基于可變模糊評(píng)價(jià)法的小型水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)研究

張長(zhǎng)征,李洪梅

(1.河海大學(xué)商學(xué)院,江蘇 南京 211100; 2.江蘇省“世界水谷”與水生態(tài)文明協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 南京 211100;3.河海大學(xué)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所,江蘇 南京 211100)

我國(guó)水庫(kù)總量約9.8萬(wàn)座,小型水庫(kù)數(shù)量為9.3萬(wàn)座左右,約占總數(shù)的95%[1],是我國(guó)水利工程的重要組成部分。小型水庫(kù)的主要功能是供水、發(fā)電、防洪和農(nóng)田灌溉,在水資源安全、糧食安全和民生安全等方面發(fā)揮著舉足輕重的作用[2]。水庫(kù)安全事關(guān)國(guó)運(yùn)民生,然而水庫(kù)安全事故頻發(fā),洪災(zāi)、垮壩失事等災(zāi)害事件造成了慘烈的后果,并且相較于大中型水庫(kù),小型水庫(kù)的失事概率更高[3]。20世紀(jì)70年代,臺(tái)風(fēng)“蓮娜”席卷河南等地,導(dǎo)致小型水庫(kù)接連崩塌,經(jīng)濟(jì)損失達(dá)百億。究其原因,我國(guó)小型水庫(kù)的大壩以土石壩為主,且大多數(shù)建于20世紀(jì)50—70年代,始建標(biāo)準(zhǔn)、防洪標(biāo)準(zhǔn)低,且加固維護(hù)資金有限,在運(yùn)行中又缺乏完善的管理機(jī)制,管理責(zé)任落實(shí)不到位,導(dǎo)致水庫(kù)存在嚴(yán)重的運(yùn)行安全隱患,本質(zhì)功能難以充分發(fā)揮。[4]

進(jìn)入“十四五”時(shí)期,“水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”成為我國(guó)水利工作的重心。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)有病險(xiǎn)的小型水庫(kù)達(dá)9358座,約占小型水庫(kù)總量的10%。當(dāng)前,全球持續(xù)變暖、極端氣候頻發(fā),極冷極熱交替、旱澇急轉(zhuǎn)等現(xiàn)象交替上演,使得水庫(kù)等水利工程的不利工況或超標(biāo)運(yùn)行時(shí)間增加,對(duì)工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全運(yùn)行影響極大,小型水庫(kù)運(yùn)行管理已經(jīng)成為水利治理體系中較為薄弱的環(huán)節(jié)之一。如何在極端天氣、水旱災(zāi)害多發(fā)的情況下,消除病險(xiǎn)水庫(kù)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)隱患,保障小型水庫(kù)充分發(fā)揮防洪抗旱、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等功能是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。基于此,本研究開(kāi)展小型水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)研究,以期識(shí)別小型水庫(kù)運(yùn)行管理短板,為充分保障小型水庫(kù)功能發(fā)揮提供參考。

1 研究綜述

1.1 小型水庫(kù)運(yùn)行管理模式

2022年2月,中華人民共和國(guó)水利部(以下簡(jiǎn)稱水利部)印發(fā)《小型水庫(kù)安全運(yùn)行監(jiān)督檢查辦法》,明確指出相關(guān)責(zé)任主體需嚴(yán)格按照問(wèn)題清單檢查小型水庫(kù)的運(yùn)行管理,在調(diào)度運(yùn)用、運(yùn)行狀況、安全鑒定、應(yīng)急管理4方面開(kāi)展違規(guī)檢查,力求加強(qiáng)小型水庫(kù)工程運(yùn)行監(jiān)管,落實(shí)安全運(yùn)行責(zé)任。陳華等[5]指出小型水庫(kù)運(yùn)行管理應(yīng)堅(jiān)持公益屬性、“市場(chǎng)+政府”兩手發(fā)力、因地制宜分類施策、依靠科技賦能四大原則,并提出區(qū)域管理管護(hù)模式、單一化管理模式、政府向公眾購(gòu)買服務(wù)3種專業(yè)化和集約化的管護(hù)模式。針對(duì)在小型水庫(kù)安全監(jiān)管難、安全風(fēng)險(xiǎn)高的問(wèn)題,金有杰等[6]提出了分級(jí)監(jiān)管模式,包含單一性小水庫(kù)監(jiān)管、流域或區(qū)域監(jiān)管、以科研院所為主的托管監(jiān)管3種模式;還借助云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代科技搭建了相應(yīng)的云平臺(tái)架構(gòu),為有效加強(qiáng)水庫(kù)安全監(jiān)管,降低小型水庫(kù)安全風(fēng)險(xiǎn)的提供了信息化監(jiān)管手段。李連國(guó)[7]提出“政府、專業(yè)技術(shù)單位、水庫(kù)安全員”三大責(zé)任人管理模式,三大責(zé)任人在安全管理、日常管理、養(yǎng)護(hù)管理和管理保障各司其職,切實(shí)提升了小型水庫(kù)的運(yùn)行管理水平。

