黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)能力評(píng)價(jià)

李新杰 耿明全 王遠(yuǎn)見 王婷 馬為民

摘要：利用黃河下游歷史典型漫灘洪水淹沒損失和防洪工程建設(shè)資料，針對(duì)黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)、治理開發(fā)和分區(qū)運(yùn)用問題，從防洪工程和非工程措施兩個(gè)方面，構(gòu)建由4個(gè)一級(jí)指標(biāo)和12個(gè)二級(jí)指標(biāo)組成的黃河下游灘區(qū)綜合防洪減災(zāi)能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系?；谠撛u(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜艺{(diào)研為基礎(chǔ)，通過AHP法獲得黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)能力指標(biāo)的權(quán)重，然后采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行排序，對(duì)蘭考、東明黃河灘區(qū)的防洪減災(zāi)能力進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，綜合得分G=74.76，防洪減災(zāi)能力處于“較強(qiáng)（80）”和“一般（60）”之間，在堤防防洪能力、洪災(zāi)應(yīng)對(duì)能力、人力支撐能力方面還有提升潛力。

關(guān)鍵詞：灘區(qū);減災(zāi)能力;層次分析;模糊綜合評(píng)判;黃河下游

中圖分類號(hào)：TV697.12;TV882.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

防洪減災(zāi)能力反映了區(qū)域抵御洪水、減少洪災(zāi)損失的能力[1]。由于黃河上游水沙趨勢(shì)的不確定性和對(duì)黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)能力認(rèn)識(shí)不足，使得黃河下游灘區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展缺乏全域的統(tǒng)籌規(guī)劃[2-3]。目前，針對(duì)科學(xué)評(píng)價(jià)黃河下游灘區(qū)的防洪減災(zāi)能力方面的研究較少，缺少比較全面、完善的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法。因此，有必要建立一套具有指導(dǎo)性和約束性的黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系以及合理的評(píng)價(jià)方法，為科學(xué)評(píng)價(jià)灘區(qū)防洪減災(zāi)能力、統(tǒng)籌灘區(qū)防洪減災(zāi)治理提供參考。

基于黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)的特點(diǎn)，本文采用一種定量和定性相結(jié)合的綜合分析方法：AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)方法[4-5]。層次分析法（Analytic HierarchyProcess，AHP）由美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家Saaty于20世紀(jì)70年代初提出，該方法能夠把復(fù)雜的決策問題分解成目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層等層次，利用數(shù)學(xué)方法確定表達(dá)每一層次各個(gè)元素的相對(duì)重要順序的權(quán)值[6-7]。模糊綜合評(píng)價(jià)法是以模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論為基礎(chǔ)，把多因素相互影響的研究目標(biāo)定量化的評(píng)價(jià)方法[8]。國(guó)內(nèi)許多學(xué)者運(yùn)用該方法進(jìn)行了應(yīng)用研究，胡俊鋒等[9]對(duì)淮河流域安徽段防洪減災(zāi)能力進(jìn)行了評(píng)價(jià);項(xiàng)春等[10]對(duì)杭嘉湖圩區(qū)的整體防洪減災(zāi)能力進(jìn)行了評(píng)價(jià);陳午等[11]運(yùn)用該方法對(duì)北京市水資源可持續(xù)利用進(jìn)行了評(píng)價(jià);李俊曉等[12]對(duì)泉州水資源可持續(xù)利用進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià);陶娟等[13]運(yùn)用該方法對(duì)淮安市古黃河水利樞紐工程建設(shè)可行性進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究。但針對(duì)黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)能力的評(píng)價(jià)研究很少。近年來，隨著扶貧工作的進(jìn)一步深入，黃河下游灘區(qū)成為當(dāng)?shù)胤鲐氶_發(fā)的重點(diǎn)，灘地的開發(fā)和土地利用勢(shì)在必行，而黃河下游灘區(qū)的防洪減災(zāi)能力直接制約著當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，本文將該理論方法應(yīng)用到黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)能力評(píng)價(jià)中，建立基于AHP的模糊評(píng)價(jià)模型，對(duì)灘區(qū)防洪減災(zāi)能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，旨在為保障黃河下游灘區(qū)合理開發(fā)利用提供決策支持。

1 防洪減災(zāi)能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是進(jìn)行黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)能力評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，其目的是使評(píng)價(jià)定量化和規(guī)范化。通過篩選和提煉評(píng)價(jià)指標(biāo)，使其滿足科學(xué)性、完備性、系統(tǒng)性、層次性、獨(dú)立性、定量性和可操作性原則[14]。本文從防洪工程和非工程措施兩個(gè)角度，根據(jù)不同灘區(qū)防洪減災(zāi)的實(shí)際狀況和歷史數(shù)據(jù)可獲取性，結(jié)合指標(biāo)之間的層次關(guān)系，篩選和提煉相關(guān)指標(biāo)，從灘區(qū)排澇能力、防洪工程建設(shè)水平、灘區(qū)管理效力、物質(zhì)支撐能力等4個(gè)方面，建立以黃河下游灘區(qū)綜合防洪減災(zāi)能力評(píng)價(jià)為總目標(biāo)的三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見表1。

