農(nóng)村飲水安全工程模糊評(píng)價(jià)模型研究

劉 偉，李 智

(北京工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，北京 100124)

農(nóng)村飲水安全工程模糊評(píng)價(jià)模型研究

劉 偉，李 智

(北京工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，北京 100124)

以供水狀況、工程運(yùn)營(yíng)、人員體制3個(gè)方面為準(zhǔn)則綜合選取11個(gè)因素作為工程評(píng)價(jià)指標(biāo)，意在建立一種具有綜合性的農(nóng)村飲水安全工程評(píng)價(jià)方法，為工程的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供技術(shù)支持。采用層次分析法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行分層研究并確定權(quán)重，在此基礎(chǔ)上結(jié)合模糊評(píng)價(jià)理論構(gòu)建出農(nóng)村飲水安全工程的綜合模糊評(píng)價(jià)模型。選取典型工程實(shí)例進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過(guò)計(jì)算與評(píng)價(jià)說(shuō)明模型簡(jiǎn)便易行，可為農(nóng)村飲水安全工程的完善和改進(jìn)提供參考。

飲水工程；模糊評(píng)價(jià)；層次分析法；模型

農(nóng)村飲水安全工程是解決基層村民吃水用水安全問(wèn)題的重要工程，同時(shí)也是改善農(nóng)民生活、提高農(nóng)民健康水平、保障農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不可替代的基礎(chǔ)設(shè)施。近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)飲水安全問(wèn)題的重視以及投入力度的不斷加大，不斷興建的農(nóng)村飲水安全工程使村民們的飲水安全逐漸得到了保障，但是數(shù)量眾多的工程質(zhì)量如何，維護(hù)如何，是否能夠長(zhǎng)效運(yùn)行仍是值得關(guān)注的問(wèn)題[1]。研究基于服務(wù)于農(nóng)村安全飲水工程這一理念，意在提供一種農(nóng)村飲水安全工程的快速評(píng)價(jià)方法，針對(duì)工程本身特點(diǎn)確定出一套快速評(píng)價(jià)模型，從而可以在相對(duì)可靠的前提下提高對(duì)農(nóng)村飲水安全工程的評(píng)價(jià)效率。目前模糊評(píng)價(jià)法在農(nóng)村飲水安全工程評(píng)價(jià)中雖然有所應(yīng)用[2-3]，但一般是針對(duì)水況本身進(jìn)行評(píng)價(jià)，缺乏對(duì)工程進(jìn)行的綜合性評(píng)價(jià)，因此，從工程可持續(xù)的角度出發(fā)在評(píng)價(jià)水況的基礎(chǔ)上增加工程、人員2個(gè)方面的指標(biāo)，構(gòu)建農(nóng)村飲水安全工程的快速綜合評(píng)價(jià)模型具有重要意義。

1 評(píng)價(jià)方法

各指標(biāo)權(quán)重的確定采用層次分析法，并在此基礎(chǔ)上利用模糊評(píng)價(jià)法來(lái)綜合構(gòu)建評(píng)價(jià)模型。

層次分析法是一種定性分析與定量分析相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法，分析過(guò)程依據(jù)評(píng)判專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)對(duì)復(fù)雜的影響因素進(jìn)行分析定量，是目前被廣泛采用的確定指標(biāo)權(quán)重的一種方法[3]。

模糊綜合評(píng)價(jià)是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，運(yùn)用模糊關(guān)系合成原理把邊界不清晰、歸屬不明確、不易定量的因素定量化，從而進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的一種方法，用于解決信息較多的評(píng)價(jià)問(wèn)題。該方法通常是要由若干個(gè)相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)家對(duì)各項(xiàng)目指標(biāo)進(jìn)行分析并打分，以此確定各指標(biāo)的重要程度，并依此構(gòu)建隸屬度矩陣，根據(jù)權(quán)重分析結(jié)果將權(quán)重向量與隸屬度矩陣相乘得到模糊的向量積，根據(jù)乘積獲得綜合評(píng)價(jià)結(jié)果[4]。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取

