龍瀛
（北京市城市規(guī)劃設(shè)計研究院，北京 100045）

　　摘要:城市排水工程規(guī)劃對人民生活和社會發(fā)展具有重大而深遠的影響，其方案選擇決策存在著因素復雜、影響難以量化、目標不可公度、偏好難以集結(jié)等困難，筆者在分析城市排水工程規(guī)劃涉及的內(nèi)容的基礎(chǔ)上，研究了城市排水工程規(guī)劃項目決策的特點，針對不同層次、不同類型的城市排水工程規(guī)劃問題推薦了不同的決策分析方法。在北京市污水處理廠合理布局規(guī)劃項目中，采用多階段交互方法改進的多目標決策理論進行方案的選優(yōu)，將書面調(diào)查法和頭腦風暴法相結(jié)合，建立并逐步完善方案評比的指標體系，對所擬定的布局方案進行決策分析。
　　關(guān)鍵詞:決策方法；排水系統(tǒng)規(guī)劃；多目標決策；北京市；污水處理廠

Decision-making methodology of municipal drainage engineering planning

Long Ying
(Beijing Municipal Institute of Planning and Design, Beijing 100045, China)

　　Abstract: Municipal drainage planning plays an important role for the society, and it is hard to select the planning scenarios for complex influencing factors. Based on the analysis of municipal drainage system planning, features of its decision-making are studied. Various decision-making methods are introduced according to different level planning. In the project of Beijing WWTPs reasonable layout planning, multi-objective decision-making theory, revised with multi-phases and interactive characters, is employed on scenarios selection.
　　Key words:Decision-making methodology; Drainage system planning;Multi-objective decision-making; Beijing city; WWTP

1. 前言

　　城市排水工程規(guī)劃是一個涉及面較廣的研究課題，而規(guī)劃方案的選擇，往往直接影響到污水處理廠、排水管道和污水提升泵站等構(gòu)筑物和設(shè)備的投資、運行及養(yǎng)護的經(jīng)濟性，以及城市環(huán)境保護、污水和污泥資源利用、占地等諸多方面的因素，對環(huán)境質(zhì)量和人民生活有重大和長遠的影響。這類問題的方案選優(yōu)，往往是對一個復雜系統(tǒng)進行決策的過程，方案選擇應建立在全面分析、科學判斷的基礎(chǔ)上。這種問題具有綜合性的特點，往往涉及的不僅是經(jīng)濟問題，還包括環(huán)境、技術(shù)、社會影響等諸多因素，需要綜合考慮，有時還必須在不同目標間作權(quán)衡。
　　但是由于理論和方法上的缺陷，在工程實踐的過程中暴露出一些問題，如環(huán)境和社會影響問題、工程設(shè)計問題、維護管理問題等等，產(chǎn)生這些問題的原因既有客觀困難：城市排水工程規(guī)劃的復雜性、環(huán)境問題的復雜性，又有主觀問題：決策過程不規(guī)范、決策手段落后、對決策分析過程缺乏重視、理論與實踐脫節(jié)。為了解決上述存在的部分問題，筆者總結(jié)了與城市排水工程規(guī)劃有關(guān)的決策問題，歸納了對應于不同決策層次適用的決策方法，提出一種多階段交互的多屬性決策方法，并在北京市污水處理廠布局規(guī)劃項目得以成功應用。

