海綿城市建設(shè)效果評(píng)價(jià)研究

文/青島青保城市發(fā)展有限公司 陳文廣

0 引言

隨著城市化進(jìn)程不斷擴(kuò)張，城市建設(shè)發(fā)展迅猛，而城市內(nèi)澇問(wèn)題日益凸顯。2015年至今，每年均有20余省市在梅雨季節(jié)產(chǎn)生內(nèi)澇。如2015年6月上海內(nèi)澇，8月濟(jì)南內(nèi)澇；2016年6月武漢內(nèi)澇，貴州省強(qiáng)降雨造成省內(nèi)絕大部分城市內(nèi)澇等。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年直接入海水量達(dá)1.6萬(wàn)億m3，相當(dāng)于全國(guó)全年6200億m3用水量的2.6倍，而我國(guó)雨水利用率不足10%。如何有效解決城市內(nèi)澇問(wèn)題并對(duì)雨水加以利用，以及改善我國(guó)缺水現(xiàn)狀是近年來(lái)建筑、規(guī)劃、水利等領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一。透水鋪裝、低勢(shì)綠地、旱式淺草溝、箱過(guò)濾器、地下除水等新技術(shù)的成熟運(yùn)用也為海綿城市發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1 海綿城市的概念與內(nèi)涵

1.1 概念

在我國(guó)，海綿城市是一個(gè)新興概念，起步較晚，只能借鑒國(guó)外城市建設(shè)模式。在“2012年低碳城市與區(qū)域發(fā)展科技論壇”中“海綿城市”概念首次提出?！逗＞d城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》（建城函〔2014〕275號(hào)）對(duì)“海綿城市”明確定義：城市能像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用，提升城市生態(tài)系統(tǒng)功能和減少城市洪澇災(zāi)害的發(fā)生[1]。

1.2 內(nèi)涵

海綿城市內(nèi)涵包括規(guī)劃引領(lǐng)、生態(tài)優(yōu)先、安全為重、因地制宜、統(tǒng)籌建設(shè)等5方面。

1）規(guī)劃引領(lǐng) 落實(shí)海綿城市建設(shè)、低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建的內(nèi)容，先規(guī)劃后建設(shè)，發(fā)揮規(guī)劃控制和引領(lǐng)作用。

2）生態(tài)優(yōu)先 在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實(shí)現(xiàn)雨水積存、滲透和凈化，促進(jìn)雨水資源利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

3）安全為重 以保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)安全為出發(fā)點(diǎn)，河道治理后將達(dá)到50年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)和10年一遇的排澇標(biāo)準(zhǔn)，保障城市防洪排澇功能。

4）因地制宜 根據(jù)城市自然地理?xiàng)l件、水文地質(zhì)特點(diǎn)、水資源稟賦狀況、降雨規(guī)律、水環(huán)境保護(hù)與內(nèi)澇防治要求等，科學(xué)規(guī)劃布局和選用下沉式綠地、植草溝、雨水濕地、多功能調(diào)蓄等低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施及其組合系統(tǒng)。

5）統(tǒng)籌建設(shè) 結(jié)合城市總體規(guī)劃，低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施應(yīng)與建設(shè)項(xiàng)目主體工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工、使用協(xié)調(diào)發(fā)展。

2013年至今海綿城市建設(shè)迅猛發(fā)展。2013年12月12日，習(xí)近平總書(shū)記在中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議講話中強(qiáng)調(diào)：“提升城市排水系統(tǒng)時(shí)要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來(lái)，優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水，建設(shè)自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市?！薄蹲》亢统青l(xiāng)建設(shè)部城市建設(shè)司2014年工作要點(diǎn)》中提出：“大力推行低影響開(kāi)發(fā)建設(shè)模式，加快研究建設(shè)海綿型城市的政策措施”。2015年16個(gè)海綿試點(diǎn)城市的確立標(biāo)志著海綿城市建設(shè)進(jìn)入實(shí)踐階段。2016年我國(guó)14個(gè)第二批海綿試點(diǎn)城市確立，海綿城市建設(shè)逐步落實(shí)到執(zhí)行層面。

