随着城市化进程不断扩张, 城市建设发展迅猛, 而城市内涝问题日益凸显。2015年至今, 每年均有20余省市在梅雨季节产生内涝。如2015年6月上海内涝, 8月济南内涝;2016年6月武汉内涝, 贵州省强降雨造成省内绝大部分城市内涝等。

据统计, 我国每年直接入海水量达1.6万亿m³, 相当于全国全年6200亿m³用水量的2.6倍, 而我国雨水利用率不足10%。如何有效解决城市内涝问题并对雨水加以利用, 以及改善我国缺水现状是近年来建筑、规划、水利等领域研究热点之一。透水铺装、低势绿地、旱式浅草沟、箱过滤器、地下除水等新技术的成熟运用也为海绵城市发展奠定了基础。

在我国, 海绵城市是一个新兴概念, 起步较晚, 只能借鉴国外城市建设模式。在“2012年低碳城市与区域发展科技论坛”中“海绵城市”概念首次提出。《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建 (试行) 》 (建城函[2014]275号) 对“海绵城市”明确定义:城市能像海绵一样, 在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”, 下雨时吸水、蓄水、渗水、净水, 需要时将蓄存的水“释放”并加以利用, 提升城市生态系统功能和减少城市洪涝灾害的发生^[1]。

海绵城市内涵包括规划引领、生态优先、安全为重、因地制宜、统筹建设等5方面。

1) 规划引领落实海绵城市建设、低影响开发雨水系统构建的内容, 先规划后建设, 发挥规划控制和引领作用。

2) 生态优先在确保城市排水防涝安全的前提下, 最大限度地实现雨水积存、渗透和净化, 促进雨水资源利用和生态环境保护。

3) 安全为重以保护人民生命财产安全和社会经济安全为出发点, 河道治理后将达到50年一遇的防洪标准和10年一遇的排涝标准, 保障城市防洪排涝功能。

4) 因地制宜根据城市自然地理条件、水文地质特点、水资源禀赋状况、降雨规律、水环境保护与内涝防治要求等, 科学规划布局和选用下沉式绿地、植草沟、雨水湿地、多功能调蓄等低影响开发设施及其组合系统。

5) 统筹建设结合城市总体规划, 低影响开发设施应与建设项目主体工程的规划设计、施工、使用协调发展。

2013年至今海绵城市建设迅猛发展。2013年12月12日, 习近平总书记在中央城镇化工作会议讲话中强调:“提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来, 优先考虑更多利用自然力量排水, 建设自然存积、自然渗透、自然净化的海绵城市。”《住房和城乡建设部城市建设司2014年工作要点》中提出:“大力推行低影响开发建设模式, 加快研究建设海绵型城市的政策措施”。2015年16个海绵试点城市的确立标志着海绵城市建设进入实践阶段。2016年我国14个第二批海绵试点城市确立, 海绵城市建设逐步落实到执行层面。

国内许多学者已对我国海绵城市建设进行深入探讨, 提出合理建议^[2]。程鸿群等^[3]建立海绵城市建设指标体系并针对某一方案进行有效评价。目前在建筑领域广泛采用的评价方法有模糊综合评判法^[4]、BP神经网络^[5]、层次分析法等。然而一个相对全面的海绵城市建设评价体系往往具有内容复杂、指标多、层次多等特点。如何在定性指标定量化时有效减少因评价者知识水平、认知能力和个人偏好等导致的偏差已成为评价方法选择的重中之重。采用多层次灰色评价法可有效降低主观评价程度, 评价效果更客观^[6]。近年来多层次灰色评价法在建筑领域中也得到应用, 如王家远对建筑项目可持续发展进行研究, 任宏也利用此方法对建筑施工企业的信息化水平进行评价^[7]。

本文基于多层次灰色评价方法对海绵城市建设进行评估, 并结合实例进行验证。

结合案例特点, 根据《青岛市海绵城市专项规划 (2016—2030年) 》相关建设要求并结合用地现状, 依据评价指标的独立性、可比性、可接受性、科学性等原则, 参考相关文献, 建立如图1所示的海绵城市建设效果评价指标体系。

将海绵城市建设效果评价指标体系分为3个层次。海绵城市建设转型效果U为第1层级, 记为目标层。在第1层级下设置“水生态及水安全”“水环境”和“水资源”的因素层, 记为U_i (i=1, 2, 3) 作为第2层级。U_ij为第3层级, 设置在因素层下, 记为因子层。

