基于層次分析法的海塘安瀾工程評價指標體系研究

林樂曼，蔡子平

（1.溫州市水利規劃發展研究中心，浙江 溫州 325000；2.溫州市水旱災害防御中心，浙江 溫州 325000）

1 問題的提出

海塘是用于抵擋潮水的人工堤壩，隨著我國社會經濟的快速發展，僅僅發揮防洪潮安全功能的傳統海塘工程，已不能滿足沿海人民日益增長的對美好生活的需求，人們對海塘建設提出了新的期望和要求。2018年10月中央財經委員會第三次會議指出：要實施海岸帶修復工程，建設生態海堤，提升抵御臺風、風暴潮等海洋災害能力。這就要求海塘建設在保障安全的前提下兼顧生態。2020年，浙江省率先提出海塘安瀾的概念，并提出開展海塘安瀾千億工程建設行動[1]，計劃通過“安全+ ”海塘建設，即在安全的基礎上融合生態、交通、文旅等方面綜合開發海塘，致力于建造讓人民有幸福感的海塘。而建立一套科學且行之有效的評價體系以評測海塘的建設水平，對于指引未來高品質海塘建設具有重要意義。

具有綜合功能的海塘安瀾工程，其評價涉及多個目標，需要同時兼顧主觀和客觀認知，是一個較為復雜的問題。目前國內外與海塘相關的評價體系主要是圍繞海塘安全[2-4]，對于具有綜合功能海塘的定量系統評價指標體系研究相對較少，鄭麗娟[5]根據海塘對社會影響的評價建立評價模型，但該模型對海塘的生態、工程管理等方面的指標考慮較少。海塘安瀾工程評價模型構建的重點和難點主要在于指標的具體化、全面化、系統化以及指標權重的定量化。層次分析法作為一種綜合評價方法，兼顧定性與定量的優點，在城市道路景觀評價、美麗鄉村評價、水利工程改造效果后評價、流域生態環境評價[6-9]等多個領域應用均取得較好的效果。因此，運用層次分析法結合海塘安瀾的概念特點探討建立評價指標體系，對各個指標的權重屬性進行研究，為科學合理地評價海塘安瀾工程建設提供一種方法。

2 構建基于層次分析法的評價指標體系

2.1 層次分析法基本理論

層次分析法（Analytial Hierarchy Process，AHP）誕生于20世紀70年代中期的美國，是由著名運籌學家托馬斯·薩提（Thomas L. Saaty）率先提出的一種將定性與定量分析方法相結合的層次權重決策和評價分析方法[6]。該方法的基本思路是將復雜的問題層次化，并引入數學分析方法將定性事件定量化從而為決策和評價分析提供支持。

按照層次分析法的基本理論，建立評價體系一般需要以下4個步驟[6]：

（1）分析評價問題或對象的目標，剖析構成目標的準則和因素等要素，在此基礎上搭建多層階梯結構模型，也就是指標體系，通常根據分析對象的需要搭建3～4層結構，一般層級結構組成為目標層、準則層、指標層以及方案層；

（2）基于初步建立的多層階梯結構模型，對同屬于m-1層某一要素的m層相關元素，把m-1層的元素作為目標準則進行比較，依據預先設定的重要性尺度分級衡量相對重要程度，用判斷矩陣表示；

（3）利用判斷矩陣計算隸屬于同一上層級要素的當前層級相關元素的權重值，并檢查是否滿足一致性檢驗的要求；

（4）以此類推，確定多層級的組合權重。

2.2 評價指標體系中指標的選取

評價指標體系是由評價指標組成的具有一定結構關系的集合。而評價指標作為最基本的組成單元，其選取是否具有代表性、合理性、系統性、全面性，能否真實反映評價對象的客觀水平，直接影響整個指標體系的合理性。一般選取指標要依據客觀性和現實性、可測性和可比性、簡明性和綜合性3個原則[6]?？梢愿鶕芯繉ο蟮奶攸c，采用因子分析、頭腦風暴等方法選取評價指標[10]。

2.3 指標體系權重賦值

各個指標權重是依據各級、各項指標在整個評價指標體系中的重要性大小排序而計算得到的。建立判斷矩陣，經過必要的數理計算，從而確定指標權重賦值，為保障指標權重的科學性、合理性，邀請相關專家評分。具體步驟如下[6]：

建立判斷矩陣。依次對同一層次中歸屬于同一上層準則的兩兩元素的重要程度進行對比分析，建立判斷矩陣A=（aij）n×n，矩陣具有以下性質aij＞0，。式中aij表示元素Ai和Aj關于上一層次重要程度的比較結果，通常采用1～9比例標度法來對重要程度進行賦值，1表示同等重要，9表示前者重要程度遠超后者；反之相應的倒數表示不重要程度，如1/9表示前者重要程度遠遠不及后者。