國(guó)內(nèi)許多學(xué)者已對(duì)我國(guó)海綿城市建設(shè)進(jìn)行深入探討，提出合理建議[2]。程鴻群等[3]建立海綿城市建設(shè)指標(biāo)體系并針對(duì)某一方案進(jìn)行有效評(píng)價(jià)。目前在建筑領(lǐng)域廣泛采用的評(píng)價(jià)方法有模糊綜合評(píng)判法[4]、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[5]、層次分析法等。然而一個(gè)相對(duì)全面的海綿城市建設(shè)評(píng)價(jià)體系往往具有內(nèi)容復(fù)雜、指標(biāo)多、層次多等特點(diǎn)。如何在定性指標(biāo)定量化時(shí)有效減少因評(píng)價(jià)者知識(shí)水平、認(rèn)知能力和個(gè)人偏好等導(dǎo)致的偏差已成為評(píng)價(jià)方法選擇的重中之重。采用多層次灰色評(píng)價(jià)法可有效降低主觀評(píng)價(jià)程度，評(píng)價(jià)效果更客觀[6]。近年來(lái)多層次灰色評(píng)價(jià)法在建筑領(lǐng)域中也得到應(yīng)用，如王家遠(yuǎn)對(duì)建筑項(xiàng)目可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行研究，任宏也利用此方法對(duì)建筑施工企業(yè)的信息化水平進(jìn)行評(píng)價(jià)[7]。

本文基于多層次灰色評(píng)價(jià)方法對(duì)海綿城市建設(shè)進(jìn)行評(píng)估，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。

2 海綿城市建設(shè)多層次灰色評(píng)價(jià)方法

2.1 多層次灰色評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

結(jié)合案例特點(diǎn)，根據(jù)《青島市海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃（2016—2030年）》相關(guān)建設(shè)要求并結(jié)合用地現(xiàn)狀，依據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的獨(dú)立性、可比性、可接受性、科學(xué)性等原則，參考相關(guān)文獻(xiàn)，建立如圖1所示的海綿城市建設(shè)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

圖1 海綿城市建設(shè)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的遞階多層次結(jié)構(gòu)

2.2 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)集

將海綿城市建設(shè)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分為3個(gè)層次。海綿城市建設(shè)轉(zhuǎn)型效果U為第1層級(jí)，記為目標(biāo)層。在第1層級(jí)下設(shè)置“水生態(tài)及水安全”“水環(huán)境”和“水資源”的因素層，記為Ui（i=1，2，3）作為第2層級(jí)。Uij為第3層級(jí)，設(shè)置在因素層下，記為因子層。

2.3 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)Uij和Ui的權(quán)重

利用層次分析法（AHP）構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)的判斷矩陣，并對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，從而確定海綿城市建設(shè)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中第2，3層次指標(biāo)的權(quán)重向量。Ui（i=1，2，3）的權(quán)重向量為ω=（ω1，ω2，ω3），第3級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)Uij的權(quán)重集為ωi=（ωi1，ωi2，…，ωij）。

層次分析法是一種典型反映專家經(jīng)驗(yàn)的主觀賦權(quán)法，在建筑、規(guī)劃、水利等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，具體計(jì)算過(guò)程見(jiàn)文獻(xiàn)[8]，本文不再贅述。為提高權(quán)重的客觀性，全面反映各評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要性，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可以考慮采取客觀賦權(quán)法（熵值法等）和主觀賦權(quán)法的結(jié)合方法[9]。由于文章篇幅有限，本文僅采用層次分析法來(lái)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。

2.4 制定評(píng)分等級(jí)，確定評(píng)價(jià)樣本矩陣

一般可采用五分制和九分制法對(duì)Uij進(jìn)行評(píng)分。本文采用五分制法，即按評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)劣等級(jí)統(tǒng)一劃分為優(yōu)、良、中、差、很差5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其分值分別為5，4，3，2，1；如有介于2個(gè)相鄰等級(jí)間的指標(biāo)，其評(píng)分為4.5，3.5，2.5，1.5。

組織k（k=1，2，…，p）位評(píng)價(jià)專家（包括工程領(lǐng)域、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域等專家）對(duì)建筑企業(yè)轉(zhuǎn)型效果按評(píng)價(jià)指標(biāo)Uij評(píng)分等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分，記為dijk，得到評(píng)價(jià)樣本矩陣D。

2.5 確定評(píng)價(jià)灰類

設(shè)評(píng)價(jià)灰類序號(hào)用e表示，則e=1，2，3，4，5，即有5個(gè)評(píng)價(jià)灰類，分別為優(yōu)、良、中、差、很差。本文采用其相應(yīng)的灰數(shù)和白化權(quán)函數(shù)如下。

