法庫縣拉馬河慈恩寺段整治工程疏浚效益評價

高 杰

(沈陽市鵬展建筑工程有限公司，遼寧 沈陽 110000)

河道是保障糧食生產(chǎn)安全及增強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)設(shè)施，也是農(nóng)村水環(huán)境安全、飲水安全和城鄉(xiāng)防洪安全的重要保障，河道疏浚為農(nóng)村發(fā)展、糧食增產(chǎn)和城鄉(xiāng)水環(huán)境治理提供了強有力的支撐。然而，河道疏浚工程涉及環(huán)節(jié)多、覆蓋范圍廣、投資規(guī)模大且區(qū)域性較強，為保證投資決策的科學(xué)合理性，更加充分的發(fā)揮整治工程效應(yīng)，有必要綜合評價工程的疏浚效益[1-2]。

實際上，河道整治工程受水體環(huán)境、植物群落、防洪等級、河道寬度、護(hù)岸形式等多種因素影響，各參評因素對疏浚效益評價的貢獻(xiàn)率也不同，甚至存在不相容的相互關(guān)系，所以評價體系的構(gòu)建必須全面考慮各類因素[3-4]。為解決多因素不相容的系統(tǒng)性復(fù)雜問題，蔡文教授提出了一種適用于多因素評價的物元模型，該模型保證了模糊性、復(fù)雜問題評價的準(zhǔn)確度。

1 物元模型

1.1 基本方程

物元模型具有操作簡單、運算量少、精準(zhǔn)度高等優(yōu)點，可以系統(tǒng)、全面地反映決策樣本的真實情況。針對復(fù)雜的多因素不相容問題,擬利用簡單的數(shù)學(xué)方法，實現(xiàn)質(zhì)與量的轉(zhuǎn)化，保證疏浚效益評價的客觀合理性。

給定事物N關(guān)于特征C的量值υ，則描述事物的基本元為有序三元組R=(N,C,υ)，稱R為物元，并將反映事物、特征、量值稱為物元三要素。若以n個特征C1、C2、…、Cn及其所對應(yīng)的量值υ1、υ2、…、υn反映事物N，則構(gòu)造的n維物元R如式(1)：

(1)

式中：Ri(i=1、2、…、n)為n維物元R的分物元。

1.2 等級關(guān)聯(lián)度

待評物元隸屬于實軸上某點的程度利用關(guān)聯(lián)函數(shù)求解的量值衡量，針對所有參評因素間的不相容關(guān)系可以利用具體的函數(shù)值來定量描述。利用式(2)求解疏浚效益各參評指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度。

Kj(υi)=

(2)

式中：ρ(υi,Xji)、ρ(υi,XNi)為待評物元量值υi與有限元區(qū)間Xji、XNi之間的距離；Kj(υi)為參評指標(biāo)υi關(guān)于疏浚效益等級Nj的關(guān)聯(lián)函數(shù)值。

針對所有參評指標(biāo)C1、C2、…、Cn的權(quán)系數(shù)λ1、λ2、…、λn應(yīng)用層次分析法確定，綜合各項指標(biāo)權(quán)系數(shù)和關(guān)聯(lián)函數(shù)值計算隸屬于Nj的程度，計算如式(3)為

(3)

1.3 評價指標(biāo)等級

以Kj0(P)=maxKj(P)為約束條件，關(guān)聯(lián)函數(shù)處于0≤Kj0(P)<1范圍時，代表疏浚效益能夠滿足某等級標(biāo)準(zhǔn)要求，其數(shù)值大小反映了趨近標(biāo)準(zhǔn)的程度；關(guān)聯(lián)函數(shù)處于-1≤Kj0(P)<0范圍時，代表疏浚效益不能滿足某等級標(biāo)準(zhǔn)要求，但在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為該等級；關(guān)聯(lián)函數(shù)Kj0(P)<-1時，代表疏浚效益不能滿足某等級標(biāo)準(zhǔn)要求且不具備轉(zhuǎn)化條件。

2 實例應(yīng)用

2.1 工程現(xiàn)狀

法庫縣拉馬河慈恩寺段整治工程位于汪家溝村，距法庫縣城20 km，該段河道穿越村落，是居民區(qū)，經(jīng)計算現(xiàn)狀河道標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到防洪標(biāo)準(zhǔn)。近年來，鄉(xiāng)鎮(zhèn)投入部分資金對河道險工段進(jìn)行治理，但由于資金有限達(dá)不到防洪標(biāo)準(zhǔn)，治理段已沖毀塌陷，汛期有河水上岸現(xiàn)象，人行木橋已損壞，對當(dāng)?shù)鼐用癯鲂屑吧敭a(chǎn)安全造成隱患。每年汛期都要多次進(jìn)行清淤維護(hù)，增加當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，迫切需要對區(qū)域內(nèi)原有河道進(jìn)行治理[5-6]。

