层次分析法应用于黑龙江省生态环境质量评价研究

层次分析法应用于黑龙江省生态环境质量评价研究（精选7篇）

1.层次分析法应用于黑龙江省生态环境质量评价研究 篇一

地质环境质量评价中的专家-层次分析定权法

在地质环境质量评价中,往往要选择多个环境因子一起参与评价,确定它们的权值就显得十分重要.在分析权值及定权模型含义的基础上,探讨了专家-层次分析定权法的基本原理和方法,并进行了实际应用.应用结果表明,该定权法合理、可行.

作 者：蔡鹤生 周爱国 唐朝晖 Cai Hesheng Zhou Aiguo Tang Zhaohui  作者单位：中国地质大学环境科学与工程学院,武汉,430074 刊 名：地球科学  ISTIC EI PKU英文刊名：EARTH SCIENCE 年，卷(期)：1998 23(3) 分类号：P642 关键词：地质环境质量评价   定权方法   专家-层次分析定权法  

2.层次分析法应用于黑龙江省生态环境质量评价研究 篇二

随着生活质量的提高, 人们越来越多地关注城市生态环境, 而大气环境质量是生态环境的一个重要方面, 因此越来越多学者将目光聚焦大气环境质量的评价。目前已经提出了许多大气环境质量的评价方法, 应用较为广泛的有综合指数法[1]、层次分析法[2]、模糊综合评价法[3]、神经网络[4]、灰色聚类[5]等。这些方法各有优缺点, 其中综合指数法主观性较强;模糊评价法过分强调极值作用, 使得信息损失过多;灰色聚类法评价结果分辨率较低, 不易区分两级间的差异[6], 神经网络算法不成熟, 而层次分析法具有系统、简洁实用、适用性强、所需定量数据较少等优点。因此, 本文利用层次分析法对福州市2006～2011年大气环境质量进行综合评价, 从而为福州市制定相关规定政策、开展工作提供一定的决策依据。

2 层次分析法

层次分析法 (The Analytic Hierarchy Process, AHP) 是美国运筹学家T.L.Saaty于20世纪70年代提出的一种将定性与定量分析相结合的决策分析方法[2], 其基本原理是通过将复杂的问题分解为若干层次和若干因素, 对两两指标间的重要程度作出判断, 从而建立判断矩阵, 通过计算判断矩阵的最大特征根及其对应的特征向量, 得到各要素的权重, 从而确定最优方案[7]。层次分析法主要有4个步骤:建立层次结构模型;构造各层次判断矩阵;层次单排序及一致性检验;层次总排序及一致性检验。

2.1 建立层次结构模型

在深入分析问题的基础上, 将有关的各个因素按照不同属性自上而下地分解成若干层次, 同一层的诸因素从属于上一层的因素或对上层因素有影响, 同时又支配下一层的因素或受到下层因素的作用, 从而建立一个有层次的结构模型, 实现问题的层次化与条理化[8]。最上层为目标层, 一般只有1个因素, 最下层为方案或对象层, 中间可以有一个或几个层次, 通常为准则或指标层。

2.2 构造各层次判断矩阵

层次结构模型确定了上下层元素间的隶属关系, 因此可对指标层和对象层的影响因子, 根据两两因子的相对重要性, 给出判断矩阵。设判断矩阵为A= (aij) n×n, 其具有如下特征:

∀i, j∈N, 有aij>0;$a{}_{ij}=\frac{1}{a{}_{ji}}$;aii=1, 其中, i, j=1, 2, …, n。

2.3 层次单排序及一致性检验

层次单排序是同一层各要素对上一层次某一要素的相对重要性权值的计算过程; 一致性检验是通过Abstract:计算, 检查判断矩阵是否具有满意的一致性。

计算两两判断矩阵每一行元素的乘积:

Mi=∏${}_{j=1}^n$aij, j=1, 2, …, n。

计算Mi的n次方根$\overline{W}$i:

$\overline{W}{}_i=\sqrt[n]{{\rm M}{}_i}‚i=1‚2‚\cdots ‚n$。

对向量$\overline{W}=(\overline{W}{}_1‚\overline{W}{}_2‚\cdots ‚\overline{W}{}_n){}^{\text{Τ}}$做正规化:

