龍瀛
（北京市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100045）

　　摘要:城市排水工程規(guī)劃對(duì)人民生活和社會(huì)發(fā)展具有重大而深遠(yuǎn)的影響，其方案選擇決策存在著因素復(fù)雜、影響難以量化、目標(biāo)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(xiàng)目決策的特點(diǎn)，針對(duì)不同層次、不同類型的城市排水工程規(guī)劃問(wèn)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(xiàng)目中，采用多階段交互方法改進(jìn)的多目標(biāo)決策理論進(jìn)行方案的選優(yōu)，將書(shū)面調(diào)查法和頭腦風(fēng)暴法相結(jié)合，建立并逐步完善方案評(píng)比的指標(biāo)體系，對(duì)所擬定的布局方案進(jìn)行決策分析。
　　關(guān)鍵詞:決策方法；排水系統(tǒng)規(guī)劃；多目標(biāo)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(gè)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(yùn)行及養(yǎng)護(hù)的經(jīng)濟(jì)性，以及城市環(huán)境保護(hù)、污水和污泥資源利用、占地等諸多方面的因素，對(duì)環(huán)境質(zhì)量和人民生活有重大和長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響。這類問(wèn)題的方案選優(yōu)，往往是對(duì)一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行決策的過(guò)程，方案選擇應(yīng)建立在全面分析、科學(xué)判斷的基礎(chǔ)上。這種問(wèn)題具有綜合性的特點(diǎn)，往往涉及的不僅是經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，還包括環(huán)境、技術(shù)、社會(huì)影響等諸多因素，需要綜合考慮，有時(shí)還必須在不同目標(biāo)間作權(quán)衡。
　　但是由于理論和方法上的缺陷，在工程實(shí)踐的過(guò)程中暴露出一些問(wèn)題，如環(huán)境和社會(huì)影響問(wèn)題、工程設(shè)計(jì)問(wèn)題、維護(hù)管理問(wèn)題等等，產(chǎn)生這些問(wèn)題的原因既有客觀困難：城市排水工程規(guī)劃的復(fù)雜性、環(huán)境問(wèn)題的復(fù)雜性，又有主觀問(wèn)題：決策過(guò)程不規(guī)范、決策手段落后、對(duì)決策分析過(guò)程缺乏重視、理論與實(shí)踐脫節(jié)。為了解決上述存在的部分問(wèn)題，筆者總結(jié)了與城市排水工程規(guī)劃有關(guān)的決策問(wèn)題，歸納了對(duì)應(yīng)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(xiàng)目得以成功應(yīng)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(yīng)結(jié)合城市工程規(guī)劃問(wèn)題決策分析的層次考慮。城市排水工程的決策可分為三個(gè)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(yīng)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(wèn)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(gè)城市的給排水工程，再單獨(dú)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(fèi)用效益分析、投入-產(chǎn)出分析、多目標(biāo)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(dǎo)下進(jìn)行的。其任務(wù)是在規(guī)劃目標(biāo)基本確定的條件下，尋求實(shí)現(xiàn)這一戰(zhàn)略目標(biāo)的最合適方案。各種多目標(biāo)規(guī)劃與多屬性決策方法、各目標(biāo)數(shù)學(xué)規(guī)劃方法（主要是最小費(fèi)用規(guī)劃）、網(wǎng)絡(luò)方法等都是這個(gè)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(dǎo)下進(jìn)行的。其任務(wù)是為實(shí)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(yàn)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(gè)層次自上而下進(jìn)行的。上一層次的決策為下一層次的決策提供指導(dǎo)信息，下一層次的決策為上一層次的決策方案的實(shí)現(xiàn)提供保證。同時(shí)，下一層次的決策對(duì)上一層次的決策也起到反饋?zhàn)饔?，可以根?jù)反饋信息對(duì)預(yù)先的決策方案作出修改。
2.2 決策的特點(diǎn)及難點(diǎn)
　　城市排水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)到各個(gè)層次的大量決策問(wèn)題。對(duì)于較高層次的規(guī)劃方案選擇問(wèn)題，這類決策具有如下的特點(diǎn)：
　?。?）需考慮外部影響。經(jīng)濟(jì)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(huì)效益以及損失難以定量化、貨幣化，環(huán)境資源的價(jià)值缺乏公認(rèn)的衡量標(biāo)準(zhǔn)。
　?。?）層次性。規(guī)劃方案的決策是一個(gè)序貫的過(guò)程，包括了大量不同層次的決策問(wèn)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(diǎn)：
　?。?）因素復(fù)雜。一個(gè)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(wèn)題就越復(fù)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(jì)、社會(huì)、風(fēng)險(xiǎn)、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(fù)雜的關(guān)系，求解困難；
　?。?）目標(biāo)不可公度。決策中既有定量目標(biāo)，又有定性目標(biāo)，即使可以定量的目標(biāo)其量綱也各不相同，不能用一般的數(shù)學(xué)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(gè)管理部門有關(guān)，如城市排水公司、水務(wù)局、城市規(guī)劃設(shè)計(jì)院、政府部門等，對(duì)決策目標(biāo)有不同的認(rèn)識(shí)，在決策過(guò)程中不免會(huì)形成決策沖突或矛盾，增加決策的難度。
　　以上難點(diǎn)問(wèn)題并非城市排水工程規(guī)劃決策所獨(dú)有，不過(guò)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(guò)多目標(biāo)體系、權(quán)重和屬性值的分解-綜合，來(lái)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(diǎn)，使得識(shí)別目標(biāo)、權(quán)重和屬性，以及建立綜合評(píng)判模型的工作顯得格外困難。
2.3 規(guī)劃方案評(píng)選決策的基本方法
　　最小費(fèi)用決策、環(huán)境費(fèi)用效益分析、風(fēng)險(xiǎn)分析和多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)是方案評(píng)選決策的主要方法。前三種方法都是將方案簡(jiǎn)化為單目標(biāo)決策問(wèn)題來(lái)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(fù)雜、難以公度，基于多屬性決策理論的方案評(píng)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(kāi)展公眾調(diào)查和專家咨詢，識(shí)別潛在問(wèn)題，提出修正措施和方案實(shí)施的緩解措施。
2.4 改進(jìn)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(duì)于問(wèn)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(biāo)明確，不同方案的屬性值可直接計(jì)算。然而在城市排水工程規(guī)劃的方案決策中，由于因素復(fù)雜，決策者可能對(duì)問(wèn)題本身、客觀條件限制、甚至個(gè)人偏好都難以清楚了解，對(duì)不同規(guī)劃方案的性能更是無(wú)法直接作出定量判斷。同時(shí)不同決策者的認(rèn)識(shí)也不盡一致。難以直接應(yīng)用傳統(tǒng)的多屬性決策方法。
　　解決上述問(wèn)題需要通過(guò)多個(gè)循序漸進(jìn)的分析階段，逐步識(shí)別方案優(yōu)劣，同時(shí)使不同決策者對(duì)方案的認(rèn)識(shí)逐步達(dá)到一致，作出較為合理的決策。解決上述問(wèn)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(zhǎng)和技術(shù)專家的專業(yè)知識(shí)。
　　針對(duì)城市排水工程規(guī)劃的決策問(wèn)題，可以考慮采用改進(jìn)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(guò)一系列循序漸進(jìn)的過(guò)程，識(shí)別目標(biāo)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(duì)較佳方案的認(rèn)識(shí)逐步達(dá)到一致。所謂交互，是指通過(guò)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(fù)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(jìn)的多屬性決策理論進(jìn)行決策，具體細(xì)節(jié)請(qǐng)參見(jiàn)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(lái)水價(jià)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(huì)委托，清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系與北京市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院合作，在2002年對(duì)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(jìn)行研究，在該項(xiàng)目中，主要采用多階段交互方法改進(jìn)的多目標(biāo)決策理論進(jìn)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(biāo)體系建立
　　本次規(guī)劃建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，采用了下列原則：完整性 可操作性 可分解性 無(wú)冗余性 盡量減少目標(biāo)數(shù)量。在建立指標(biāo)體系時(shí)，采用書(shū)面調(diào)查方式征求專家和管理人員的意見(jiàn)，參考了國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究中所采用的指標(biāo)體系，從工程經(jīng)濟(jì)、環(huán)境影響、工程技術(shù)三個(gè)方面建立了如圖4-2所示的指標(biāo)體系。

