王巨玺
中铁一局集团市政环保工程有限公司
摘要：河道是城市文明的摇篮，在城市快速发展过程中，河道对城市经济的稳定性具有关键性的作用，因此河道治理的研究越来越受到关注。本文基于层次分析法，运用AHP软件对河道治理过程的方案进行优化，河道治理要考虑护岸工程、堤防工程及水工建筑物的综合治理，为河道治理提供借鉴和参考。
关键词：河道治理；层次分析法；方案优化
1引言
伴随社会经济的发展步伐，尤其是区域经济发展中，河道治理工程在其中的作用越来越显著。在河道治理过程中会面临新问题，这需要更高的综合治理方案和方法来适应工程的需要，以满足城市发展的需求。国外在河道治理方面非常注重河流治理和生态保护的协调，如美国、加拿大和日本，针对河道治理专门编写了相关的手册和标准，对河道治理的生态修复和堤防生态保护进行了详细阐述，并提出了相关的设计方案[1-2]。为其他国家在河道治理方面提供了参考。而国内在河道治理方面最早是从大禹治水开始，我国在这方面也积累了丰富的治理经验，在施工过程中采取了“预防为主、生态修复”的方案，经历了初级治理阶段、治理和预防阶段和环境保护和河道治理的综合阶段。各地也出台地方河道建设标准、治理导则和评价标准来指导相关工作。
徐后涛[3]通过对上海市中小河道生态健康评价，建立了上海市河道生态健康评价模型，提出了不同类型河道生态治理的重点。李宝东[4]通过对山东省洙赵新河进行研究，提出了山东省河道治理的方案和实践数据。黄迪[5]通过对大沽河生态护岸技术进行试验研究，提出了大沽河生态护岸形式的综合评价指标体系，构建了综合评价模型。徐球[6]分析了农村河道治理规划中的问题，提出了分级分类方法和生态治理评价模型。
2河道治理存在的问题及治理的必要性
2.1河道治理存在的问题
目前在河道治理过程中，常出现河岸工程坍塌、污染河水、河滩破坏、植被破坏等事件，在城市河道治理中桥梁工程较多，在桥梁周边较容易形成人为缺口、疏挖河槽、植被等，造成河道堤防工程的不完整和不连续，和现有的防洪设计标准不一致，危及了河道堤防的安全和当地人们的生活和工作。
在城市郊区的堤防工程由于弃土和人为取土的影响，造成堤防工程残缺不全，部分河槽高低不一，形成了大量的缺口，给城市防洪工程造成安全隐患。在调查中发现目前大部分河道的平槽过流能力偏低，现状除涝的过流量和设计流量达不到要求，大部分河道达不到有五年一遇的除涝标准，而现状防洪工程达不到50年一遇的防洪能力设计要求。河道堤防工程中砂质土较多，缺少生态植被修复，如有降雨出现，影响河道工程的安全，降雨对河道的冲刷，将造成河道坍塌，进而影响周边堤防，危及河道沿岸的建筑物的安全和水工建筑物的使用。
2.2河道治理的必要性
随着社会的发展，环境保护和生态治理已经成为目前发展的主流，国家已经在城市区域内推行河长制，加强河道治理的安全和生态保护，因此河道治理工程势在必行。实施城市河道堤防治理和除涝基础设施工程建设，减轻水灾对城市的损失，是推动城市经济发展的需要。
随着城市人口的增加，对生活用水和生产用水增加，实施城市河道工程的治理可以保障人们的用水，促进城市的稳定，对周边生态保护也有一定的促进作用。保护生态环境，河道治理工程占据一定的地位和作用，洪涝灾害危及城市人民的生命和财产的安全，阻碍城市的健康稳定发展。因此，开展河道治理工程，加大城市河道防汛能力和除涝能力，提供城市河道的防洪标准，能解决河道周边群众和人民的切身利益，保障人民的生活和生产，是非常必要的基础设施问题。
3层次分析法在河道治理中的应用
3.1层次分析法的介绍及计算流程
层次分析法简称AHP，是一种将涉及多个目标的复杂决策问题当作一个系统，将最终方案目标分为多个指标或准则，进而分解为多指标（约束、准则）的若干层次，在通过定性指标模糊量化法得出层次单排序、总排序，然后确定最终方案的分析方法。
层次分析法的计算步骤如下：
（1）建立层次结构模型
通过决策的目标、准则、对象之间的相互关系分为最高层、中间层、最低层，然后建立层次结构模型。
（2）构造判断矩阵
对各准则下各因素进行两两比较，根据重要程度评定等级，用表示因素与因素比较结果。两两比较结果构成的矩阵即为判断矩阵，可用公式3·1表示，表5.1为9个重要性等级及其赋值。
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（3·1）
