陈毅

（莆田市水质净化有限公司，福建莆田 351100）

0 引言

随着城市开发建设的持续推进和城镇化水平的不断提高，城市污水量逐渐增多，污水管道作为城市的“肠道”系统，担当着城市运送排泄物的工作，城市污水管网覆盖面越来越广。当前污水管道选址建设过程中着重关注经济与技术情况，忽略建设过程中对社会、生态环境的影响，导致工程建设与社会发展不和谐[1-2]。因此，在污水管道建设过程中科学、合理地选取路线显得迫在眉睫。

市政污水管道工程十分复杂，且污水管道建设大多位于城区，要对市政污水管道工程中的布置路线进行分析，需要考虑技术、经济、生态等多种因素，这些因素之间也会存在或多或少的联系。鉴于选线因素权重分析模型的重要性与市政污水管道工程的复杂性，本文决定采用模糊层次分析法进行因素权重分析，以莆田市中心城区城北污水泵站压力输送管工程项目为例，将不便量化的社会、生态环境、施工条件与地质条件等指标与可量化投资经济的指标相结合[3-5]，构建路线决策指标体系，综合模糊评价法与层次分析法的优点，通过MATLAB 软件计算出各方案的综合评分值，最终进行方案分析对比得出最优路线。此方法能够综合工程建设过程中各类影响因素，实现管道路线投资合理、社会环境影响小、工程难度进度可控，为路线方案的决策提供理论基础。

图1 路线比选方案

1 工程路线概况

近年来莆田市不断推进雨污分流改造及新建排水管道管理，市区原有错排乱排污水得到收集，内河水环境得到极大改善，伴随而来的是市区污水主干管水流量剧增，莆田市中心城区城北污水泵站压力输送管工程项目旨在提升中心城区污水输送能力，有效缓解城区污水排放高峰期污水泵站工作负荷，解决原重力流污水输送管线高峰期部分溢流问题。

方案一：压力管线沿荔园路—白塘路—污水处理厂，线路全长约5 400m，中途穿越9 次河道，沿线途经城市主干道辅道生态环境一般，人类活动密集，现场场地开阔，管道线形顺畅。

方案二：压力管线沿荔园路—城涵河道—污水处理厂，线路全长约3 900 m，中途穿越5 次河道，沿线途经城市河道园林景观步道生态环境丰富，人类活动一般，场地狭小，地下淤泥层展布，地质条件差，管道线形曲折。

2 模糊层次分析模型建立

2.1 构建模糊互补判断矩阵

采用模糊层次分析法的时候，一般采用某个因素对比其它因素的相对重要性来对2 个因素进行重要性的定量判断，将各因素两两进行对比得到矩阵 A=(aij)n×n，并判断其是否具有以下两种性质：

1）0

2）aij+aij=1(i=1,2,…,n;j=1,2,…,n)。

如果矩阵满足以上性质要求，那就称这个矩阵为模糊互补判断矩阵。为了定量描述各指标的重要程度，使用0.1—0.9 标度法来标定指标之间的相对重要程度［6］，其标度含义见表1。

表1 模糊互补判断矩阵的数量标度含义

以上面的数字为标度依据，对a1,…,an等因素进行对比取值，得到模糊互补矩阵如式（1）所示：

2.2 判断矩阵权重确定

对模糊判断矩阵A 按行求和：

进行数学代换：

乍一听“头脑”的名称，我还以为是用“筋头巴脑”为主要食材做的炖菜，结果亲口品尝时才发现，“头脑”是一道没有半点筋头巴脑的滋补汤！——我犯了典型的“顾名思义”错误！太原古城拥有灿烂的饮食文化，而“头脑”便是古城久负盛名的一道独特美食。