根據獲得的判斷矩陣A，計算其最大特征根λmax，相應的特征向量W，進行歸一化處置的W向量也就是同一層級元素相互之間的權重比例。λmax與W的計算步驟如下：

（1）將A矩陣每行元素進行求積運算，對所得乘積分別開n次方，得到一個列向量，其中n為判斷矩陣的階數；

（3）A矩陣最大特征根λmax計算公式如下：

由于被評價對象復雜以及評價者思維邏輯的多樣與局限，判斷矩陣有一定概率會出現“甲的重要性高于乙，乙的重要性又高于丙，但丙的重要性反而比甲高”的邏輯矛盾導致結果不合理，因此必須針對判斷矩陣開展一致性檢驗，具體檢驗方法如下：

表1 平均隨機一致性指標表

3 海塘安瀾工程評價指標體系以及模型構建

3.1 海塘安瀾工程評價指標的選取和體系建立

2020年浙江省提出海塘安瀾的概念，即安全可靠、生態友好、功能融合、引航發展的海塘[1]。而海塘安瀾工程的建設目標是建成讓人民有幸福感具有綜合功能的海塘，該理念與近年來提出的“幸福河”理念存在一定共通之處，特別是在生態融合、文旅融合等方面[11-12]。通過對幸福河評價指標的研究，根據海塘安瀾的概念及特點，本文構建了 3個層級的海塘安瀾工程評價指標體系（見圖1）。第一層為目標層，也就是海塘安瀾工程的綜合評價指數；第二層為準則層，由防御安全、生態友好、功能融合便民惠民、管養到位、文教傳承、產業帶動發展6方面組成；最后一層為指標層，即構成準則的具體評價指標，共18項。

圖1 海塘評價指標體系遞階層次結構圖

3.1.1 防御安全

海塘作為水利工程，第一要務是抵御洪潮災害保護沿海人民生命財產安全，從海塘防御洪水的工程措施以及非工程措施方面考慮選擇如下指標：

（1）防洪潮標準達標：海塘設計標準要求達到與閉合區人口和經濟相適應的防洪潮標準。

（2）海塘整體安全：海塘結構安全穩定、無明顯結構性破損、沉降滿足安全范圍要求、無病險情況。

（3）防汛防臺準備充分：防汛道路暢通、物資儲備到位、應急處置方案完備。

3.1.2 生態友好

生態友好是指塘前與塘后空間盡可能體現生態理念。具體有以下3個指標：

（1）塘前生態：在不影響行洪安全的前提下，可適當培育紅樹林、開發沙灘、引進灘涂草本植物、培植人工魚礁等進行塘前生態修復。

（2）塘身及塘后生態：迎水坡可采用多孔隙結構，采用生態材料護砌，孔隙間可種植淺根灌草；堤頂及背水坡可開展綠化建設，塘后采用綠地、防護林、生態護塘河、濕地等生態措施，與周邊環境相適應。

（3）環境面貌優良：海塘及岸帶無亂搭、亂建、亂堆、亂排等情況，環境友好，整體面貌整潔。

3.1.3 功能融合便民惠民

（1）綠道貫通：海塘綠道全線貫通、接駁設計合理，打造休閑便民慢行系統。

（2）公共配套設施齊全：海塘及周邊配套，停車場、休閑座椅、公共廁所、休閑驛站、垃圾桶、路標路牌等基礎設施完備，有照明配套的路燈，有條件可以設置運動娛樂休閑設施以及觀景平臺等。