$W{}_i=\frac{\overline{W}{}_i}{{\displaystyle {\sum }_{i=1}^n\overline{W}}{}_i}‚i=1‚2‚\cdots ‚n$。

计算所得特征向量:$W=(W{}_1‚W{}_2‚\cdots ‚\overline{W}{}_n){}^{\text{Τ}}$, 即为各因素对上一层某一要素的相对重要性权重值。

计算两两判断矩阵的最大特征根λmax:

$\lambda {}_{\max }={\displaystyle \sum _{i=1}^n\frac{(AW){}_i}{nW{}_i}}=\frac{1}{n}{\displaystyle \sum _{i=1}^n\frac{{\displaystyle {\sum }_{j=1}^{n}a}{}_{ij}W{}_j}{W{}_i}}$。

一致性检验, 两两判断矩阵的一致性指标为CI (Consistency Index) :

$C{\rm I}=\frac{|\lambda {}_{\max }-n|}{n-1}$。

为了度量不同阶两两判断矩阵是否具有满意的一致性, 需引入判断矩阵的平均随机一致性指标RI (Random Index) (表1) 。

检验判断矩阵的一致性比率为CR (Consistency Ratio) :

$CR=\frac{C{\rm I}}{R{\rm I}}$。

若CR<0.1, 则认为判断矩阵具有满意的一致性, 否则, 认为判断矩阵不符合一致性要求, 需对其进行修改。

2.4 层次总排序及一致性检验

层次总排序是计算方案层各因素对目标层的相对重要权重值, 其计算是采用从上而下的方法, 逐层合成。假设第k层各因素B1, B2, …, Bm的权重值分别为b1, b2, …, bm, 第k+1层各因素的权重值为c${}_n^{(m)}$, 按表2方法计算第k+1层各因素对k-1层因素的影响权重值。

对层次总排序进行一致性检验, 其一致性比率CR:

$CR=\frac{C{\rm I}}{R{\rm I}}=\frac{{\displaystyle {\sum }_{i=1}^{n}b}{}_{i}C{\rm I}{}_i}{{\displaystyle {\sum }_{i=1}^{n}b}{}_{i}R{\rm I}{}_i}$。

其检验方法与单层次的一致性检验相同。

3 福州市大气环境质量评价

3.1 建立福州市大气环境质量评价模型

根据本次评价的目的及评价涉及的因子, 将大气环境质量作为层次分析的目的层, 大气环境质量评价因子作为层次分析的指标层, 大气环境质量级别作为层次分析的对象层, 建立大气环境质量层次结构模型[9]。参考《环境空气质量标准》 (GB3095-1996, 2000修改) [10], 根据福州市实际情况, 确定本次大气环境质量评价因子有:二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物。根据以上方法建立的评价模型见图1。

福州市2006-2011年3个大气环境质量评价因子的监测统计值如表3, 《环境空气质量标准》 (GB3095-1996, 2000修改) 如表4。

3.2 构建判断矩阵

在大气环境质量层次结构模型中, 对大气环境质量这一目标 (A) 以各评价因子的污染分指数为标度构建各准则 (Bi) 的相对重要判断矩阵 (A-B) (表5以2006年数据为例) , 其中各评价因子的污染分指数是以《环境空气质量标准》 (GB3095-1996, 2000修改) 二级标准为基准, 计算各评价因子的浓度与相应二级标准的比值;对大气质量评价因子这一准则 (B) [11], 以评价因子的浓度值与其相对应各个大气环境质量级别的标准值之差的绝对值的倒数为标度构建各大气环境质量级别 (C) 的相对重要两两判断矩阵 (Bi-C) (表6～表8) 。

