1 绪论
1.1 研究背景
近年来,随着城市的快速发展,人类在不断地提高自身的居住环境和生存状况水平。随着各类城市的扩张,河道也在随之迅速发展。在发展的过程中,河道也面临着许多机遇和挑战。例如经济社会发展与水资源水环境之间的协调平衡问题;城市河道治理水平高低的问题;以及城市管理者对于城市建设和河道建设的设计规划问题等。城市河道是城市最为重要的资源环境载体,也是促进城市经济建设发展和生态和谐的重要手段,它是城市发展建设关系密切、不能缺少的重要基础设施要素。
国内外城市河道发展历程不尽相同,国外起步较早且水平较高,国内近几年才兴起对河道的全面统筹规划和生态河道治理,还处于赶超阶段,但发展势头较猛,前景光明。国外城市河道的理念比较先进,20 世纪 70 年代前后,人们对于环境治理越来越重视,面对出现的诸多河道治理问题,许多专家提出了生态治理河道的主张,大体是指保护河道的原始形态,使生态和自然状态贯穿始终,发挥河道的原始自净更新能力,使得河道始终处在原生态的状态中,发挥它最大的净化作用。例如瑞士提出的“亲近自然河流”、“自然型护岸”等;德国提出的“水泥堤岸生态化”;日本提出的“多自然型河川”等。国外城市河道的改造案例也有许多,例如伦敦泰晤士河的“水质快速提高”计划,基本恢复到了工业革命前的水准;巴黎塞纳河的“严格工程措施”,启动专项资金服务河道;日本京都鸭川的河道断面处理;韩国首尔清溪川的全面截污手段,都是理念先进、手段高级的河道治理代表。
国内的河道发展大致分为三个阶段。第一阶段是 20 世纪 50 年代到 70 年代,人们以开发河道、修建水库、提升灌溉条件为主要目的;第二阶段是 20 世纪 80 到 90 年代,人们以防洪泄洪、修建堤岸为主要目的;第三阶段是 20 世纪 90 年代至今,人们开始吸收国外专家的先进思想,逐渐兴起对河道生态环境可持续发展的建设中。国内河道治理有许多典型,例如广州的东濠涌,通过净水补水、景观提升、挖掘水文化等,将广州的护城河提升了一个档次;南京的秦淮河,通过安居、水利、环保、文化、景观等一系列工程措施后,重现了“灯火秦淮”的壮阔景象。
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1.2 研究的目的和意义
通过多年的治理和建设,国内城市河道整治工程已经在综合开发利用、整体生态提高、水环境水文明等方面取得了不错的成效,把城市河道水系打造成人水和谐的特色生态区,并继续夯实和提高大型城市河道的整体综合整治效果。但是在这里我们就迎来了一个问题,面对这些浩大的工程,面对我们可以感受到的环境和心情愉悦程度的提升,面对整个城市品质和居住地品质的改善,如何使这些看得见的改变数字化?如何对综合效益的指标范围进行选取?如何对河道整治的综合效益进行比较全面而准确的评价?
目前国外的研究主要集中在河道健康评价中,旨在恢复河流特性;而国内对于城市河道整治工程综合效益的评价,相关研究较为浅薄,且大多数为定性评价,因其综合效益难以有效的定量化,使得该问题成为一个难点。而且对于城市河道综合效益评价指标种类的选择,对于评价体系的构建,对评价体系各指标权重的计算和评价模型的组合,都比较杂乱,难以形成一套比较统一且成熟客观有效的方法。因此,本文研究的目的就是通过分析研读国内外的评价体系、评价指标、评价方法,并结合工程和河道治理整体规划,选择一套全面客观的评价指标体系,总结出一套对该工程的综合效益进行定量化分析的评价方法,并结合实例,对渭河咸阳城区段整治工程进行评价,得出相应的结论。也为今后类似工程在进行综合效益评价时提供一个思路和参考的方向。
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2 基本概念与相关理论
2.1 基本概念
本章对论文所涉及的概念、定义、理论进行解释说明,为后续的研究作为铺垫。2.1.1 河道的综合效益河道的综合效益,顾名思义,就是指河道所发挥的各种效果所带来的收益,例如在防洪方面起到防止洪水冲岸、泄洪等作用的防洪效益。在提高绿地面积、净化空气质量方面的绿化效益。在生态环保提高方面所起的生态环保效益。在经济发展、吸引游客外商方面的经济效益、土地增值效益、旅游效益等。在提升社会满意度方面的社会效益。在宣传水文化、弘扬城市文化方面的文化效益。在增加健身设备数量、提供休闲娱乐场所方面的休闲效益等。