1.2 小型水庫(kù)的安全風(fēng)險(xiǎn)

在全球84.7萬(wàn)多座水庫(kù)中,小型水庫(kù)數(shù)量占比約為95%,這一比例與我國(guó)小型水庫(kù)占比相當(dāng)。雖然我國(guó)已在實(shí)踐中探索到了成功的水庫(kù)運(yùn)行管理模式,但是大多數(shù)小型水庫(kù)建設(shè)于20世紀(jì)50—70年代,受限于當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展水平,水庫(kù)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低,質(zhì)量難以把控,且運(yùn)行時(shí)期較長(zhǎng),后期管理維護(hù)不到位,這導(dǎo)致小型水庫(kù)產(chǎn)生較為顯著的病險(xiǎn)特征,阻礙了安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和預(yù)警[5]。與我國(guó)相比,發(fā)達(dá)國(guó)家更早地開(kāi)展了水庫(kù)建設(shè)和安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[8]。20世紀(jì)80—90年代,美國(guó)和澳大利亞等國(guó)率先將“風(fēng)險(xiǎn)”與大壩安全管理評(píng)價(jià)相結(jié)合,此后,風(fēng)險(xiǎn)管理理念在水利行業(yè)中逐漸盛行,并在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用[9]。

在國(guó)外風(fēng)險(xiǎn)管理理念的驅(qū)使下,2000年水利部出臺(tái)SL258-2000《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》,較為系統(tǒng)地構(gòu)建了水庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。喻蔚然[10]將灰色理論和隨機(jī)概率分析方法相結(jié)合,量化了水庫(kù)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的不確定性,有利于彌補(bǔ)水庫(kù)安全定性分析的不足。在小型水庫(kù)資料欠缺,歷史信息難以考證的困境下,Feng等[11]采用改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)分析法,將風(fēng)險(xiǎn)因子的異質(zhì)性數(shù)據(jù)視為隨機(jī)變量并記為序列,通過(guò)測(cè)量序列之間的信息熵和條件熵來(lái)分析風(fēng)險(xiǎn)因子之間的關(guān)聯(lián)度,借助該方法,歷史資料欠缺的小型水庫(kù)也能夠進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。張可等[12]采用更適用于小樣本識(shí)別的“支持向量機(jī)”機(jī)器學(xué)習(xí)方法作為基礎(chǔ)算法,通過(guò)層層訓(xùn)練和測(cè)試,得到了最佳的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估模型,并通過(guò)實(shí)例分析,驗(yàn)證了該模型對(duì)于發(fā)揮小型水庫(kù)的山洪預(yù)警作用具有重要意義。

1.3 小型水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)