3.3 层次单排序及一致性检验

从层次单排序及一致性检验的结果 (表9) 可以看出, 2006年各判断矩阵的一致性比率CR均小于0.1, 可见各判断矩阵都有满意的一致性。

3.4 层次总排序及一致性检验

层次总排序及一致性检验的结果 (表10) 显示, 2006年层次总排序的一致性比率CR小于0.1, 满足一致性要求。

3.5 福州市2007～2011年大气环境质量的层次总排序

根据以上方法, 得到福州市2007～2011年大气环境质量的层次总排序, 其结果见表11～表15, 可以看出, 所有年份的层次总排序的一致性检验均满足要求。

4 福州市环境质量评价分析

(1) 由表10～表15及图2可见, 2006～2011年, 福州市大气环境质量均达到一级标准, 其中大气环境质量最好的是2009年, 一级的权重达0.690 4;其次是2008年, 一级的权重也占了0.632 9;而大气环境质量最差的是2007年, 其三级的权重达到0.177 2。

(2) 从整体趋势上看 (图2) , 2006～2011年, 福州市大气环境质量相对比较稳定, 各级别的权重值波动不是很大。虽然这几年来, 随着福州市经济的发展, 污染源越来越多。但是, 福州市通过各种减排工程、治理措施有效地控制了各种染污物的排放, 甚至使排放量有所下降, 6年间, SO2排放量从2006年的0.021mg/m3下降到2011年的0.01mg/m3, 下降了52.4%;NO2排放量从2006年的0.049mg/m3下降到2011年的0.033mg/m3, 下降了32.7%;而PM10的排放量变化较小, 仅下降了4.2%。

(3) 由表10～表15及图3可以看出, 2006～2011年, 福州市大气环境质量主要受PM10的影响, 其权重主要在0.36～0.57之间, 其次是受NO2的影响较大, 其权重主要在0.3至0.4之间, 而SO2的影响则最小。因此, 要提高福州市大气环境质量, 关键是加强对PM10的污染控制。

(4) 从2006～2011年, PM10的权重由0.427 9上升到0.543 7, 可见PM10对福州市大气环境质量的影响逐渐变大;SO2则相反, 权重由0.208下降到0.131 3, 其对福州市大气环境质量的影响逐渐减弱;NO2在这6年间对福州市大气环境质量的影响较为稳定, 其权重一直维持在0.3～0.4之间。之所以出现这种变化, 主要是近年来福州市大力加强减排工作, 通过火电厂脱硫工程、城区禁煤、推广清洁生产等SO2减排工程, 有效减少SO2的排放量, 因此其对福州市大气环境质量的影响权重有所下降;而PM10在这6年间的浓度变化不大, 在SO2和NO2浓度均有所下降的情况下, 其对福州市大气环境质量的影响就有所提高。可见, 目前还没有有效的措施来控制PM10的排放, 而PM10主要受建筑粉尘、汽车扬尘等因素影响, 因此应加强对福州市建筑粉尘、汽车扬尘等的控制。

5 结语

3.层次分析法应用于黑龙江省生态环境质量评价研究 篇三

应用综合评价法研究江苏吕四渔场生态环境质量

摘要：应用系列综合评价法对吕四渔场生态环境质量进行了试探性分析评价研究.NQI值法分析结果表明,吕四渔场持续处于富营养化状态或中营养化状态下.A值法分析结果表明,渔场有机污染处于轻度和中度污染状态;重金属评价结果表明,部分站位Cu、Zn和Hg处于污染状态,Pb、Cd和As在自然本底值范围内;综合评价结果表明,吕四渔场环境质量状况大部分时间处于较差状态.因此,其生态环境质量有待改善.作 者：刘绿叶 刘培廷 陈玉生 汤建华 作者单位：江苏省海洋水产研究所,南通,226007期 刊：渔业科学进展 ISTICPKU Journal：MARINE FISHERIES RESEARCH年，卷(期)：2009,30(5)分类号：X821关键词：综合评价法 生态环境质量 吕四渔场

4.层次分析法应用于黑龙江省生态环境质量评价研究 篇四

山西省是我国的采煤大省,2011年山西省煤炭产量和外运量分别达到8.6亿t,5.8亿t,尤其是在经过近几年的资源整合重组后,彻底告别了小煤窑时代,在今后的几年内,煤炭的产量将会达到一个历史的新高。随着经济快速的发展,带给我们地质环境的压力也随之增大。由于采矿引起的地质灾害、土地资源的占用和破坏、水资源和水环境的破坏、地面景观的破坏等地质环境问题层出不穷。

