（水利水电工程专业论文）石溪河流域水能梯级开发方案及挡水坝结构选型研究.pdf

重庆交通大学学位论文原创性声明 l | i i iiii i ii iiii tu ltiil y 19 0 2 4 0 5 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体 ，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名瓠 日期：1 年多月1 1 日 重庆交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅 。本人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索 ，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国 科学技术信息研究所将本人学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并进行 信息服务( 包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等) ，同时本人保留在 其他媒体发表论文的权利。 学位论文作者签名 日期：叫年1 ； 本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社c n k i 系列数 据库中全文发布，并按中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程规定享 受相关权益。 靴敝作者躲蕊色磷指导教师躲撖度 日期：m 年 易月l - 7 日日期：加f f 年6 月f - 7 日 鲜 惠日 & ，二 o 。 3 3 6 旅游效益的确定 由于水库建成后河道水深增加，水生动植物生长旺盛，库区将形成人工湖， 山水景色变美，有可能形成旅游景点，增加旅游收益。 旅游收益直接由每年旅游人数、天数、及日旅游费用计算求得： 游2 m 人日b ( 3 _ 2 7 ) 式中，游工程旅游点每年旅游收益，元年； 以每年旅游人次； 日平均每人次在旅游景点逗留天数； b 平均每天每人旅游费用，元。 第3 章 3 4 本章小结 通过研究计算，得出了流域 高与大坝造价的关系式，利用这 高及大致的大坝造价。 得出了流域开发后的各种效 收益。当然，这只是在实际情况 模型更复杂，结果也需要的更精 是否可行的评价依据，评价一个 2 6 第4 章梯级开发项目综合效益评价体系的建立 第4 章梯级开发项目综合效益评价体系的建立 4 1 建立项目综合效益评价体系的意义 随着改革开放的不断深入和社会社会经济的高速发展，对各种资源的需求量 快速增加，其中以水资源和电力资源最为明显。我国水资源十分短缺，已经成为 世界上严重缺水的几个国家之一，缺水少电成为了制约我国经济快速发展的一大 障碍。 为了解决这个问题，缓解水资源紧缺带来的危机，国家和政府近些年投入大 量资金兴修水利，工程规模有大有小，从三峡工程和南水北调，到小水电代燃料 工程，以及各地修建的各类大中小型水库，这些水利工程缓解了地区水电资源的 紧缺状况，对地方经济建设做出了巨大贡献。但是，于此同时也暴露了很多问题， 尤以小流域的水电开发工程问题更多。 很多水利工程由于仓促上马，前期规划设计不合理，由此带来了许多社会经 济问题，如财务状况不佳，投资难以按期回收；规划设计不合理破坏了工程所在 地的生态环境；移民问题没有处理妥当，以至移民就业及生活困难等，形成了各 种各样的工程遗留问题。 这些问题不但阻碍了水利工程功能目标的顺利实现，而且还造成了巨大的资 源浪费，不利于地区的经济发展和人民生活水平的提高。因此，为了解决这种问 题，建立一套能实现可持续发展的，全面考虑经济、社会、环境和文化的协调发 展，适合工程实际情况的流域规划综合效益评价指标体系来指导水利工程规划与 设计具有非常重要的现实意义，主要表现在： 1 ) 可以做为项目可行性评价的依据，避免项目盲目建设 随着水利工程建设的大发展和工程经验的大量积累，很多工程可行性报告很 片面，过于追求经济效益而忽略了对社会和环境方面的影响，过于追求短期利益 而忽视了长期发展，一些规模比较小的工程甚至都不经过可行性调查，存在边施 工边设计的现象。这样不但工程预期目标难以实现，而且会造成人力物力和财力 的巨大浪费和生态环境的巨大破坏。进行水利工程项目综合评价体系，结合工程 实际，能很快得出项目是否可行的结果，避免盲目行为，最大限度的保证工程目 标的实现。 2 ) 有利于项目与社会环境协调发展，提高项目的整体经济效益 建设水利建设项目都是为了人类发展，所有的工程都存在于一定的社会环境 中，具有特定的社会功能，与社会生活的各个方面有着千丝万缕的联系。这就是 说，水利项目开发与社会环境存在着相互依存、相互促进的关系。因此对某一工 小流域梯级开发工程是一个牵涉因素多、涉及面广的复杂的系统，评价的主 要依据是： 1 ) 以国家及有关部门颁发的有关水利建设项目评价的基本规范和标准为基 础，如水利部颁布的水利建设项目经济评价规范( s l 7 2 - 9 4 ) ，水土保持综合 治理效益计算方法g b 厂r 1 5 7 7 仁1 9 9 5 ，国家计委和建设部联合编写和修订的建 设项目经济评价方法与参数，国法【8 6 】环保字第0 0 3 号建设项目环境保护管理颁 发，地面水环境质量标准( g h 3 8 3 8 - - 2 0 0 2 ) 等； 2 ) 地方政府及有关部门颁布的有关法规、规范、标准、办法等； 3 ) 参考附近工程及相似工程的评价指标的方法准则进行对比，可以保证评价 的准确性。 