模糊綜合評(píng)判在工程方案中的應(yīng)用

模糊綜合評(píng)判在工程方案中的應(yīng)用

0節(jié)水灌溉綜合評(píng)價(jià)的意義和方法松延平原（黑龍江省某些地區(qū)）位于黑龍江省西部，擁有454.5萬(wàn)hm耕地，占47.0%。該區(qū)地形平坦,土質(zhì)肥沃,是世界上3大黑土帶之一。土地利用率和生產(chǎn)利用率高,是主要商品糧基地,但也是黑龍江省干旱受災(zāi)最嚴(yán)重的地區(qū),主要以旱田提水灌溉為主,灌溉基礎(chǔ)較好。近年來(lái),黑龍江省政府在松嫩平原安排了許多國(guó)家級(jí)節(jié)水灌溉項(xiàng)目,在一定程度上緩解了農(nóng)業(yè)水資源的供需矛盾。2003年松嫩平原節(jié)水灌溉面積達(dá)到46.89萬(wàn)hm2,取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益。采用節(jié)水節(jié)能的灌水方法是當(dāng)前灌溉技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì),發(fā)展節(jié)水灌溉必須從農(nóng)業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、水資源可持續(xù)利用和加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的高度來(lái)認(rèn)識(shí)。而節(jié)水灌溉綜合評(píng)價(jià)的理論和實(shí)踐越來(lái)越引起人們的關(guān)注。節(jié)水灌溉方式的選擇是一個(gè)多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)問(wèn)題,包括經(jīng)濟(jì)、資源、社會(huì)效益等多個(gè)目標(biāo)及其綜合,所確定的節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、管理體制相適應(yīng)。采用適當(dāng)?shù)墓?jié)水灌溉方式進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),能夠比較客觀地反映節(jié)水灌溉的綜合效益,對(duì)指導(dǎo)節(jié)水灌溉未來(lái)的發(fā)展方向和區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。當(dāng)前節(jié)水灌溉綜合評(píng)價(jià)已由單一效益評(píng)價(jià)向節(jié)水灌溉綜合評(píng)價(jià)方向發(fā)展,采用層次分析法和專家評(píng)分法等方法選取評(píng)價(jià)指標(biāo)是一項(xiàng)重要的研究?jī)?nèi)容,如何將這些方法與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合,提高現(xiàn)有的灌溉設(shè)備設(shè)施和灌溉技術(shù)水平,取得良好、實(shí)用的示范效果,適應(yīng)現(xiàn)階段大面積推廣應(yīng)用將是今后研究的重要內(nèi)容。確定干旱區(qū)節(jié)水灌溉模式與適宜灌溉分區(qū)是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題,為全面反映節(jié)水灌溉的綜合影響,本文采用模糊綜合評(píng)判方法研究本問(wèn)題,在對(duì)影響區(qū)域效益的各個(gè)因素進(jìn)行評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,通過(guò)綜合評(píng)判矩陣對(duì)其效益做出多因素綜合評(píng)價(jià)。本文建立了適合干旱區(qū)全面發(fā)展的綜合評(píng)價(jià)模型和計(jì)算方法,在松嫩平原不同分區(qū)基礎(chǔ)上,并以低平原Ⅰ區(qū)(西部低平原)為典型例子,應(yīng)用所建立的評(píng)價(jià)模型對(duì)該區(qū)域旱田節(jié)水灌溉模式及農(nóng)業(yè)灌溉發(fā)展進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析,從而為干旱區(qū)水資源開(kāi)發(fā)利用和農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供了決策依據(jù)。1構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系旱田節(jié)水灌溉模式評(píng)價(jià)指標(biāo)體系相當(dāng)復(fù)雜,需要考慮很多因素,主要存在兩方面的問(wèn)題,一方面,權(quán)重分配很難確定;另一方面,即使確定了權(quán)重,由于要滿足歸一性,會(huì)“淹沒(méi)”許多信息,得不出正確的結(jié)果。因此本文采用分層的方法來(lái)解決這類問(wèn)題,如多種灌溉模式的優(yōu)選可以從經(jīng)濟(jì)、資源、社會(huì)等方面進(jìn)行考慮,在它們之間有個(gè)權(quán)重分配,進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。