孫大勇

江河湖海堤防具有防御洪澇災(zāi)害等作用，是保障經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、社會(huì)和諧穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)設(shè)施，工程出險(xiǎn)、失事往往造成較大的社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)堤防工程的安全性，我國(guó)制定了《堤防工程安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》），指導(dǎo)堤防安全評(píng)價(jià)工作。堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)與其安全性、防護(hù)對(duì)象的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平、外邊界條件等諸多因素有關(guān)，已有的研究成果多從工程安全評(píng)價(jià)方面出發(fā)，防洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系仍有待進(jìn)一步研究。同時(shí)，跨區(qū)域堤防涉及不同的行政區(qū)，單一行政區(qū)的堤防安全評(píng)價(jià)會(huì)割裂區(qū)域防洪安全系統(tǒng)性，由于不同的防護(hù)對(duì)象及其防洪保安需求，現(xiàn)有安全評(píng)價(jià)體系研究成果也難以滿(mǎn)足跨區(qū)域堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。此外，現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法多采用層次分析法（以下簡(jiǎn)稱(chēng)AHP），但評(píng)價(jià)結(jié)論因認(rèn)識(shí)不同而異，云模型能融合數(shù)據(jù)的隨機(jī)性、模糊性，實(shí)現(xiàn)定性與定量轉(zhuǎn)換，已在水利、生態(tài)環(huán)境等評(píng)價(jià)研究中得到應(yīng)用，但在堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用很少。本文采用AHP 與云模型評(píng)價(jià)方法，針對(duì)跨區(qū)域骨干河道堤防特性，建立防洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，對(duì)平原水網(wǎng)地區(qū)跨區(qū)域骨干河道堤防進(jìn)行防洪風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)。

一、堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)方法

AHP 將有關(guān)決策的因素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、指標(biāo)等，并進(jìn)行定性和定量分析，有效應(yīng)用于難以定量解決的問(wèn)題。AHP 是堤防防洪安全評(píng)價(jià)的常用方法之一，通常采用隸屬函數(shù)表達(dá)要素之間的影響與隸屬關(guān)系，往往令評(píng)價(jià)結(jié)論失去模糊性。對(duì)定性概念，云模型采用期望、熵、超熵表示定量特性，通過(guò)云發(fā)生器實(shí)現(xiàn)兩者轉(zhuǎn)換，是能融合數(shù)據(jù)的隨機(jī)性、模糊性與實(shí)現(xiàn)定性與定量轉(zhuǎn)換的模型，能夠彌補(bǔ)AHP的缺點(diǎn)。

本文采用AHP 結(jié)合云模型評(píng)價(jià)方法，運(yùn)用AHP 建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，將云模型引入到平原水網(wǎng)地區(qū)跨區(qū)域骨干河道堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)方法，具體步驟：（1）分析堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)的影響因子，建立分層風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系。（2）構(gòu)造判斷矩陣，確定各指標(biāo)權(quán)重，并進(jìn)行判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)。（3）根據(jù)防洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)要求，確定評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)價(jià)閾值[j，k]。（4）根據(jù)堤防工程、保護(hù)對(duì)象等狀況，確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)值x。（5）計(jì)算云數(shù)字特征值，即期望Ex、熵En、超熵He，其中Ex=（j+k）/2，En=（k-j）/2；He 為常數(shù)；以熵En 為期望、超熵He 為標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算正態(tài)隨機(jī)數(shù)En'；計(jì)算各指標(biāo)值隸屬度w，w=exp[-1/2×（x-Ex）2/（En'）2]；重復(fù)若干次，取平均值，得到最終隸屬度。（6） 根據(jù)評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，采用綜合評(píng)價(jià)閾值均值表示級(jí)別特征值；根據(jù)級(jí)別特征值與各指標(biāo)隸屬度，以?xún)烧叱朔e計(jì)算指標(biāo)評(píng)價(jià)值；根據(jù)指標(biāo)評(píng)價(jià)值與權(quán)重，加權(quán)計(jì)算各層綜合評(píng)價(jià)值，對(duì)照分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，確定綜合評(píng)價(jià)等級(jí)。