隨著水利工程管理規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化以及信息化進(jìn)程的推進(jìn),國(guó)家和地方相繼出臺(tái)了一系列水庫(kù)運(yùn)行管理的相關(guān)政策法規(guī)。2003年水利部印發(fā)《水利工程管理考核辦法(試行)》及其考核標(biāo)準(zhǔn),并執(zhí)行《水庫(kù)工程管理考核標(biāo)準(zhǔn)》,從組織管理、安全管理、運(yùn)行管理以及經(jīng)濟(jì)管理4個(gè)方面出發(fā),對(duì)水庫(kù)運(yùn)行管理過(guò)程中涉及的34項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行考核。2018年浙江省水利廳印發(fā)《浙江省水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理驗(yàn)收辦法》,2019年江西省水利廳印發(fā)了《江西省小型水庫(kù)工程管理考核辦法(試行)》,各地都相繼在水利部考核標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合地方水庫(kù)的實(shí)際特點(diǎn),出臺(tái)水庫(kù)工程考核管理辦法。圍繞水庫(kù)工程的運(yùn)行管理評(píng)價(jià)問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外學(xué)者也展開(kāi)了相關(guān)研究。Yu等[13]從經(jīng)濟(jì)、安全、科學(xué)、綠色4個(gè)方面出發(fā),建立水庫(kù)管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并采用模糊層次分析法進(jìn)行評(píng)價(jià)。高玉琴等[14]基于水庫(kù)管理現(xiàn)代化的內(nèi)涵和要求,從規(guī)范化管理、設(shè)施設(shè)備管理、信息化管理等5個(gè)方面出發(fā),建立了水庫(kù)管理現(xiàn)代化的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。王雪等[15]提出了水庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)化管理水平的因素集、權(quán)重集及評(píng)價(jià)集,并基于模糊理論對(duì)浙江省水庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)化管理水平進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。梁文娟等[16]構(gòu)建了包含組織管理、安全管理、運(yùn)行管理、環(huán)境保護(hù)、保障措施5個(gè)方面的小型水庫(kù)運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

1.4 文獻(xiàn)述評(píng)

學(xué)界對(duì)小型水庫(kù)的運(yùn)行管理模式、運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)、和運(yùn)行管理評(píng)價(jià)具有較高的關(guān)注度,同時(shí)也構(gòu)建了一系列的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)模型,取得了較好的評(píng)價(jià)效果。但影響小型水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)的因素眾多,且大多數(shù)的指標(biāo)屬于定性指標(biāo),缺少明確的界限,常規(guī)的模糊評(píng)價(jià)方法難以對(duì)各個(gè)級(jí)別指標(biāo)的中間過(guò)渡性進(jìn)行很好的描述[17]?？勺兡：u(píng)價(jià)方法引入了相對(duì)差異函數(shù),用以衡量指標(biāo)對(duì)各級(jí)別的相對(duì)隸屬度,對(duì)數(shù)據(jù)信息的考慮更加全面[18],并在水利工程領(lǐng)域的模糊性問(wèn)題評(píng)價(jià)中得到廣泛的應(yīng)用[19-20],但在水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)領(lǐng)域的應(yīng)用仍較少。

為此,本研究以小型水庫(kù)為研究對(duì)象,從管理基礎(chǔ)、管理內(nèi)容以及管理效果3個(gè)維度出發(fā),構(gòu)建包括管理投入、管理保障、安全管理、工程運(yùn)行管理、信息化管理、服務(wù)功能以及環(huán)境保護(hù)7層共計(jì)24個(gè)指標(biāo)的小型水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。在評(píng)價(jià)方法上,本研究采用序關(guān)系法確定各指標(biāo)權(quán)重,建立基于可變模糊評(píng)價(jià)方法的小型水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)模型,最后以福建某小型水庫(kù)為例進(jìn)行實(shí)例分析,以期為國(guó)內(nèi)小型水庫(kù)的運(yùn)行管理評(píng)價(jià)提供一定的參考。

2 小型水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.1 小型水庫(kù)運(yùn)行管理層次結(jié)構(gòu)

