自2015年国家第一批海绵城市试点城市开始建设^[1,2]，通过近几年的大力推进，海绵城市建设已经被各地广泛接受，但相较于传统的建设工程而言，海绵城市建设在投资上有所增加，长远来看，海绵城市建设工程生态效益和社会效益更好，尤其是人民群众对生态文明和精神文明要求更高的今天，但从经济技术角度分析，考虑到工程建设费用，海绵城市建设工程与传统建设工程的综合效益哪个更优并不完全明确，目前也少有科学合理的佐证分析。同时，已有的研究也存在一些局限性^[3]，存在综合效益研究较少、指标体系不尽合理、缺少技术经济的比较分析等问题^[4,5]。

2019年，住建部在组织编制《国家海绵城市试点城市典型成果案例集》时，明确要求进行技术经济分析，包括总投资和各单项设施建设费用、维护费用、成效以及综合效益分析。因此，对于当下及未来一个时期，如何进行科学合理的综合效益评价成为了一个亟待解决的重要问题。本文在已有研究的基础上，结合最新的考核与评价指标，完善效益评价指标体系，并建立了综合效益评价模型，以期完善我国目前的绩效评价体系，并为各地进行海绵城市建设绩效评价时提供借鉴。

相较于传统的城市开发建设工程，海绵城市建设工程的效益众多，方案涉及成本、效益等范围广泛，本文综合《海绵城市建设绩效评价与考核办法》中的四大类11个指标、《海绵城市建设评价标准》（GBT 51345-2018）中的7个指标、第一批海绵城市试点绩效评价指标、传统工程的绩效评价指标和其他相关研究中的指标^[6,7]，通过对影响技术经济的大量指标进行分类与综合，按照属性的不同分成了5类：成本、经济效益、技术效益、生态效益和社会效益。每个大类指标还可以分成若干子指标，在必要情况下，子指标还可以再次细分。本文采用二级指标体系来表达评价指标体系的递进结构：第一层是总目标，即工程的技术经济综合效益；第二层是分目标，分别为成本、经济效益、技术效益、生态环境效益和社会效益；第三层是具体评价子指标，可分为定性和定量2种，定性指标需要通过一定的数学方法进行量化处理。

各分目标的具体评价子指标构成叙述如下：

(1）成本一般包括工程建设费用、后期运行维护费用两部分，为方便计，本文按照工程建设费用和1年的运行维护费之和来大致估算。

(2）经济效益可分为4部分，一是利用雨水和再生水替代自来水而节省的供水费用，这是雨水和再生水作为水资源的直接经济价值，此部分可通过水资源指标中的雨水资源利用率和污水再生利用率进行定量计算；二是因促进下渗、滞蓄和排水方式的转变而节省的排水防涝设施费用；三是因净化水质而节省的治污费用；四是因营造优美水环境和构建特色水文化而产生的水环境和水文化的经济价值。

(3）技术效益。方案中与技术的选择、获得及使用推广有较大关系的部分，一般包括技术先进性和安全可靠性，设置技术效益是为了促进新技术的利用和创新，如海绵城市建设中采用了多种类的LID设施，这是对新技术的一种利用，要给予鼓励，其技术效益较传统工程要高。

(4）生态效益包含的内容较多，为简便计可分为两部分，一是生态环境的改善，包括生态岸线恢复、城市热岛效应缓解、水环境质量提高、面源污染控制和绿化率增高等；二是地下水涵养效益，包括补充地下水、填充漏斗、控制海水入侵等，主要针对缺雨和沿海地区，可用地下水的埋深变化进行衡量，年降雨量高于1 000mm的可忽略此指标。

(5）社会效益一般包括防洪排涝效益、饮用水安全、提供就业机会、提高节水意识、水文化功能等，这里防洪排涝效益对应于城市暴雨内涝灾害防治，指的是因去除内涝点和减少洪水造成的损失而产生的效益，对于单个工程而言，为计算方便，本文用年径流总量控制率来间接反映。

以上所述的指标包含了效益评价的大部分常见指标，在具体应用中可根据实际情况选用。

与海绵城市建设效益评价指标体系相对应，评价模型的指标应包括成本、经济效益、技术效益、生态效益和社会效益5个方面，其中既有定量指标又有定性指标，而且既有最小值优化又有最大值优化，因此直接用一个公式计算一个数值来说明方案优劣情况是不太现实的。为此，引入可拓学评价方法，可拓学是一个数学、系统学等多学科的交叉学科，20世纪80年代初由我国著名教授蔡文创立，是关于事物的质与量辩证关系的学科^[8]。可拓学引入了物元概念，是一个由事物、特征和量值组成的三元组，以R=（事物，特征，量值）表示。不同的事物可以有相同的特征元，以同征物元表示。为了研究和实际应用的方便性，将同征物元表示如下。