根據(jù)項目區(qū)實際情況和測量數(shù)據(jù)，在有關(guān)單位充分論證的基礎(chǔ)上，擬定主要設(shè)計內(nèi)容。工程起點為穿越村屯河道橋上游118 m蓋板涵處，終點為河道原格賓石籠護(hù)腳下游25 m，全長494 m，以生態(tài)綜合治理為理念，總體布局劃分A、B兩個區(qū)域，具體如下：A區(qū)河道清淤118 m，單側(cè)格賓石籠護(hù)腳118 m(北側(cè))；B區(qū)河道清淤376 m，雙側(cè)筑堤752 m，雙側(cè)漿砌石護(hù)腳752 m，拆除干砌石籠360 m，拆建人行橋1座,尺寸為24 m×3 m，新建跌水1座，新建賓格石籠堰3座，單側(cè)堤頂砂石路376 m。

結(jié)合法庫縣拉馬河整治前后的實際情況，從河道功能、水體環(huán)境、結(jié)構(gòu)形式等角度選擇20個典型指標(biāo)，并對各項指標(biāo)權(quán)系數(shù)應(yīng)用層次分析法計算，如表1。

表1 疏浚效益評價體系與各指標(biāo)權(quán)系數(shù)

2.2 構(gòu)造經(jīng)典域和節(jié)域

考慮到現(xiàn)階段還未形成普遍適用的設(shè)定經(jīng)典域與節(jié)域物元的方法，對于不同河道所選擇的效益評價指標(biāo)通常存在明顯差異，這是由于不同地區(qū)的城市發(fā)展、經(jīng)濟(jì)條件、工程投資等具有較大差異，且各流域的整治標(biāo)準(zhǔn)不盡相同；此外，參評指標(biāo)往往具有顯著的區(qū)域性，其可移植性較差，所以必須結(jié)合實際情況構(gòu)造適宜的評價標(biāo)準(zhǔn)。

本文綜合考慮河道水安全等級、生態(tài)城市發(fā)展規(guī)劃及水生態(tài)文明建設(shè)要求，將疏浚效益從高到低劃分成3個等級，不同等級下所有參評指標(biāo)的節(jié)域RN和經(jīng)典域R01、R02、R03，如表2。

表2 經(jīng)典域和節(jié)域物元

2.3 明確待評事物

設(shè)法庫縣拉馬河慈恩寺段整治工程實施前、后的實際數(shù)據(jù)為待評物元，并利用文中所述式(2)求解整治前后的疏浚效益，如表3。

表3 河道治理前后的各等級關(guān)聯(lián)度

2.4 評價結(jié)果

采用式(3)綜合處理所有參評指標(biāo)的權(quán)系數(shù)及其隸屬于各等級的關(guān)聯(lián)度，從而確定法庫縣拉馬河慈恩寺段整治工程疏浚前后的效益值，如表4。由表4看出，法庫縣拉馬河慈恩寺段整治工程極大地改善了沿河兩岸的生態(tài)環(huán)境和水體環(huán)境，工程實施后物元模型輸出自3級增加至2級，該工程有效解決了河道淤積和有害物質(zhì)含量超標(biāo)的問題。同時，河道整治工程明顯提高拉馬河的蓄水調(diào)節(jié)能力和抗旱能力，極大地提高了區(qū)域抗洪澇災(zāi)害水平，為農(nóng)業(yè)糧食安全生產(chǎn)、農(nóng)民增收創(chuàng)收等奠定了堅實基礎(chǔ)。

表4 疏浚效益綜合評價

3 結(jié) 論

本文以法庫縣拉馬河慈恩寺段整治工程為例，應(yīng)用物元模型綜合評價了疏浚前后的工程效益。結(jié)果顯示，整治工程的實施極大地改善了沿河生態(tài)環(huán)境和水體環(huán)境，有利于解決河道淤積和水體污染問題，為創(chuàng)建生態(tài)宜居、人水和諧的濱水宜居的河流奠定了堅實基礎(chǔ)。