水庫(kù)運(yùn)行管理指水庫(kù)管理單位在一定的管理基礎(chǔ)上,通過(guò)一系列措施對(duì)水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行管理,并輔以相應(yīng)的保障措施,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)管理目標(biāo)的過(guò)程。水庫(kù)運(yùn)行管理過(guò)程涉及管理對(duì)象、管理基礎(chǔ)、管理內(nèi)容、管理目標(biāo)等諸多要素,各要素間相互作用,共同組成了水庫(kù)運(yùn)行管理模式[21]。當(dāng)前,國(guó)家和地方針對(duì)小型水庫(kù)運(yùn)行管理出臺(tái)了一系列的考核標(biāo)準(zhǔn)和考核辦法,在總結(jié)相關(guān)政策文件和參考學(xué)界已有研究的基礎(chǔ)上,綜合考慮水庫(kù)運(yùn)行管理的內(nèi)涵、特點(diǎn)以及目標(biāo),同時(shí)結(jié)合小型水庫(kù)運(yùn)行管理的痛點(diǎn),從管理基礎(chǔ)、管理內(nèi)容以及管理效果3個(gè)方面出發(fā),剖析小型水庫(kù)運(yùn)行管理的層次結(jié)構(gòu),如圖1所示。

圖1 小型水庫(kù)運(yùn)行管理層次結(jié)構(gòu)

a.管理基礎(chǔ)。管理基礎(chǔ)分為管理投入和管理保障,側(cè)重于描述水庫(kù)管理主體單位在人力、物力、財(cái)力等方面對(duì)小型水庫(kù)的運(yùn)行、保障措施等方面的投入,這是確保水庫(kù)運(yùn)行管理順利開(kāi)展的前提。

b.管理內(nèi)容。管理內(nèi)容分為管理的流程、內(nèi)容以及技術(shù)部分,是小型水庫(kù)運(yùn)行管理的重要環(huán)節(jié),主要包括了安全管理、工程運(yùn)行管理以及信息化管理3個(gè)維度。

c.管理效果。管理效果反映對(duì)水庫(kù)進(jìn)行管理后發(fā)電、防洪、灌溉等功能的完成情況。此外,由于小型水庫(kù)管理方式比較粗放,缺少有效的監(jiān)管措施,以經(jīng)濟(jì)效益為主的調(diào)度方式忽略了水庫(kù)以及下游河道生態(tài)的需水要求,引發(fā)了一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,因此管理效果還需要體現(xiàn)環(huán)境保護(hù)需求。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

科學(xué)合理的運(yùn)行管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是實(shí)現(xiàn)小型水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)的基礎(chǔ),本研究結(jié)合小型水庫(kù)運(yùn)行管理的層次結(jié)構(gòu),參考2003年水利部實(shí)施的《水庫(kù)工程管理考核標(biāo)準(zhǔn)》、2019年《水利部關(guān)于修訂印發(fā)水利工程管理考核辦法及其考核標(biāo)準(zhǔn)的通知》,以及各省發(fā)布的小型水庫(kù)運(yùn)行管理規(guī)程,并咨詢相關(guān)專家意見(jiàn),構(gòu)建了由目標(biāo)層(A)、準(zhǔn)則層(B)以及指標(biāo)層(C)3個(gè)層次組成的小型水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,如圖2所示。其中目標(biāo)層為小型水庫(kù)運(yùn)行管理水平;準(zhǔn)則層從管理基礎(chǔ)、管理內(nèi)容以及管理效果3個(gè)方面出發(fā),包括了管理投入、管理保障、安全管理、工程運(yùn)行管理、信息化管理、環(huán)境保護(hù)和服務(wù)功能7個(gè)子目標(biāo);指標(biāo)層共有24項(xiàng)指標(biāo),能夠較為全面地表征小型水庫(kù)運(yùn)行管理的各個(gè)方面。

圖2 小型水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.3 評(píng)價(jià)等級(jí)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定

為了便于開(kāi)展小型水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià),本研究對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,并劃分為優(yōu)秀、良好、中等、合格和不合格5個(gè)等級(jí)。結(jié)合2003年《水庫(kù)工程管理考核標(biāo)準(zhǔn)》和《水利部關(guān)于修訂印發(fā)水利工程管理考核辦法及其考核標(biāo)準(zhǔn)的通知》,并參考相關(guān)研究成果[20,22-23],綜合考慮小型水庫(kù)運(yùn)行管理的特點(diǎn),建立如表1所示的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 各指標(biāo)分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3 基于可變模糊評(píng)價(jià)的小型水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)步驟

