黄河下游滩区防洪减灾能力评价

2018-09-10李新杰耿明全王远见王婷马为民

人民黄河 2018年11期

李新杰耿明全王远见王婷马为民

摘要：利用黄河下游历史典型漫滩洪水淹没损失和防洪工程建设资料，针对黄河下游滩区防洪减灾、治理开发和分区运用问题，从防洪工程和非工程措施两个方面，构建由4个一级指标和12个二级指标组成的黄河下游滩区综合防洪减灾能力评价指标体系。基于该评价指标体系，以相关领域专家调研为基础，通过AHP法获得黄河下游滩区防洪减灾能力指标的权重，然后采用模糊综合评价方法对评价指标进行排序，对兰考、东明黄河滩区的防洪减灾能力进行了综合评价，综合得分G=74.76，防洪减灾能力处于“较强（80）”和“一般（60）”之间，在堤防防洪能力、洪灾应对能力、人力支撑能力方面还有提升潜力。

关键词：滩区;减灾能力;层次分析;模糊综合评判;黄河下游

中图分类号：TV697.12;TV882.1 文献标志码：A

防洪减灾能力反映了区域抵御洪水、减少洪灾损失的能力[1]。由于黄河上游水沙趋势的不确定性和对黄河下游滩区防洪减灾能力认识不足，使得黄河下游滩区社会经济发展缺乏全域的统筹规划[2-3]。目前，针对科学评价黄河下游滩区的防洪减灾能力方面的研究较少，缺少比较全面、完善的评价标准和评价方法。因此，有必要建立一套具有指导性和约束性的黄河下游滩区防洪减灾能力评价指标体系以及合理的评价方法，为科学评价滩区防洪减灾能力、统筹滩区防洪减灾治理提供参考。

基于黄河下游滩区防洪减灾的特点，本文采用一种定量和定性相结合的综合分析方法：AHP-模糊综合评价方法[4-5]。层次分析法（Analytic HierarchyProcess，AHP）由美国运筹学家Saaty于20世纪70年代初提出，该方法能够把复杂的决策问题分解成目标层、准则层和方案层等层次，利用数学方法确定表达每一层次各个元素的相对重要顺序的权值[6-7]。模糊综合评价法是以模糊数学的隶属度理论为基础，把多因素相互影响的研究目标定量化的评价方法[8]。国内许多学者运用该方法进行了应用研究，胡俊锋等[9]对淮河流域安徽段防洪减灾能力进行了评价;项春等[10]对杭嘉湖圩区的整体防洪减灾能力进行了评价;陈午等[11]运用该方法对北京市水资源可持续利用进行了评价;李俊晓等[12]对泉州水资源可持续利用进行了综合评价;陶娟等[13]运用该方法对淮安市古黄河水利枢纽工程建设可行性进行了评价研究。但针对黄河下游滩区防洪减灾能力的评价研究很少。近年来，随着扶贫工作的进一步深入，黄河下游滩区成为当地扶贫开发的重点，滩地的开发和土地利用势在必行，而黄河下游滩区的防洪减灾能力直接制约着当地社会经济发展。因此，本文将该理论方法应用到黄河下游滩区防洪减灾能力评价中，建立基于AHP的模糊评价模型，对滩区防洪减灾能力进行综合评价，旨在为保障黄河下游滩区合理开发利用提供决策支持。

1 防洪减灾能力评价指标体系

建立评价指标体系是进行黄河下游滩区防洪减灾能力评价的基础，其目的是使评价定量化和规范化。通过筛选和提炼评价指标，使其满足科学性、完备性、系统性、层次性、独立性、定量性和可操作性原则[14]。本文从防洪工程和非工程措施两个角度，根据不同滩区防洪减灾的实际状况和历史数据可获取性，结合指标之间的层次关系，筛选和提炼相关指标，从滩区排涝能力、防洪工程建设水平、滩区管理效力、物质支撑能力等4个方面，建立以黃河下游滩区综合防洪减灾能力评价为总目标的三级评价指标体系，见表1。

