(biāo)uij,其屬于第e個評價灰類的灰色評價系數(shù)記為Xije,,見(4)式。

(4)

第六步：求灰色評價權(quán)向量確定灰色評價權(quán)矩陣。評價對象針對評價指標(biāo)uij,其屬于各個評價灰類的總灰色評價系數(shù)記為Xij,見(5)式。

(5)

針對評價指標(biāo)uij，評價對象屬于第e個灰類的灰色評價權(quán)值記為rije，則有rije=Xije/Xij，由此可以確定評價指標(biāo)uij對于e個灰類灰色評價的權(quán)向量rij，rij=(rij1,rij2,…,rije)。進(jìn)而確定一級評價指標(biāo)Ui(指標(biāo)uij的集合)對于各個評價灰類灰色評價的權(quán)矩陣Ri。

第七步：對評價對象進(jìn)行綜合評價。根據(jù)前述的計算求得U層指標(biāo)權(quán)重Wi，對二級指標(biāo)進(jìn)行綜合評判Bi=Wi×Ri，由此得到一級指標(biāo)灰色評判權(quán)矩陣R=(B1,B2,…,Bi)T，進(jìn)行一級綜合評判，其結(jié)果B=W×R，進(jìn)而計算出該項目社會評價的綜合評價值S=B×IT。

3 某水電工程建設(shè)項目社會評價實例研究

某水電站壩址位于青藏高原東部，青海省循化縣境內(nèi)的黃河干流上。該工程水庫為日調(diào)節(jié)水庫，正常蓄水位1 856m，最大壩高100m，總庫容2.635億m3，最大發(fā)電水頭73m，總裝機(jī)容量1 020MW，保證出力332.3MW，多年平均發(fā)電量33.63億KW·h，是黃河上游干流“龍青段梯級規(guī)劃”的第五個大型梯級電站。積石壩址控制流域面積14 6749 km2，占全流域的19.5%，水量占全流域的38.8%，水力開發(fā)條件十分優(yōu)越。是規(guī)劃中“西電東送”的重要電源基地之一。

3.1 建立某水電站社會評價指標(biāo)體系

在參考大量工程資料的基礎(chǔ)上，選出此工程的社會評價指標(biāo)，共3類10個指標(biāo)。某水電站工程社會評價指標(biāo)體系見表1。

表1 某水電站工程社會評價指標(biāo)體系

3.2 構(gòu)造比較判斷矩陣計算指標(biāo)權(quán)重

(1)計算一級指標(biāo)權(quán)重。某水電站工程社會評價一級指標(biāo)權(quán)重見表2。

表2 某水電站工程社會評價

(2)計算二級指標(biāo)權(quán)重。社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)權(quán)重，某水電站工程社會評價、社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)權(quán)重見表3。

表3 某水電站工程社會評價

社會環(huán)境指標(biāo)權(quán)重，某水電站工程社會評價社會環(huán)境指標(biāo)權(quán)重見表4。

表4 某水電站工程社會評價

生態(tài)環(huán)境指標(biāo)權(quán)重，某水電站工程社會評價生態(tài)環(huán)境指標(biāo)權(quán)重見表5。

表5 某水電站工程社會評價生態(tài)環(huán)境指標(biāo)權(quán)重

3.3 利用專家打分法求出評價樣本矩陣

某水電站建設(shè)項目社會評價的專家組由涉及該水電站項目建設(shè)的5名專家和相關(guān)學(xué)者組成。將評價指標(biāo)劃分為4個等級，即優(yōu)、良、中、差，分別賦值4、3、2、1分，若指標(biāo)等級處于兩個相鄰等級之間，則相應(yīng)評分為3.5、2.5、1.5分，評價人員按評價指標(biāo)的評分等級標(biāo)準(zhǔn)打分，并填寫評分表，根據(jù)評分表，可求得該評價樣本矩陣P為：

3.4 確定評價灰類

根據(jù)評估指標(biāo)的評分等級標(biāo)準(zhǔn)，相對設(shè)定 “優(yōu)”、“良”、“中”、“差”四個評估灰類，灰類序號為e，即e=1、2、3、4。其分別對應(yīng)的灰類白化權(quán)函數(shù)如(6)式：

e=1,第一灰類，“優(yōu)”，灰數(shù)⊕1∈[4,∞),其白化權(quán)函數(shù)為：

(6)