据统计,2011年全省因采矿造成村庄破坏涉及11个市、86个县(市、区)、415个乡镇,因采矿造成破坏的行政村2 868个,影响村民人口98.87万人,占用破坏各类土地17.07万hm2,水井干枯3.11万眼,泉水断流1.00万处,饮水困难人数131.22万人,估算经济损失约402.27亿元。因此,对矿区的地质环境影响评价与地质环境保护和恢复治理方案的编制工作显得尤为重要,也是为矿区的地质环境保护、监测、治理工作提供科学依据的重要环节之一。

笔者以中窑煤矿矿山地质环境影响评价为例,重点介绍了层次分析法(AHP法)地质环境评价中的应用,对科学和定量的分析矿山地质环境影响工作具有重要的意义。

1矿山地质环境

从地质角度上讲,矿山地质环境是指曾经开采、正在开采或准备开采的矿床及其邻近地区,矿业活动所影响到的岩石、土壤、地下水、地质作用和现象及其与大气圈、水圈、生物圈之间相互作用所组成的相对独立的环境系统。因此,采矿活动对矿山地质环境的影响主要从矿山开采方式、地质灾害、水资源和水环境、土地资源和岩土环境四个大方面来进行评价。

1.1 评价单元及评价范围

中窑煤矿矿区面积为1.676 2 km2,由于在矿区范围内地质环境条件的差异性不大,地形、地质因素离散型较小,因此评价仅划分中窑煤矿整个矿区为本次评价一个评价单元。考虑到矿井排水对地表水及地下水赋存条件的影响,沿地表汇水范围追索,评价范围沿矿山用地范围外延100 m～200 m。本次评价面积约为2.0 km2。

1.2 矿山地质环境评价指标体系

矿山地质环境评价指标体系是由多个单项评价指标构成的层次分明的一个评价指标系统,中窑煤矿矿山地质环境影响评价从采矿活动对地质环境的影响与破坏出发,选取矿山开采方式、地质灾害、水资源和水环境、土地资源和岩土环境四个方面为评价因素,各评价因素中选取代表性的指标作为评价因子,即:C1=矿山开采方式;C2=采空区面积/矿山面积;C3=地质灾害发生次数;C4=地质灾害影响范围;C5=地质灾害经济损失;C6=地质灾害人员伤亡;C7=废水年排放量/实际生产能力;C8=矿坑排水影响面积/矿山面积;C9=塌陷区面积/矿山面积;C10=占用破坏土地面积/矿山面积;C11=固体废弃物年排放量/实际生产能力;C12=固体废弃物年累计积存量/矿山面积。

2层次分析法(AHP法)评价

2.1 层次分析法(AHP法)

层次分析法(AHP法)是一种实用的多准则评价方法,它把一个复杂的问题表示为有序统一处理决策中的定性与定量因素,它把复杂的问题分解成各组成要素,将这些要素按支配关系分配成有序的递阶层次结构,通过两两比较的方式确定层次中各因素的相对重要性,然后综合人的判断以决定决策各因素相对重要性的总和顺序。具体包括:1)建立层次递阶层次结构;2)构造两两比较判断矩阵;3)计算单一准则下元素的相对权重;4)计算各因素的组合权重;5)计算各项影响因素的评分值,以评分方法进行综合分区评价。

2.2 矿山地质环境评价递阶层次结构

1)目标层(A):层次结构最高层,即矿区地质环境质量。2)准则层(B):确定矿山开采方式(B1)、地质灾害(B2)、水资源和水环境(B3)、土地资源和岩土环境(B4)四个因素为评价的基础准则。3)指标层(C):将准则层进一步细分:矿山开采方式(C1),地质灾害(C2,C3,C4,C5,C6),水资源与水环境(C7,C8),土地资源和岩土环境(C9,C10,C11,C12)。