4 ) 经上级主管部门验证过的的可行性报告、初步设计任务书、施工图纸、竣 工验收报告和决算报告； 4 2 2 指标选取的原则 由于流域的梯级开发是一个牵涉因素多、涉及面广的复杂的体系，进行精确 的评价比较困难。建立的评价指标体系是否科学合理，将直接影响到评价结果的 客观性和准确性。所以，提出以下评价原则： 1 ) 全面性和概括性 要能够全面反映梯级开发坝系工程总体布局的状况。既要有反映经济、社会 和生态环境主要情况的指标，又要有反映各级坝间相互间协调程度的指标，要能 2 8 第4 章梯级开发项目综合效益评价体系的建立 够全面的反映出工程所带来的各种影响与创造的各种效益，而且还需要系统和完 整。但也要注意指标的概括性，避免选用指标过多造成评价体系过于庞大，甚至 评价指标重合。所有的指标要力求简洁、精炼，以便于数据的收集和处理，从而 提高整个指标体系的可操作性。 因此，评价指标应当尽可能的选取综合性强、覆盖面广、意义明确的指标， 而避免选择太复杂繁琐的指标，做到全面把握、抓住重点。 2 ) 结合性 静态指标和动态指标相结合。经济效益、社会效益和生态环境效益都是时时 变化着的，这样就要求评价指标既要能反映其现在特征，又要能反映其以后主要 的发展趋势。 定性指标和定量指标相结合。为了对工程效益进行尽可能准确的评价，所以 指标必须进行量化，以便计算确切的数据。但是对一些很重要却又无法量化的指 标就要进行定性分析。 3 ) 可操作性 指标体系必须具有可操作性，即利用建立的指标体系能够解决实际工程问题。 4 ) 可测性 评价体系在用于具体工程实践时，面对的不仅仅是各种具体的数据，要考虑 到具体数据的来源与数据采集的难度和缺失程度，因此，在选择指标时，一定要 关注指标所代表的资料的实际情况，必须考虑此指标的采集难度。也就是说，评 价时所选择的每一个指标不但要具有代表性，而且要尽可能的选用现有资料中本 来就有或者通过调查、计算、咨询等方法可以获得的。 5 ) 灵活性 由于社会、经济、环境都有比较明显的时空特征，不同的时间和区域、不同 的自然条件和社会经济发展水平，不同的风俗习惯和文化差异，使得不同地区对 于水利工程的功能目标和要求存在巨大差异。 因此，选取指标时，在强调规范的同时，还应考虑区域和地区之间的差异和 具体的工程实际情况，具有一定的灵活性，此外，由于有些指标因为数据采集难 或者不便于进行分析计算，可以采用意义相近的指标来代替。 4 3 评价指标体系的建立 根据以上评价指标选取原则和小流域水电开发的工程实际要求，本文在查阅 大量资料的基础上，把众多的指标进行归纳整理，根据各指标性质的不同，分为 经济效益指标、社会效益和生态环境效益指标三大类，每一类又包含若干个子类 指标。其中，经济效益指标主要包括：经济内部收益率、经济净现值、投资回收 第4 章梯级开发项目综合效益评价体系的建立 2 9 期、经济效益费用比、发电效益、供水效益、灌溉效益、水产养殖效益共8 个指标； 社会效益指标主要包括：移民、防洪、拦沙、增加就业、文化古迹、人民健康、 提高生活水平、改善农业生产条件、群众支持度共9 个指标；生态环境效益指标主 要包括：对水质量的影响、对土壤质量影响，土壤影响、植物影响、改善局部小 气候、对水资源持续利用的影响、对水生生物的影响、生态环境恢复的难易度及 其他环境影响共9 个指标。如表4 1 所示： 表4 1 综合效益评价指标体系 t a b 4 1a p p r a i s et a r g e ts y s t e mo fc o m p r e h e n s i v eb e n e f i c a lr e s u l t s 目标层策略层约束层备注 经济内部收益率 经济净现值 按照规范中的计算 经 投资回收期 方法 济 效 经济效益费用比 益 发电效益 指 标 供水效益 根据工程实际数据计 灌溉效益 算 水产养殖效益 移民 梯 防洪 级 开 拦沙 发 社 项会 增加就业 目 效 文化古迹 根据1 ：释实际数据及 效益 周边地区调查计算 益 指 人民健康 综 标 a 口 提高生活水平 评 价 改善农业生产条件 体 系群众支持程度 对水质量的影响 对土壤质量影响 库岸塌方影响 环 境 植物影响 效 改善局部小气候定性分析 益 指 对水资源持续利用的影响 标 对水生生物的影响 生态环境恢复的难易度 其他环境影响 3 0 第4 章梯级开发项目综合效益评价体系的建立 4 4 确定各指标值 4 4 1 经济效益指标值的确定 经济因素是影响流域梯级开发工程建设和工程评价的最重要的因素，是决策 者主要考虑的内容。不仅要考虑工程总投资的问题，还要计算工程将会带来的直 接和间接的经济效益。 