3.1 序關(guān)系法確定指標(biāo)權(quán)重

由于建立的小型水庫(kù)運(yùn)行管理指標(biāo)體系中存在大量的定性指標(biāo),而以往水庫(kù)運(yùn)行管理不規(guī)范,可考證的資料有限,導(dǎo)致部分定性指標(biāo)缺少足夠的數(shù)據(jù)支撐,客觀賦權(quán)法難以實(shí)施。考慮到數(shù)據(jù)的可獲取性、科學(xué)性和準(zhǔn)確性,采用序關(guān)系法,通過(guò)建立指標(biāo)間的序關(guān)系,反映各指標(biāo)間的重要性標(biāo)度,進(jìn)而確定指標(biāo)權(quán)重。序關(guān)系法計(jì)算簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng),且無(wú)需進(jìn)行一致性檢驗(yàn),是一種有效的權(quán)重確定方法,具有很好的實(shí)用性[23],具體計(jì)算步驟如下:

步驟1按照各級(jí)指標(biāo)的重要性程度進(jìn)行排序,確定指標(biāo)間的序關(guān)系。

若指標(biāo)Ci的重要性程度不小于Cj,則以“>”描述兩者之間的關(guān)系,記Ci>Cj,依此類推,可確定各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)間的序關(guān)系。

步驟2確定各級(jí)指標(biāo)的重要性標(biāo)度。

以序關(guān)系列表中相鄰評(píng)價(jià)指標(biāo)Ck與Ck-1的重要性程度之比,作為各指標(biāo)的重要性標(biāo)度,記為hk。

(1)

式中:wk-1、wk分別為指標(biāo)Ck-1和Ck的權(quán)重;n為指標(biāo)的數(shù)量。hk∈[1.0,2.0),且hk越大,表示Ck相對(duì)于Ck-1越重要。

步驟3根據(jù)各指標(biāo)間的重要性標(biāo)度,計(jì)算指標(biāo)權(quán)重:

(2)

3.2 可變模糊評(píng)價(jià)

小型水庫(kù)運(yùn)行管理本質(zhì)上是個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng),本研究構(gòu)建的小型水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)體系中同時(shí)包含了定性指標(biāo)和定量指標(biāo),且大多數(shù)為定性指標(biāo),指標(biāo)之間存在一定程度的模糊性。學(xué)術(shù)界常用的模糊綜合評(píng)價(jià)方法雖然可以反映小型水庫(kù)運(yùn)行管理的整體水平,但難以有效識(shí)別各級(jí)指標(biāo)之間的中間過(guò)渡性和隸屬度。可變模糊評(píng)價(jià)方法引入了相對(duì)差異函數(shù),通過(guò)構(gòu)建隸屬函數(shù)和模糊關(guān)系矩陣,有效解決了評(píng)價(jià)指標(biāo)間的模糊性問(wèn)題,評(píng)價(jià)結(jié)果更為客觀和真實(shí)[24]。因此采用可變模糊評(píng)價(jià)的方法對(duì)小型水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)的具體步驟如下:

步驟1根據(jù)小型水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)等級(jí)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),如下建立指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值矩陣X:

(3)

式中:m為指標(biāo)體系中的指標(biāo)個(gè)數(shù);n為待評(píng)樣本個(gè)數(shù)。

步驟2計(jì)算第i個(gè)指標(biāo)對(duì)于各個(gè)級(jí)別的相對(duì)隸屬度。

假定第i個(gè)指標(biāo)的特征值xi∈(aik,ai(k+1)],按照可變模糊集理論,區(qū)間(aik,ai(k+1)]為可變集合的吸引域,而其相鄰的兩個(gè)區(qū)間(ai(k-1),aik]和區(qū)間(ai(k+1),ai(k+2)]為可變集合的排斥域。xi僅對(duì)吸引域和排斥域存在相對(duì)隸屬度,而對(duì)于其他區(qū)間的隸屬度為0。

即xi相對(duì)于等級(jí)k-1、k、k+1的隸屬度按式(4)計(jì)算,對(duì)于其余等級(jí)的隸屬度取為0。

(4)

式中Dij為xi對(duì)等級(jí)j的相對(duì)差異函數(shù),Di(k-1)、Dik、Di(k+1)的計(jì)算公式分別為

(5)