滩区排涝能力：指各个滩地水系、沟渠通达情况和水系排洪能力。

防洪工程建设水平：从滩区堤防和民房防洪能力、分洪闸门分洪和泵站排涝能力来反映。其中：堤防防洪能力主要从修建的生产堤等堤防防洪标准、堤防防护滩地面积的比例等方面综合反映;民房的防洪能力主要体现在修建村台的民房面积占总民房面积的比例;滩地分洪闸分洪能力主要反映滩区修建的分洪闸门分洪、泄洪能力;泵站排涝能力主要从泵站分布及抽排能力等方面综合反映。

滩区管理效力：指组织实施滩区面临汛期漫滩洪水时救灾抗灾工作的管理能力，受洪水预报能力、防洪信息送达能力和洪灾预案完善程度等多个方面的影响。

物质支撑能力：指为防洪减灾提供防洪物资、装备、资金、防汛抢险及撤退交通和社会动员等方面的支撑能力，受储备救灾物资装备的数量、地方财政对防灾减灾资金的调度、防汛抢险和应急撤退道路等方面的影响。

2 AHP-模糊综合评价法

考虑到黄河下游滩区建设的重要性及其防洪减灾风险的复杂性，本文将AHP和模糊综合评价方法运用到滩区防洪减灾能力的评价中。AHP-模糊综合评价模型由层次分析（AHP）和模糊综合评价两部分组成。采用AHP法建立黄河下游滩区防洪减灾能力评价指标体系，并求出指标的权重，在此基础上，应用模糊综合评价法对研究区域的防洪减灾能力进行评价，得出评价等级，实现定量评价。

2.1 层次分析法

构建递阶的层次综合评价指标体系，确定指标权值的步骤如下[15]。

（1）判断矩阵的建立。把总目标分解为目标层、准则层和指标层，构建一个多层次结构的评价模型。确定模型的层次结构后，各个层次指标X_i和X_j之间的相对重要程度a_ij（i=1，2，…，m;j=1，2，…，n）就确定了。建立并发放层次分析重要性排序专家调查表，通过专家打分，对各个层次的指标进行两两比较，引用1～9标度法[16]，其各级标度的含义见表2，构造两两比较判断矩阵，记为

A=（a_ij）m×n（1）

（2）按照相应准则的判断矩阵A，采用常用的特征根法计算出相应单准则下的排序权重向量W=（w₁，w₂，…，w_m）。

（3）确定决策中各个指标的权重，判断矩阵的一致性检验。步骤如下：

（a）根据公式AW=λ_maxW，计算最大特征向量W的特征根λ_max。

（b）计算一致性指标C_I。

（c）计算一致性比率C_R。

C_R=C_I/R_I（3）

引入R_I（平均随机一致性指标），作一致性检验，当判断矩阵阶数大于2时，若计算的C_R<0.1，则判断矩阵符合一致性要求，指标权值在允许范围之内;否则，重新调整各个层次的指标权重，直到判断矩阵达到一致性要求为止。

2.2 模糊综合评价

（1）建立模糊关系矩阵。设U={u₁，u₂，…，u_m}为刻画被评价对象的m种评价因素，设V={v₁，v₂，…，v_n}是评价者对评价对象可能作出的各种总的评价结果组成的评语等级的集合，v_j代表第j个评价结果，根据专家评分确定的隶属度r_ij建立m×n的模糊关系矩阵R，R就是评价指标集U到评判集V的一个模糊关系。

（2）模糊综合评判数学模型。根据层次分析法确定的权重向量W和模糊关系矩阵R，使用模糊矩阵的复合运算B=W×R，并对其进行归一化处理，得到总目标的评价值。

3 滩区防洪减灾能力评价

基于以上评价指标体系，选取黄河下游实测资料比较充分的兰考、东明滩区为典型滩区，对防洪减灾能力进行评价。

依据AHP法中的问卷设计方法，结合具体的指标，选择从事黄河下游河道治理、滩区防洪减灾评价等工作的专家对该指标体系的各个指标进行打分评价，采用最小二乘法对评价数据进行计算，根据已经建立的防洪减灾能力模糊综合评价递阶层次模型，得到黄河下游宽滩区防洪减灾能力判断矩阵，求得各级指标的权重，见表3。

