田 鵬 偉

(山西省化工設(shè)計院，山西 太原 030024)

層次分析與模糊數(shù)學(xué)綜合評判法下的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境

田 鵬 偉

(山西省化工設(shè)計院，山西 太原 030024)

以老鴉巢礦區(qū)608采空區(qū)為例，運用層次分析與模糊數(shù)學(xué)綜合評判法，對該礦區(qū)的植被覆蓋率、水質(zhì)情況、空氣質(zhì)量等進行了系統(tǒng)評價，并詳細論述了其評價步驟，指出綜合評判法相比于傳統(tǒng)經(jīng)驗法具有一定的先進性。

層次分析，模糊數(shù)學(xué)法，礦區(qū)，生態(tài)環(huán)境

當前我國面臨的一個嚴重的問題就是生態(tài)環(huán)境的污染。經(jīng)過調(diào)查，可以明確的一個事實就是，生態(tài)環(huán)境造成破壞的一個很大的原因就是礦山開采。礦山的開采由于其所存在的生產(chǎn)原理——采礦挖山，因此不僅會對水體資源，植被資源，空氣資源造成較大破壞，而且由于這些破壞而導(dǎo)致的一系列生態(tài)環(huán)境問題，使得礦山企業(yè)的礦山開采不得不進行一定量的減產(chǎn)甚至停產(chǎn)，進一步降低企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此運用一套系統(tǒng)的評價方法對礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境進行評價是十分有必要的。本文選取老鴉巢礦區(qū)608采空區(qū)為例，進行一系列的層次化與模糊數(shù)學(xué)化的分析，得出具有一定推廣作用的結(jié)論，實現(xiàn)利益最大化，達到保護生態(tài)環(huán)境的目的。

1 什么是層次分析與模糊數(shù)學(xué)法

層次分析法是一種定性與定量相結(jié)合、系統(tǒng)化、層次化的分析方法。即將一個復(fù)雜的多目標決策問題化為一個系統(tǒng)，將目標分解為多個目標或準則。舉個例子進行說明：一個很明顯的道理就是影響礦區(qū)生態(tài)環(huán)境好壞的因素有很多，而且每一種因素造成的影響應(yīng)該是不完全相同的，因此在這里對每一種因素進行編號，運用求解判斷矩陣特征向量的方法求得每一種因素在所在層次的權(quán)重。而模糊數(shù)學(xué)是研究現(xiàn)實中許多界限不明的不分明問題的一種數(shù)學(xué)工具，其基本概念之一便是模糊集合，利用模糊數(shù)學(xué)可以很好的處理各種模糊的問題。舉個簡單的例子進行說明：當我們無法評定一件事情的時候，給出一個具有較大說服力的標準，然后根據(jù)這個標準進行評價，最終達到在該標準下的一個結(jié)論，從而使問題得到解決。

2 生態(tài)環(huán)境評價因素

依據(jù)一定的科學(xué)性與經(jīng)驗，選取下面的幾種因素作為評價因素：

1)礦區(qū)的植被覆蓋率。眾所周知，植被是地球的綠色心肺，其具有很多作用，比方說吸收空氣的廢氣產(chǎn)生供人們呼吸的氧氣；吸收地面上多余的水分，防止水土流失等。因此我們可以根據(jù)植被覆蓋的程度判斷該地區(qū)生態(tài)環(huán)境的好壞。植被覆蓋率高，可以說明該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境好；而當植被覆蓋率低的時候，自然而然的說明該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境差。2)礦區(qū)周邊的水質(zhì)情況。水是人類的生命之源，離開了水，人類肯定是無法生存。但是近來的一系列報道表明，礦區(qū)周邊的水質(zhì)常常處于受污染的狀態(tài)，因此我們可以知道礦區(qū)水資源的好壞在很大程度上反映該地區(qū)生態(tài)環(huán)境的好壞。擁有好的水資源條件自然表明該地區(qū)生態(tài)環(huán)境的多樣性，進一步表明該地區(qū)生態(tài)環(huán)境的優(yōu)質(zhì)。而通常礦區(qū)周圍水資源的污染則可以說明該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境受到了比較大的破壞。3)礦區(qū)周邊的空氣質(zhì)量。實踐表明，空氣的好壞受到很多因素的影響，但一個不能忽視的問題就是空氣的污染多多少少與其所處位置有關(guān)。一般來說礦區(qū)的空氣會受到采礦的影響——礦區(qū)工作時會產(chǎn)生各種廢氣及灰塵。這些廢氣與灰塵會造成礦區(qū)周圍的空氣受到很大的污染。因此空氣質(zhì)量的好壞往往表明該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境的好壞。許多真實的例子表明，由于礦區(qū)的特殊性會對空氣質(zhì)量造成很大的影響。因此評價該地區(qū)的空氣質(zhì)量的好壞一定程度上可以表明該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境的好壞。4)礦區(qū)人口數(shù)量多少。一系列的社會現(xiàn)象表明人們喜歡居住在大城市——即經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)。而通過研究經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的生態(tài)環(huán)境可以很明顯的發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象——經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的生態(tài)環(huán)境往往會受到很大的破壞。因此，通過礦區(qū)所在地的人口多少來對礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境進行評價具有一定的道理。人口越多，可以說明該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境破壞的越嚴重，人口越少，該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護的越好。

