張慧風(fēng)，李 斌，黃 飛

（中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，山西太原 030051）

改進(jìn)的層次分析法在大同礦區(qū)環(huán)境污染治理中的應(yīng)用

張慧風(fēng)，李 斌，黃 飛

（中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，山西太原 030051）

基于改進(jìn)的層次分析法，在系統(tǒng)分析影響大同礦區(qū)環(huán)境污染治理的環(huán)境因素的基礎(chǔ)上，構(gòu)造環(huán)境污染治理層次結(jié)構(gòu)模型?；谠摂?shù)學(xué)模型，確定了礦區(qū)環(huán)境污染因素指標(biāo)權(quán)重值，得出方案層中指標(biāo)的總體排序結(jié)果，反映了大同礦區(qū)的環(huán)境污染治理狀況。

礦區(qū)；改進(jìn)的層次分析法；污染治理；應(yīng)用；大同

煤炭是我國(guó)的基礎(chǔ)能源，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)其的需求與日俱增，由此引發(fā)的環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)峻。到2010年，全國(guó)范圍內(nèi)的煤炭開采和洗選業(yè)的廢水總量已達(dá)到了 104765 萬t，廢氣排放總量達(dá)到了 2324億m3，礦產(chǎn)資源開采破壞土地的面積達(dá)2484184hm2［1］。僅大同礦區(qū)的廢水排放總量已超過2366萬 t，瓦斯排放量約有7000余 t。這些環(huán)境污染問題已經(jīng)影響到了礦區(qū)居民的身體健康，制約了礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

本文將應(yīng)用改進(jìn)的層次分析法，在系統(tǒng)分析影響大同礦區(qū)環(huán)境污染治理因素的基礎(chǔ)上，構(gòu)造環(huán)境污染治理層次結(jié)構(gòu)模型。

1 改進(jìn)的層次分析法

改進(jìn)的層次分析法在構(gòu)造比較矩陣時(shí)采用了三標(biāo)度法，摒棄了傳統(tǒng)方法的九標(biāo)度法，使決策者很容易判斷兩兩因素的相對(duì) 重要性［3］。而且，改進(jìn)的層次分析法不需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，并且運(yùn)用矩陣進(jìn)行推導(dǎo)，過程清晰、計(jì)算簡(jiǎn)單［4］。

（1）構(gòu)建層次模型

在應(yīng)用改進(jìn)的層次分析法之前，需要針對(duì)研究區(qū)的具體情況建立層次結(jié)構(gòu)模型，主要包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層，各層的評(píng)判指標(biāo)因?qū)嶋H情況而定。

（2）構(gòu)建比較矩陣

（3）構(gòu)建判斷矩陣

判斷矩陣可以通過以下公式獲得，當(dāng) ri≥rj時(shí)，當(dāng) ri＜rj時(shí)，bij＝其中，ri是比較矩陣中第i行因素之和

（4）構(gòu)造最優(yōu)傳遞矩陣

在構(gòu)造最優(yōu)傳遞矩陣前，需先根據(jù)判斷矩陣找出傳遞矩陣，傳遞矩陣的元素可由公式Cij＝lgbij（i，j＝1，2，…，n）得出，則最優(yōu)傳遞矩陣中的各元素為

（5）構(gòu)造擬優(yōu)一致矩陣

擬優(yōu)一致矩陣是在最優(yōu)傳遞矩陣的基礎(chǔ)上得到的，各元素值為d′ij＝10dij［8］。

（6）計(jì)算權(quán)重

用特征方根法求得各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，步驟如下：①將擬優(yōu)一致矩陣的各元素按行相乘，即②對(duì) Mi開 n次方，即③根據(jù)上一步可以得到向量 W＝對(duì)其進(jìn)行歸一化處理，W′i＝其中即為第i種元素在這組中的權(quán)重值［9～10］。

（7）總排序

在總層次排序中因素的權(quán)重可按 aW＇i得到［11］，其中 a為準(zhǔn)則層某因素的權(quán)重值，W＇i為方案層中某因素的權(quán)重值，其中i＝1，2，…n。按照上面的方法可以得到各因素對(duì)目標(biāo)層影響程度的排列順序，即為總排序。

2 實(shí)例分析

2.1 層次模型的建立

本文以大同礦區(qū)為例，根據(jù)該礦區(qū)的環(huán)境污染現(xiàn)狀，確定出具有代表性的環(huán)境污染治理因素，構(gòu)造相應(yīng)的層次結(jié)構(gòu)模型，為礦區(qū)的環(huán)境污染治理工作提出合理有效的對(duì)策。該層次結(jié)構(gòu)模型詳見圖1。

2.2 各層指標(biāo)權(quán)重值的確定

由于本文涉及到的指標(biāo)種類較多，具體的計(jì)算過程將不一一列舉，僅以準(zhǔn)則層為例，依據(jù)上一章改進(jìn)的層次分析法的計(jì)算步驟，給出相應(yīng)的運(yùn)算過程及其相關(guān)的結(jié)果矩陣，主要包括比較矩陣、判斷矩陣、傳遞矩陣、最優(yōu)傳遞矩陣、擬優(yōu)一致矩陣，結(jié)果依次如下：