每一方面的單因素評(píng)價(jià)又是低一層次多因素評(píng)價(jià)的結(jié)果,指標(biāo)體系詳見(jiàn)圖1。本文在松嫩平原已有節(jié)水灌溉分區(qū)基礎(chǔ)上進(jìn)行灌溉方式的優(yōu)選,尋求適宜該分區(qū)的節(jié)水灌溉模式。由于西部平原區(qū)節(jié)水灌溉起步較早,灌溉方式最為齊全,因此以西部平原區(qū)為研究區(qū),探求適合松嫩平原西部的節(jié)水灌溉模式。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系從經(jīng)濟(jì)、資源、社會(huì)3方面考慮,將整個(gè)系統(tǒng)分為兩層,各層的定量指標(biāo)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。特征值分為越大越優(yōu)和越小越優(yōu)兩種類型,分別采用不同的計(jì)算方式進(jìn)行正規(guī)化處理。對(duì)于越大越優(yōu)指標(biāo),相對(duì)隸屬度公式為對(duì)于越小越優(yōu)指標(biāo),相對(duì)隸屬度公式為利用式(1)~(2)對(duì)初始指標(biāo)值做正規(guī)化處理,再轉(zhuǎn)換成歸一化評(píng)判矩陣,得各方案的相對(duì)隸屬度矩陣。應(yīng)用二級(jí)模糊優(yōu)選模型,得到方案j的關(guān)于第L層指標(biāo)k的相對(duì)優(yōu)屬度lukj。計(jì)算公式如下:按以下步驟進(jìn)行方案優(yōu)選:1)自第一層開(kāi)始,首先確定指標(biāo)的合理權(quán)重,然后由公式(4)計(jì)算方案對(duì)于第二層所有指標(biāo)k的相對(duì)優(yōu)屬度lukj,組成優(yōu)屬度向量1Uj;2)以1Uj作為第二層方案集的特征值2Xj,重復(fù)以上計(jì)算過(guò)程,計(jì)算出各方案的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果2Uj,按照最大隸屬度原則,對(duì)各方案進(jìn)行排序和優(yōu)選。2解的整體調(diào)整—指標(biāo)變權(quán)重的主客觀結(jié)合法由于農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)涉及到的因素種類眾多,各指標(biāo)權(quán)重的確定一直沒(méi)有一個(gè)很好的解決方法。為此,本研究按重要性進(jìn)行層次分析法與專家調(diào)查法相結(jié)合確定權(quán)重,該方法一方面能夠幫助決策者迅速、科學(xué)地給定權(quán)重的大小;另一方面,決策過(guò)程融入了決策者的意見(jiàn),使決策者能依據(jù)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)與灌區(qū)具體情況對(duì)確定權(quán)重的過(guò)程直接參與。解得目標(biāo)對(duì)重要性的相對(duì)隸屬度w(i):在進(jìn)行優(yōu)選過(guò)程中,首先按公式(5)計(jì)算出指標(biāo)i的初始權(quán)向量,然后根據(jù)灌區(qū)實(shí)際情況及決策者的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)等對(duì)初始權(quán)重進(jìn)行判斷。若該初始解基本符合決策者的判斷,則將該初始解作為指標(biāo)權(quán)向量,代入公式(4)進(jìn)行方案的相對(duì)優(yōu)屬度計(jì)算;否則,需要依據(jù)指標(biāo)間的相對(duì)重要性和決策者的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)對(duì)初始解進(jìn)行合理調(diào)整。調(diào)整方法如下:1)將指標(biāo)權(quán)向量的初始解w(i)做歸一化處理得w′(i);2)決策者判斷是否接受W′中的指標(biāo),若不接受,則依據(jù)語(yǔ)氣算子(不接受程度)與相對(duì)隸屬度之間的關(guān)系表(見(jiàn)表1)在W′基礎(chǔ)上,對(duì)初始權(quán)向量進(jìn)行調(diào)整,并做歸一化處理。3確定相對(duì)隸屬度矩陣的指標(biāo)本文以西部低平原為例說(shuō)明評(píng)價(jià)模型。根據(jù)對(duì)灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多方面的考慮,確定從以下方案中進(jìn)行方案優(yōu)選:噴灌、管道輸水灌和微灌共7種方案,詳見(jiàn)表2。評(píng)價(jià)體系從經(jīng)濟(jì)、資源、社會(huì)3方面考慮,并將整個(gè)系統(tǒng)分為兩層,各層的定量指標(biāo)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。