二、堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)體系

1.綜合評(píng)價(jià)體系

本文以太湖流域跨區(qū)域骨干河道太浦河堤防為例進(jìn)行研究，構(gòu)建了防洪風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)體系。評(píng)價(jià)體系一級(jí)指標(biāo)層包括堤防防洪能力、防護(hù)對(duì)象、管理水平3 個(gè)指標(biāo)。堤防防洪能力指標(biāo)層包括6 項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)，以未達(dá)標(biāo)段長(zhǎng)度占比、未達(dá)標(biāo)段平均欠高、未達(dá)標(biāo)段防洪標(biāo)準(zhǔn)代表堤防未達(dá)標(biāo)情況，以防洪屏障占比代表防洪保護(hù)線(xiàn)的閉合性，以防洪標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)級(jí)別、綜合評(píng)價(jià)級(jí)別代表整體的安全性。防護(hù)對(duì)象指標(biāo)層包括防護(hù)區(qū)人口、GDP、土地面積、基礎(chǔ)設(shè)施、堤岸植被覆蓋率5 項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)，以體現(xiàn)防護(hù)區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平。管理指標(biāo)層，在常用的管理機(jī)構(gòu)及制度評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，結(jié)合河湖空間管控和保護(hù)要求、水利工程信息化建設(shè)要求等，補(bǔ)充了岸線(xiàn)開(kāi)發(fā)利用率、信息自動(dòng)化監(jiān)測(cè)2 項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)，以體現(xiàn)堤防工程的運(yùn)行管理、空間管控及信息化等管理水平。本文通過(guò)專(zhuān)家咨詢(xún)法、經(jīng)一致性檢驗(yàn)綜合確定各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重。評(píng)價(jià)體系見(jiàn)表1。

表1 堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)體系及指標(biāo)權(quán)重表

2.分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)流域、區(qū)域防洪規(guī)劃對(duì)堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)的要求、堤防現(xiàn)狀防洪能力復(fù)核成果、各評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)際情況等，參考《安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》提出的分級(jí)方法以及相關(guān)研究成果，將堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共4 個(gè)等級(jí)，分別代表優(yōu)、良、中、差，并確定各風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)評(píng)價(jià)閾值，見(jiàn)表2。

表2 堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表

三、案例應(yīng)用

1.研究對(duì)象概況

太浦河位于太湖流域平原水網(wǎng)地區(qū)，是國(guó)務(wù)院批復(fù)的《太湖流域防洪規(guī)劃》明確的流域性骨干行洪河道，沿線(xiàn)涉及江蘇省、浙江省和上海市。太浦河工程是太湖流域綜合治理骨干工程之一，于2006年竣工驗(yàn)收，在太湖流域防洪減災(zāi)等方面發(fā)揮了重要作用。太浦河兩岸堤防是保障太湖流域陽(yáng)澄淀泖和杭嘉湖水利分區(qū)防洪安全的重要屏障，根據(jù)行政區(qū)劃分，江蘇段、浙江段、上海段堤防長(zhǎng)度占比分別為65.03%、11.06%、23.93%。

根據(jù)堤防長(zhǎng)度、堤頂高程等現(xiàn)狀特性分析，太浦河全線(xiàn)堤防未達(dá)標(biāo)段總長(zhǎng)62.98km，江蘇、浙江、上海未達(dá)標(biāo)段長(zhǎng)度分別占比66.05%、21.24%、12.70%，未達(dá)標(biāo)段設(shè)防高程總體為4.3～5.5m，僅滿(mǎn)足5～20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》分析，江蘇段、浙江段未達(dá)標(biāo)段堤防總長(zhǎng)分別為41.6km、13.38km，防洪標(biāo)準(zhǔn)為C 級(jí)，為三類(lèi)（不安全）堤防；上海段未達(dá)標(biāo)段堤防總長(zhǎng)8km，防洪標(biāo)準(zhǔn)為B級(jí)，為二類(lèi)（基本安全）堤防。太浦河沿岸地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，涉及江蘇省蘇州市吳江全區(qū)以及浙江省嘉善縣陶莊和西塘、上海市青浦區(qū)金澤和練塘等城鎮(zhèn)；太浦河岸線(xiàn)開(kāi)發(fā)利用程度較高，平均開(kāi)發(fā)利用率約14.7%，其中江蘇段達(dá)到21.2%，浙江段和上海段分別為5.0%、0.8%；沿線(xiàn)堤防植被覆蓋率江蘇段為47%、浙江段、上海段達(dá)到85%左右。

