基于层次分析法的海塘安澜工程评价体系研究

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张芸华1*,张 赛1*

华东勘测设计研究院有限公司 杭州 311122

摘要

海塘安澜千亿工程是浙江省水利工程建设的重点之一。为更好地指导海塘建设,采用层次分析法,构建了一套较为全面的评价体系,在保证防洪挡潮这一核心功能的前提下,引入生态文明、管养维护、功能融合和文化集聚等因素,针对各指标进行了权重确定,从而使该评价体系更适合对海塘安澜工程的新需求。以台州市黄岩区海塘安澜工程(椒江黄岩段海塘)为例进行了验证计算,结果说明该评价体系具有一定的科学性。


关键词

海塘安澜;层次分析法;防洪挡潮;生态文明

正文

 


引言

浙江省地处我国东南沿海,其地理位置和气候条件等因素的影响,易受到台风侵袭损坏已有海塘,造成生命财产和经济损失。2020年浙江省提出海塘安澜千亿工程规划,旨在建设安全可靠、绿色生态、功能综合、运行高效的海塘工程体系,打造沿海生命线、风景线、幸福线。在此基础上,建立一套科学有效的评价体系,对于指导海塘安澜工程规划建设有重要意义。

海塘评价起源于海塘安全评价,并且仍是现在主要的评价内容之一。琚烈红[1]通过建立故障树尝试对海堤安全评价进行定量分析。王卫标[2]针对钱塘江的海堤风险和安全性进行了研究。王晓红[3]针对强台风条件下对海塘安全及可靠性进行了评价。刘俊萍[4]从设计标准、工程安全及运维等角度对海堤进行评价。随着人们对海塘的认识不断深入,有学者尝试由单一的安全评价向多要素评价转变[5]

通过以上研究发现,目前海塘工程评价存在一些问题:一是主观性较强,各指标的选取及评分往往依赖评价者的经验;二是评价体系侧重于海塘安全稳定,指标单一,在生态功能、景观融合等方面尚有欠缺。当前海塘工程的功能定位不断丰富,其评价需兼顾多个功能和目标,也需综合运用定性和定量的方法,因此传统的评价方法对海塘安澜工程进行综合评价尚有不足。

针对以上问题,本次研究选取层次分析法,结合《浙江省海塘安澜千亿工程建设规划》、《浙江省海塘安澜千亿工程建设技术指南》等指导文件,在保证海塘安全的核心要求前提下,引入生态文明、功能融合、文化集聚等新指标,对海塘安澜工程进行综合全面的评价。

1 研究方法

层次分析法是一种兼顾定性与定量的层次权重决策和评价分析方法,适用于较为复杂和较为模糊的研究问题其处理思路是将复杂问题分解为多个层次,并通过数学分析方法将定性问题定量化,从而为决策和分析提供数据支撑。

1.1 建立递接层次结构

层次分析法是将复杂问题层次化,分解为由不同指标组成的部分,分层构造出具有层次结构的模型,把指标按属性分成若干组,形成不同的层次,一般为目标层、准则层和指标层,上一层次的指标对下一层次的指标起支配作用。

1.2 构造判断矩阵

建立目标层准则层和指标层的评判矩阵,需要决策者确定指标之间的相对重要程度,使用1-9比例标度法[6],赋予一定的数值,得到比较判断矩阵表达式为

图片15.png  (1)

1.3 权重计算及一致性检验

最大特征根为

              图片16.png           (2)

一致性指标为

              图片17.png         (3)

图片18.png              (4)

式中RI[9]为平均随机一致性指标。当CR0.1时,判断矩阵具有一致性,各评价指标的权重值可以接受;否则需要对判断矩阵进行修改,直到CR0.1

2 海塘安澜工程评价体系构建

本次研究构建一套包括3个层级的海塘安澜工程评价体系,如1所示。第一层为目标层,即海塘安澜工程综合评价指数;第二层为准则层,包含5准则;第三层为指标层,包含15个指标