2.城市排水工程規(guī)劃的決策分析

2.1 決策層次
　　城市排水工程的規(guī)劃方案決策不是孤立的，應結(jié)合城市工程規(guī)劃問題決策分析的層次考慮。城市排水工程的決策可分為三個層次：戰(zhàn)略決策（第一層次）、戰(zhàn)術(shù)決策（第二層次）和技術(shù)決策（第三層次），不同層次的決策都有相應的最適合的決策方法。
　　第一層次：戰(zhàn)略決策，這是一種宏觀決策，所要解決的問題是協(xié)調(diào)城市排水工程規(guī)劃與其它城市工程規(guī)劃之間的關(guān)系。這一層次的決策分析要結(jié)合各種與排水有關(guān)的外部條件提出規(guī)劃策略（如目前的排水工程與給水工程規(guī)劃聯(lián)系日益緊密，一般先綜合考慮整個城市的給排水工程，再單獨考慮給水工程和排水工程），供更高層次的決策者參考。采用的分析方法為費用效益分析、投入-產(chǎn)出分析、多目標決策分析。
　　第二層次：戰(zhàn)術(shù)決策，這是一種中觀決策，它是在戰(zhàn)略決策結(jié)果的指導下進行的。其任務是在規(guī)劃目標基本確定的條件下，尋求實現(xiàn)這一戰(zhàn)略目標的最合適方案。各種多目標規(guī)劃與多屬性決策方法、各目標數(shù)學規(guī)劃方法（主要是最小費用規(guī)劃）、網(wǎng)絡方法等都是這個層次決策分析中常用的技術(shù)。
　　第三層次：技術(shù)決策，可以看作是一種微觀決策，它是在戰(zhàn)術(shù)決策結(jié)果指導下進行的。其任務是為實施戰(zhàn)術(shù)決策所確定的方案選擇和確定最佳的技術(shù)措施。選擇最適用的污水處理流程、最合理的排水干管布置方案、最合適的排水體制等屬于技術(shù)決策。各種最優(yōu)化技術(shù)和經(jīng)驗判斷是技術(shù)決策的常用手段。
　　城市排水工程規(guī)劃的決策一般是按照上述三個層次自上而下進行的。上一層次的決策為下一層次的決策提供指導信息，下一層次的決策為上一層次的決策方案的實現(xiàn)提供保證。同時，下一層次的決策對上一層次的決策也起到反饋作用，可以根據(jù)反饋信息對預先的決策方案作出修改。
2.2 決策的特點及難點
　　城市排水工程規(guī)劃設(shè)計到各個層次的大量決策問題。對于較高層次的規(guī)劃方案選擇問題，這類決策具有如下的特點：
　　（1）需考慮外部影響。經(jīng)濟外部性是造成決策困難的直接原因，外部環(huán)境效益和社會效益以及損失難以定量化、貨幣化，環(huán)境資源的價值缺乏公認的衡量標準。
　?。?）層次性。規(guī)劃方案的決策是一個序貫的過程，包括了大量不同層次的決策問題。
　?。?）群體決策。城市排水工程規(guī)劃決策一般采取群體決策的方式。
　　城市排水工程規(guī)劃的決策存在以下主要難點：
　　（1）因素復雜。一個城市排水工程規(guī)劃方案涉及到多方面的因素。城市規(guī)模越大，涉及的問題就越復雜。城市排水工程規(guī)劃方案決策涉及生態(tài)環(huán)境影響、經(jīng)濟、社會、風險、技術(shù)條件等因素，這些因素彼此關(guān)聯(lián)又相互制約，形成了復雜的關(guān)系，求解困難；
　?。?）目標不可公度。決策中既有定量目標，又有定性目標，即使可以定量的目標其量綱也各不相同，不能用一般的數(shù)學方法統(tǒng)一衡量；
　?。?）偏好難以集結(jié)。城市排水工程規(guī)劃往往與多個管理部門有關(guān)，如城市排水公司、水務局、城市規(guī)劃設(shè)計院、政府部門等，對決策目標有不同的認識，在決策過程中不免會形成決策沖突或矛盾，增加決策的難度。
　　以上難點問題并非城市排水工程規(guī)劃決策所獨有，不過在此表現(xiàn)得更為突出。傳統(tǒng)決策分析理論已經(jīng)提出了通過多目標體系、權(quán)重和屬性值的分解-綜合，來判斷方案優(yōu)劣的思想。但城市排水工程規(guī)劃的以上難點，使得識別目標、權(quán)重和屬性，以及建立綜合評判模型的工作顯得格外困難。
2.3 規(guī)劃方案評選決策的基本方法
　　最小費用決策、環(huán)境費用效益分析、風險分析和多目標綜合評價是方案評選決策的主要方法。前三種方法都是將方案簡化為單目標決策問題來處理，需要一定的條件。由于城市排水系統(tǒng)規(guī)劃方案決策涉及的因素復雜、難以公度，基于多屬性決策理論的方案評選方法是適用的主要方法。在獲得決策方案后，可以就決策方案開展公眾調(diào)查和專家咨詢，識別潛在問題，提出修正措施和方案實施的緩解措施。
2.4 改進的多屬性決策方法
　　傳統(tǒng)的決策理論往往假設(shè)決策者擁有充分的信息，對于問題本身和客觀環(huán)境限制能夠清楚描述甚至完全數(shù)量化，決策者所追求的目標明確，不同方案的屬性值可直接計算。然而在城市排水工程規(guī)劃的方案決策中，由于因素復雜，決策者可能對問題本身、客觀條件限制、甚至個人偏好都難以清楚了解，對不同規(guī)劃方案的性能更是無法直接作出定量判斷。同時不同決策者的認識也不盡一致。難以直接應用傳統(tǒng)的多屬性決策方法。
　　解決上述問題需要通過多個循序漸進的分析階段，逐步識別方案優(yōu)劣，同時使不同決策者對方案的認識逐步達到一致，作出較為合理的決策。解決上述問題還有賴于決策者和分析者的不斷交流，發(fā)揮決策者縱觀全局的特長和技術(shù)專家的專業(yè)知識。
　　針對城市排水工程規(guī)劃的決策問題，可以考慮采用改進的多屬性決策方法，即多階段交互方法。所謂多階段，是指通過一系列循序漸進的過程，識別目標體系和權(quán)重，分析方案的屬性，集結(jié)不同決策者的偏好，對較佳方案的認識逐步達到一致。所謂交互，是指通過決策者與分析者、不同決策者之間、以及分析者與其他技術(shù)專家和公眾的反復交流，既充分體現(xiàn)決策者的偏好，又集思廣益。
　　第四部分的案例主要采用這種多階段交互改進的多屬性決策理論進行決策，具體細節(jié)請參見第四部分――案例分析。