假设是m个同征（C₁,C₂，…，C_m）物元，那么称R为m个同征物元。R可表示为式（1):

式中N———事物的名称；

C———事物的特征值；

V———与特征值对应的量值。

这种方法有很强的等级划分能力，非常适合用来进行多指标综合评价。

本文评价模型构建基于可拓学评价方法，参考前人研究建立的城市雨水资源利用工程可拓评价模型^[9]，并结合实际情况对其中的一些目标和指标进行修改，以及对指标权重的确定方式进行改进，使之适应于海绵城市建设工程和传统建设工程的综合效益评价。

每个指标所起的作用是有区别的，在实际应用中要对不同的指标赋予不同的权重，本文采用层次分析法来确定权重。首先确定各分目标相对于总目标的权重，然后确定各个指标相对于分目标的权重，进而可以确定各个指标相对于总目标的权重。由于二级具体子指标的确定有较大的地域性差别，本文以笔者所在的多年平均降雨量多于1 000mm的南方多雨地区为背景，结合区域实际情况，确定了五大类12项评价指标，具体如图1所示。

用层次分析法确定权重系数时，首先要评价指标两两比较确定出相对重要度，然后才能构造判断矩阵。本文通过定量分析和大量专家意见的归纳分析来评价两两指标的相对重要度，以保证权重的客观性和公正性。采用比较标度法，成本、经济效益、技术效益、生态效益和社会效益5个分目标相对于总目标的权重计算如表1所示。

计算表1组成的判断矩阵的最大特征值和相应的特征向量（即为权重系数）如式（2）所示：

经一致性检验后，总目标的一致性可以接受，各分目标的权重为（0.24,0.4,0.08,0.14,0.14）。

用相同的方法可得到各具体指标相对于分目标的权重系数，最后得到具体指标（C₁,C₂,C₃,C₄,C₅,C₆,C₇,C₈,C₉,C₁₀,C₁₁,C₁₂）相对于总目标的权重系数为：（α₁，α₂，α₃，α₄，α₅，α₆，α₇，α₈，α₉，α₁₀，α₁₁，α₁₂)=(0.24,0.12,0.12,0.10,0.06,0.04,0.04,0.14,0.08,0.02,0.02,0.02）。

(1）确定经典域。确定经典域就是建立综合评价的等级模型，如式（3）所示：

式中R———同征物元R₁,R₂，…，R_m的同征物元体；

N_j———综合评价的等级；

C_i———第i个评价指标；

i———评价指标体系中的具体指标。

V_ij=(a_ij,b_ij）表示N_j关于C_i的数据范围经典域；i=1,2，…，n;j=1,2，…，m;m为等级数目；n为指标数目。

(2）确定节域。确定节域就是建立综合评价的数据范围经典域的物元模型，如式（4）所示：

式中P———综合评价等级的全体；

C_i———P的特征值；

V_ip———C_i的取值范围，即为节域〈a_ip,b_ip〉，i=1,2，…，n。

一个完全理想化的方案（成本最小，各方面综合效益最优）的评价指标总得分为1，而一个完全最劣方案（成本最大，各方面综合效益最差）的评价指标总得分为0，综合评价模型中的每一个指标也是如此，则节域的取值范围为〈0,1〉。

(3）建立待评物元模型。建立待评物元模型就是将方案中的评价指标处理成数值物元形式，如式（5）所示：

式中p_k———待评方案；

C_i———p_k的特征值；

v_ik———C_i的具体取值，i=1,2，…，n。

(4）确定综合评价等级。首先计算待评物元关于各等级的关联度，关联度计算公式如式（6）～式（8):

式中τ（v，〈a,b〉）———v到〈a,b〉的距。

p_k关于各等级j的综合关联度为式（8):

式中α_i———权系数，表示p_k属于R_o的程度，

综合评价等级确定为：当K_j(p_k）≥0时，表示被评价方案符合该评价等级的程度；当-1<K_j(p_k)<0时，表示被评价方案不符合该评价等级，但有转化为该等级的条件；当K_j(p_k）≤-1时，表示该评价方案不符合该评价等级，且没有转化为该等级的条件。