3.2 指標(biāo)權(quán)重的確定
　　重大工程項(xiàng)目決策的權(quán)重識(shí)別一般可采用兩種形式：書(shū)面調(diào)查和訪問(wèn)調(diào)查。書(shū)面調(diào)查即問(wèn)卷調(diào)查，是一種背對(duì)背的調(diào)查方式。訪問(wèn)調(diào)查是一種面對(duì)面的調(diào)查方式，包括個(gè)別訪問(wèn)調(diào)查（訪談?wù){(diào)查）和會(huì)議調(diào)查（座談?wù){(diào)查）。
　　本次權(quán)重調(diào)查采用了“背對(duì)背”和“面對(duì)面”相結(jié)合的調(diào)查方式。第一次問(wèn)卷采用“背對(duì)背”的調(diào)查方式，請(qǐng)專家在對(duì)本研究有一定了解的基礎(chǔ)上，對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行打分。第二輪調(diào)查仍然采用問(wèn)卷調(diào)查形式，但把第一輪統(tǒng)計(jì)的結(jié)果及被調(diào)查的專家名單反饋給了各位專家。請(qǐng)專家在了解群體意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行第二次打分。相當(dāng)于“面對(duì)面”調(diào)查。采用第二次專家調(diào)查的數(shù)據(jù)，取各指標(biāo)權(quán)重的均值，得到最終權(quán)重。各最下層指標(biāo)的權(quán)重為：