3.案例分析

3.1 案例背景
　　北京市由于近年來水價上漲、工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)水和污水回用等因素的影響，受北京市規(guī)劃委員會委托，清華大學環(huán)境科學與工程系與北京市城市規(guī)劃設(shè)計研究院合作，在2002年對北京市污水處理廠的合理布局及規(guī)模（北京市排水系統(tǒng)規(guī)劃的一部分）進行研究，在該項目中，主要采用多階段交互方法改進的多目標決策理論進行規(guī)劃方案的選優(yōu)。本研究的技術(shù)路線如圖4-1所示。

圖 4.1 北京市區(qū)污水處理廠合理規(guī)模研究技術(shù)路線圖

Fig 4-1 Framework of Beijing city WWTPs scale study

3.2 指標體系建立
　　本次規(guī)劃建立評價指標體系時，采用了下列原則：完整性 可操作性 可分解性 無冗余性 盡量減少目標數(shù)量。在建立指標體系時，采用書面調(diào)查方式征求專家和管理人員的意見，參考了國內(nèi)外相關(guān)研究中所采用的指標體系，從工程經(jīng)濟、環(huán)境影響、工程技術(shù)三個方面建立了如圖4-2所示的指標體系。

3.2 指標權(quán)重的確定
　　重大工程項目決策的權(quán)重識別一般可采用兩種形式：書面調(diào)查和訪問調(diào)查。書面調(diào)查即問卷調(diào)查，是一種背對背的調(diào)查方式。訪問調(diào)查是一種面對面的調(diào)查方式，包括個別訪問調(diào)查（訪談調(diào)查）和會議調(diào)查（座談調(diào)查）。
　　本次權(quán)重調(diào)查采用了“背對背”和“面對面”相結(jié)合的調(diào)查方式。第一次問卷采用“背對背”的調(diào)查方式，請專家在對本研究有一定了解的基礎(chǔ)上，對各指標進行打分。第二輪調(diào)查仍然采用問卷調(diào)查形式，但把第一輪統(tǒng)計的結(jié)果及被調(diào)查的專家名單反饋給了各位專家。請專家在了解群體意見的基礎(chǔ)上，進行第二次打分。相當于“面對面”調(diào)查。采用第二次專家調(diào)查的數(shù)據(jù)，取各指標權(quán)重的均值，得到最終權(quán)重。各最下層指標的權(quán)重為：

表 4.1 　最下層指標權(quán)重
Tab 4-1Weight of detailed indexes

最下層指標 權(quán)重 1.1.1.1.1管道費用 0.137 1.1.1.1.2污水處理廠費用 0.118 1.1.1.1.3征地費用 0.08 1.1.1.1.4拆遷費用 0.227 1.1.1.2.1污水處理費用 0.096 1.1.1.2.2管道維護費用 0.077 1.1.2.1.1基建費用 0.027 1.1.2.1.2運行費用 0.024 1.1.2.2.1污水資源化經(jīng)濟效益 0.021 1.2.1.1.1受納水體功能區(qū)劃 0.021 1.2.2.1.1居民生活區(qū)影響 0.052 1.2.2.2.1景觀影響 0.038 1.3.1.1.1管道系統(tǒng)合理性 0.042 1.3.2.1.1系統(tǒng)安全性 0.039 合 計 1

　　利用統(tǒng)計學公式，得到第一級指標的95%置信度下的置信區(qū)間。

　　

　　其中 X為樣本均值，S為樣本標準差，n為樣本個數(shù)。t_0.025 為自由度為n-1時的95％ t分布的臨界值。結(jié)果如下：

表4-2　 第一級指標95%置信度下的置信區(qū)間
Tab 4-2 95% confidence interval of first level indexes