(6)

(7)

式中Mk為區(qū)間(aik,ai(k+1)]中使得Dik=1的點(diǎn),對(duì)于等級(jí)1和等級(jí)5,取值分別為0和1,對(duì)于其他區(qū)間,取值為區(qū)間中值。

步驟3計(jì)算待評(píng)對(duì)象u對(duì)于各級(jí)別k的相對(duì)隸屬度vuk:

(8)

式中:wi為指標(biāo)i的權(quán)重,可通過(guò)序關(guān)系法計(jì)算得到;α、ρ分別為模型優(yōu)化準(zhǔn)則參數(shù)和距離參數(shù),取值一般取1或2。α=1為最小一乘方準(zhǔn)則,α=2為最小二乘方準(zhǔn)則;ρ=1為海明距離,ρ=2為歐氏距離。根據(jù)參數(shù)的不同,通常有4種組合,分別為α=1,ρ=1;α=1,ρ=2;α=2,ρ=1;α=2,ρ=2。

步驟4確定待評(píng)對(duì)象u的級(jí)別特征值Ku。

(9)

Ku用于反映小型水庫(kù)運(yùn)行管理的水平,Ku越大,表明管理水平越高。其判斷準(zhǔn)則[11]如下:

4 實(shí)例分析

4.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)值確定

在“水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”的新時(shí)代水利改革發(fā)展的大背景下,福建省一大批中小型水庫(kù)工程開(kāi)展了安全運(yùn)行專項(xiàng)檢查工作,并逐步落實(shí)一系列現(xiàn)代化管理措施。本研究以福建省A小型水庫(kù)為例進(jìn)行分析,評(píng)估其運(yùn)行管理成效,并識(shí)別水路運(yùn)行管理現(xiàn)狀中的短板問(wèn)題。

對(duì)于定性指標(biāo),邀請(qǐng)10位水利行業(yè)專家根據(jù)2020年、2021年的水庫(kù)運(yùn)行管理工作報(bào)告、安全檢查報(bào)告以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況,結(jié)合2003年水利部實(shí)施的《水庫(kù)工程管理考核標(biāo)準(zhǔn)》,進(jìn)行等級(jí)評(píng)定,并計(jì)算指標(biāo)隸屬于各等級(jí)下的頻率,按式(10)得到各指標(biāo)的打分值。對(duì)于定量指標(biāo),由水庫(kù)設(shè)計(jì)的相關(guān)報(bào)告以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研采集得到。

(10)

式中:Ii為定性指標(biāo)i的打分值;rik為定性指標(biāo)i隸屬于等級(jí)k的頻率;Lik為定性指標(biāo)i在等級(jí)k下的典型值,并以區(qū)間中值作為典型值。

以定性指標(biāo)機(jī)構(gòu)設(shè)置的合理性C2為例,10位專家有7位打分優(yōu)秀,3位打分良好,則該指標(biāo)的打分結(jié)果為0.7×0.9+0.3×0.7=0.84。又如定性指標(biāo)工程觀測(cè)情況C16,10位專家有5位打分優(yōu)秀,4位打分良好,1位打分中等,則該指標(biāo)的打分結(jié)果為0.5×0.9+0.4×0.7+0.1×0.5=0.78。

此外,A水庫(kù)以供水為主,同時(shí)兼顧防洪任務(wù),因此主要功能實(shí)現(xiàn)率C23以供水保證率計(jì)算,取值為0.85;次要功能完成率C24以防洪達(dá)標(biāo)率計(jì)算,2021年通過(guò)水庫(kù)的調(diào)蓄,成功應(yīng)對(duì)多次超標(biāo)準(zhǔn)洪水過(guò)程,有效保障了下游河道的防洪安全,取值為1。水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)的各個(gè)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系各指標(biāo)的現(xiàn)狀值和權(quán)重