2.3 评价指标数据、标准的确定及指标分值的选取

为了能够得出最终定量的得分值,必须得对各个评价指标赋予一定的分值。在本次评价过程中根据不同的等级和标准将各个评价指标分为五个等级,并且分别赋予不同的分值。根据实际调查的煤矿的各项具体数据和对地质环境影响程度对照评分等级范围就可以确定出整个评价单元的各个评价因子相应的指标分值。评分等级表见表1,中窑煤矿各评估因子数据及评分值见表2。

2.4 评估因子权重确定

主要采用层次分析—专家打分方法来确定,影响地质环境质量的各因素,视其对地质环境影响程度不同,可分为主要因素(对环境质量起决定作用);次要因素(对环境质量影响较小),然后确定各因素的权值并排序。首先确定准则层(B1,B2,B3)权值,视其对地质环境影响程度,赋予权值(Wb1′,Wb2′,Wb3′);然后确定各准则层内指标层权值,视其对地质环境影响程度,赋予权值(Wc1′～Wc12′);最后计算总排序权值(Wb1～Wb2,Wc1～Wc12),见表3。

2.5 目标层综合评分(综合评价模型)

根据各评价指标层的分值及相对应的权重可以计算出最终目标层即矿区地质环境质量的综合评分,具体经过以下的两个公式计算得到综合得分。

指标层得分计算:

$L{}_j={\displaystyle \sum _i^n(}{\rm P}{}_i\cdot W{}_i)$。

其中,Lj为指标层得分;Pi为指标项得分;Wi为指标项权重。

综合得分计算:

${\rm T}={\displaystyle \sum _i^n(}L{}_j\cdot W{}_j)$。

其中,T为综合得分;Lj为指标层得分;Wj为指标层权重。

最终计算得出综合得分值,即中窑煤矿矿区地质环境质量得分为3.46分。

2.6 评价等级

为了对最终得出的矿区地质环境质量分值进行综合评价,并且使得评价结果具有可比性,必须建立一定的评价等级。本次评级采用本地区具备常年相关专业经验的专家确定的等级划分结果结合本地区内类似矿区的综合得分相比较,最后确定的评分等级,即:10≤T≤7.5,矿区地质环境质量良好;7.5≤T≤2.5,矿区地质环境质量较差;2.5≤T≤0,矿区地质环境质量差。

由此标准可知,中窑煤矿矿区地质环境质量等级为“较差”。

3结语

在定性的矿区地质环境质量评价过程中结合定量的评分方法,可以更清晰、明确采矿活动对矿区的地质环境质量的影响程度。运用层次分析法,建立相应的评价体系和层次结构、评价指标、评价模型及评分等级,进而可以定量的反映出矿区的地质环境质量状况。这种方法和模式对于我们在今后的矿山地质环境质量评价的定量分析和研究中具有极为重要的意义。

参考文献

[1]周爱国,周建伟,梁合诚,等.地质环境评价[M].武汉:中国地质大学出版社,2008:23-50.

[2]陈桥,胡克.基于AHP法的矿山生态环境综合评价模式研究[J].中国矿业大学学报,2006,35(3):377-383.

[3]武强,薛东,连会青.矿山环境评价方法综述[J].水文地质工程地质,2005(3):84-88.

[4]郑国明,梁合诚,龙翔,等.浅析矿山地质环境综合评价[J].安全与环境工程,2009,16(5):42-44.

[5]罗娟,陈守余.矿山环境质量评价指标体系及层次分析法评价[J].安全与环境工程,2005,12(1):9-12.

5.层次分析法应用于黑龙江省生态环境质量评价研究 篇五

沼气发电技术是集环保和节能于一体的能源综合利用新技术,沼气发电站是一种分布广泛且价廉的分布式电源。它是利用工业、农业或城镇生活中的大量有机废弃物(例如酒糟液、禽畜粪、城市垃圾和污水等),经厌氧发酵处理产生的沼气,驱动沼气发电机组发电,并可充分将发电机组的余热用于沼气生产。沼气发电电压质量综合评价的研究主要包括两部分,一是建立电压质量指标层次模型,二是采用合适的评估方法来对电压质量进行综合评价,主要以沼气发电的电压质量各个指标的实际运行数据为依据,在本文中包括了电压偏差、电压波动、电压闪变、谐波电压、三相电压不平衡和电压暂降等6个指标数据。目前,针对中小型养殖场沼气发电电压质量综合评价方面的研究较少,本文是基于矩阵理论及层次分析法来研究沼气发电电压质量,并综合评价,为相关人员提供参考。