3 評價步驟

1)將礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的評價這一問題進行條理化。層次分析法的關(guān)鍵在于構(gòu)造有層次模型。在進行層次模型構(gòu)建時，我們不僅需要將所要研究的題目進行層次分解得到許多不同的相關(guān)元素，同時也要注意需將這些元素構(gòu)造成具有一定的有序?qū)哟涡蛄?。這是因為上一層次的元素與下一層次有很大的關(guān)系，上一層元素的結(jié)果直接影響到下一層的結(jié)果。

2)建立判斷矩陣。判斷矩陣特點如表1所示。

表1 判斷矩陣特點

3)特征值的計算及其對應(yīng)的特征向量。在進行特征值及特征向量計算的時候，我們根據(jù)線性代數(shù)的方法進行求解。比方說求解已知矩陣的特征值與特征向量，可以將所得到的矩陣，不妨設(shè)為A，則根據(jù)所學(xué)知識可以明顯知道當代數(shù)式λA-E的數(shù)值等于0的時候，可以求出矩陣A所對應(yīng)的特征值，然后根據(jù)所求得的特征值進一步求解最大特征值所對應(yīng)的特征向量，記為p。

4)確定相應(yīng)的比較標度(見表2)。

5)建立相應(yīng)的模糊數(shù)學(xué)模型。根據(jù)相應(yīng)的比較標度求得所要求的特征值，可以得到一個矩陣，稱之為模糊矩陣。模糊矩陣的求解建立需要借助一個公式來進行，具體的步驟和方法如下：運用平方自合成法可以構(gòu)造出模糊矩陣，設(shè)有一矩陣R,若矩陣R滿足下列條件R×R==R×R×R==R,則R稱為模糊矩陣，也稱為模糊等價矩陣。

表2 各評價要素的比較標度

6)進行綜合評價。根據(jù)層次分析法的各元素所占的權(quán)重及模糊數(shù)學(xué)法中的給定一個有說法的標準來看，我們可以得到一個比較有說服力的結(jié)果。即由各項評價法來看，對于生態(tài)環(huán)境的評價系統(tǒng)在不同的元素占不同的主導(dǎo)地位的時候會出現(xiàn)不同的結(jié)構(gòu)，而模糊數(shù)學(xué)法的意義便在此，它通過人為的制定一個相對有說服力的標準來進行評價，可以起到一定程度上的統(tǒng)一，具有很強的現(xiàn)實意義。

7)評價最后得到的結(jié)果，在本文中，設(shè)定的標準就是礦區(qū)的植被覆蓋率。很明顯，在這一標準下，得出的結(jié)論在于礦區(qū)生態(tài)環(huán)境差的主要集中在該地區(qū)水質(zhì)條件與人口稀少地區(qū)，而該地區(qū)生態(tài)環(huán)境是最長的區(qū)域。而礦區(qū)生態(tài)環(huán)境好的區(qū)域則主要集中在植被覆蓋率較好的地區(qū)。這一結(jié)論的得出與現(xiàn)實生活經(jīng)驗較為吻合。

4 結(jié)語

本文運用層次分析法與模糊數(shù)學(xué)法的綜合評判法對礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境進行了系統(tǒng)的研究，層次分析法與模糊數(shù)學(xué)法的綜合評判法與傳統(tǒng)的經(jīng)驗法相比具有其先進性。與傳統(tǒng)的經(jīng)驗法相比，可以克服因為人為的主觀性，隨意性所造成的錯誤決策，從而確定出適合不同地區(qū)，不同位置的一套科學(xué)的方法。

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[2] 牛海軍.晉城礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的AHP與模糊綜合評價研究[J].江西煤炭科技,2014(2):142-144.

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The mining area ecological environment under AHP and fuzzy mathematics comprehensive evaluation method

Tian Pengwei

(ShanxiChemicalDesignInstitute,Taiyuan030024,China)

Taking the 608 gob of Laoyachao mining area as an example, this paper used the AHP and fuzzy mathematics comprehensive evaluation method, made system evaluation to the vegetation coverage rate, water quality situation, air quality etc. of this mining area, and discussed in detail its evaluation steps, pointed out the comprehensive evaluation method had certain advancement compared to traditional empirical method.

AHP, fuzzy mathematics method, mining area, ecological environment

2015-01-20

田鵬偉(1982- )，男，工程師

1009-6825(2015)09-0200-02

X820

A