经检验，判断矩阵均符合一致性要求。

其中Ⅰ级指标相对于总目标的权重向量为B=（0.28，0.36，0.20，0.16）。

根据表3可以计算出12个Ⅱ级指标相对于总目标的综合权重W=（0.140，0.140，0.043，0.151，0.054，0.112，0.080，0.062，0.058，0.063，0.059，0.038）。

影响滩区防洪减灾能力评价的12个指标可以组成评价对象集U，对对象集中各个指标的评价集为V={v₁，v₂，v₃，v₄，v₅}，具体分值为{强（100），较强（80），一般（60），较差（40），差（20）}。组织来自不同领域的关于黄河下游河道治理与研究的专家对兰考、东明滩区的防洪减灾能力进行评价，得到模糊综合评价矩阵R：

根据层次分析法确定的各层指标的权重，对评价结果进行模糊变换，得到兰考、东明滩区的防洪减灾能力综合得分G=74.76，说明兰考、东明滩区防洪减灾能力处于“较强（80）”和“一般（60）”之间，滩区的防洪减灾能力还有较大的提升空间，与滩区的治理开发对滩区防洪减灾能力的要求还存在差距。

计算求得的Ⅱ级指标防洪减灾能力值见图1。在滩区防洪建设水平方面，兰考、东明滩区修建有避水村台，通过统计避水村台上住户的数量占所在滩区总住户数的比例可知，兰考、东明滩区的房屋承载力比较强，滩区需要重点改善的是堤防防洪能力;在滩区管理效力方面，洪灾应对能力需要加强;在物质支撑方面，需要加强人力支撑能力。

4 结语

以黄河下游滩区防洪减灾能力为研究对象，结合黄河下游河道治理与开发的现实需求，吸收相关专家学者的研究成果，从防洪工程和非工程措施2个角度进行分析，构建了4个Ⅰ级指标、12个Ⅱ级指标的防洪减灾能力评价指标体系，并提出了基于AHP-模糊综合评价的防洪减灾能力的定量評价方法。

对兰考、东明滩区的防洪减灾能力进行了量化分析和评价。评价结果表明，综合得分G=74.76，具体评价结论如下：①兰考、东明滩防洪减灾能力处于“较强（80）”和“一般（60）”之间;②兰考、东明滩区的房屋承载力比较强，需要重点改善的是堤防防洪能力;③在滩区管理效力方面，洪灾应对能力需要加强;④在物质支撑能力方面，需要加强人力支撑能力。

该评价指标体系不仅可以评价整个黄河下游滩区的综合防洪减灾能力，而且可以针对滩区防洪减灾能力，提出其综合防洪减灾管理对策。

参考文献：

[1]尹祖宏，楼章华，曹飞凤，等.浙江省防洪减灾能力现代化水平评价研究[J].科技通报，2016，32（2）：202-208.

[2]牛玉国，端木礼明，耿明全，等.黄河下游滩区分区治理模式探讨[J].人民黄河，2013，35（1）：7-10.

[3]张先起，张玄洋，李亚敏，等.黄河下游滩区洪水淹没损失评估研究[J].系统工程理论与实践，2015，35（6）：1625-1632.

[4]王新民，赵彬，张钦礼.基于层次分析和模糊数学的采矿方法选择[J].中南大学学报（自然科学版），2008，39（5）：7-10.

[5]郭晓军.基于AHP-FCE方法的工程建设项目评标研究[D].保定：华北电力大学，2011：25-29.

[6]汪应洛.系统工程[M].2版.北京：机械工业出版社，2003：130-140.

[7]邓雪，李家铭，曾浩健，等.层次分析法权重计算方法分析及其应用研究[J].数学的实践与认识，2012，42（7）：93-100.

[8]陈守煜.工程模糊集理论与应用[M].北京：国防工业出版社，1998：24-28.

[9]胡俊锋，杨佩国，杨月巧，等.防洪减灾能力评价指标体系和评价方法研究[J].自然灾害学报，2010（3）：82-87.

[10]项春，王益土，施高萍.杭嘉湖圩区防洪减灾能力评价与提升对策研究[J].浙江水利水电学院学报，2014（1）：29-32.