基于變異系數(shù)賦權(quán)的優(yōu)劣解距離法生態(tài)航道工程綜合效益評(píng)價(jià)

劉金林

【摘 要】 為正確選擇同一工程的不同建設(shè)方案，從評(píng)價(jià)各方案綜合效益的目的出發(fā)，提出綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，將其分為經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)、社會(huì)效益指標(biāo)和生態(tài)效益指標(biāo)，運(yùn)用變異系數(shù)法計(jì)算不同指標(biāo)所占的權(quán)重，并通過(guò)賦權(quán)后的優(yōu)劣解距離（TOPSIS）法構(gòu)建生態(tài)航道工程綜合效益的評(píng)價(jià)模型，通過(guò)算例來(lái)驗(yàn)證。結(jié)果表明，該方法能夠有效地評(píng)價(jià)不同方案的最優(yōu)程度，可為生態(tài)航道工程建設(shè)方案的選擇以及綜合效益的評(píng)價(jià)提供技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】 生態(tài)航道工程;變異系數(shù);優(yōu)劣解距離（TOPSIS）法;綜合效益評(píng)價(jià);權(quán)重;指標(biāo)體系

1 綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

要對(duì)生態(tài)航道工程進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，首先要建立科學(xué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。劉玉倩等[1]利用生態(tài)足跡法評(píng)價(jià)內(nèi)河航道工程并將指標(biāo)分為施工期和運(yùn)營(yíng)期兩方面;金瑩等[2]利用灰色關(guān)聯(lián)法對(duì)內(nèi)河航道生態(tài)型護(hù)岸進(jìn)行了評(píng)價(jià)，將指標(biāo)劃分為工程特性、經(jīng)濟(jì)特性、生態(tài)環(huán)境特性、施工特性和可持續(xù)性;李天宏等[3]利用組合賦權(quán)法和木桶綜合指數(shù)法對(duì)長(zhǎng)江生態(tài)航道進(jìn)行了評(píng)價(jià)，將生態(tài)航道的功能劃分為航運(yùn)功能、輸水泄洪功能、輸沙功能、供水功能、自凈功能、生態(tài)功能和景觀娛樂(lè)功能。

根據(jù)已有的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究成果，結(jié)合目前生態(tài)航道工程的特性，可將生態(tài)航道工程綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系劃分為經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)、社會(huì)效益指標(biāo)和生態(tài)效益指標(biāo)。

1.1 經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)

經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)是指能代表生態(tài)航道工程經(jīng)濟(jì)效益的指標(biāo)，包括工程建設(shè)投資、工程維護(hù)投資、通航效益、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益等。工程建設(shè)投資是指在航道工程建設(shè)時(shí)所需要的各方面投資的總和;工程維護(hù)投資是指航道工程在使用過(guò)程中維持各個(gè)結(jié)構(gòu)功能穩(wěn)定的投資;通航效益是指航道工程因通航功能而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益;農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益是指航道工程水域內(nèi)漁業(yè)的生產(chǎn)效益以及工程岸邊作物生產(chǎn)效益。

1.2 社會(huì)效益指標(biāo)

詹斌等[4]對(duì)漢江航道整治工程的社會(huì)效益進(jìn)行了評(píng)價(jià)，將社會(huì)效益分為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、打通水運(yùn)通道、優(yōu)化運(yùn)輸體系、促進(jìn)節(jié)能減排、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、增加就業(yè)崗位、推進(jìn)生態(tài)旅游開(kāi)發(fā)等7個(gè)方面。航道工程的社會(huì)效益是指其對(duì)社會(huì)物質(zhì)文明和精神文明建設(shè)所發(fā)揮的積極作用，其評(píng)價(jià)指標(biāo)可分為就業(yè)崗位提供率、航道運(yùn)輸優(yōu)化指數(shù)和地區(qū)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化水平等。就業(yè)崗位提供率是指在航道工程建設(shè)和運(yùn)行中產(chǎn)生的就業(yè)崗位數(shù)量占當(dāng)?shù)匾丫蜆I(yè)人口的比例;航道運(yùn)輸優(yōu)化指數(shù)是指因航道投入使用后對(duì)交通運(yùn)輸在便利性方面的優(yōu)化程度評(píng)價(jià)指數(shù);地區(qū)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化水平是指因航道工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶動(dòng)地區(qū)性產(chǎn)業(yè)多樣化、產(chǎn)業(yè)綜合效益提高的程度。