1 ) 经济内部收益率( e c o n o m i ci n t e r n a lr a t eo f r e t u r n ，眦) 财务内部收益率为项目计算器内各年净现金流量现值累积等于零时的折现 率，是衡量水电建设项目在经济上是否可行的主要评价指标，其表达式为： 窆( b c ) ，( 1 + e i r r ) ：0 式中，b 经济效益流入量，万元5 c 经济效益流出量，万元； 刀计算器，年： f 计算器各年序号： ( b c ) ，第t 年的经济净效益流量，万元。 2 ) 经济净现值( e c o n o m i cn e tp r e s e n tv a l u e ，e n p v ) 财务净现值为按电力行业基准收益率将该项目各年的净现金流量折现到建设 起点的现值之和，是考察项目在计算器内盈利能力的动态评估指标。表达式为： 脚y ：窆( b c ) ，( 1 + ( 4 _ 2 式中，i 。社会折现率。 其他符号意义同前。 3 ) 投资回收期( p a y b kt i m e ，p t ) 投资回收期是项目净现金流量累积等于零时所需要的时间， 务上投资挥手能力的主要静态评价指标。表达式为： 一 2 ( c i - c o ) , = o 是考察项目在财 4 ) 经济效益费用比( e c o n o m i c a lb e n e f i t c o s tr a t i o ，e b c r ) 经济效益费用比为项目效益现值与费用现值之比，其表达式为： e b c r = f = 1 月 t - i - 1 忍( 1 + ) c f ( 1 + ) 叫 ( 4 - 3 ) 第4 章梯级开发项目综合效益评价体系的建立 3 1 发电、灌溉、供水及水产养殖和旅游效益在上一章中已经得出了表达式，此 处就不再赘述。 4 4 2 社会效益指标值的确定 1 ) 移民 兴建水利工程的一个最重要的部分就是移民，修建水库，由于蓄水造成一定 范围的淹没和浸没，将使库区内及库周边原有耕地、建筑物及矿井等被废弃，住 房、工厂、交通线路等被迫迁址改建，居民随之迁移，这些被迫迁移的居民称为 移民。 在一些比较大的流域，移民工程耗资巨大，甚至能占到工程总投资的4 0 一 5 0 ，所以，移民工程能否顺利进行，新移民是否能安居乐业，不仅关系到水利工 程项目能否顺利进行，而且关系到本地区的经济发展和社会稳定。因此，高度重 视移民问题是保障项目顺利进行及实现项目预期目标的根本保证。由于移民工程 的复杂性和可能造成的广泛的影响，对移民工程的评价也必须考虑到很多因素， 为了计算简便，可以采用移民工程总费用和按照新移民安置规划办法进行计算。 2 ) 防洪效益 小流域兴建水利工程的防洪效果是很明显的，主要体现在提高下游防洪标准 上。应该对其防洪能力和因此而带来的社会效益进行合适的评价，要查阅大量的 当地水文资料，了解相应的防洪标准，如保护区面积、人口和财产；了解在保护 区内有无重要城镇、交通干线和名胜古迹；计算发生超过水库防洪能力的洪水时 可能造成的损失；有无预警系统和应急措施等，通过对各种情况的调查、研究和 分析，尽量将其定量表示，无法定量的因素定性描述，最后将各种指标值汇总起 来，由相应的主管部门或专家论证后给出一个综合评价值来表示。 3 ) 拦沙 小流域水资源开发有很多是以拦沙减淤、保持水土为目标的，而且小流域内 天然河道来水量小，工程规模一般不大，库容也就不大，不能设计太大的死库容， 所以必须计算拦沙效益，以水库死库容直接计算： 沙= w 死x r ( 卜5 ) 4 ) 增加就业 水利工程规模大，不但工程本身在建设期需要大量的工人，在运行期需要大 量的管理人员和维修人员，给工程所在地创造了造了大量的工作机会，同时以工 程相关的间接效益也创造了大量的间接就业机会，这为解决地区人民就业压力， 3 2 第4 章梯级开发项目综合效益评价体系的建立 提高就业率，加快了地区经济发展速度，是项目社会效益的重要组成指标。对于 就业机会指标的计算，可以由相关劳动人事部门和工程管理部门根据工程规模、 和工程辐射范围等因素并结合相似工程经验给出估计值。 5 ) 文化古迹 水库在需水过程中，水位线会逐渐升高，这就有可能淹没水库周边的一些村 镇、农田、房屋、还有一些名胜古迹和文化遗址。文化古迹评价指标主要是针对 水利工程建设中涉及到文化古迹搬迁和保护的水利工程，文化古迹具有珍贵的历 史价值、科学价值和艺术价值，任何破坏和毁损都是不被允许的，必须妥善安 置和保管，所以，要充分重视该评价指标。主要是文化古迹的运输费用和保管 费用。 6 ) 人民健康 人民健康主要是指由于工程的建设，为工程所在地居民生活提供清洁、安全 的饮用水，避免由于水质量下降而发生地方病从而带来的社会效益，其计量方法 可以参考相似工程的经验。 7 ) 提高人民生活水平 经济发展的最终目标就是提高人民生活水平是，一切工作的核心都要以人民 的利益为根本出发点，同样，在水利工程评价过程中同样也要积极重视人民生活 水平的提高。 8 ) 改善农业生产条件 水利工程建设后，改变了原有合川径流，调节了水资源的时空分布，枯水期 也能得到一定的水量进行农业生产，这就改善了地区农业生产条件，增加了农民 收入，有利于地区经济发展。 9 ) 群众支持程度 水利工程的建设离不开工程所在地群众支持，群众支持程度对工程建设具有 十分特殊的意义，它不但能保证工程得以顺利建设和正常运行，也体现了可持续 发展和以人为本的原则。对此指标的衡量可以采用直接的填表调查的方法获得， 通过调查总结之后，以群众支持率来表示。 