4.2 序關(guān)系法確定指標(biāo)權(quán)重

參考《水利工程考核標(biāo)準(zhǔn)》和《水利部關(guān)于修訂印發(fā)水利工程管理考核辦法及其考核標(biāo)準(zhǔn)的通知》,結(jié)合專家意見(jiàn),先確定準(zhǔn)則層之間的序關(guān)系,再確定各個(gè)準(zhǔn)則層下的指標(biāo)層之間的序關(guān)系,共建立8組序關(guān)系,然后按照式(1)和式(2)確定各層指標(biāo)權(quán)重,結(jié)果如表2所示。

4.3 可變模糊評(píng)價(jià)結(jié)果分析

基于可變模糊評(píng)價(jià)方法,參照表1構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)值矩陣,以序關(guān)系法計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重,按照式(5)、式(6)和式(7)計(jì)算水庫(kù)運(yùn)行管理標(biāo)體系各指標(biāo)對(duì)于優(yōu)秀、合格、中等、合格以及不合格5個(gè)等級(jí)的相對(duì)隸屬度,結(jié)果如表3所示。

表3 各指標(biāo)的相對(duì)隸屬度結(jié)果

從表3可以看出,在該水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)的24個(gè)指標(biāo)中,有10個(gè)指標(biāo)隸屬于“良好”,有11個(gè)指標(biāo)隸屬于“優(yōu)秀”,表明整體上該水庫(kù)運(yùn)行管理效果良好。具體來(lái)看,準(zhǔn)則層管理投入B1有4個(gè)指標(biāo),其中僅有經(jīng)費(fèi)落實(shí)情況C4一項(xiàng)指標(biāo)的等級(jí)較低,隸屬于“中等”。這可能是由于地方財(cái)政困難,該水庫(kù)日常運(yùn)行管理缺少穩(wěn)定的經(jīng)費(fèi)來(lái)源。目前環(huán)境保護(hù)是該水庫(kù)運(yùn)行管理中的短板,在準(zhǔn)則層環(huán)境保護(hù)B6的3個(gè)指標(biāo)中,物種多樣性指數(shù)C20和庫(kù)區(qū)植被覆蓋率C22隸屬于“中等”。

為了直觀表示該水庫(kù)的運(yùn)行管理水平,通過(guò)式(8)將各指標(biāo)的相對(duì)隸屬度轉(zhuǎn)化為級(jí)別特征值。其中準(zhǔn)則參數(shù)α和距離參數(shù)ρ可取1或2,共構(gòu)成4種組合方式,在每一種組合方式下,進(jìn)行可變模糊評(píng)價(jià),并以各組合下的級(jí)別特征值的均值作為最終的水庫(kù)運(yùn)行管理水平,結(jié)果如表4所示。

表4 可變模糊評(píng)價(jià)結(jié)果

5 結(jié)論與建議

小型水庫(kù)在我國(guó)水庫(kù)總量中占比龐大,是我國(guó)乃至全球各國(guó)水利基礎(chǔ)設(shè)施中的重要組成部分。近年來(lái)我國(guó)水庫(kù)安全風(fēng)險(xiǎn)事故頻發(fā),造成了人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失和生態(tài)破壞。本研究以小型水庫(kù)為研究對(duì)象,從我國(guó)小型水庫(kù)運(yùn)行管理中存在的現(xiàn)實(shí)痛點(diǎn)出發(fā),構(gòu)建較為系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),并采用序關(guān)系法確立各級(jí)指標(biāo)權(quán)重,該方法兼顧了專家意見(jiàn)和客觀現(xiàn)實(shí)情況,具有實(shí)操性和可靠性。使用可變模糊評(píng)價(jià)方法對(duì)小型水庫(kù)運(yùn)行管理進(jìn)行評(píng)價(jià)并以福建省A小型水庫(kù)為例對(duì)模型的實(shí)用性進(jìn)行檢驗(yàn)。主要研究結(jié)論如下:

a.從管理基礎(chǔ)、管理內(nèi)容以及管理效果3個(gè)方面出發(fā),解析小型水庫(kù)運(yùn)行管理的層次結(jié)構(gòu),構(gòu)建了包括管理投入、管理保障、安全管理、工程運(yùn)行管理、信息化管理、環(huán)境保護(hù)和服務(wù)功能7層,共計(jì)24個(gè)指標(biāo)的小型水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)體系。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合當(dāng)前我國(guó)水庫(kù)運(yùn)行管理的相關(guān)政策法規(guī)和小型水庫(kù)運(yùn)行管理的痛點(diǎn)和難點(diǎn),確定了各指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),包括優(yōu)秀、良好、中等、合格和不合格5個(gè)等級(jí)。