灘區(qū)排澇能力：指各個(gè)灘地水系、溝渠通達(dá)情況和水系排洪能力。

防洪工程建設(shè)水平：從灘區(qū)堤防和民房防洪能力、分洪閘門分洪和泵站排澇能力來反映。其中：堤防防洪能力主要從修建的生產(chǎn)堤等堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)、堤防防護(hù)灘地面積的比例等方面綜合反映;民房的防洪能力主要體現(xiàn)在修建村臺(tái)的民房面積占總民房面積的比例;灘地分洪閘分洪能力主要反映灘區(qū)修建的分洪閘門分洪、泄洪能力;泵站排澇能力主要從泵站分布及抽排能力等方面綜合反映。

灘區(qū)管理效力：指組織實(shí)施灘區(qū)面臨汛期漫灘洪水時(shí)救災(zāi)抗災(zāi)工作的管理能力，受洪水預(yù)報(bào)能力、防洪信息送達(dá)能力和洪災(zāi)預(yù)案完善程度等多個(gè)方面的影響。

物質(zhì)支撐能力：指為防洪減災(zāi)提供防洪物資、裝備、資金、防汛搶險(xiǎn)及撤退交通和社會(huì)動(dòng)員等方面的支撐能力，受儲(chǔ)備救災(zāi)物資裝備的數(shù)量、地方財(cái)政對(duì)防災(zāi)減災(zāi)資金的調(diào)度、防汛搶險(xiǎn)和應(yīng)急撤退道路等方面的影響。

2 AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法

考慮到黃河下游灘區(qū)建設(shè)的重要性及其防洪減災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的復(fù)雜性，本文將AHP和模糊綜合評(píng)價(jià)方法運(yùn)用到灘區(qū)防洪減災(zāi)能力的評(píng)價(jià)中。AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)模型由層次分析（AHP）和模糊綜合評(píng)價(jià)兩部分組成。采用AHP法建立黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并求出指標(biāo)的權(quán)重，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)研究區(qū)域的防洪減災(zāi)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出評(píng)價(jià)等級(jí)，實(shí)現(xiàn)定量評(píng)價(jià)。

2.1 層次分析法

構(gòu)建遞階的層次綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，確定指標(biāo)權(quán)值的步驟如下[15]。

（1）判斷矩陣的建立。把總目標(biāo)分解為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層，構(gòu)建一個(gè)多層次結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)模型。確定模型的層次結(jié)構(gòu)后，各個(gè)層次指標(biāo)X_i和X_j之間的相對(duì)重要程度a_ij（i=1，2，…，m;j=1，2，…，n）就確定了。建立并發(fā)放層次分析重要性排序?qū)＜艺{(diào)查表，通過專家打分，對(duì)各個(gè)層次的指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，引用1～9標(biāo)度法[16]，其各級(jí)標(biāo)度的含義見表2，構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣，記為

A=（a_ij）m×n（1）

（2）按照相應(yīng)準(zhǔn)則的判斷矩陣A，采用常用的特征根法計(jì)算出相應(yīng)單準(zhǔn)則下的排序權(quán)重向量W=（w₁，w₂，…，w_m）。

（3）確定決策中各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)。步驟如下：

（a）根據(jù)公式AW=λ_maxW，計(jì)算最大特征向量W的特征根λ_max。

（b）計(jì)算一致性指標(biāo)C_I。

（c）計(jì)算一致性比率C_R。

C_R=C_I/R_I（3）

引入R_I（平均隨機(jī)一致性指標(biāo)），作一致性檢驗(yàn)，當(dāng)判斷矩陣階數(shù)大于2時(shí)，若計(jì)算的C_R<0.1，則判斷矩陣符合一致性要求，指標(biāo)權(quán)值在允許范圍之內(nèi);否則，重新調(diào)整各個(gè)層次的指標(biāo)權(quán)重，直到判斷矩陣達(dá)到一致性要求為止。

2.2 模糊綜合評(píng)價(jià)

（1）建立模糊關(guān)系矩陣。設(shè)U={u₁，u₂，…，u_m}為刻畫被評(píng)價(jià)對(duì)象的m種評(píng)價(jià)因素，設(shè)V={v₁，v₂，…，v_n}是評(píng)價(jià)者對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象可能作出的各種總的評(píng)價(jià)結(jié)果組成的評(píng)語等級(jí)的集合，v_j代表第j個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果，根據(jù)專家評(píng)分確定的隸屬度r_ij建立m×n的模糊關(guān)系矩陣R，R就是評(píng)價(jià)指標(biāo)集U到評(píng)判集V的一個(gè)模糊關(guān)系。