1.3 生態(tài)效益指標(biāo)

航道的生態(tài)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)可分為生物多樣性指數(shù)、生物棲息地質(zhì)量、污染排放指數(shù)等。

生物多樣性指數(shù)涵蓋了水生動(dòng)植物種類(lèi)以及河道兩岸工程范圍內(nèi)動(dòng)植物種類(lèi);生物棲息地質(zhì)量包括河道的水體水質(zhì)污染程度以及工程兩岸土體污染程度;污染排放指數(shù)代表船舶在航行過(guò)程中的尾氣排放、船員生活垃圾排放，以及岸邊生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)污水排放。

2 綜合效益評(píng)價(jià)方法

2.1 變異系數(shù)法

變異系數(shù)法是根據(jù)指標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算指標(biāo)權(quán)重，能夠客觀地反映出數(shù)據(jù)變化的信息，指標(biāo)數(shù)據(jù)的信息量越大，其權(quán)重也就越大。相比于主觀賦權(quán)法，變異系數(shù)法避免了主觀隨意性，其基本原理如下：

式中：wj為第j個(gè)屬性的權(quán)重，1≤j≤n;vj為第j個(gè)屬性的變異系數(shù)，可通過(guò)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差與平均值的商來(lái)求得，即：

2.2 優(yōu)劣解距離（TOPSIS）法

TOPSIS法是一種適用于對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行比較選擇的分析方法，常用于系統(tǒng)工程中有限方案多目標(biāo)的決策分析，近年來(lái)也被用于多指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)中。TOPSIS法評(píng)價(jià)的基本步驟如下：

（1）建立加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣Z=（zij）， 其中zij=rijI6wj。

（2）確定理想點(diǎn)L+和負(fù)理想點(diǎn)LHa

3 算例分析

某生態(tài)航道工程規(guī)劃的3種方案標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)所得評(píng)價(jià)矩陣為

根據(jù)加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣求得理想點(diǎn)與負(fù)理想點(diǎn)：

L+=（0.044 0.031 0.137 0.094? 0.054 0.145 0.090 0.011 0.043 0.031）

LHa=（0.113 0.046 0.040 0.040 0.034? 0.023 0.037 0.010 0.031 0.044）

計(jì)算評(píng)價(jià)方案與理想點(diǎn)L+、負(fù)理想點(diǎn)LHa的歐幾里得距離，并計(jì)算各個(gè)方案與理想點(diǎn)的相對(duì)貼近程度并排序（見(jiàn)表3）。

從計(jì)算結(jié)果表3中可以看出，方案三的相對(duì)貼近程度最優(yōu)，則方案三為首選方案。

4 結(jié) 語(yǔ)

賦權(quán)后的TOPSIS法是利用數(shù)學(xué)原理處理多指標(biāo)評(píng)價(jià)問(wèn)題的有效方法，利用變異系數(shù)法充分放大各個(gè)指標(biāo)的信息量，避免了人為主觀因素的影響，使生態(tài)航道工程綜合效益評(píng)價(jià)更加客觀、科學(xué)。通過(guò)算例驗(yàn)證了TOPSIS法的有效性和可行性，其計(jì)算還可通過(guò)EXCEL等計(jì)算機(jī)軟件來(lái)進(jìn)行，可信度高且可操作性強(qiáng)，為今后生態(tài)航道工程綜合效益評(píng)價(jià)提供了技術(shù)參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉玉倩，陳璽文. “生態(tài)足跡法”評(píng)價(jià)內(nèi)河航道工程[J]. 中國(guó)水運(yùn)，2017（5）：154-156.

[2] 金瑩，李少斌.基于灰色關(guān)聯(lián)法的內(nèi)河航道生態(tài)型護(hù)岸評(píng)價(jià)研究[J].中國(guó)水運(yùn)，2016（3）：243-246.

[3] 李天宏，薛晶，夏煒，等. 組合賦權(quán)法-木桶綜合指數(shù)法在長(zhǎng)江生態(tài)航道評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào)，2019（1）：36-49.

[4] 詹斌，楊鑫，周圣龍，等.漢江航道整治工程的社會(huì)效益評(píng)價(jià)[J].水運(yùn)管理，2019（3）：29-32.