其它社会效益指标是指除了上述指标以外的其它社会影响，可以结合工程实 际情况由专家打分法计算。 4 4 3 生态环境指标值的确定 环境指标主要用以评价工程兴建可能对环境造成的综合影响，其中水环境质 量、土壤环境质量、地质环境影响、森林植被和水生生物影响及其它可以通过项 目的环境影响评价结果获得。根据国家相关部门的规定，水利建设在动工前必须 第4 章梯级开发项目综合效益评价体系的建立 3 3 进行环境影响评价，要对项目对环境的造成响给出全面具体的分析，因此项目的 环境影响评价也是对于水利建设综合效益评价的重要数据来源，在指标使用过程 中可以采用资料给出的实量指标也可以采用对比评分的方法得出。 因为梯级水库形成后水域面积将比原来有较大增加，这将改变局部范围内的 水文气象条件。水面蒸发量增加，近地层温度升高，动机气温在库周有所增加， 评价时也需要关注这一指标。梯级开发工程的水库淹没及工程占地面积巨大，减 小了当地环境容量，减少了人均耕地：坝枢工程、引水工程和厂房工程施工会新 增水土流失；水库蓄水后，局部库岸岩石可能失稳，短期内水土流失可能加重而 增加库内泥沙淤积；施工期的废气、废碴、噪声、放炮振动等对环境带来不利影 响，必须高度重视生态环境的恢复这一指标。小流域的梯级开发工程主要目的就 是充分合理利用水资源，所以，水资源的合理利用也是一项重要的评价指标，需 要水库管理人员的优化调度。 综上，本文小流域的水电开发综合效益从经济、社会、环境三个方面，共选 取了2 5 个指标来进行评价，这些评价指标基本上涵盖了小流域水电开发工程的所 有主要尿素。但是在具体工程实践中，应该根据项目工程实际情况、自身特点、 追求的效益目标等因素在上述评价指标当中选取恰当合理的指标构成评价指标体 系来对工程进行评价，根据定量方法与定性方法相结合的原则，并同时考虑数据 采集的难度，灵活的选取评价指标，只有这样才能真正发挥综合效益评价的作用， 为项目可行性规划与决策服务。 4 5 本章小结 ( 1 ) 明确了建立小流域水能资源梯级开发项目综合效益评价体系的意义，主 要体现在如下三个方面：a ) 可以做为项目可行性评价的依据，避免项目盲目建设； b ) 有利于项目与社会环境协调发展，提高项目的整体经济效益：c ) 有利于生态环 境保护和自然资源合理利用。 ( 2 ) 确定了建立小流域水能资源梯级开发项目综合效益评价体系的依据和原 则。依据是以国家及有关部门颁发的有关水利建设项目评价的基本规范和标准、 有关的勘察、设计、分析报告等；评价原则是全面性、概括性、结合性、可操作 性、可测性和灵活性。 ( 3 ) 建立了小流域水能资源梯级开发项目综合效益评价体系。根据评价体系 中各指标性质的不同，分为经济效益指标、社会效益和生态环境效益指标三大类， 每一类又包含若干个子类指标。 ( 4 ) 给出了小流域水能资源梯级开发项目综合效益评价体系中各评价指标的 取值方法。包括：a ) 经济效益指标值的确定方法( 经济效益指标包括经济内部收 3 4 第4 章梯级开发项目综合效益评价体系的建立 益率、经济净现值、投资回收期和经济效益费用比4 个指标) ；b ) 社会效益指标值的 确定方法( 社会效益指标包括移民、防洪效益、拦沙、增加就业、文化古迹、人 民健康、提高人民生活水平、改善农业生产条件和群众支持程度等等) ；c ) 生态 环境指标值的确定方法( 生态环境指标包括水环境质量、土壤环境质量、地质环 境影响、森林植被和水生生物质量等) 。 第5 章梯级开发项目综合效益评价体系求解 3 5 第5 章梯级开发综合效益评价体系求解 上一章选取了有代表性的评价指标建立了梯级开发综合效益评价体系，并讨 论了一些指标值的求法。但是评价体系的建立不是最终目的，真正的目的是要为 工程规划的可行性决策提供理论支持。如果想实现这个目标，只是确定了具体的 评价指标是无法满足实际工程需要的。因为在具体的工作实践中，各个备选方案 之间存在着巨大的差异，这就造成了评价结果的大相径庭。一个方案或许有较好 的经济效益，但是却可能造成极大的生态环境破坏，或者是社会效益不佳；相反 的，另一个方案能有良好环境效益或社会效益但是经济效益却极差导致工程无法 实施；或者是各个备选方案的各项评价指标比较接近，无法直接区分其优劣。因 此必须在工程规划方案进行评价时，确定一个综合效益评价指数，通过对比这一 指数来进行方案的选取。具体操作中主要包括：筛选评价指标、选取关键指标、 确定指标权重和计算综合效益评价指数这四个步骤，如图5 1 所示。 计 筛选确算 选取定 综 评关指 合 价 、 键 标 - 效 ， 益 r 指指权 评 标标重价 指 数 图5 1 指标体系的应用步骤 f i g 5 1p r o c e d u r eo fe v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m 5 1 筛选评价指标 上一章所建立的流域水电梯级开发综合效益评价指标体系中所涉及的2 5 个评 价指标基本上涵盖了流域水电开发工程所有的经济、社会和环境影响，但在具体 的工程实际应用中，由于不同水利工程所处地理环境不同，开发目的又各有侧重， 往往并不会包括上述全部2 5 个指标的影响，而只是涉及到其中某几个指标，因此 在应用该评价指标体系时首先是要根据具体工程的实际特点及其主要目的对于上 述2 5 个指标进行筛选，确定工程所涉及的那一部分指标。 