所有的这些效益共同构成了我们所说的综合效益,由此可见综合效益的重要性和丰富度。它程度的好坏,数量高低与否关系着河道工程整体的治理效果,反映出了河道本身的属性和存在的些许问题。因此,我们很有必要对河道的综合效益进行评价。通过对城市河道综合效益进行评价分析,我们会得到河道治理的效果好坏、各方面指标的优劣,以便我们做出适时的改变解决现存的问题和下一步不足之处的改进与提高。
2.1.2 评价体系
评价体系,是指我们在对河道工程进行效益评价时,我们所要制定的评价内容,即我们要对哪些具体的方面进行评价计算,评价的内容也叫作评价指标。而由我们所选的所有内容,即所有的评价指标组成的体系,就叫做评价体系。例如我们对河道进行效益评价,评价内容包括防洪效益、绿化效益、社会效益、文化效益、经济效益、旅游效益等,由这些效益组成一层一层的结构,所有的效益指标组合起来,就是我们所要用的综合效益的评价体系。
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2.2 河道的评价方法
2.2.1 层次分析法
层次分析法(AHP)是一种定性和定量分析相结合的方法,它适合各个领域的多种评价,尤其对于复杂多层次结构进行评价这种问题比较得心应手。它是由美国的专家 T.L.Satty 等人在 1970 年左右提出,广泛应用在企业、项目、管理、旅游、风险食品安全等领域中[30]。层次分析法应用于城市河道综合效益评价的步骤:①建立河道综合效益评价体系;②计算各结构各指标的权重;③应用到河道整治工程综合效益评价中。层次分析法指标权重一般用专家咨询法,由于人为判断存在一定的的主观性和差异性,AHP 作为权重确定方法就出现了些许问题。它的专家打分方法采用 Satty 的 1-9 标度法,可能会出现不太科学合理的结果[31];而且最终的一点就是需要对矩阵的一致性进行检验,一致性的检验是比较复杂的,一致性检验不通过时,就需要对判断矩阵进行打分调整,直到符合条件为止。整个过程比较缓慢且有一定的盲目性。目前我们一般用迭代法、最小二乘法等进行系数修正[32]。
2.2.2 模糊综合评价法
模糊综合评价法是一种不确定性评价方法,是模糊评价法中的一种,具有明确的定量划分标准,是将定性评价问题转化为定量化评价的一种方法。它可以将一些难以描述的、不方便定量化的模糊定性表述转化为具有定量特征的描述,它将定性和定量描述表达方式结合起来并借助模糊数学的一些概念进行使用。在实际的城市河道综合效益评价中,综合效益评价有很多不确定性问题表述,并且河道综合效益的效果好坏评价和程度的划分比较模糊,河道的综合效益和各评价指标相互联系且存在一定的模糊性,采用模糊综合评价法可以实现全方位、多层的对多个评价指标进行定量评定。模糊综合评价法的具体步骤是:①建立综合效益评价因子集合及不同评价标准集合;②建立单因子矩阵;③确定各评价因子的权重;④建立综合效益评价模型。
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3.1 综合效益评价指标体系的构建...................................14
3.1.1 指标构建原则................................14
3.1.2 指标遴选确定.................................15
4 城市河道整治工程综合效益评价模型构建..................................26
4.1 改进的层次分析法......................................26
4.2 灰色白化权函数模型............................28
4.3 本章小结..............................33
5 渭河咸阳城区段河道整治工程实例分析..............................34
5.1 项目基本情况............34
5.1.1 工程区位及概况................................34
5.1.2 工程总投资........................................35
5 渭河咸阳城区段河道整治工程实例分析
5.1 项目基本情况
