基于灰色聚类方法的水利工程项目公共私营合作制适用性研究

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(1.陕西省水工程勘察规划研究院，陕西 西安 710003；2.新疆兵团勘测设计院(集团)有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

水利工程项目的建设对于改善我国生态环境，提高社会经济和农业发展方面具有重要意义[1]。长期以来，水利工程项目因具有较强的战略性、公益性、基础性等特征通常由政府提供。然而，随着城市化进程的加快仅仅依靠政府建设水利工程项目已无法满足发展需求，寻找新的发展渠道也越来越重要[2-5]。在我国许多领域中PPP模式作为项目实施与融资的重要手段得到了广泛的应用，该模式在解决水利工程资金投入高、使用效率低、竞争机制少、缺乏先进的技术管理等方面表现出较强的适用性与有效性。

在水利工程项目中PPP模式的涉及到的利益方较多，对其适用性研究不仅关系到项目的实施，而且涉及到项目参建各方的共同利益，具有十分重要的现实意义。目前，国内外涉及PPP项目的文献相对较少，并且主要集中在政治、金融、经济等方面。定性方法为项目的PPP模式适用程度研究常用的方法，但是该方法无法进行直观准确的判断，并因此在指导PPP模式选择时存在一定的局限性[6]。本文结合水利工程项目特点，利用灰色系统理论提出一种多指标评价方法。灰色聚类法具有较强的适用性，并且在数据有效的条件下能够有效降低决策者的主观因素影响，并提出可用于指导项目PPP模式决策的依据。

1 建立适用性评价指标体系

本文根据PPP模式的特点，考虑采用Christine Kessides等提出的可销售性评价指标为研究对象，其中可销售性是指服务或产品在市场上存在的一种潜力，通过判断产品的可买卖程度确定相应的可销售性[7]。将该理论应用于水利工程项目中，可通过市场机制判断私人部门提供基础设施的潜力就得到相应的可销售性，因此在进行PPP适用性评价时该理论方法具有良好的适用性。考虑到评价指标的可获取性、准确性、科学性等，本文在判断私人部门基础设施建设潜力时引入协调性、规模经济、排他性、竞争性、外部性5个指标作为研究对象，并建立项目PPP模式适用性指标体系，如表1所示。

表1 PPP模式适用性评价指标体系

竞争性指标是指物品属于私人的特性，产品成本在存在较多消费者的情况下通常处于较高水平；沉没成本指标是指现在或将来的决策变化不会影响以前所做决策时产生的成本，企业进入某一市场时必须有所投入，如果进入市场失败则无法收回所投入的固定成本，这种情况下也会产生沉没成本；规模经济指标是指企业某一产品在产量的过大的情况下可降低其长期平均成本，其中企业专业化水平的提升是形成单位生产成本下降的关键因素；协调性指标是指建设项目设计多个方面，如技术操作、设备运行以及制定投资计划时的协调性。

2 构建灰色聚类模型

2.1 灰色聚类理论基础

初灰色系统理论首次由邓聚龙提出，灰色系统具有层次的指标体系、模糊的结构特征、不确定的指标数据，在处理不确定性、模糊关联问题时具有良好的适用性。该理论体系的核心内容是，首先根据数据建立相应的原始矩阵，并通过对原始矩阵的白化变换得到更多的有用信息，然后对评价对象的特征利用这些信息进行阐述说明。为了对评价目标作进一步的研究分析，采用灰色系统理论进行评价方法即为灰色评价。在灰色系统理论中该方法应用较为广泛，不仅能够反映客观、定量的评价过程，本研究考虑采用该方法进行项目PPP模式适用性的研究分析[8]。

2.2 评价方法

引入i、j、k分别为评价对象、指标和灰类，因此可建立灰类评价体系{I，J，K}，其中I、J分别为水利工程项目待评价集和项目PPP模式适用性评价指标体系。根据评级对象的实际情况和已有文献可将评价灰类集K划分为低、中、较高、高等4个适用性程度，据此可项目PPP适用性程度进行科学合理的判断。