近年來(lái)，一些地方已經(jīng)出現(xiàn)了只建設(shè)不管理、秩序混亂、供水設(shè)施損壞嚴(yán)重、維修資金不到位等現(xiàn)象[5]。為了在評(píng)價(jià)飲水安全的同時(shí)能夠進(jìn)一步對(duì)工程內(nèi)部狀況進(jìn)行綜合全面的考察，評(píng)價(jià)指標(biāo)選取如下： 水質(zhì)狀況、供水水量、供水保證率、取水方便程度、設(shè)施及管網(wǎng)狀況、水費(fèi)征收及應(yīng)用情況、工程維修措施、管理體制、管理人員受訓(xùn)水平、維修人員應(yīng)急能力和用水村民滿(mǎn)意程度，共11個(gè)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)因素。

3 建立農(nóng)村飲水安全工程綜合評(píng)價(jià)模型

3.1建立綜合評(píng)價(jià)因素集

將決定評(píng)價(jià)總目標(biāo)T(總評(píng)價(jià))的因素分為2個(gè)層次,總目標(biāo)下的第1個(gè)層次為準(zhǔn)則層，由工程評(píng)價(jià)的3個(gè)方面組成，第2層為指標(biāo)層，由具體的11個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.2建立綜合評(píng)判集

在農(nóng)村飲水安全工程綜合評(píng)價(jià)中，根據(jù)工程自身特點(diǎn)并結(jié)合模糊評(píng)價(jià)法定性分析的特性宜將評(píng)價(jià)結(jié)果分為4個(gè)層次，評(píng)判集取為V={V1(很安全)，V2(較安全)，V3(基本安全)，V4(不安全)}[6]。

3.3建立單因素模糊評(píng)價(jià)矩陣

按照指標(biāo)的層次分布對(duì)第2層每一個(gè)子因素指標(biāo)作出綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)集為V，各因素的權(quán)數(shù)分配之和為1[7]。

當(dāng)評(píng)價(jià)目標(biāo)是水況(TS)時(shí)，使用影響飲水安全的4個(gè)因素(T1S，T2S，T3S，T4S)，即水質(zhì)狀況、供水水量、供水保證率、取水方便程度，對(duì)農(nóng)村飲水安全工程進(jìn)行評(píng)價(jià)，按表1分布方式可以得到評(píng)價(jià)矩陣RS。

圖1 農(nóng)村飲水安全工程指標(biāo)因素結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Rural drinking water safety projects index structure figure

表1 評(píng)價(jià)矩陣數(shù)據(jù)的來(lái)源

(1)

式中：rijS為評(píng)價(jià)目標(biāo)為T(mén)S(水況)時(shí)，評(píng)判集中第j元素在因素i下的隸屬度，矩陣中每行元素之和為1[6]。rijS數(shù)據(jù)來(lái)源采取問(wèn)卷調(diào)查的方法征詢(xún)?cè)u(píng)判專(zhuān)家們的意見(jiàn)，對(duì)二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)判賦值。

本次模型計(jì)算數(shù)據(jù)采用對(duì)山西省運(yùn)城市稷山縣上費(fèi)鄉(xiāng)農(nóng)村飲水安全工程的調(diào)查結(jié)果。上費(fèi)鄉(xiāng)供水工程位于稷山縣清河鎮(zhèn)上費(fèi)鄉(xiāng)集中供水片區(qū)內(nèi)，主要解決清河鎮(zhèn)秦家莊、北陽(yáng)城、荊莊3個(gè)自然村的飲水安全問(wèn)題，具有一定的代表性。針對(duì)工程3個(gè)方面的指標(biāo)，每個(gè)指標(biāo)分別通過(guò)3位評(píng)審專(zhuān)家進(jìn)行評(píng)判。通過(guò)9位評(píng)審專(zhuān)家對(duì)工程的走訪(fǎng)查考和分析，指標(biāo)數(shù)據(jù)的賦值結(jié)果如表2所示。