按照以上步骤进行计算，就可以得到方案在成本、经济效益、技术效益、生态效益、社会效益5个方面的综合评价结果。当K_j(p_k）≥0（在优等方案等级中）时，说明该方案比较理想，而且数值越大，该方案综合效益越好。因此我们用此模型来评价海绵城市建设工程和传统建设工程的综合效益是适宜的。

以厦门市翔安新城试点区某小区海绵城市建设工程为例，本项目是厦门第一批海绵城市建设项目，小区地块总面积约7万m²，绿化率38%。项目通过源头减排完成小区内雨水渗透、滞蓄和净化，多余雨水通过管网排入右侧的湿地公园，然后经过再次净化后排入下游公园人工湖。主要采用的LID设施有植草沟、绿色屋顶、生物滞留带、雨水花园、雨落管断接、雨水罐等。小区海绵设施平面布局如图2所示。

项目建成后年径流总量控制率达到了75%，年径流污染削减率达到了45%，很好的实现了所设定的目标，提升了小区居民的幸福感和获得感。该小区海绵城市建设工程费用328万元，1年的维护费用约12万元，若以传统的形式进行建设，主要为铺装路面和小区植物景观提升，要达到同样的景观效果（植物品种和搭配一致），则工程费用预估为260万元，1年的维护费用约10万元。小区海绵建设和传统建设形式，其经济效益、技术效益、生态效益和社会效益的各类取值如表2所示。

从成本、经济、技术、生态和社会效益5个方面对方案进行综合评价。综合分析海绵城市对水资源、水安全、水环境、水生态几方面的要求，结合现阶段国内城市海绵城市建设的实际情况，把综合评价效果划分为4个等级：优等方案（N₁）、良好方案（N₂）、一般方案（N₃）、失败方案（N₄）。结果如式（9）所示：

综合评价各指标范围经典域的物元模型如式（10）所示，节域的取值范围为〈1,0〉：

本文采用了5个子目标的12个指标对方案进行评价，要建立待评物元模型，首先要对这些指标进行量化，且量化的取值范围为〈0,1〉，这里综合定量指标的具体数值和各专家对评价指标的打分来确定量化后的取值。建立的待评物元模型如式（11）所示：

海绵型式和非海绵型式各指标关于4个评价等级的关联度如式（11）、式（12）所示：

经计算，得到2种型式关于4个等级（N₁,N₂,N₃,N₄）的综合关联度分别式（14）和式（15）。

从综合关联度结果可以看出，海绵型式K(p_k1）对于优等方案（N₁）、良好方案（N₂）、一般方案（N₃）和失败方案（N₄）的值分别为：0.430、-0.222、-0.429、-0.660。K(p_k1）对于N₂、N₃、N₄的值

都是负数，说明此方案不属于该等级；K(p_k1）对于N₁的值为0.417，在0～1，说明海绵型式的方案是优等方案。而对于非海绵型式K(p_k2）对于优等方案（N₁）、良好方案（N₂）、一般方案（N₃）和失败方案（N₄）的值分别为：-0.356、-0.451、-0.251、-0.163。K(p_k2）对于N₁、N₂、N₃、N₄的值都是负数，说明此方案不属于该等级，此方案不是优等方案，从数值大小上看，此方案更接近于失败方案。综合两者比较，很容易看出海绵型式的方案比较理想，综合效益更优，效果更好。同样，采用同样的方法，针对城市道路、绿地公园、水系公园等海绵项目和非海绵项目也可以得出相同的结论。因此，从长期来看，经技术经济分析，海绵项目的综合效益要明显好于传统项目。

本文结合现有评价体系和工程实际，确立了包含成本、经济、技术、生态和社会5个方面的效益评价指标体系，然后基于可拓评价模型，通过调整评价指标和权重，建立了综合效益评价模型，并结合实例分析了海绵城市建设工程和传统建设工程的综合效益，得出了海绵工程效益更优、综合效果更好的结论。

本文在综合效益评价模型的指标权重确定时，经济效益权重系数较大，生态和社会效益相对较小，而从目前发展趋势来看，国家越来越重视生态文明建设和人民群众的获得感与幸福感。因此，未来生态效益和社会效益的权重将会越来越大，以建立的综合效益评价模型进行评价，海绵工程的评价计算值将会更大，这也充分说明了海绵改造工程作为一项生态工程、民生工程应大力推广。