基于变异系数赋权的优劣解距离法生态航道工程综合效益评价

2022年5月12日20:20:13基于变异系数赋权的优劣解距离法生态航道工程综合效益评价已关闭评论
摘要

刘金林【摘 要】 为正确选择同一工程的不同建设方案,从评价各方案综合效益的目的出发,提出综合效益评价指标体系,将其分为经济效益指标、社会效益指标和生态效益指标,运用变异系数法计算不同指标所占的权重,并通过赋权后的优劣解距离(TOPSIS)法

    刘金林

    

    

    

    【摘 要】 为正确选择同一工程的不同建设方案,从评价各方案综合效益的目的出发,提出综合效益评价指标体系,将其分为经济效益指标、社会效益指标和生态效益指标,运用变异系数法计算不同指标所占的权重,并通过赋权后的优劣解距离(TOPSIS)法构建生态航道工程综合效益的评价模型,通过算例来验证。结果表明,该方法能够有效地评价不同方案的最优程度,可为生态航道工程建设方案的选择以及综合效益的评价提供技术参考。

    【关键词】 生态航道工程;变异系数;优劣解距离(TOPSIS)法;综合效益评价;权重;指标体系

    1 综合效益评价指标体系

    要对生态航道工程进行综合评价,首先要建立科学的评价指标体系。刘玉倩等[1]利用生态足迹法评价内河航道工程并将指标分为施工期和运营期两方面;金莹等[2]利用灰色关联法对内河航道生态型护岸进行了评价,将指标划分为工程特性、经济特性、生态环境特性、施工特性和可持续性;李天宏等[3]利用组合赋权法和木桶综合指数法对长江生态航道进行了评价,将生态航道的功能划分为航运功能、输水泄洪功能、输沙功能、供水功能、自净功能、生态功能和景观娱乐功能。

    根据已有的评价指标体系的研究成果,结合目前生态航道工程的特性,可将生态航道工程综合评价指标体系划分为经济效益指标、社会效益指标和生态效益指标。

    1.1 经济效益指标

    经济效益指标是指能代表生态航道工程经济效益的指标,包括工程建设投资、工程维护投资、通航效益、农业生产效益等。工程建设投资是指在航道工程建设时所需要的各方面投资的总和;工程维护投资是指航道工程在使用过程中维持各个结构功能稳定的投资;通航效益是指航道工程因通航功能而产生的经济效益;农业生产效益是指航道工程水域内渔业的生产效益以及工程岸边作物生产效益。

    1.2 社会效益指标

    詹斌等[4]对汉江航道整治工程的社会效益进行了评价,将社会效益分为推动经济建设、打通水运通道、优化运输体系、促进节能减排、促进产业升级、增加就业岗位、推进生态旅游开发等7个方面。航道工程的社会效益是指其对社会物质文明和精神文明建设所发挥的积极作用,其评价指标可分为就业岗位提供率、航道运输优化指数和地区产业优化水平等。就业岗位提供率是指在航道工程建设和运行中产生的就业岗位数量占当地已就业人口的比例;航道运输优化指数是指因航道投入使用后对交通运输在便利性方面的优化程度评价指数;地区产业优化水平是指因航道工程产业发展带动地区性产业多样化、产业综合效益提高的程度。

    1.3 生态效益指标

    航道的生态效益评价指标可分为生物多样性指数、生物栖息地质量、污染排放指数等。

    生物多样性指数涵盖了水生动植物种类以及河道两岸工程范围内动植物种类;生物栖息地质量包括河道的水体水质污染程度以及工程两岸土体污染程度;污染排放指数代表船舶在航行过程中的尾气排放、船员生活垃圾排放,以及岸边生活、工业、农业污水排放。

    2 综合效益评价方法

    2.1 变异系数法

    变异系数法是根据指标数据计算指标权重,能够客观地反映出数据变化的信息,指标数据的信息量越大,其权重也就越大。相比于主观赋权法,变异系数法避免了主观随意性,其基本原理如下:

    式中:wj为第j个属性的权重,1≤j≤n;vj为第j个属性的变异系数,可通过指标的标准差与平均值的商来求得,即:

    2.2 优劣解距离(TOPSIS)法

    TOPSIS法是一种适用于对多个方案进行比较选择的分析方法,常用于系统工程中有限方案多目标的决策分析,近年来也被用于多指标的综合评价中。TOPSIS法评价的基本步骤如下:

    (1)建立加权标准化决策矩阵Z=(zij), 其中zij=rijI6wj。

    (2)确定理想点L+和负理想点LHa

    3 算例分析

    某生态航道工程规划的3种方案标准化指标数据见表1。

    根据各项指标数据所得评价矩阵为

    根据加权标准化决策矩阵求得理想点与负理想点:

    L+=(0.044 0.031 0.137 0.094? 0.054 0.145 0.090 0.011 0.043 0.031)

    LHa=(0.113 0.046 0.040 0.040 0.034? 0.023 0.037 0.010 0.031 0.044)

    计算评价方案与理想点L+、负理想点LHa的欧几里得距离,并计算各个方案与理想点的相对贴近程度并排序(见表3)。

    从计算结果表3中可以看出,方案三的相对贴近程度最优,则方案三为首选方案。

    4 结 语

    赋权后的TOPSIS法是利用数学原理处理多指标评价问题的有效方法,利用变异系数法充分放大各个指标的信息量,避免了人为主观因素的影响,使生态航道工程综合效益评价更加客观、科学。通過算例验证了TOPSIS法的有效性和可行性,其计算还可通过EXCEL等计算机软件来进行,可信度高且可操作性强,为今后生态航道工程综合效益评价提供了技术参考。

    参考文献:

    [1] 刘玉倩,陈玺文. “生态足迹法”评价内河航道工程[J]. 中国水运,2017(5):154-156.

    [2] 金莹,李少斌.基于灰色关联法的内河航道生态型护岸评价研究[J].中国水运,2016(3):243-246.

    [3] 李天宏,薛晶,夏炜,等. 组合赋权法-木桶综合指数法在长江生态航道评价中的应用[J].应用基础与工程科学学报,2019(1):36-49.

    [4] 詹斌,杨鑫,周圣龙,等.汉江航道整治工程的社会效益评价[J].水运管理,2019(3):29-32.