表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)賦值結(jié)果

將指標(biāo)賦值結(jié)果分別帶入判斷矩陣模型后可以得到評(píng)價(jià)目標(biāo)是TS，TG和TH時(shí)的評(píng)價(jià)矩陣分別如下所示。

(2)

(3)

(4)

3.4利用層次分析法確定權(quán)重系數(shù)

為了均衡各個(gè)評(píng)價(jià)影響因素的相對(duì)重要性，合理建立評(píng)價(jià)影響因素的權(quán)重分配，采用層次分析法對(duì)權(quán)重進(jìn)行分析，第一層因素的權(quán)重可設(shè)為

A1=(aS,aG,aH)。

(5)

在咨詢(xún)有關(guān)專(zhuān)家的基礎(chǔ)上對(duì)因素進(jìn)行兩兩比較，比較采用的方法為表3所示的標(biāo)度方法。其中將因素i與j比較，比較結(jié)果記為bij，表示一個(gè)元素相對(duì)于另一個(gè)元素的重要性數(shù)值[7]。

表3 因素兩兩比較標(biāo)度取值

因此對(duì)第一層因素進(jìn)行比較矩陣模型P記為

(6)

根據(jù)此次評(píng)價(jià)因素集所建立的結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖1)，構(gòu)造出的判斷矩陣數(shù)量應(yīng)為4個(gè),分別為P1(目標(biāo)層T下的各個(gè)因素兩兩比較的判斷矩陣)，PS(目標(biāo)層TS下的各個(gè)因素兩兩比較的判斷矩陣),PG(目標(biāo)層TG下的各個(gè)因素兩兩比較的判斷矩陣),PH(目標(biāo)層TH下的各個(gè)因素兩兩比較的判斷矩陣)，經(jīng)比較判斷結(jié)果如式(1)所示。

(7)

(8)

(9)

(10)

根據(jù)PAT=λmaxAT求出矩陣P的最大特征值λmax和其所對(duì)應(yīng)的特征向量AT[8]。對(duì)向量A進(jìn)行歸一化處理后即可得到權(quán)重向量。權(quán)重向量表示下層的各個(gè)因素對(duì)上層因素的重要程度。經(jīng)過(guò)計(jì)算得到A1=(0.412 6，0.327 5，0.259 9)，AS=(0.381 0，0.298 0，0.211 0，0.110 0)，AG=(0.412 6，0.327 5，0.259 9)，AH=(0.338 3，0.287 9，0.204 6，0.169 2)。

3.5農(nóng)村飲水安全工程模糊評(píng)價(jià)模型

當(dāng)農(nóng)村飲水安全工程的評(píng)價(jià)目標(biāo)是TS時(shí)，其對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型為

BS=AS·RS=(a1S,a2S,a3S,a4S)·

(11)

同理，當(dāng)農(nóng)村飲水安全工程的評(píng)價(jià)目標(biāo)是TG和TH時(shí)，其評(píng)價(jià)表達(dá)式分別記為

BG=(B1G,B2G,B3G,B4G)；

BH=(B1H,B2H,B3H,B4H)。

(12)

因此，農(nóng)村飲水安全工程的模糊綜合評(píng)價(jià)模型為

(13)

由式(13)所計(jì)算出的4個(gè)值B1，B2，B3，B4，分別表示評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)評(píng)判集中V1，V2，V3，V4的隸屬度。隸屬度B越接近于1，表示B屬于V的程度越高，B越接近于0，表示B屬于V的程度越低。故根據(jù)隸屬度最大原則，選取B1～B4中最大值對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)集元素作為最終評(píng)價(jià)結(jié)果。