5 2 选取关键指标 在本文所提出的2 5 个具体的评价指标中，各个指标的重要程度是不相同的， 3 6 第5 章梯级开发项目综合效益评价体系求解 有些指标是决定水利工程规划是否科学，是否可行，能否顺利实施的关键因素， 如果这类指标不满足条件，工程规划方案就是不可行的，不能进行施工；相对的 有些评价指标就属于非关键因素，它们的好坏不会直接影响到工程规划的可行性， 只能影响到其优劣。因此，必须对这些指标进行分级，区分其重要性，确定其中 的关键指标，这有利于规划方案设计部门抓住重点，提高工作的效率。 在2 5 项评价指标当中，属于常规性关键指标的主要有经济内部收益率、经济 净现值、经济效益费用比三个指标，原因在于经济内部收益率建设项目经济评价 的重要指标，反映了建设工程对地区国民经济发展的总体贡献，国家明确规定其 值大于社会折现率( = 1 2 ) ；经济净现值( e n v p ) 不小于零，经济效益费用比 ( e b c r ) 不小于l 时，该项目在经济上方为可行。除了以上两个指标外，还有移 民的迁移安置问题也十分重要，移民问题一旦处理不妥当就会产生一系列的严重 后果，将会严重影响工程的顺利实施和工程目标的实现，因此必须重视移民问题。 还有其它的关键指标，要根据工程实际和具体情况与工程目标来确定。 5 3 确定各指标权重 5 3 1 赋权方法 权重是一个相对的概念，只针对某一个指标体系而言，某一指标的权重是治 该指标在该评价体系中的重要程度。 确定指标权重是对工程项目进行效益评价的最关键步骤。 所谓确定指标权重就是通过对各指标的重要性程度进行分析，确定其权重的 过程，重要性越大则权重越大，反之就越小。权重的确定过程中一般要进行归一 化处理，使各个指标权重介于0 与1 之间，并保证其之和等于1 。权重的确定主要有 主观赋权法，客观赋权法和主客观结合法三种。主观赋权法是根据评价人主观上 对各指标的重视程度来决定权重的一类方法，主要有德尔菲法、层次分析法等。 客观赋权法是根据各指标标准化后的数据，按照一定的规律计算出其权重的一类 方法，主要包括因子分析法、熵值法、均方差法等。 1 ) 主观赋权法 在确定权重时，为了达到准确的目的，除选择合适的评价方法外，还应当利 用集体的智慧。确定权重，最关键的是要全面、准确地把握各指标之间的重要程 度差别。对个体而言，由于受到工作环境、思想观点的影响，以及对某个行业了 解情况不同等原因，往往会得出带有一定偏见的结论，因此主观赋权法主要是采 用集体讨论分析的方法，以求达到取长补短，集思广益的效果，确保以客观、公 正的立场确定指标权重。主观赋权法的主要缺点是主观随意性较大；优点则是专 第5 章梯级开发项目综合效益评价体系求解 3 7 家可以根据实际问题，合理地确定各指标权系数之间的排序，不至于出现指标系 数与指标实际重要程度相悖的情况。 这样确定权重主要有两种方式，一种是集中评定、另一种是分散评定。集中 评定就是将有关评价人员集中在一起，共同分析讨论，评价各指标权重。集中评 定的优点是时间短、效率高，当有条件将有关评价人员集中在一起时，多数情况 下采用这种方法。分散评定，就是分别由分散在各地的评价人员独自评定，然后 进行集中、调整、确定出各指标权重，整个评定过程是一个评定集中反 馈调整统一的过程，其优点是可以有效地避免集体评定中群体思想的影 响，准确率较高，缺点是时间较长。 下面简单介绍两种比较常用的主观赋权方法： 舢两两比较法 对每个指标i ，将方案两两比较打分得a 硅( j ，k = - i ，2 ，3 n ) a j k 2 2 ，当方菊比k 相同时； 3 _ 4 ，当方案j 比k 优时； 1 2 ，当方菊比k 劣时； 空白，当方莉= k 时 其中，口蔚+ = 4 然后对每一种方案求和：巧= ，再除以所有方案的和 得到每一指标i 对方案j 的权重。 ”1 【f t j = f , j 弓 ( 5 1 ) j = l b 1 德尔菲法 德菲尔法( d e l p h it e c h n i q u e ) ，即函询调查法，将提出的问题和必要的背景材料， 用通信的方式向有经验的专家提出，然后把他们答复的意见进行综合，再反馈给他 们，如此反复多次，直到认为合适的意见为止。 首先将综合评价指标体系及对指标的说明以信函的形式发给相关专家，请专 家根据自己对各指标相对重要程度的判断，按规定的量值范围为各指标评定权值。 专家意见返回后，调查者要对数据进行统计处理，检验各专家意见的集中分散程 度，以便决定是否需要重新调查。统计方法如下：专家意见集中程度：由指标权 值的均值表示。设指标体系同一层次共有m 个指标，现在请n 位专家分别对m 个指 标确定权值，则对每一指标所赋权值的均值为： 3 8 第5 章梯级开发项目综合效益评价体系求解 丽：三窆n 嵋2 一k = i 式中，m 第i 个指标权重均值； 第k 个专家对第i 个指标赋权值。 各个专家意见的离散程度，用指标的标准差表示： 咔丽 - - 2 一般当q o 6 3 时，表示专家意见分散，应重新确定。 专家意见协调程度用变异系数和协调数度量。 