1.1工程經(jīng)濟目標 μ=0.344±0.039 1.2環(huán)境影響目標 μ=0.401±0.040 1.3工程技術(shù)目標 μ=0.255±0.024

3.4 指標屬性分析與歸一化
　　然后將各方案歸一化之后的屬性數(shù)據(jù)輸入CDP軟件，利用專家調(diào)查確定的指標權(quán)重進行計算，得到各個方案的總價值。
3.5 方案總價值

表 4-3　 各個方案的總價值
Tab 4-3 Final value of each scenario

流域 方案編號 方案名稱 方案描述 總價值 清河
流域 1.1 方案一 清河流域的污水處理系統(tǒng)不處理回龍觀污水 0.72 1.2 方案二 回龍觀污水送入清河污水處理系統(tǒng) 0.69

通惠河
—
涼水河
流域 2.1 方案一 以2002年規(guī)劃方案為基礎(chǔ)，在原址建廠 0.58 2.2 方案二 定福莊調(diào)入高碑店10萬m³/d,垡頭調(diào)入高碑店10.0萬m³/d 0.57 2.3 方案三 從小紅門調(diào)入高碑店8萬m³/d 0.59 3.1 方案二 定福莊調(diào)入高碑店10萬m³/d,垡頭調(diào)入高碑店10萬m³/d 0.7 3.2 方案四 不考慮小紅門向高碑店調(diào)水，單獨在鄭王墳建廠 0.71 4.1 方案三 從小紅門調(diào)入高碑店8萬m³/d 0.7 4.1 方案五 考慮小紅門調(diào)往高碑店8萬m³/d，單獨在鄭王墳建廠 0.71 5.1 方案六 優(yōu)先考慮滿足吳家村附近地區(qū)的回用要求 0.70 5.2 方案七 優(yōu)先考慮盧溝橋污水處理廠的已建情況 0.71

4.結(jié)論

　　本論文對城市排水工程規(guī)劃的內(nèi)容進行分析，并相應對排水工程規(guī)劃的不同層次所適用的決策方法進行分析。筆者提出的多階段交互方法改進的多目標決策更適合城市排水工程規(guī)劃方案的擇選。北京市污水處理廠合理布局規(guī)劃項目采用這種方法進行了污水處理廠規(guī)劃方案的選優(yōu)，被證明較傳統(tǒng)的多目標決策方法具有很大的優(yōu)勢。這種改進的多目標決策方法，在現(xiàn)實的經(jīng)濟建設(shè)和環(huán)境保護中有重要意義，對于解決其它城市工程規(guī)劃決策問題（如城市給水工程、電力工程規(guī)劃等）以其他領(lǐng)域如環(huán)境領(lǐng)域的重大工程決策問題也有參考價值。

參考文獻(References)

[1]戴慎志, 陳踐. 城市給水排水工程規(guī)劃. 安徽科學技術(shù)出版社. 1999年3月
[2]鏡雨霖, 任周宇等. 城市給水排水（第二版）.北京: 中國建筑工業(yè)出版社. 1986年7月
[3]孫慧修. 排水工程. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社. 1996年6月
[4]鏡雨霖, 任周宇等. 城市給水排水（第二版）.北京: 中國建筑工業(yè)出版社. 1986年7月
[5]王杉. 城市給排水工程規(guī)劃中的難點. 給水排水. 1998,24(10): 11-14
[6]高朗. 重大環(huán)境工程項目決策方法研究. 清華大學博士學位論文.1998年4月
[7]陳梃. 決策分析. 北京: 科學出版社. 1987年
[8]黃夢藩, 李永春. 決策技術(shù). 北京: 科學出版社. 1987年
[9]唐志偉. 城市污水處理廠規(guī)劃建設(shè)決策程序和方法的探討. 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè). 期次不詳
[10]許志義. 多目標決策. 臺北: 五南圖書出版有限公司. 1994年

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基金項目：北京市計劃委員會項目
作者簡介：龍瀛（1980～ ） 男（漢），吉林四平，北京市城市規(guī)劃設(shè)計研究院，主要研究方向為城市排水系統(tǒng)規(guī)劃、城市生態(tài)環(huán)境規(guī)劃。
通信地址：北京西城區(qū)南禮士路60號北京市城市規(guī)劃設(shè)計研究院規(guī)劃研究室　郵編100045
聯(lián)系電話：010-68056049　電子信箱：longying02@mails.tsinghua.edu.cn