3.6評(píng)價(jià)結(jié)果

將所得數(shù)據(jù)帶入模型，經(jīng)計(jì)算得到B=(0.372 5,0.420 9,0.192 4,0.011 5)，故選取“較安全”作為最終結(jié)果，即上費(fèi)鄉(xiāng)農(nóng)村飲水安全工程模糊綜合評(píng)價(jià)的最終結(jié)果為“較安全”，其隸屬度為42.09%。通過(guò)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)來(lái)看，水況和人員體制的大部分指標(biāo)對(duì)“較安全”元素的隸屬度較大；在水質(zhì)問(wèn)題方面仍有少部分地區(qū)得不到應(yīng)有的保障，另外，在用水管理體制上也存在著一些漏洞，而導(dǎo)致指標(biāo)在“不安全”元素上的一些隸屬度。在工程運(yùn)營(yíng)方面，指標(biāo)在“很安全”的隸屬度相對(duì)較高，說(shuō)明工程的管網(wǎng)設(shè)施狀況、水費(fèi)征收回用以及日常的工程維護(hù)措施等方面的工作比較到位。上費(fèi)鄉(xiāng)農(nóng)村飲水安全工程在水況、工程運(yùn)營(yíng)、人員體制3個(gè)方面總體上已達(dá)到較好的水平，但仍有一定的提升空間。

4 結(jié) 語(yǔ)

中國(guó)農(nóng)村飲水安全工程具有數(shù)量眾多、工程規(guī)模小、分散程度大的特點(diǎn)。應(yīng)用傳統(tǒng)的工程評(píng)價(jià)方法對(duì)工程進(jìn)行單次評(píng)價(jià)需要投入一定的人力和時(shí)間，而且單獨(dú)利用專(zhuān)業(yè)人員的主觀(guān)評(píng)判對(duì)工程進(jìn)行一一評(píng)價(jià)不僅工作量大，而且主觀(guān)因素過(guò)多容易產(chǎn)生偏差。在評(píng)價(jià)資源有限的情況下，傳統(tǒng)工程評(píng)價(jià)方法的局限性使之已不能得到良好的應(yīng)用。文章以層次分析法為基礎(chǔ)，構(gòu)建出農(nóng)村飲水安全工程的模糊綜合評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型，快速有效地將水況、工程運(yùn)營(yíng)和人員體制因素綜合考慮分析，并應(yīng)用模型對(duì)工程實(shí)例進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，為提升工程效率、制定應(yīng)對(duì)措施、優(yōu)化工程質(zhì)量提供借鑒和參考。

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Study of fuzzy evaluation model for rural drinking water safety projects

LIU Wei， LI Zhi

(College of Architecture and Civil Engineering， Beijing University of Technology， Beijing 100124, China)

In the three ways of water supply condition, project operation and management system, 11 indices have been selected which are intended for setting up comprehensive model for rural drinking water safety projects ,so it could let us know more about the operating conditions and economic running situation. The analytic hierarchy process is used to analyze the index then determine the weight, then combined with the fuzzy evaluation method to establish the fuzzy synthetic evaluation model. One of the typical project has been chosen to verify the model through which to interpret the model′s convenience. At last the model can be a reference for improving the rural drinking water safety projects .

water drinking projects； fuzzy evaluation； analytic hierarchy process； model

1008-1534(2014)04-0276-05

2014-03-18;

2014-04-28;責(zé)任編輯：王海云

劉 偉(1987-)，男，山西運(yùn)城人，碩士研究生，主要從事工程項(xiàng)目管理方面的研究。

李 智副教授。E-mail:tankertwo@163.com

TV698

A

10.7535/hbgykj.2014yx04002

劉 偉，李 智.農(nóng)村飲水安全工程模糊評(píng)價(jià)模型研究[J].河北工業(yè)科技,2014,31(4):276-280. LIU Wei，LI Zhi.Study of fuzzy evaluation model for rural drinking water safety projects [J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology,2014,31(4):276-280.