渭河咸阳城区段综合整治水面及生态景观工程地处咸阳市区渭河干流,位于渭河中游的下段及渭河下游的上段,工程上起西安市长安区与咸阳交界,下至上林大桥下游 1.0 千米,治理河道长 16.82 千米,其中:涉及陇海铁路桥以上渭河中游河段长 12.47 千米,陇海铁路桥以下渭河下游河段长 4.35 千米。渭河北岸为咸阳市渭城区和秦都区,南岸为西咸新区沣西新城。工程的主要任务是在保障城市防洪安全的前提下,以已建“咸阳湖”为基础,对上下游河道进行综合整治,修建挡水工程,形成优美的城市水景观和滨河生态园,营造城市生态景观。工程运行后,景观水面面积 315 万平方米(含已建“咸阳湖”120 万平方米),蓄水量 570 万立方米(含已建“咸阳湖”240 万立方米)。
本项目地处咸阳市区渭河干流,工程上起新河入渭口上游约 1.5 千米,下至上林大桥下游约 1.0 千米,以已建“咸阳湖”为基础,治理“咸阳湖”上下游河道长 16.82 千米。本项目涉及的渭河北岸为咸阳市秦都区、渭城区,南岸为西咸新区沣西新城。渭河咸阳城区段整治工程属于渭河流域工程,属于渭河中下段,工程上起西安市长安区与咸阳交界,下至上林大桥下游 1.0 千米,治理河道全长 16.82 千米。其中:涉及陇海铁路桥以上渭河中游河段长 12.47 千米,陇海铁路桥以下渭河下游河段长 4.35 千米。南北两岸以两岸堤线为界。本治理工程防洪标准均达到渭河 100 年一遇洪水。
本工程是在保障城市防洪安全的前提下,以已建“咸阳湖”为基础,通过对“咸阳湖”上下游约 16.82 千米河道进行综合治理,修建挡水工程,形成优美的景观水面和滨河生态园,同时带动堤岸两侧整体景观规划和开发规划,形成富有咸阳地域文化特色的生态景观廊道,彻底改善咸阳市主城区渭河及周边生态环境[70],构建生态型城市。
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6 结论与展望
6.1 研究的结论
(1)利用灰色系统理论,综合改进的层次分析法建立灰色聚类评价模型,并构建了渭河咸阳城区段整治工程综合效益评价指标体系,通过阅读国内外类似工程文献,结合实际和行业标准遴选出了综合效益对应的各个评价指标,建立了由目标层、准则层、指标层构成的城市河道整治工程综合效益 U 的分析评价指标体系,即提出工程效益 U1、生态效益 U2、经济效益 U3、社会效益 U4 四个一级指标,由防洪效益 U11、水量及水速 U12、亲水性改善 U13、绿化效益 U21、水质改善 U22、对人群健康 U23、土地增值效益 U31、旅游业发展 U32、就业机会发展 U33、社会满意度 U41、滨水文化宣传 U42、改善休闲娱乐设施U43 等组成的二级指标。通过对渭河咸阳城区段整治工程综合效益进行评价分析,遴选了适当的评价指标,构建了贴合渭河咸阳段河道工程实际情况的评价指标体系,制订了较为严谨的指标评价标准,并设计和运用了模型进行综合效益评价,为今后类似工程的综合效益评价分析提供了借鉴和参考依据。
(2)在所分析的 12 种城市河道整治工程综合效益中,根据改进的层次分析法计算出的评价指标权重,按照所占综合效益的最终权重排序大小,依次分为 U23 对人群健康>U11防洪效益>U21 绿化效益=U22 水质改善>U41 社会满意度=U43 改善休闲娱乐设施>U13 亲水性改善>U31 土地增值效益>U12 水量及水速>U42 滨水文化宣传>U32 旅游业发展=U33 就业机会发展。从层次总排序结果来看,排序前四位的是 U23 对人群健康,最终权重为 0.2642;U11防洪效益,最终权重为 0.1849;U21 绿化效益,最终权重为 0.1057;U22 水质改善,最终权重为 0.1057。排序后四位的是 U12 水量及水速,最终权重为 0.0304;U42 滨水文化宣传,最终权重为 0.0195;U32 旅游业发展,最终权重为 0.0130;U33 就业机会发展,最终权重为 0.0130。从权重计算结果可看出,渭河咸阳城区段整治工程其生态效益明显大于经济效益,对于生态效益,需要继续巩固;而对于经济效益,需要统筹规划,借助现代新型高科技和文化传媒手段,着力打造咸阳市城市河道文化,吸引游客前来观光旅游和消费。这准确体现了渭河咸阳城区段整治工程综合效益的丰富性,和为市民健康、为城市快速发展建。
参考文献(略)