然后求得擬優(yōu)一致矩陣的特征向量，并將其進(jìn)行歸一化處理，得到目標(biāo)層的權(quán)向量W＝（0.118，0.564，0.263，0.055）。

使用同樣的方法，可以得出各因素指標(biāo)的權(quán)重，所 得 的 權(quán) 重 向 量 依 次 為：W1＝ （0.75，0.25），W2＝ （0.258，0.637，0.105），W3＝（0.105，0.637，0.258），W4＝ （0.556，0.222， 0.222）。

2.3 總排序

基于求得的各因素指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重值，可以計(jì)算出方案層中各指標(biāo)的最終權(quán)重值，按大小排列，可以得出方案層中指標(biāo)的總體排序結(jié)果，其中 Mi－M和Mij－Mi分別表示準(zhǔn)則層相對(duì)于目標(biāo)層和方案層相對(duì)于準(zhǔn)則層的權(quán)重，詳見表1。

表1 大同礦區(qū)各指標(biāo)權(quán)重排序結(jié)果

3 結(jié)論與討論

改進(jìn)層次分析法的運(yùn)用，較好地克服了決策者的主觀影響，通過引入最優(yōu)傳遞矩陣，避免了一致性檢驗(yàn)，并且推導(dǎo)過程采用矩陣方式，使得過程清晰，計(jì)算簡(jiǎn)單。但是，利用改進(jìn)的層次分析法得到的權(quán)重值分布比較集中，可能會(huì)出現(xiàn)等值情況。因此，在以后的應(yīng)用中應(yīng)該多加注意。

本文通過運(yùn)用改進(jìn)的層次分析法，對(duì)大同礦區(qū)的環(huán)境污染因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析，為政府和企業(yè)對(duì)本礦區(qū)環(huán)境污染的治理與防治工作的開展提供技術(shù)支持。

工業(yè)廢水、煤矸石、生活污水、工業(yè)廢氣所占權(quán)重值比較大，是環(huán)境污染治理的關(guān)鍵內(nèi)容，也是進(jìn)行礦區(qū)規(guī)劃時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮的因素。在礦區(qū)的環(huán)境污染中，人為因素占有一定的比例。我們需要提高環(huán)境保護(hù)意識(shí)，嚴(yán)格遵守各項(xiàng)環(huán)保法規(guī)，保護(hù)礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

在礦區(qū)環(huán)境污染治理工作中，我們應(yīng)該抓住主要矛盾，加大難處理的環(huán)節(jié)和污染的根本原因的整治力度，使得環(huán)境污染治理工作收到顯著成效。

［1］成金華，陳軍，易杏花.礦區(qū)生態(tài)文明評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究［J］.中國(guó)人口·資源與環(huán)境，2013，23（2）：1－10.

［2］洪棉棉，王菲鳳，楊暉，等.屬性層次模型在土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用 ［J］.環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2008，27（2）：72－75.

［3］牛麗，陳珂，程媛.改進(jìn)的層次分析法在就業(yè)綜合評(píng)價(jià)中的應(yīng)用 ［J］.計(jì)算機(jī)仿真，2011，28（5）：376－379.

［4］李相國(guó).基于改進(jìn)的層次分析法的深基坑支柱方案優(yōu)選［D］.山東：山東大學(xué)，2011.

［5］郭彬，薛希龍，徐敏.改進(jìn)層次聚類法在礦山巖體分級(jí)中的應(yīng)用 ［J］.金屬礦山，2011，（11）：14－19.

［6］薛宏智，周維博.基于改進(jìn)AHP定權(quán)的優(yōu)序法在地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用 ［J］.水資源與水工程學(xué)報(bào)，2012，23（3）：44－47.

［7］馬農(nóng)樂，趙中極.基于層次分析法及其改進(jìn)對(duì)確定權(quán)重系數(shù)的分析 ［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2006，12（11）：732－736.

［8］楊秀貴，仉淼，馮一鳴.改進(jìn)層次分析法的滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性［J］.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，32（6）：773－777.

［9］韓雪松，樊國(guó)強(qiáng).三標(biāo)度AHP法在礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)估中的應(yīng)用—以山西省大同市某煤礦為例 ［J］.地下水，2013，35 （3）：148－150.

［10］劉玉玲，游春.改進(jìn)的層次分析法在公路隧道施工安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用 ［J］.安全與環(huán)境工程，2009，16（3）：75－78.

［11］郭金陵，於世為，熊慧，等.基于AHP的煤炭礦區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量模糊綜合評(píng)價(jià) ［J］.科技管理研究，2011，（15）：50 －53.

Application of Improved AHP in Datong Mining Area on Environmental Pollution Control

ZHANG Hui－feng，LI Bin，HUANG Fei
（College of Chemical Engineering and Environment，North University of China，Taiyuan Shanxi 030051 China）

Based on the improved AHP，a hierarchical structure of pollution control model was established by analyzing the environment pollution control and environmental factors of Datong mining area systematically.Based on this mathematical model，the index weights of environmental pollution factors were calculated.The general sorting results of the scheme layer were also obtained.This reflected the environment pollution and treatment condition of Datong mining area.

Datong mining area；Improve AHP；pollution control；Application

X75

A

1673－9655（2014）05－0043－03

2014－03－31

張慧風(fēng) （1988－），女，碩士研究生。