根据文中所建立指标体系内涵，本文考虑对各指标的数值采用专家评分法进行求解并建立相应的评价矩阵。引入xij为评价对象关于指标j的观测值，因此组成的评价样本矩阵{xij}可表示为如下形式：

(1)

本研究中对各评价指标的权重采用双维量化方法进行确定，通过邀请水利工程PPP项目领域经验丰富的专家，对上述各指标利用问卷调查的形式进行重要程度评分，其中3分、2分、1分、0分分别代表该指标的重要性程度为很重要、重要、一般重要和可不用。10位专家的评分结果和重要性秩次结果如表2和表3所示。

表2 PPP模式适用性指标重要性评分结果

表3 各指标排序秩次表

由表2和表3计算结果可以看出，上述各指标的权重积分点值分别为A1为1.12、A2为1.30、A3为0.76、A4为0.24、A5为0.31，各评价指标权重计算结果如表4所示。

(2)

通过上述计算可建立样本的聚类向量，按照最大隶属度原则即可得到相应的聚类样本等级类别，其中系数最大的聚类向量所对应的灰类即为所属灰类。

2.3 模型的应用

在我国水利工程中，根据项目服务对象和目标的不同可将其划分为防洪工程、农田水利工程、水力发电工程、钢运和港口工程、城镇供水和引排水工程等，其中农田水利工程也可称为灌溉与排水工程，主要是用于农业生产，其目的有抗旱、防洪等；港口与航运工程主要是为改善、创建各类航运条件和设施的服务。为确保评价结果的准确性与客观性[9]，本文以新疆地区某水力发电、灌溉工程为例，其主要功能系统由水力发电、灌溉、防汛、供水、污水处理等。本文利用灰色聚类法对上述各子系统的PPP模式适用性进行评价。设置10分制，通过邀请20位经验丰富的专家学者对每个项目的5个指标进行打分，计算各评分均值作为样本值，并构建相应的评价矩阵，如表5所示。

表4 指标权重计算结果

表5 样本评分值

表5中各数值均为20位专家打分的平均值，利用上表数据可建立相应的聚类样本矩阵，结果如下：

根据文中所述聚类系数计算公式和上述结果，可建立水利工程项目PPP模式适用性聚类向量，结果如下：

对比分析上述评价结果可以看出，利用可销售性理论对水利工程项目PPP模式的实用性评价时与利用灰色聚类法判定得出的结论保持良好一致性。灰色聚类法相对于可销售理论分析时需要对每个指标进行定量数据的分析，而可销售理论往往是指进行中、高、低的定性分析，对PPP模式的适用程度可直接按照灰色聚类法进行分类，具有更加直观、科学的优点，因此，在判定水利工程项目是否适用PPP模式时采用灰色聚类法更加可靠，本文所构建的评价模型具有更好的准确性与客观性。

3 结语

本文在详细分析了灰色聚类法的基础上构造可销售理论的PPP模式适用性多指标评价模型，通过选取灰色聚类系数作为评价标准建立了相应的聚类模型。然后通过对新疆地区某水利工程的5项子系统的研究分析，验证了该方法的可行性与有效性，得出的主要结论如下：

(1) 灰色聚类法相对于定性评价法能够更好的解决人为因素带来的不确定性问题，降低人为主观判断对评价结果的影响，有效提高了评价结果的客观性和准确性。在实际应用过程中该方法计算较为简单，能够更加客观、准确的评价PPP模式适用性问题，具有良好的应用价值。

(2) 项目所属灰类的划分的主要判断依据为聚类系数，各样本值在不同灰类下的隶属程度可通过聚类系数矩阵中各数值的大小进行反映，通过这些数据的分析可得到更多的有效信息，并为项目决策提供一定参考和依据。

(3) 利用可销售性理论对水利工程项目PPP模式的实用性评价时与利用灰色聚类法判定得出的结论保持良好一致性。灰色聚类法相对于可销售理论分析时需要对每个指标进行定量数据的分析，而可销售理论往往是指进行中、高、低的定性分析，对PPP模式的适用程度可直接按照灰色聚类法进行分类，具有更加直观、科学的优点。