（3）层次单排序及一致性检验
对于判断矩阵最大特征根的特征向量，经归一化得出的结果，记为。为上一层次因素与该层次因素相对重要性的排序权值，该比较过程即为层次单排序。层次单排序的确定需一致性检验，即对（一致矩阵）确定不一致的范围。一致性指标可用表示，计算公式如5·2所示。
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（3·2）
λ-- 判断矩阵特征值的特征向量
n--n 阶一致阵的唯一非零特征根
（4）层次总排序及一致性检验
计算某一层次所有元素对最终决策目标的相对重要性权值，该过程即为层次总排序，计算过程从最高层向最底层依次进行。
表3.1比例标度表
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3.2基于层次分析法对结构模型方案的确定
（1）建立层次结构模型
在河道治理方案的确定过程中以河道治理方案优化的评估为最高层，下分为工程建设任务、工程建设规模两个准则层，治理沿岸建筑物、整修加固堤防、疏挖河槽、河道工程、堤防工程、防汛工程、水工建筑物工程七个指标层；常规方案、综合治理和生态修护方案为三个最底层。由以上划分要求可构件如图1所示层次结构模型。
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图1 河道治理方案优化评估的层次结构模型图
（2）层次单排序及一致性检验
以中间层为准则层，工程建设任务记作B1、工程建设规模记作B2，以治理沿岸建筑物、整修加固堤防、疏挖河槽、河道工程、防汛工程、堤防工程、水工建筑物工程为指标层，治理沿岸建筑物记作C1、整修加固堤防记作C2、疏挖河槽记作C3；河道工程记作C4、堤防工程记作C5；防汛工程记作C6、水工建筑物工程记作C7。
表3.2准则层B1与指标层C1-C3间判断矩阵表
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（注：一致性比例：0.0089，对“河道治理方案优化”的权重：0.8333；：3.0092）
表3.2准则层B2与指标层C4-C7间判断矩阵表
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（注：一致性比例：0.0247，对“河道治理方案优化”的权重：0.1667；：4.0658）
（3）方案优化结果分析
通过层次分析法所得的结果显示，在备选方案中，生态修护方案的权重为0.6566，常规方案的权重为0.2363，综合治理的权重为0.1071。可见，生态修复越来越受到社会的重视，保护城市的生态环境，在进行工程建设的同时，不能以牺牲环境为代价，但在河道治理过程中，方案投资成本也在考虑的范围，河道治理方案要以最大程度维持河道周边的自然形态，提升河道的整体防洪能力。
4 结论
（1）AHP层次分析法应用于河道治理系统评价，将定性分析与定量计算有效的结合起来，使评价模型具有系统性，该方法数学模型简单，容易掌握，是一种简洁实用的决策方法，对多因素多层次的复杂问题评判效果显著，是别的数学模型难以代替的方法。
（2）层次分析法适用于河道治理方案优化的系统评价，通过权重的分析提出了河道治理的系统评价准则，建立了河道治理的系统评价指标体系模型，确定出最优的河道治理的系统评价方案。
（3）在河道治理评价系统中，生态修复技术是未来城市河道治理中不可缺少一部分。
参考文献
[1]The U.S.Army Corps of Engineer,Hydraulic Design of Stream Restoration Projects[M],2001．
[2]刘树坤.日本城市河道的景观建设和管理团[J].海河水利，2003（03）：68-70.
[3]徐后涛. 上海市中小河道生态健康评价体系构建及治理效果研究[D].上海海洋大学,2016.
[4]李宝东. 山东省洙赵新河综合治理方案优化研究及实践[D].山东大学,2018.
[5]黄迪. 大沽河生态护岸技术的试验与评价研究[D].青岛理工大学,2016.
[6]徐球,李大峰,仇宁. 农村河道治理规划与设计问题探讨[J]. 水利规划与设计,2015(10):14-17.