(6)式中，e=2,第二灰類，“良”，灰數(shù)⊕2∈[0,3,6],其白化權(quán)函數(shù)見(7)式：

(7)

(7)式中，e=3,第三灰類，“中”，灰數(shù)⊕3∈[0,2,4],其白化權(quán)函數(shù)見(8)式：

(8)

(8)式中，e=4,第四灰類，“差”，灰數(shù)⊕4∈[0,1,2],其白化權(quán)函數(shù)見(9)式：

(9)

3.5 求得灰色評價系數(shù)及權(quán)向量確定灰色評價權(quán)矩陣

對于指標(biāo)u11，評價對象屬于四個灰類的評價系數(shù)計算如下：

X111=f1(2.5)+f1(3)+f1(4)+f1(3)+f1(2.5)=3.75

X112=f2(2.5)+f2(3)+f2(4)+f2(3)+f2(2.5)=4.333

X113=f3(2.5)+f3(3)+f3(4)+f3(3)+f3(2.5)=2.5

X114=f4(2.5)+f4(3)+f4(4)+f4(3)+f4(2.5)=0

X11=X111+X112+X113+X114=10.583

評價對象針對指標(biāo)u11灰色評價的權(quán)值計算如下:

其灰色評價的權(quán)向量r11=(0.339，0.419，0.242，0)。

同理，計算出其他二級指標(biāo)uij的灰色評價權(quán)值，二級指標(biāo)灰色評價權(quán)值的計算見表6。

表6 二級指標(biāo)灰色評價權(quán)值計算

灰色評價權(quán)向量r12=(0.387，0.419，0.196，0)，r13=(0.354，0.409，0.236，0)，r14=(0.532，0.412，0.056，0)，進(jìn)而得到指標(biāo)U1={u11，u12，u13，u14}的灰色評價權(quán)矩陣(R1)如下：

同理，可得指標(biāo)U2={u21，u22}和U3={u31，u32，u33，u34}的灰色評價權(quán)矩陣R2和R3如下：

3.6 對評價對象進(jìn)行綜合評價

(1)U1、U2、U3各自的指標(biāo)權(quán)重分配。根據(jù)前述的計算求得U1、U2、U3各自的指標(biāo)權(quán)重，分別為：

W1=(0.071，0.327，0.388，0.213)

W2=(0.75，0.25)

W3=(0.038，0.265，0.372，0.324)

(2)對二級指標(biāo)進(jìn)行綜合評價。綜合評價見下式：

B1=W1×R1=(0.402，0.413，0.185，0)

B2=W2×R2=(0.364，0.412，0.224，0)

B3=W3×R3=(0.451，0.434，0.115，0)

由此得到一級指標(biāo)灰色評判權(quán)矩陣：

(3)一級綜合評判。一級綜合評判見下式：

B=W×R=(0.397，0.414，0.189，0)

(4)計算綜合評價值。綜合評價值見下式：

S=B×IT=[0.397 0.414 0.189 0]

[4 3 2 1]T=3.208

3.7 社會評價結(jié)論

通過以上計算，得出了比較全面、客觀的評價結(jié)論。某水電建設(shè)項目社會評價的綜合評價值為3.208，達(dá)到了良好的等級。評價結(jié)果顯示：該項目對實現(xiàn)社會發(fā)展目標(biāo)所做的貢獻(xiàn)較大，其經(jīng)濟(jì)綜合效益顯著，對社會發(fā)展的各個方面都產(chǎn)生了明顯的有利影響，該項目的建設(shè)將會給當(dāng)?shù)貛硪欢ǖ纳鐣б妗?/p>

4 結(jié) 論

(1)將AHP層次分析法和白化權(quán)函數(shù)相結(jié)合，共同應(yīng)用于水電建設(shè)項目社會評價,以某水電站建設(shè)項目為實例建立了評價指標(biāo)體系,通過計算各評價指標(biāo)的灰類系數(shù),提高了指標(biāo)的可信度。

(2)綜合處理數(shù)據(jù)后對水電工程建設(shè)項目社會效益進(jìn)行評價，弱化了因主觀因素影響產(chǎn)生的評價結(jié)果的偏差，相較傳統(tǒng)單純依賴專家評分的評價方法其精確度和可靠性更高，適合用來對水電工程建設(shè)項目進(jìn)行社會評價。