b.采用序關(guān)系法確定各層指標(biāo)的權(quán)重,并基于可變模型評(píng)價(jià)方法對(duì)小型水庫(kù)運(yùn)行管理水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。以福建A小型水庫(kù)為例進(jìn)行分析,結(jié)果表明:該水庫(kù)2021年運(yùn)行管理水平總體上良好,且有向優(yōu)秀轉(zhuǎn)化的趨勢(shì),評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際現(xiàn)狀較為相符。但不可忽視的是,在對(duì)福建某小型水庫(kù)運(yùn)行管理的單指標(biāo)評(píng)價(jià)中,經(jīng)費(fèi)落實(shí)情況、物種多樣性和植被覆蓋率水平不佳,其余指標(biāo)的等級(jí)均較好。

c.將序關(guān)系分析法和可變模糊集評(píng)價(jià)法相結(jié)合,對(duì)福建省A小型水庫(kù)的現(xiàn)實(shí)運(yùn)行管理進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果與實(shí)際情況較為相符,說(shuō)明該方法可因地制宜,推廣應(yīng)用至其他省份地區(qū)的小型水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)。

針對(duì)福建A小型水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)中出現(xiàn)的相對(duì)短板之處,為有類似情況的其他水庫(kù)及預(yù)防此類問(wèn)題重現(xiàn),提出以下建議:

a.健全經(jīng)費(fèi)保障機(jī)制。建議各省水利廳及有關(guān)部門充分發(fā)揮政府在小型水庫(kù)運(yùn)行管理中的主導(dǎo)作用,一方面,利用國(guó)家財(cái)政劃撥的水利發(fā)展資金,對(duì)省內(nèi)小型水庫(kù)日常管護(hù)提供充足的財(cái)政資金保障,彌補(bǔ)資金缺口;另一方面,可設(shè)立小型水庫(kù)運(yùn)行管理專項(xiàng)資金,實(shí)行水庫(kù)產(chǎn)權(quán)和經(jīng)營(yíng)權(quán)分離制度,撬動(dòng)社會(huì)資本參與到小型水庫(kù)運(yùn)行管理中來(lái),強(qiáng)化小型水利運(yùn)行的資金保障。

b.加強(qiáng)庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)。環(huán)境保護(hù)是該水庫(kù)運(yùn)行中的相對(duì)短板,有關(guān)部門應(yīng)利用大數(shù)據(jù),開(kāi)展常態(tài)化生態(tài)多樣性調(diào)查、評(píng)估與監(jiān)測(cè),結(jié)合對(duì)水庫(kù)生態(tài)環(huán)境的科學(xué)評(píng)估,制定相應(yīng)的整治方案,加強(qiáng)對(duì)生物多樣性的保護(hù)。其次,提升植被覆蓋率不僅有利于保持水土、降低邊坡裸露對(duì)水庫(kù)的危害,且對(duì)水質(zhì)修復(fù)也有重要意義,應(yīng)持續(xù)推進(jìn)水庫(kù)岸線整治修復(fù),恢復(fù)和增加水庫(kù)周邊綠色植被覆蓋。

c.落實(shí)監(jiān)督管理責(zé)任制度。針對(duì)水庫(kù)運(yùn)行管理中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題,有關(guān)水利部門責(zé)無(wú)旁貸,可利用信息化監(jiān)測(cè)平臺(tái)常態(tài)監(jiān)測(cè)、稽查、巡查等多種方式結(jié)合,加強(qiáng)對(duì)水庫(kù)運(yùn)行管理的監(jiān)督。針對(duì)已有問(wèn)題,及時(shí)建立問(wèn)題清單,逐一制定個(gè)性化的解決方案。同時(shí),對(duì)于重點(diǎn)環(huán)節(jié),落實(shí)責(zé)任人制度,切實(shí)做到“人按職責(zé)干,事按制度辦”。