移动式防洪墙仓储选址研究

洪水灾害一直是我国沿江沿海城市发展的重大问题, 目前我国约有50多个沿江沿海城市, 占城市总数的8%左右, 而这些沿江沿海城市也深受洪水灾害的影响, 不仅遭受着江河洪水的威胁, 同时还遭受着台风、潮水的威胁[1,2]。随着国家大力推广生态文明城市的建设, 城市的发展致使土地资源极其宝贵, 原有的钢筋混凝土防洪建筑物不再满足当前城市防洪规划的需求[3]。因此, 不少城市开始设计并运用可拆卸式的移动式防洪墙进行防洪[4,5], 那么这种移动式防洪墙的仓储选址也是急需解决的问题。朱建明通过阐述应急设施的选址问题是应急管理的首要问题, 依据应急设施的特点, 构建了时效、均衡及鲁棒性的评价体系, 结合算例验证了模型以及算法的有效性[6]。宋英华, 王莉芳等基于应急物资特点和需求紧迫程度建立了多模式、多阶段、多目标的选址优化模型, 并结合湖北省的案例验证模型和算法的有效性[7]。肖俊华, 候云先利用模糊TOPSIS决策方法对仓库选址进行了研究[8]。李刚, 洪亚鹏等通过改进的GRA-PDEA算法对应急系统进行了优化选址[9]。李双琳, 马祖军等研究了震后初期应急物资配送中心的选址问题[10]。张克峰, 商静静等构建了水环境应急管理体系[11]。陈鹏, 张继权等研究了城市内涝应急避难预案[12]。但现有仓储选址方面的研究大多是针对应急物资仓库、物流仓库及优化运输路线方面的研究, 而可拆卸移动式防洪墙构件仓储选址方面的研究并不同于以往应急物资仓库选址的研究。本文结合实际工程, 构建适用于移动式防洪墙仓储选址的评价指标体系, 利用FAHP法和熵权法客观的赋予各个指标权重, 并结合TOPSIS法对移动式防洪墙仓储的位置进行选择研究, 为防洪应急仓储的建设提供依据。

目前, 学者们的研究指标内容各异, 并未形成普适性的指标体系。形成这样的原因主要由于应急仓储包括着物流仓储、防灾仓储等, 而且供应的对象也不同。本文在构建移动式防洪墙仓储选址指标体系时, 希望可以突出移动式防洪墙仓储的一般性及特殊性, 同时还易于测量。因此在以上学者的研究基础上, 本文从移动式防洪墙仓储的成本因素、交通条件、公共设施因素、安全性因素4个方面选取了12个评价指标, 构建了移动式防洪墙仓储选址的综合评价指标体系, 如表1所示。

对移动式防洪墙仓储选址的评价不仅要体现选址的需求还要客观公正, 因此对指标的评价也需要模糊的判断。具体计算步骤如下[13,14]:

(1) 构建模糊评判矩阵A。由专家根据表2对各个指标的两两比较结果进行打分。

(2) 构建模糊一致性矩阵R。计算公式如下:

(1) 归一化处理。得到归一化决策矩阵。

(2) 熵值的计算。第j个指标对象的熵值为:

(3) 指标权重的计算。权重的计算公式如下:

式中bij为仓储选址指标的归一化处理值;fij为bij的规范化值;m为指标数;n为选址地点个数;Ej为第j个指标的熵值;为第j个指标的权重。

综合赋权法。求和的平均值得出最终综合权重[15,16]。计算公式为:

TOPSIS法主要用于解决项目中多目标决策的问题。利用该方法可以为移动式防洪墙仓储选址得出较为合理的决策。根据文献[17-20], 计算步骤如下。

(1) 规范化处理数据。对原始数据进行归一化处理, 使用 (7) 式对数据进行归一化处理。

(2) 加权决策矩阵的构建。根据FAHP法和熵权法计算得出组合权重, 加权标准化矩阵Y为:

(3) 确定正理想解Y+和负理想解Y-。

(4) 计算各个评价指标的欧式距离。

(5) 计算相对接近度Li, 得出方案排序。

移动式防洪墙工程位于某市城区段。仓库采用钢结构框架, 外加双层保温板建造, 仓库双向设置两个出入口, 仓库长28.9m, 宽29.085m, 高9.4m。根据工程进展, 该市政府共有A、B、C、D 4个区域供移动式防洪墙仓库的建造选址。该市政府组织了设计单位、监理单位、科研单位和外国厂家等对仓储的选址进行了评审。

指标的原始数据来源为:一部分为设计单位造价及现场数据收集, 例如建设成本及道路情况等。另一部分数据则为专家打分所得。原始数据如表3所示。

(1) 由公式 (1) ~ (3) , 运用FAHP计算出指标的权重为:

(2) 由公式 (4) ~ (5) , 运用熵权法计算出指标的权重为:

(3) 由公式 (6) , 计算指标的综合权重为:

(4) 对负向指标倒数化后再进行决策矩阵的归一化, 根据综合权重, 构建加权决策矩阵。由公式 (7) ~ (13) 计算出正负理想解、相对贴近度如表4所示。

(5) 由表4的计算结果得知, 相对贴近度大小的排序为LD>LC>LA>LB, 相对贴近度越大则仓储位置最优, 即D区应优先选择。依据权重大小, 在实际中主要应考虑的有行驶距离、征地价格、道路数量等, 该计算结果符合施工现场实际情况。

本文根据移动式防洪墙仓储特有的特点, 通过文献梳理以及实际工程项目构建了移动式防洪墙仓储选址的多层次评价指标体系, 并采用FAHP和熵权组合赋权、TOPSIS模型对移动式防洪墙的仓储的位置进行了优选。这种优选方法很好的改善了AHP法附带的主观性, 更为严谨。通过实际案例利用该方法对4种方案进行优选, 证明了该方法的有效性及科学性, 以期对相关部门的移动式防洪墙仓储位置选择提供借鉴。