利用层次分析法 (AHP) 构造评价指标的判断矩阵, 并对判断矩阵进行一致性检验, 从而确定海绵城市建设效果评价指标体系中第2, 3层次指标的权重向量。U_i (i=1, 2, 3) 的权重向量为ω= (ω₁, ω₂, ω₃) , 第3级评价指标U_ij的权重集为ω_i= (ω_i1, ω_i2, …, ω_ij) 。

层次分析法是一种典型反映专家经验的主观赋权法, 在建筑、规划、水利等领域应用广泛, 具体计算过程见文献^[8], 本文不再赘述。为提高权重的客观性, 全面反映各评价指标的重要性, 在实际应用过程中, 可以考虑采取客观赋权法 (熵值法等) 和主观赋权法的结合方法^[9]。由于文章篇幅有限, 本文仅采用层次分析法来确定评价指标权重。

一般可采用五分制和九分制法对U_ij进行评分。本文采用五分制法, 即按评价指标的优劣等级统一划分为优、良、中、差、很差5个标准, 其分值分别为5, 4, 3, 2, 1;如有介于2个相邻等级间的指标, 其评分为4.5, 3.5, 2.5, 1.5。

组织k (k=1, 2, …, p) 位评价专家 (包括工程领域、经济领域等专家) 对建筑企业转型效果按评价指标U_ij评分等级标准进行打分, 记为d_ijk, 得到评价样本矩阵D。

设评价灰类序号用e表示, 则e=1, 2, 3, 4, 5, 即有5个评价灰类, 分别为优、良、中、差、很差。本文采用其相应的灰数和白化权函数如下。

对于评价指标U_ij, 受评价对象属于第e个评价灰类的灰色评价系数记为M_ije (e=1, 2, 3, 4, 5) , 其中f_e为白化权函数, 则:

对于评价指标U_ij, 受评对象属于各个评价灰类的灰色评价系数记为M_ij, 则:

所有p位专家就评价指标U_ij, 主张第e个评价灰类的灰色评价权记为r_ije, 则:

考虑到灰类有5个, 即e=1, 2, 3, 4, 5, 便有受评价对象的评价指标U_ij, 对于各灰类的灰色评价权向量有r_ij= (r_ij1, r_ij2, r_ij3, r_ij4, r_ij5) , 从而得到U_i所属指标U_ij (i=1, 2, 3) 对于各评价灰类的灰色评价矩阵R_i。

(注:i=1时j=4;i=2时j=3;i=3时, j=3)

对U_i (i=1, 2, 3) 作综合评价, 其评价结果记为H_i, 则:

由U_i的综合评价结果H_i得出建筑企业转型能力的总灰色评价权矩阵:

于是, 对U作综合评价, 评价结果记为H, 则:

计算建筑企业转型效果值, 记为Z:

山东省青岛市为第二批海绵试点城市, 规划标准符合国家“十三五”发展规划要求。其海绵城市建设坚持生态优先, 注重生态修复, 加强生态建设原则;坚持以人为本, 构建和谐城市原则;坚持节约集约用地, 注重统筹兼顾原则。工程技术上采用太阳能光伏、雨水收集、导入自然光、屋顶绿化等多项节能措施, 因地制宜^[10]。

利用上述评价指标体系和综合评价模型对青岛海绵城市建设效果进行评估。

先利用层次分析法确定权重向量, 分别为ω= (0.594, 0.332, 0.074) , ω₁= (0.163, 0.082, 0.254, 0.501) , ω₂= (0.106, 0.255, 0.639) , ω₃= (0.149, 0.775, 0.076) , 均满足一致性检验。

其次, 分别请5位相关领域专家进行评分, 定量指标归一化处理后按5分制折算其得分, 得到如下评价矩阵:

按照上一章节计算过程, 得出结果3.6658。

对照灰类等级看出, 海绵城市建设效果中等偏上。

通过研究得出以下结论。

1) 如何在“十三五”规划指引下完成海绵城市建设是建筑、规划领域研究热点之一。本文从水生态及水安全、水环境、水资源3方面建立海绵城市建设效果评价指标体系, 为海绵城市建设效果研究提供了一个相对全面的评价系统。

2) 运用层次分析法和多层次灰色评价法进行综合评价, 能有效解决评价时层次复杂、定性指标多等问题, 有效降低主观评价程度, 使评价结果更准确、客观。

3) 实证研究结果表明, 利用所构建的评价模型对海绵城市建设效果的评价结果为中等偏上。这一结果与青岛海绵城市建设实际情况吻合。因此, 本研究所建立的指标体系和评价模型具有较好的可行性和实用性。