图片19.png 

1 海塘安澜工程评价体系层次图

2.1 指标概念

2.1.1防洪挡潮(A1

设计标准A1-1:海塘设计标准达到与研究区人口和经济相适应的防洪潮标准,满足政府规划要求。

施工质量A1-2:海塘施工工艺成熟、施工队伍经验充足、质量保证措施严格;海塘工后结构安全稳定、无结构性破损、沉降满足安全范围要求、无病险情况。

防汛抗台效果A1-3:对于潮汛、台风、洪水等情况能起到预期效果。

2.1.2生态文明A2

塘前后生态A2-1:在保证安全的前提下,适当培育红树林、引进滩涂植物等进行生态修复。

塘身生态A2-2:塘身采用生态材料建造,与周边生态环境相协调。

环境面貌优良A2-3:海塘范围内无乱搭、乱建、乱堆等情况,环境友好,面貌整洁。

2.1.3管养维护A3

管理运行机制A3-1:海塘管理单位建立科学合理的海塘管护制度并严格执行。

专业管理团队A3-2:海塘管理单位权责明确,海塘管理队伍技术专业,管理规范。

智慧化管理系统A3-3:基于遥感、视频监控、联网等技术实现数字化智能管理。

2.1.4功能融合A4

城市绿道A4-1:海塘绿道全线贯通、接驳设计合理,打造休闲便民慢行系统。

配套设施A4-2:海塘周边配套基础设施完备,设置有运动娱乐休闲设施以及观景平台等,如停车场、休闲座椅、公共厕所、休闲驿站等。

景观融合A4-3:各建筑及景观之间衔接自然,功能协调,搭配合理。

2.1.5文化集聚A5

海塘文化A5-1:保护发掘古海塘等古代治水工程,学习治水人物,宣传治水文化。

自然科教文化A5-2:传承发扬沿塘的风俗地域文化及自然资源文化,保护沿塘文化地标,打造亲水教育基地或文化科普馆。

旅游文化产业A5-3:海塘沿线打造旅游特色产业,带动周边经济发展。

2.2 指标权重的确定

对各指标的重要程度进行打分,获得判断矩阵,如1-6所示。

1 A判断矩阵

A

A1

A2

A3

A4

A5

A1

1

3

3

5

3

A2

-

1

3

3

3

A3

-

-

1

3

3

A4

-

-

-

1

2

A5

-

-

-

-

1

2 A1判断矩阵

A1

A1-1

A1-2

A1-3

A1-1

1

1

1/2

A1-2

-

1

1

A1-3

-

-

1

3 A2指标判断矩阵

A2

A2-1

A2-2

A2-3

A2-1

1

5

3

A2-2

-

1

1

A2-3

-

-

1

4 A3指标判断矩阵

A3

A3-1

A3-2

A3-3

A3-1

1

2

3

A3-2

-

1

3

A3-3

-

-

1

5 A4指标判断矩阵

A4

A4-1

A4-2

A4-3

A4-1

1

1

5

A4-2

-

1

3

A4-3

-

-

1

6 A5判断矩阵

A5

A5-1

A5-2

A5-3

A5-1

1

2

3

A5-2

-

1

3

A5-3

-

-

1

根据公式1-4,计算得到判断矩阵A-A5CICR值,得到特征向量W结果如7所示。

7 各矩阵检验结果汇总表


CI

CR

W

A

0.0940

0.0840

{0.42980.25010.16110.08640.0726}T

A1

0.0000

0.0000

{0.250.250.5}T

A2

0.0146

0.0280

{0.68560.15620.1852}T

A3

0.0268

0.0515

{0.52780.33250.1396}T

A4

0.0146

0.0280

{0.48060.40540.114}T

A5

0.0268

0.0515

{0.52780.33250.1396}T

3 评价分析

3.1 工程概况

以浙江省台州市黄岩区海塘安澜工程(椒江黄岩段海塘)为例,邀请多从事海塘规划建设、运行管理的专家,遵循客观公正的原则,采用0-10打分法(010逐渐由差至好),对各指标打分,结合工程实际指标加以阐述

1防洪挡潮本工程提标加固海塘2.66km,椒江在汛期的高潮位为5.83m,塘顶防浪墙设计高程7.10m满足要求。本工程施工技术成熟,建筑质量可靠。本工程新建涵闸一座,通过控制闸门启闭保证河水日常排泄及挡潮排涝工作。各指标得分1099分。