（3）集約融合：又稱多規融合，實現空間集約共建功能融合，如融合交通、城市管廊建設、城市市政公園綠地規劃。

3.1.4 管養到位

（1）產權明確：海塘管理范圍及保護范圍明確并且完成劃界，產權歸屬清晰。

（2）專業隊伍管護：海塘管理單位明確，管護經費來源穩定，有專業隊伍實施海塘管理，產權人可委托第三方專業隊伍實行物業化管理。

（3）數字化管理：基于遙感、視頻監控、視聯網等技術實現數字化智能管理。

（4）管理機制科學：海塘管理單位建立科學合理的海塘管護制度并嚴格執行。

3.1.5 文教傳承

文化是一個地點乃至一個地域區別于其他同類的核心要素，也是不同海塘工程形成差異化的重要方面。具體包括以下2個指標：

（1）治水文化：保護發掘古塘、古閘等古代治水工程，學習治水人物，并通過合適的方式宣傳水文化。

（2）地域文化以及自然科教：傳承發揚沿塘的風俗地域文化，保護沿塘樓、亭、廟、塔等文化地標，可打造水情教育基地或文化科普館。

3.1.6 產業帶動發展

產業帶動發展是指海塘服務于經濟社會發展，帶動周邊產業發展，造福于當地群眾。具體包括以下3個指標：

（1）引領旅游休閑產業：海塘沿線打造旅游特色產業，開設民宿、浴場、露營基地、便利點等休閑產業，產生帶狀旅游效應，帶動周邊經濟發展。

（2）經濟效益輻射：城郊型海塘附近鄉鎮村莊人均GDP提高、城市型海塘沿塘人居環境提升，城市品位和土地價值提升。

（3）群眾滿意度：周邊群眾及游客的滿意度達到85%以上。

3.2 指標權重的確定

指標權重取決于該指標對上一級指標的重要性程度。根據2.3小節中指標權重的計算方法步驟，分別以第2層指標的權重確定、歸屬于管養到位準則的第3層指標的權重確定為例，對權重賦值計算過程進行展示。

首先邀請長期從事海塘建設管理、生態環境以及相關領域專家對指標兩兩之間的相對重要程度進行打分，根據專家打分結果得到判斷矩陣（見表2～3）。

根據2.3小節中的公式，計算得到相應于判斷矩陣A的最大特征值λmax=6.494 7，CI=0.098 9，查表1得RI=1.24，繼而得到CR=0.079 8≤0.1，滿足一致性檢驗要求，相應可得矩陣的特征向量W=｛0.378 3，0.106 3，0.067 7，0.240 9，0.039 6，0.167 0｝T，經歸一化處理，即可得權重向量，即為準則A1～A6于第1層目標A的相對權重系數。

表2 準則層指標判斷矩陣表

表3 歸屬于管養到位準則A4的指標層指標判斷矩陣表

根據2.3小節中的公式，計算得到相應于判斷矩陣A4的最大特征值λmax=4.123 3，CI=0.041 1，查表1得RI=0.90，繼而得到CR=0.045 7≤0.1，滿足一致性檢驗要求，相應可得矩陣A4的特征向量，經歸一化處理，即可得權重向量W=｛0.159 6，0.390 9，0.085 7，0.363 8｝T，即為指標B41～B44于第2層準則A4的相對權重系數。在權重向量基礎上乘以準則A4于第一層目標A權重值，即為指標B41～B44于第一層目標A的相對權重系數W=｛0.038 45，0.094 17，0.020 65，0.087 64｝T。同理，其他指標的權重也可相應計算得到。

4 實 例

4.1 工程概況

以深圳市寶安區西灣紅樹林海堤（海塘）為例進行海塘安瀾工程評價模型檢驗[13]。西灣紅樹林海堤公園項目分為3期建設，目前一期、二期已完成并投入使用，長度約3.00 km。生態方面，塘前采用紅樹林護衛岸線、堤身結合市政綠地、濕地公園建設，綠化面積約19萬m2；功能融合方面，建成5.18 km的環形綠道，人車分行互不干擾，部分段海塘與地鐵實現空間共建，建設地下停車庫、觀海平臺、觀海棧道、兒童沙池游樂、4個籃球場、2個足球場運動配套等，可同時容納3萬人休閑游樂；文化傳承方面，設立科普教育紅樹林文化廣場、復原歷史印記固戍碼頭、彰顯抵御文化的綺云書苑；產業帶動方面，海塘附近同步建設濱海風情小鎮，占地約10 km2，發展創意產業、休閑旅游產業。整體上，海塘在防潮安全、功能融合、生態等方面建設效果較好。

4.2 海塘安瀾工程評價模型的應用

本次邀請7位從事海塘工程建設管理、市政、文旅等方面的專家，遵循客觀、公正的原則，以深圳市寶安區西灣紅樹林海塘為評價對象，查閱海塘相關資料，按照第3節建立的海塘安瀾工程評價指標體系的指標層指標進行評分。每個指標評分范圍為0～10分，10分表示非常好，0分表示非常差，將各位專家的評分結果取平均值，得到評分結果見表4。

將各指標評分與相應的綜合權重值相乘并加和，得到西灣紅樹林海堤的綜合評價系數為8.830。根據綜合評分系數，西灣紅樹林海堤建設屬于上等水平，在生態、文化、產業帶動等多個方面做得較好，評價結果能客觀有效地反映海塘建設現狀，證明該評價體系和評價方法可行。

表4 海塘安瀾工程評價結果表

5 結 語

本文從海塘安瀾的概念和建設目標出發，初步嘗試采用層次分析法（AHP法）搭建海塘安瀾工程評價指標體系，以專家評分為數據基礎分析計算準則層、指標層各個指標的權重屬性，通過深圳市寶安區西灣紅樹林海堤（海塘）實例應用，驗證海塘安瀾工程評價指標體系及方法可行，為后續海塘安瀾工程的科學合理評價提供借鑒。