河槽雨洪暗蓄工程建設條件適宜性評價

潘 俊，滕炳麓，王興作，崔臺育，劉宇欣，申一順，許騰文

(沈陽建筑大學，遼寧 沈陽 110168)

1 引言

隨著農(nóng)村地區(qū)工農(nóng)業(yè)用水的不斷增加，可利用水資源總量已經(jīng)成為影響地方經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的主要阻礙之一。雨洪資源化是指充分利用汛期降雨的有利時機，收集雨洪資源，多集雨、多蓄水，以補充水資源不足，緩解水資源緊張狀況[1，2]。河槽雨洪暗蓄資源化這一概念在遼西喀左地區(qū)首次提出，用于雨洪水資源化，通過雨洪水-地表水-地下水的轉化過程，將雨洪水保存至河槽暗蓄地下儲水空間，為缺水地區(qū)提供了用水的新思路、儲水的新技術。

任建超等運用AHP-熵權法從自然地理、城市建設及人口經(jīng)濟3個方面對海綿城市建設進行適宜性評價，為雨洪資源利用適宜性評價提供了參考[3]。Sharma A等對城市雨洪生態(tài)系統(tǒng)規(guī)劃設計與智慧城市建設的可行性進行研究，提供了可行的城市雨洪生態(tài)系統(tǒng)[4]。Hsueh-Sheng C建立了臺灣洪水易發(fā)地區(qū)局部洪水易損性指標，為適宜性評價指標的建立提供了依據(jù)[5]。目前大多數(shù)雨洪資源化適宜性評價主要停留在城市的角度，對農(nóng)村郊區(qū)研究較少，本文以遼西郊區(qū)為例，建立完整的指標體系，對河槽雨洪暗蓄工程建設條件進行適宜性評價。

劉思嘉根據(jù)模糊數(shù)學理論充分考慮了各種煤礦安全因素，最終得出煤礦安全等級，取得了良好的評價效果[6]。葛曉通基于模糊綜合評判法對黃壁莊水庫水質進行綜合評價，確定黃壁莊水庫水體的水質級別[7]。Chen Jiabo基于熵權法和模糊綜合評價法對遼河典型子流域水生態(tài)系統(tǒng)健康進行評價[8]。目前模糊綜合評價法廣泛應用于各個行業(yè)，具有清晰、高效及準確等優(yōu)點，同樣適用于河槽雨洪暗蓄工程建設條件適宜性評價。

2 適宜性評價指標體系構建

2.1 適宜性評價指標選擇

在對適宜性評價指標選定的過程中，需要充分結合地區(qū)實際情況考慮雨洪資源暗蓄利用的特點、影響因素以及指標要素之間的相互關系，同時通過問卷調查的方式咨詢專家的意見，最終構建了如表1所示的指標體系。

表1 地下儲水空間雨洪資源利用適宜性評價指標

2.2 適宜性評價指標體系權重

對于指標體系權重的確定，最常用的方法是層次分析法。本次對各級指標的重要性劃分成5個等級：非常重要、重要、一般重要、不重要及很不重要。借鑒層次分析法常用的等級指標進行賦值，可獲得評價集：

V={9(非常重要),7(重要),5(一般重要),3(不重要),1(很不重要)}，根據(jù)上述分值分析專家打分的結果。結合上述評價指標，得到雨洪暗蓄適宜性評價指標體系各層的權重見表2[9]。

表2 雨洪暗蓄適宜性評價指標體系權重

2.3 地下儲水空間雨洪資源利用適宜性分級

地下儲水空間雨洪資源利用適宜性分級標準見表3、表4、表5、表6。

表3 雨洪條件分級標準

表4 地下儲水空間條件分級標準

表5 環(huán)境要素分級標準

表6 社會要素分級標準

3 適宜性評價方法

河槽雨洪暗蓄工程建設受到多重因素的影響，需要把考慮的因素劃分為不同的層次，運用多級評判進行評價。本次研究采用模糊綜合評價法進行河槽雨洪暗蓄工程建設條件適宜性評價。