2生态文明本工程进行生态修复滩地49万平方米,在确保海塘安全功能的前提下,遵循生态适应性、物种多样性、经济适用性等原则进行植物搭配。其中塘前直接遭受潮风的区域,选用耐潮性的树种,以灌木密植为主,而不直接受潮风的区域,选用耐潮性较差的树种,形成乔--草的层次搭配结构;塘身采用生态友好型材料,与塘前后的自然景观良好衔接,不影响植物生长。以上措施有效改善原海塘杂草生长泛滥问题,环境面貌显著改善。各指标得分889分。

3管养维护本工程针对防潮度汛、安全管理、设备维护等建立相应的管理制度。工程完工后移交给当地政府进行专业化管理维护。本工程将引入智慧化海塘系统,实现对工程质量、安全、投资和进度的管理。各指标得分889分。

4功能融合本工程新建6m宽的滨江绿道,长1.3km,满足日常市民漫步休闲活动。新建滨江小筑、城市阳台等配套建筑,构造一廊、一核、两带、五区、十景的配套设施体系。通过滨江绿道、行车道将各个配套设施和景观节点串联,与生态滩地等形成景观融合。各指标得分998分。

5文化集聚通过滨江文化展览区、文化小品等配套建筑,充分发扬和挖掘地方历史文化内涵,宣传海塘文化,对旅游文化产业的经济效益起到积极的促进作用。各指标得分887


8 海塘安澜工程评价结果

目标层

准则层(权重)

指标层(权重)

综合权重

得分

综合得分

海塘安澜工程评价

防洪挡潮(0.4298

设计标准(0.25

0.1075

10

8.67

建筑质量(0.25

0.1075

9

防汛抗台效果(0.5

0.2149

9

生态文明(0.2501

塘前后生态(0.6586

0.1647

8

塘身生态(0.1562

0.0391

8

环境面貌优良(0.1852

0.0463

9

管养维护(0.1611

管理运营机制(0.5278

0.0850

8

专业管理团队(0.3325

0.0536

8

智慧化海塘系统(0.1396

0.0225

9

功能融合(0.0864

城市绿道(0.4806

0.0415

9

配套设施(0.4054

0.0350

9

景观融合(0.114

0.0098

8

文化集聚(0.0726

海塘文化(0.5278

0.0383

8

自然科教文化(0.3325

0.0241

8

旅游文化产业(0.1396

0.0101

7

 


3.2 结果分析

将各指标评分与对应权重相乘并加和,得到台州市黄岩区海塘安澜工程(椒江黄岩段海塘)的综合评价系数为8.67,属于较好水平。该海塘不仅能满足椒江高标准防洪挡潮的需要,同时在推进生态文明建设、满足市民休闲娱乐需要及宣传海塘文化等方面也起到重要的作用

4 结论

本文从海塘安澜的概念和建设目标出发,结合当前对海塘安澜工程的功能定位和要求,采用层次分析法搭建海塘安澜工程评价指标体系,以专家评分为数据基础分析计算准则层、指标层各个指标的权重,不仅保证了防洪挡潮这一核心因素,而且在生态文明、管养维护、功能融合和文化集聚等方面进行了创新。通过台州市黄岩区海塘安澜工程(椒江黄岩段海塘)进行验证计算,验证结果认为该海塘工程总体处于较好水平,海塘安澜工程评价指标体系可行,可为后续海塘安澜工程的科学合理评价提供借鉴。

 

参考文献

[1] 琚烈红, 刘清君, 黄哲, . 海堤安全风险评估技术研究[J]. 海洋工程, 2022, 40(03):93-104.

[2] 王卫标. 钱塘江海堤风险分析和安全评估研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2005.

[3] 王晓红. 强台风条件下浙东海塘安全评价及可靠度[D]. 浙江大学, 2015.

[4] 刘俊萍. 基于AHPGIS的海塘工程安全评价研究[J]. 浙江工业大学学报, 2014, 424):383-387.

[5] 林乐曼, 蔡子平. 基于层次分析法的海塘安澜工程评价指标体系研究[J]. 浙江水利科技, 2021, 49(02):14-19.

[6] 卢小宾. 信息分析导论[M]. 武汉:武汉大学出版社, 2020.

 


 

 

 

 


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