聍：一o - , 七= 群与鼢一w ) 2 热石= 去耖 ( 5 3 ) c ) 层次分析法 所谓层次分析法，是指将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标 分解为多个目标或准则，进而分解为多指标( 或准则、约束) 的若干层次，通过 定性指标模糊量化方法算出层次单排序( 权数) 和总排序，以作为目标( 多指标) 、 多方案优化决策的系统方法，称为层次分析法。 层次分析法的特点是在对复杂的决策问题的本质、影响因素及其内在关系等 进行深入分析的基础上，利用较少的定量信息使决策的思维过程数学化，从而为 多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策方法。尤其适合于 对决策结果难于直接准确计量的场合。 根据对一定客观现实的判断就每一层的相对重要程度给予定量表示，然后利 用数学方法确定每一层元素的权重，并通过排序结果分析和解决问题。其基本步 骤包括： 分析系统中各因素间的关系，对同一层次各元素关于上一层次中某一准则 的重要性进行两两比较，构造两两比较的判断矩阵： 第5 章梯级开发项目综合效益评价体系求解 3 9 由判断矩阵计算被比较元素对于该准则的相对权重，并进行判断矩阵的一 致性检验： 计算各层次对于系统的总排序权重，并进行排序。 最后，得到各方案对于总目标的总排序。 2 ) 客观赋权法 为了减少在确定权重过程中人为因素的干扰，人们提出了另一类确定权重的 方法一客观赋权法。原始数据来自于评价矩阵的实际数据，切断了权重系数主 观性的来源，使系数具有绝对的客观性。客观赋权法的基本思想是：权重应当是 各个指标在指标总体中的变异程度和对其它指标影响程度的度量，赋权的原始信 息应当直接来源于客观环境，处理信息的过程应是深入探讨各指标间的相互联系 和影响，再根据各指标间的联系程度或各指标所提供的信息量来决定指标的权重。 下面以因子分析法和熵值法简要说明其原理。 a ) 因子分析法 因子分析法是一种多元统计分析方法，它从所研究的全部原始变量中将有关 信息集中起来，通过探讨相关矩阵的内部依赖结构，将多指标综合成少数因子， 再现指标和因子之间的相关关系，并进一步探讨产生这些关系的内在原因。 b ) 熵值法 熵值法是一种根据各指标数据传输给决策者的信息含量的大小来确定指标权 重的一种方法。设有r 1 个方案，i l l 项评价指标，x i j 为第i 个方案第j 个指标的原始数 据，y i j 为标准化后的数据。对于给定的第i 项指标，x i j 的差异越大，则该项指标 对方案的比较作用就越大，即该项指标包含和传输的信息越多。信息的增加意味 着熵的减少，熵可以用来度量这种信息量的大小。 3 ) 组合赋权法 组合赋权法是人们根据主、客观赋权法各有优缺点而提出的一种综合方法。 组合赋权法又可分为线性加权组合法与乘法合成归一化法两类，但它们也不完善， 乘法合成归一化法仅适合于指标权数分配较均的情况，线性赋权法确定的权数则 不一定合理。 通过上面对主观赋权法和客观赋权法的基本思想及其各自典型方法的简要说 明，可以看出主观赋权法的特点主要是简洁、快速，所需数据及相应精度的要求 比较低：客观赋权法的特点是逻辑关系清晰、计算方法严密、结果较为精确，但 同时其对于数据的要求也相应较高。 由于在对水利工程的综合效益进行评价的过程中，特别是对社会效益的衡量 时，对于评价指标的确定往往无法用明确的数值表示，而采用定性描述或对比打 分的方法，此外对于水利工程的间接经济效益也多采用经验估计的方法，因此， 4 0 第5 章梯级开发项目综合效益评价体系求解 受到这种数据精度的影响，在实际工作中很难采用客观赋权法，而较多地采用主 观赋法。 在主观赋权法当中，层次分析法具有层次分明、条理清晰、数据精度要求低、 结果相对其它主观方法较为准确的特点，同时层次分析法有助于明确综合指标体 系各层级和各指标之间的逻辑关系，从而也保证了评价的科学性。因此，本文将 主要采用层次分析法来确定工程综合效益评价指标体系的权重。 5 3 2 层次分析法 层次分析法( a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s 简称a h p ) 是将决策总是有关的元素 分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。 该方法是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于本世纪7 0 年代初，在为美国国防部 研究”根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配”课题时，应用网络 系统理论和多目标综合评价方法，提出的一种层次权重决策分析方法。 层次分析法方法实用、简明、又有严谨的理论基础，是一种评价选优的有效 科学方法。其主要用途有两种：一是对多方案进行排序选优，另外一种是在多指 标体系中，对各项指标进行排序，确定其相对总目标的权重。 本文主要是采用层次分析法来确定水利建设综合效益评价指标体系中各评价 指标的权重，其基本步骤与方法如下： 1 ) 明确研究问题。即明确研究问题的范围，所包含的因素及其因素之间的4 0 建设项目综合效益评价方法体系相互关系，需要求得的结论等。 2 ) 建立层次结构模型。根据水利工程的实际情况、主要功能、发展目标等因 素，在深入分析的基础上。