第1灰類：“優(yōu)”（e=1），灰數(shù)1∈[5，∞]；第2灰類：“良”（e=2），灰數(shù)2∈[0，4，8]；第3灰類：“中”（e=3），灰數(shù)3∈[0，3，6]；第4灰類：“差”（e=4），灰數(shù)4∈[0，2，4]；第5灰類：“很差”（e=5），灰數(shù)5∈[0，1，2]。

2.6 計(jì)算灰色評(píng)價(jià)系數(shù)

對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)Uij，受評(píng)價(jià)對(duì)象屬于第e個(gè)評(píng)價(jià)灰類的灰色評(píng)價(jià)系數(shù)記為Mije（e=1，2，3，4，5），其中fe為白化權(quán)函數(shù)，則：

對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)Uij，受評(píng)對(duì)象屬于各個(gè)評(píng)價(jià)灰類的灰色評(píng)價(jià)系數(shù)記為Mij，則：

2.7 計(jì)算灰色評(píng)價(jià)全向量

所有p位專家就評(píng)價(jià)指標(biāo)Uij，主張第e個(gè)評(píng)價(jià)灰類的灰色評(píng)價(jià)權(quán)記為rije，則：

考慮到灰類有5個(gè)，即e=1，2，3，4，5，便有受評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)價(jià)指標(biāo)Uij，對(duì)于各灰類的灰色評(píng)價(jià)權(quán)向量有rij=（rij1，rij2，rij3，rij4，rij5），從而得到Ui所屬指標(biāo)Uij（i=1，2，3）對(duì)于各評(píng)價(jià)灰類的灰色評(píng)價(jià)矩陣Ri。

（注：i=1時(shí)j=4；i=2時(shí)j=3；i=3時(shí)，j=3）

2.8 對(duì)U和Ui作綜合評(píng)價(jià)

對(duì)Ui（i=1，2，3）作綜合評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)結(jié)果記為Hi，則：由Ui的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果Hi得出建筑企業(yè)轉(zhuǎn)型能力的總灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣：

于是，對(duì)U作綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果記為H，則：

計(jì)算建筑企業(yè)轉(zhuǎn)型效果值，記為Z：

3 實(shí)例研究

山東省青島市為第二批海綿試點(diǎn)城市，規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)符合國(guó)家“十三五”發(fā)展規(guī)劃要求。其海綿城市建設(shè)堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先，注重生態(tài)修復(fù)，加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)原則；堅(jiān)持以人為本，構(gòu)建和諧城市原則；堅(jiān)持節(jié)約集約用地，注重統(tǒng)籌兼顧原則。工程技術(shù)上采用太陽(yáng)能光伏、雨水收集、導(dǎo)入自然光、屋頂綠化等多項(xiàng)節(jié)能措施，因地制宜[10]。

利用上述評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)青島海綿城市建設(shè)效果進(jìn)行評(píng)估。

先利用層次分析法確定權(quán)重向量，分別為ω=（0.594，0.332，0.074），ω1=（0.163，0.082，0.254，0.501），ω2=（0.106，0.255，0.639），ω3=（0.149，0.775，0.076），均滿足一致性檢驗(yàn)。

其次，分別請(qǐng)5位相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行評(píng)分，定量指標(biāo)歸一化處理后按5分制折算其得分，得到如下評(píng)價(jià)矩陣：

按照上一章節(jié)計(jì)算過(guò)程，得出結(jié)果3.6658。

對(duì)照灰類等級(jí)看出，海綿城市建設(shè)效果中等偏上。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)研究得出以下結(jié)論。

1）如何在“十三五”規(guī)劃指引下完成海綿城市建設(shè)是建筑、規(guī)劃領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一。本文從水生態(tài)及水安全、水環(huán)境、水資源3方面建立海綿城市建設(shè)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為海綿城市建設(shè)效果研究提供了一個(gè)相對(duì)全面的評(píng)價(jià)系統(tǒng)。

2）運(yùn)用層次分析法和多層次灰色評(píng)價(jià)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，能有效解決評(píng)價(jià)時(shí)層次復(fù)雜、定性指標(biāo)多等問(wèn)題，有效降低主觀評(píng)價(jià)程度，使評(píng)價(jià)結(jié)果更準(zhǔn)確、客觀。

3）實(shí)證研究結(jié)果表明，利用所構(gòu)建的評(píng)價(jià)模型對(duì)海綿城市建設(shè)效果的評(píng)價(jià)結(jié)果為中等偏上。這一結(jié)果與青島海綿城市建設(shè)實(shí)際情況吻合。因此，本研究所建立的指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)模型具有較好的可行性和實(shí)用性。