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

最下層指標(biāo) 權(quán)重 1.1.1.1.1管道費(fèi)用 0.137 1.1.1.1.2污水處理廠費(fèi)用 0.118 1.1.1.1.3征地費(fèi)用 0.08 1.1.1.1.4拆遷費(fèi)用 0.227 1.1.1.2.1污水處理費(fèi)用 0.096 1.1.1.2.2管道維護(hù)費(fèi)用 0.077 1.1.2.1.1基建費(fèi)用 0.027 1.1.2.1.2運(yùn)行費(fèi)用 0.024 1.1.2.2.1污水資源化經(jīng)濟(jì)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(jì) 1

　　利用統(tǒng)計(jì)學(xué)公式，得到第一級(jí)指標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)差，n為樣本個(gè)數(shù)。t_0.025 為自由度為n-1時(shí)的95％ t分布的臨界值。結(jié)果如下：

表4-2　 第一級(jí)指標(biāo)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(jì)目標(biāo) μ=0.344±0.039 1.2環(huán)境影響目標(biāo) μ=0.401±0.040 1.3工程技術(shù)目標(biāo) μ=0.255±0.024

3.4 指標(biāo)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(biāo)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，得到各個(gè)方案的總價(jià)值。
3.5 方案總價(jià)值

表 4-3　 各個(gè)方案的總價(jià)值
Tab 4-3 Final value of each scenario

流域 方案編號(hào) 方案名稱 方案描述 總價(jià)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(wàn)m³/d,垡頭調(diào)入高碑店10.0萬(wàn)m³/d 0.57 2.3 方案三 從小紅門調(diào)入高碑店8萬(wàn)m³/d 0.59 3.1 方案二 定福莊調(diào)入高碑店10萬(wàn)m³/d,垡頭調(diào)入高碑店10萬(wàn)m³/d 0.7 3.2 方案四 不考慮小紅門向高碑店調(diào)水，單獨(dú)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(wàn)m³/d 0.7 4.1 方案五 考慮小紅門調(diào)往高碑店8萬(wàn)m³/d，單獨(dú)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(duì)城市排水工程規(guī)劃的內(nèi)容進(jìn)行分析，并相應(yīng)對(duì)排水工程規(guī)劃的不同層次所適用的決策方法進(jìn)行分析。筆者提出的多階段交互方法改進(jìn)的多目標(biāo)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(xiàng)目采用這種方法進(jìn)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(biāo)決策方法具有很大的優(yōu)勢(shì)。這種改進(jìn)的多目標(biāo)決策方法，在現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)中有重要意義，對(duì)于解決其它城市工程規(guī)劃決策問(wèn)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(wèn)題也有參考價(jià)值。

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基金項(xiàng)目：北京市計(jì)劃委員會(huì)項(xiàng)目
作者簡(jiǎn)介：龍瀛（1980～ ） 男（漢），吉林四平，北京市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，主要研究方向?yàn)槌鞘信潘到y(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(hào)北京市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院規(guī)劃研究室　郵編100045
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