2.堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)

在調(diào)查分析太浦河兩岸堤防現(xiàn)狀特性、管理運(yùn)行情況以及兩岸地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r等基礎(chǔ)上，結(jié)合有關(guān)研究成果，采用本文提出的堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)方法，綜合評(píng)價(jià)太浦河兩岸堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)，具體成果見(jiàn)表3。

表3 太浦河堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表

由表3 可知，太浦河整體堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)值為76.91，對(duì)照分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表2），防洪風(fēng)險(xiǎn)整體狀況等級(jí)為Ⅲ級(jí)，準(zhǔn)則層各指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)也均為Ⅲ級(jí)，各指標(biāo)評(píng)價(jià)值由大到小排序?yàn)椋悍雷o(hù)對(duì)象78.90、管理水平77.57、堤防防洪能力75.72。分段堤防中，浙江段、上海段防洪風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)值分別為81.74、82.85，評(píng)價(jià)等級(jí)均為Ⅱ級(jí)，優(yōu)于江蘇段；江蘇段防洪風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)值為73.90，評(píng)價(jià)等級(jí)均為Ⅲ級(jí)，準(zhǔn)則層各指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)均為Ⅲ級(jí)、評(píng)價(jià)值也小于浙江段、上海段。堤防防洪能力評(píng)價(jià)，上海段評(píng)價(jià)等級(jí)為Ⅱ級(jí)，江蘇段、浙江段為Ⅲ級(jí)，與各分段現(xiàn)狀堤防的防洪標(biāo)準(zhǔn)及綜合類(lèi)別相符，江蘇段堤防總長(zhǎng)度、未達(dá)標(biāo)段長(zhǎng)度、未達(dá)標(biāo)段占比均高于浙江段、上海段，堤防防洪能力評(píng)價(jià)值最??；防護(hù)對(duì)象評(píng)價(jià)，江蘇段保護(hù)區(qū)人口、面積等大于浙江段、上海段，評(píng)價(jià)等級(jí)為Ⅲ級(jí)，浙江段、上海段為Ⅱ級(jí)；管理水平評(píng)價(jià)，江蘇段開(kāi)發(fā)利用率高于浙江段、上海段，評(píng)價(jià)等級(jí)為Ⅲ級(jí)，浙江段、上海段為Ⅱ級(jí)。

評(píng)價(jià)結(jié)果基本符合太浦河堤防實(shí)際情況，防洪能力是導(dǎo)致太浦河堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)的主導(dǎo)因素，江蘇段防洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)劣于其他兩段，符合其堤防及未達(dá)標(biāo)長(zhǎng)度段最長(zhǎng)、防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低、岸線(xiàn)開(kāi)發(fā)利用率高等實(shí)際情況。

四、結(jié)語(yǔ)

針對(duì)平原水網(wǎng)地區(qū)跨區(qū)域河道堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)，本文采用AHP 與云模型提出了堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)方法，在堤防防洪能力的基礎(chǔ)上，突出防護(hù)對(duì)象及管理水平等，構(gòu)建了防洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，初步解決了跨區(qū)域河道堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)割裂區(qū)域防洪安全系統(tǒng)性的問(wèn)題。太湖流域跨區(qū)域骨干河道太浦河全線(xiàn)堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)的實(shí)例分析表明，本次提出的評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)體系，能夠識(shí)別導(dǎo)致太浦河堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)的主導(dǎo)因素，評(píng)價(jià)結(jié)果基本符合太浦河堤防實(shí)際情況，為跨區(qū)域河道堤防或其他同類(lèi)研究提供了新的研究手段■