其中,工程投資指標(biāo)采用單位面積的工程投資進(jìn)行確定,對(duì)于使用壽命不同的工程,其投資比較則采用相同工程使用年限作為比較標(biāo)準(zhǔn);工程年運(yùn)行費(fèi)包括直接費(fèi)和間接費(fèi)兩部分;承擔(dān)投資能力系數(shù)用灌溉工程年人均投資與灌區(qū)群眾年人均收入比值來(lái)表示;節(jié)水程度以地面畦灌為標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)行優(yōu)選時(shí),先從第一層算起,經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分為工程投資、年運(yùn)行費(fèi)、投資回收年限、承擔(dān)投資能力系數(shù)和灌溉效益5個(gè)子指標(biāo)。其中工程投資、年運(yùn)行費(fèi)、投資回收年限為越小越優(yōu)指標(biāo),采用公式(2)進(jìn)行正規(guī)化;承擔(dān)投資能力系數(shù)和灌溉效益為越大越優(yōu)指標(biāo),采用公式(1)進(jìn)行正規(guī)化,再將正規(guī)化評(píng)判矩陣轉(zhuǎn)換為歸一化評(píng)判矩陣。由此可以得到各方案對(duì)于經(jīng)濟(jì)子指標(biāo)的相對(duì)隸屬度矩陣用類似的方法,可得到其余2個(gè)指標(biāo)(資源子指標(biāo)2R和社會(huì)子指標(biāo)3R)的相對(duì)隸屬度矩陣權(quán)重的確定以經(jīng)濟(jì)子指標(biāo)為例,具體的計(jì)算方法是:由式(6)得到指標(biāo)權(quán)重矩陣當(dāng)p=2時(shí),由式(4)得到指標(biāo)的非歸一化權(quán)向量,歸一化后得到指標(biāo)的初始權(quán)向量,由指標(biāo)初始權(quán)向量決策者進(jìn)行判斷,看是否符合決策者的看法,若不滿足,根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。例如:經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的5個(gè)子指標(biāo)由式(4)進(jìn)行計(jì)算后得到指標(biāo)的非歸一化權(quán)向量ω(i)=(0.05510.03410.02780.03080.0328)歸一化后為ω′(i)=(0.310.190.150.170.18)決策者依據(jù)綜合知識(shí),認(rèn)為投資作為最重要指標(biāo)是合適的,但指標(biāo)4偏小,經(jīng)慎重考慮,決策者認(rèn)為承擔(dān)投資能力系數(shù)指標(biāo)與相對(duì)隸屬度最大的指標(biāo)相比,“稍稍”更重要一些,達(dá)不到“同樣”程度,根據(jù)表2得到其相對(duì)權(quán)重為0.824。同樣對(duì)指標(biāo)2、3、5進(jìn)行類似的調(diào)整,它們的相對(duì)權(quán)重分別為0.21、0.735、0.18,最后得到一組符合決策者觀點(diǎn)的權(quán)重,歸一化權(quán)重為ω′1(i)=(0.340.070.250.280.06)對(duì)于其他類指標(biāo),運(yùn)用以上的方法和步驟,得到各指標(biāo)權(quán)重為ω′2(i)=(0.410.130.250.140.06)ω′3(i)=(0.600.180.22)同樣對(duì)第一層的資源、社會(huì)兩類指標(biāo)進(jìn)行相對(duì)優(yōu)屬度計(jì)算,以它們作為第二層各指標(biāo)的相對(duì)隸屬度,則組成各方案關(guān)于綜合評(píng)價(jià)的相對(duì)隸屬度矩陣重復(fù)第一層的計(jì)算步驟,最后得到各方案的相對(duì)優(yōu)屬度向量:v1=(0.500.300.20)當(dāng)式(4)中距離參數(shù)p=1時(shí),2U=(0.14460.13660.12030.19750.13590.12090.1418)。根據(jù)最大隸屬度原則進(jìn)行優(yōu)選,得到該灌區(qū)灌水技術(shù)方案關(guān)于優(yōu)越性的排序?yàn)?輕小型機(jī)組式噴灌、移動(dòng)式噴灌最適合Ⅰ區(qū)(西部低平原),以下依次是滴灌、半固定式噴灌、管道式輸水灌、微噴灌和卷盤式噴灌。該區(qū)主要市(縣)為潛水承壓水區(qū),地下徑流側(cè)向補(bǔ)給和降水入滲補(bǔ)給。取水設(shè)備可采用離心泵或潛水泵。所以輕小型機(jī)組式噴灌、移動(dòng)式噴灌適用于該地區(qū)的灌溉,既可用于對(duì)小麥、玉米、大豆苗期的灌溉,也可用于經(jīng)濟(jì)作物的灌溉;滴灌適用于灌水次數(shù)頻繁、經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的蔬菜、果樹等作物區(qū);半固定式噴灌適用范圍較廣,幾乎適用于所有旱田作物,如谷物、蔬菜、藥材等均可使用。管道式輸水灌適用于大田作物;微灌適用于蔬菜、果樹、藥材等;卷盤式噴灌可視具體情況而定,因地制宜地發(fā)展大田與經(jīng)濟(jì)作物,以上結(jié)果符合松嫩西部低平原區(qū)農(nóng)業(yè)實(shí)際情況。當(dāng)方案更多,考慮指標(biāo)因素更多時(shí),結(jié)果將優(yōu)于其他模型的計(jì)算結(jié)果,特別是在指標(biāo)權(quán)重的確定上具有更明顯的優(yōu)越性,該模型尤其適用于多指標(biāo)的情況。4增加了農(nóng)村基