3.1 確定評價對象的因素集合

因素集U分因素m個子集的Ui，i=1,2,…,m，將因素集U分成m個因素子集Ui，i=1,2,…,m，U=(U1,U2,…,Um)。其中，每個Ui又有ni個因素，即：Ui={ui1,ui2,…,uini}，i=1,2,…,m。其中：uij表示第i類的第j個因素，j=1,2,…,ui，i=1,2,…,m[10]。

3.2 建立權重集

由于是二級評判，且把所有因素分成了2個層次，這就要求建立2種權重集。第一類：根據(jù)每一類因素的重要程度，賦予各個因素類相應的權數(shù)：A=a1/U1+，a2/U2+…+am/Um→(a1,a2,…,am)；第二類：對于每一類因素中的各個因素的重要程度，賦予適合的權數(shù)。假設第i類因素Ui的第j個因素uij的權數(shù)為aij，j=1,2,…，ni，i=1,2,…,m，則得到m個權重集合：Ai=ai1/ui1+ai2/ui2+…+aini/uini→(ai1,ai2,…,aini)，i=1,2,…,m[11,12]。

3.3 建立備擇集

備擇集是對各種因素評價結果的集合，而人們的意見集合只能有一個。假設總的評判的可能結果一共有p個，則備擇集通常情況下可表示為：V={v1,v2,…,vn}。

3.4 一級模糊綜合評判

此處對每一類因素中的各個因素進行綜合評判對象是備擇集中的第k個元素的隸屬度為，i=1,2,…,m；j=1,2,…；k=1,2,…,p。就能得到m個一級評判矩陣Ri。接下來運用一定的算法對第i類因素進行模糊綜合評判，可得該類因素評判集Bi[13]。

3.5 二級模糊綜合評判

一級評判的結果就單因素評價矩陣R。根據(jù)上述所述步驟，單因素一級評判的結果可構成矩陣R，而因素類之間的權重值為A，則由D=A·R，可得到二級模糊綜合評判D。最終可得出河槽雨洪暗蓄工程適宜性評價結果對適宜等級的隸屬度，根據(jù)最大的隸屬度，最終確定河槽雨洪暗蓄工程適宜性評價等級[14,15]。

4 遼西地區(qū)河槽雨洪暗蓄工程建設條件適宜性評價結果

依據(jù)河槽雨洪暗蓄工程選址條件、區(qū)域水文地質條件、地形地貌對遼西地區(qū)進行了初步選點規(guī)劃，在遼西地區(qū)選取23個點進行河槽雨洪暗蓄工程建設條件適宜性評價，各點基本條件詳見表7。

表7 遼西地區(qū)初步規(guī)劃選點基本條件匯總

對上述初步規(guī)劃點進行適宜性評價，結果見表8。

表8 雨洪暗蓄工程適宜性評價結果

取優(yōu)等適宜區(qū)作為雨洪利用優(yōu)先推薦點，見表9。

表9 雨洪利用優(yōu)先推薦點

通過上述適宜性評價，分析了遼西地區(qū)適宜修建河槽雨洪暗蓄工程的地址，最終選取了關東營子、三家村、邢家屯村、藥王廟、大梨樹溝村和五指山村6個雨洪利用優(yōu)先推薦點，為分析推廣點的適宜性差別、河槽雨洪暗蓄工程選址評價及推廣提供了依據(jù)。

4 結語

河槽雨洪暗蓄工程作為新型雨洪資源化的工程手段，對工程前期選址進行適宜性評價具有必要性。本文提出河槽雨洪暗蓄工程建設條件適宜性評價方法，為該類工程推廣應用提供了量化計算方法及評價理論，建立河槽雨洪暗蓄工程建設條件適宜性評價指標體系，對遼西地區(qū)23個評價點進行河槽雨洪暗蓄工程建設條件適宜性評價，最終得出6個優(yōu)先推薦點。本文不僅為遼西地區(qū)河槽雨洪暗蓄工程建設提供依據(jù)，對于河槽雨洪暗蓄工程在全國的推廣同樣具有積極意義。