（2）模糊綜合評(píng)判數(shù)學(xué)模型。根據(jù)層次分析法確定的權(quán)重向量W和模糊關(guān)系矩陣R，使用模糊矩陣的復(fù)合運(yùn)算B=W×R，并對(duì)其進(jìn)行歸一化處理，得到總目標(biāo)的評(píng)價(jià)值。

3 灘區(qū)防洪減災(zāi)能力評(píng)價(jià)

基于以上評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，選取黃河下游實(shí)測(cè)資料比較充分的蘭考、東明灘區(qū)為典型灘區(qū)，對(duì)防洪減災(zāi)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

依據(jù)AHP法中的問卷設(shè)計(jì)方法，結(jié)合具體的指標(biāo)，選擇從事黃河下游河道治理、灘區(qū)防洪減災(zāi)評(píng)價(jià)等工作的專家對(duì)該指標(biāo)體系的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行打分評(píng)價(jià)，采用最小二乘法對(duì)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)已經(jīng)建立的防洪減災(zāi)能力模糊綜合評(píng)價(jià)遞階層次模型，得到黃河下游寬灘區(qū)防洪減災(zāi)能力判斷矩陣，求得各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，見表3。

經(jīng)檢驗(yàn)，判斷矩陣均符合一致性要求。

其中Ⅰ級(jí)指標(biāo)相對(duì)于總目標(biāo)的權(quán)重向量為B=（0.28，0.36，0.20，0.16）。

根據(jù)表3可以計(jì)算出12個(gè)Ⅱ級(jí)指標(biāo)相對(duì)于總目標(biāo)的綜合權(quán)重W=（0.140，0.140，0.043，0.151，0.054，0.112，0.080，0.062，0.058，0.063，0.059，0.038）。

影響灘區(qū)防洪減災(zāi)能力評(píng)價(jià)的12個(gè)指標(biāo)可以組成評(píng)價(jià)對(duì)象集U，對(duì)對(duì)象集中各個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)集為V={v₁，v₂，v₃，v₄，v₅}，具體分值為{強(qiáng)（100），較強(qiáng)（80），一般（60），較差（40），差（20）}。組織來自不同領(lǐng)域的關(guān)于黃河下游河道治理與研究的專家對(duì)蘭考、東明灘區(qū)的防洪減災(zāi)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣R：

根據(jù)層次分析法確定的各層指標(biāo)的權(quán)重，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行模糊變換，得到蘭考、東明灘區(qū)的防洪減災(zāi)能力綜合得分G=74.76，說明蘭考、東明灘區(qū)防洪減災(zāi)能力處于“較強(qiáng)（80）”和“一般（60）”之間，灘區(qū)的防洪減災(zāi)能力還有較大的提升空間，與灘區(qū)的治理開發(fā)對(duì)灘區(qū)防洪減災(zāi)能力的要求還存在差距。

計(jì)算求得的Ⅱ級(jí)指標(biāo)防洪減災(zāi)能力值見圖1。在灘區(qū)防洪建設(shè)水平方面，蘭考、東明灘區(qū)修建有避水村臺(tái)，通過統(tǒng)計(jì)避水村臺(tái)上住戶的數(shù)量占所在灘區(qū)總住戶數(shù)的比例可知，蘭考、東明灘區(qū)的房屋承載力比較強(qiáng)，灘區(qū)需要重點(diǎn)改善的是堤防防洪能力;在灘區(qū)管理效力方面，洪災(zāi)應(yīng)對(duì)能力需要加強(qiáng);在物質(zhì)支撐方面，需要加強(qiáng)人力支撐能力。

4 結(jié)語

以黃河下游灘區(qū)防洪減災(zāi)能力為研究對(duì)象，結(jié)合黃河下游河道治理與開發(fā)的現(xiàn)實(shí)需求，吸收相關(guān)專家學(xué)者的研究成果，從防洪工程和非工程措施2個(gè)角度進(jìn)行分析，構(gòu)建了4個(gè)Ⅰ級(jí)指標(biāo)、12個(gè)Ⅱ級(jí)指標(biāo)的防洪減災(zāi)能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并提出了基于AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)的防洪減災(zāi)能力的定量評(píng)價(jià)方法。

對(duì)蘭考、東明灘區(qū)的防洪減災(zāi)能力進(jìn)行了量化分析和評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，綜合得分G=74.76，具體評(píng)價(jià)結(jié)論如下：①蘭考、東明灘防洪減災(zāi)能力處于“較強(qiáng)（80）”和“一般（60）”之間;②蘭考、東明灘區(qū)的房屋承載力比較強(qiáng)，需要重點(diǎn)改善的是堤防防洪能力;③在灘區(qū)管理效力方面，洪災(zāi)應(yīng)對(duì)能力需要加強(qiáng);④在物質(zhì)支撐能力方面，需要加強(qiáng)人力支撐能力。

該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系不僅可以評(píng)價(jià)整個(gè)黃河下游灘區(qū)的綜合防洪減災(zāi)能力，而且可以針對(duì)灘區(qū)防洪減災(zāi)能力，提出其綜合防洪減災(zāi)管理對(duì)策。

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