可以求得一致性矩阵R=(rij)n×n，由矩阵 R 采用行和归一化方法求出排序向量，W=(W1,W2,…,Wn)T,其中 W 向量满足：

2.3 模糊互补判断矩阵一致性检验

为验证权重值设置的合理性，可通过检验权重判断矩阵是否具有满意的一致性来实现。某层级识别出较多的风险因素时，根据专家评议信息建立的模糊互补判断矩阵会影响一致性的判定，需要再次进行判断，直至符合一致性检验要求。本文对一致性的检验主要是采取检验模糊判断矩阵与其特征矩阵是否相容来实现的[7-8]。

对于决策者的态度α，当相容性指标I（A,W∗)≤α，则认为符合一致性要求。α 的取值越小，说明项目决策者对一致性的要求越高，无特殊情况下常取α=0.1。

3 项目路线比选分析

3.1 综合评价体系建立

本次研究采用定性与定量两类指标，并充分考虑项目为市政基础设施的公益性，主要铺设于城区人类活动程度较高地区，沿途路线河网密集等工程实际特点，选取经济效益、社会环境、工程影响等三大类评价指标（表2），避免指标体系主观性过强，考虑项目的社会环境影响，讨论了项目施工技术条件影响，实现路线选取经济、环境、技术的平衡。

表2 路线综合评价体系指标表

3.2 路线方案比选

3.2.1 指标赋值

根据路线方案比选评价体系，对方案一与方案二的经济效益进行定量分析，对社会环境与工程影响指标进行专家打分，分值范围为0～1，分值高表明该方案本项指标较优。两种方案的指标赋值如表3 所示。

表3 路线综合评价体系赋值表

表4 路线综合评估表

3.2.2 指标权重计算

对选取的污水管道路线评价因素进行对比分析，并构建判断矩阵，一致性检验。由于指标较多、计算量大，本文通过MATLAB 软件快速准确实现矩阵的计算与一致性检验[9-10]，过程结果如下：

2）子目标层-指标层普安段矩阵，计算过程同同目标层－子目标层判断矩阵相同。

权重向量w1=（0.383 0.317 0.300），相容性指标 I（B1,w1∗)=0.0618，<0.1；权重向量w2=（0.55 0.45），相容性指标I（B2,w2∗)=0.025，＜0.1；权重向量w3=（0.60 0.40），相容性指标 I（B3,w3∗)=0.05，＜0.1；故B1、B2、B3是满意一致的，权重均分配合理。综合以上得出指标层权重值总排序（表5）。

表5 指标层权重值总排序

根据表5 可知，本次路线方案对比分析中目标层权重最大的为经济效益指标0.383，指标层中权重最大的为施工条件与难易程度0.180。

3.2.3 方案比选应用

将两种路线方案评估表与指标层权重值总排序表进行模糊分析，得到两种方案的分值如表6。

表6 方案对比分析评分表

经计算得出方案一综合评分0.48425，方案二综合评分0.51575，以分值大为较优方案为判断标准，本次污水管道路线选取方案二，能充分平衡经济效益、社会环境、工程影响等因素。

4 结论

本文基于模糊层次分析法，结合莆田市中心城区城北污水泵站压力输送管工程投资效益、社会环境、施工条件等因素，选取经济效益、社会环境影响、工程影响三大指标，并对经济效益指标中的管道长度、穿越河道次数、水流转角等三指标进行定量分析，对社会环境影响、工程影响指标中的社会影响、生态环境影响、施工条件及难易程度、地质条件等指标进行定性分析，对项目路线的两种方案进行分析对比，得出如下结论：

1）本次路线方案对比分析中目标层权重最大的为经济效益指标，是影响污水管道路线的首要因素。指标层中权重最大的为施工条件与难易程度，对影响污水管道路线布置影响最大；

2）经综合评分后得出方案二评分高于方案一，即方案二为项目最终走向方案。经评估分析后的方案路线与项目设计文件中推荐选用的路线一致；

3）应用模糊层次分析法对污水管道路线进行比选，通过定量分析与定性分析的综合评分比较，有效避免评价过度主观化，并将评价结果数据化，让决策者能够更加直观地进行线路方案选取。