在上文所述的3 0 个评价指标当中选取合适的评价指标 构成指标体系，并按照指标间的逻辑关系将指标体系划分为目标层、准则层和指 标层三个层次。 3 ) 采用t h o ma sl s a t t y 标度法，邀请相关专家及工程项目人员打分，构建判 断矩阵。任何系统分析方法都是以一定的信息为基础，a h p 的信息基础主要是人 们对于每一层次各个元素指标的相对重要性给出的判断。将这些判断用数值表示 出来，写成矩阵的形式，即所谓的判断矩阵，这是运用层次分析法的关键一步。 为了综合不同方面专家的意见，使权重的确定建立在更为广泛的专家咨询的基础 上是十分必要的，主要是采用发放专家意见调查表的方法，在调查表中应对各指 标的具体内容给出详尽的描述，并注明评分标准与填表说明。然后在此基础上， 构建判断矩阵。判断矩阵的构造方法是将同一目标、同一准则下的因素进行两两 比较，并按照t h o ma sl s a t t y 标度法的1 叫比例标度对其重要程度赋值( 如表5 1 所示) ，比较结果，即等级标度，记作面，填入两两比较判断表格第i 行、第j 列的 第5 章梯级开发项目综合效益评价体系求解 4 1 栏目中，表示第i 行因素比莉列筠的相对重要程度。由此构成行比列的判断矩阵。 ( 如表5 2 所示) 表5 1 重要性标度含义表 t a b 5 1m e a n i n go f t h ei m p o r t a n c eo f s c a l e 重要性标度含义 1表示两个元素相比，具有同等重要性 3表示两个元素相比，前者比后者稍重要 5表示两个元素相比，前者比后者明显重要 7 表示两个元素相比，前者比后者强烈重要 9 表示两个元素相比，前者比后者极端重要 2 ，4 ，6 ，8表示上述判断的中间值 若元素i 与元素j 的重要性之比为a j j 则元素j 与元素i 的重要性之比 倒数 为a j i ：l a i j 表5 2 判断矩阵 t a b 5 2t h ej u d g m e n tm a t r i x 第1 列a i第2 列a 2第3 列a 3第n 列a n 第1 行a 11 第2 行a 2 l 第3 行a 2 l 1 第n 行a n1 在表5 - 2 所示的判断矩阵中，对角线上的标度均为1 ，如果a ；比a j 的等级指 标为5 ，即a ；j - 5 ，则a j 比a ；的等级指标为其倒数，即a j ；= l 5 。所以只需对每两个 因素做一次比较即可。 4 ) 计算判断矩阵的特征值和特征向量，求出相应的权重。 计算矩阵各行元素乘积 = l - i 嘞 ( 5 1 ) j = l 4 2 第5 章梯级开发项目综合效益评价体系求解 计算n 次方根 可= 瓶 ( 5 7 ) 对向量进行规范化 将上述n 次方根所得n 个向量组成矩阵，并对其进行规范化处理。方法如下： ( 5 8 ) 以上各式中，为第i 行第j 列的数值，代表第i 个指标与第j 个指标的相对重要度。 5 ) 矩阵一致性检验 表中个值应存在以下递推关系： 嘞2 鲁2 罢2 考2 鲰。2 尝 c 5 9 ， 其中，k = i ，2 ，3 ，i i 。 对于构造判断矩阵，是两两因素相比，每一个因素都不止与一个因素有比较 关系，两两因素相比的结果，是否能使全部因素在相互比较关系中，都能取得上 式的一致性结果，这在构造矩阵时并未得到保证。所以，应对判断矩阵进行一致 性检验，其一般步骤如下： a ) 求出判断矩阵的最大特征值k b ) 计算一致性指标c i ， a = 帮 c ) 确定值。见下表 表5 3 判断矩阵r i 值表 t a b 5 3r in u m b e ro f t h ej u d g m e n tm a t r i x ( 5 1 0 ) 123 4 56789 o o0 5 80 91 1 2 1 2 4 1 3 21 4 11 4 5 可磊同 = 坼 第5 章梯级开发项目综合效益评价体系求解 4 3 d ) 计算c r ， c r ：c i r i 最后进行一致性分析，如果c r 0 0 1 ，则判断矩阵有满意的一致性。 5 4 综合评价值的确定 综合效益评价值的计算步骤如下： ( 1 ) 对评价指标值进行标准化 助叩南 h 2 3 m 式中，i 各规划方案 i 各评价指标 嘞标准化后的各指标值 c ，标准化前的各指标值 ( 2 ) 计算综合评价值 乃：腑f ，主乃括勺+ 艺吼胍q ，1 = l q + i 式中，乃第i 个方案的综合评价值； 脚第i 个方案的关键因素调整因子； q ，第i 个方案的第i 个评价指标的权重； c ，第i 个方案的第i 个关键指标的标准化值； 川j q ，第i 个方案的第j 个非关键性指标的标准化值 觚= 丌矾峨为第i 个规划方案的第k 个关键指标的调整因子，其作用 是用以体现美键因素在评价过程中的作用，即只有所有的关键指标符合要求时， 规划方案方为可行，任何一项关键指标不达标，方案即立刻被否定。 r 一1 i 矾= i l o 第k 个关键指标满足要求 第k 个关键指标不满足要求 采用层次分析法确定权重，并确定出关键指标的基础上，通过以上公式可以 计算出相应工程建设方案的综合效益评价值，则评价值最大的即表示其综合效益 4 4 第5 章梯级开发项目综合效益评价体系求解 最佳，应为可行的最优项目规划。 5 5 本章小结 本章研究第四章建立的小流域水能资源梯级开发项目综合效益评价体系的求 解方法。求解过程包括如下四个步骤：筛选评价指标、选取关键指标、确定指标 权重和计算综合效益评价指数。具体内容如下： ( 1 ) 筛选评价指标：建立的流域水电梯级开发综合效益评价指标体系中所涉 及的2 5 个评价指标，要根据具体工程的实际特点及其主要目的对于上述2 5 个指标 进行筛选，确定工程所涉及的那一部分指标。 ( 2 ) 选取关键指标：对指标进行分级，区分其重要性，确定其中的关键指标， 这有利于规划方案设计部门抓住重点，提高工作的效率。 ( 3 ) 确定指标权重：确定指标权重是对工程项目进行效益评价的最关键步骤， 权重的确定主要有主观赋权法，客观赋权法和主客观结合法三种。本文主要是采 用主观赋权法中的层次分析法来确定水利建设综合效益评价指标体系中各评价指 标的权重。 ( 4 ) 计算综合效益评价指数：综合效益评价值的计算步骤为：a ) 对评价指标 值进行标准化；b ) 计算综合评价值。 第6 章评价指标体系的应用实例 4 5 第6 章评价指标体系的应用实例 成功的建立起一个理论体系并不是最终目的，还要验证其与工程实际的契合 度，验证是否能够应用到工程实际中去。本文以重庆市城口县石溪河流域水力梯 级开发项目为参照，研究了梯级开发综合效益评价体系，并用其检验该项目的可 行性和推荐最佳开发方案。 6 1 城口县基本情况概述 6 1 1 城口县自然地理情况 城口县位于重庆市最北端，地处大巴山南麓，界于东经1 0 8 。1 5 7 1 8 盯至1 0 9 。1 6 7 4 3 ，北纬3 l 。3 7 7 2 5 至3 2 。1 2 1 3 之间。东邻陕西镇坪、平利，西 与四川宣汉、万源相交，南连重庆开县、巫溪，北接陕西岚皋、紫阳，因居三省 之门户名“城”，扼四方之咽喉称“口”而得其名。县境内东西长9 6 k i n ，南北宽6 6 k m ， 全县幅员面积3 3 0 4 k m 2 。城口地理位置偏僻，远离大中城市，距重庆市区5 3 0 k m ， 离西安市5 5 0 k m 。全县辖2 4 个乡( 镇) 、1 8 8 个村。 城口县自然资源较丰富：一是矿产资源十分丰富，主要有锰、钡、煤、铁、 铅、锌、大理石、古生物化石等2 0 多种。其中锰矿储量达2 0 9 0 多万t ，是全国五 大重点矿区之一；钡矿储量在3 8 0 0 万t 以上，名列亚洲之首：煤矿储量1 2 0 0 0 万 t ，大理石储量1 8 0 万m 3 ，石灰石储量5 0 0 0 0 万t ，正在探查中的铂钯多金矿前景 诱人。二是全县森林资源丰富，有天然林保护面积2 8 6 万亩，是国家级大巴山自 然保护区；有各类草场1 3 0 多万亩，能载畜2 0 0 余万个羊单位，发展草食牲畜有 得天独厚的条件。另外名特产品种类繁多，生漆、茶叶、药材素称三秀”；富锌富 硒、防癌抗癌、无污染的城口茶叶质地优良，鸡鸣茶已荣获国家“绿色食品证书”， “鸡鸣寺院茶”获得国际专利商标。中药材有5 2 0 多个品种，盛产杜仲、天麻、黄连 等。其它土特产品，如核桃、猕猴桃、香菇、板栗等也有较大产量，2 0 0 1 年我县 被国家林业局命名为“中国核桃之乡”。三是水力资源丰富，全县水能理论蕴藏量 5 3 8 万k w ，可开发量3 8 8 万l c w ，目前仅开发2 7 6 5 万k w ，仅占可开发量的7 1 3 。 四是旅游资源得天独厚，黄安坝景区已被列入重庆市“十大旅游精品 景区，九 重山已被国家林业局正式批准为国家级森林公园。 6 1 2 社会经济发展状况 1 ) 发展现状 城口县幅员面积为3 3 0 4 k m 2 ，全县耕地面积3 4 7 万亩，占幅员面积的 7 0 4 ，森林2 3 9 0 4 万亩，森林覆盖率为4 8 5 。全县辖2 4 个乡镇、1 8 8 个村， 第6 章评价指标体系的应用实例 2 0 0 4 年末总人口2 3 0 7 万人，其中农业人口2 0 5 2 万人，占总人口的8 8 9 5 ，非农业人口2 5 5 万人，占总人口的1 1 0 5 ，人口密度为7 0 人k m 2 。 2 0 0 4 年，全县完成国民生产总值7 8 7 8 7 万元，人均g d p 3 4 4 3 元，固定资 产投资5 1 9 4 8 万元。第一产业实现增加值2 3 4 9 3 万元；第二产业实现增加值 3 1 7 1 7 万元，其中工业实现增加值2 2 2 0 0 万元；第三产业实现增加值2 3 5 7 7 万 元。全县粮食总产量为8 7 2 万t ，农民人均纯收入1 8 3 1 元。 城口县农业以粮食生产为主，主要粮食作物为水稻、小麦、玉米、薯类、高 粱、豆类等，经济作物主要为油料、瓜果、烟叶、甘蔗、麻类等。2 0 0 4 年全县粮 食播种面积4 8 9 7 万亩，粮食总产量8 7 2 万t ，平均亩产1 7 8 k g ，农民人均产粮 4 2 5 k g 。经济作物中油料产量1 1 4 1 t ，茶叶3 5 3 t ，烟叶4 2 7 t ，水果1 8 8 6 t 。 城口县工业基础薄弱，主要是以锰矿、磷肥、水泥、电石、原煤、机修、巢 丝、能源、食品、饮料酒为主。全年实现工业总产值6 9 2 1 9 万元，增加值2 2 2 0 0 万元。其中轻工业产值9 3 9 9 万元，重工业产值5 9 8 2 0 万元。工业经济效益综合指 数达1