1 层次分析法

层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次,并进行定性和定量分析的决策方法。是由美国运筹学家萨蒂于20世纪70年代初,在为美国国防部研究“根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配”课题时,应用网络系统理论和多目标综合评价方法,提出的一种层次权重决策分析方法。可为多目标、多准则、无结构性的复杂非线性问题提供易操作及有效的解决方案。

1.1 建立递阶层次结构模型

在深入分析目标的基础上,将有关的影响因素按照不同属性自上而下地分解成若干层次,同一层的因素从属于上一层的因素或对上层因素有影响,同时又支配下一层的因素或受到下层因素的作用。最上层为目标层,通常只有1个因素,最下层通常为测量方案层,中间通常为指标层。

1.2 构造两两比较判断矩阵

对各指标之间进行两两对比之后,然后按9分位比率排定各评价指标的相对优劣顺序,依次构造出评价指标的两两判断矩阵。

由专家给出每一层元素相互间重要性程度的矩阵A=(aij)nxn,其中

当i=j时,aij=0

1.3构造一致性矩阵

同一层次两元素重要性的比较是通过专家进行定性分析后判断确定的,由于客观事物的复杂性和人们认识的多样性,结果存在一定的误差,客观一致性也较差,本研究运用矩阵理论,构造优化一致性矩阵,让矩阵满足了一致性要求。

(1) 构造反对称矩阵

由专家进行指标间重要程度的判断,得出两两比较判断矩阵A,且为反对称矩阵。

(2)求最优传递矩阵

若反对称矩阵A满足,则称矩阵A也是传递的, A的最优传递矩阵满足

求出A的最优传递矩阵B。

(3)求解拟优矩阵

实数矩阵A,对i,j,k∈N,若有aikajk=aij,则称A为完全一致性矩阵。A又是反对称性矩阵,B为A的最优传递矩阵,那么A*=10B是A的一个拟优矩阵。

求出A的拟优矩阵A*。

1.4 求权重值

权重值是根据判断矩阵计算对于上一层元素而言本层次与之有关联的元素重要性次序的值,可以归结为计算判断矩阵的最大特征根及其特征相量。

本研究采用几何平均法(方根法)来计算判断矩阵权重。

一致性矩阵A*=W =λmax W ,则W =[W 1,W 2, ,Wn]T即为对应的特征相(向)量,W表示该层n个元素的权重值。

2电压质量测试

电压质量测量图如图1所示。

3 电压质量评级

电能质量就是导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差,其内容主要包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变、电压暂降与短时间中断以及供电连续性等,所以参照电能质量等级评定划分原则,可将电压质量等级也划分为:极度污染(0~30分)、重度污染(30~40分)、中度污染(40~50分)、轻度污染(50~60分)、合格(60~70分)、良好(70~80分)、优质(80~90分)、特优(90~100分),采用打分标准对电压质量进行评估,并对测量数据进行无量纲化处理[1]。

式中,x为评价指标的实际测量值;Xmin为实测指标中的最小值;U(x)为归一后无量纲化的值。

4某农村沼气发电厂实测数据分析

4.1 测量值

含沼气发电电压质量各指标监测数据如表1所示,不含沼气发电电网电压质量各指标监测数据如表2所示。

4.2 建立电压质量层级

层次分析法电压质量层级如图2所示。

图中,1、2、3、4、5分别代表各监测点。

4.3建立两两判断矩阵

根据专家意见,得出两两判断矩阵

4.5电压质量评分及分级

将表1、表2中各监测点质量进行评分并分级的情况如表3、表4所示。

5结束语

运用层次分析法对含沼气发电的电网电压质量进行综合测评,与不含沼气发电的电网电压质量进行比较,证明沼气发电的电网电压质量得到改善,提供的方法的结论与实际生产结果相符,对于沼气发电的电网电压质量综合评价具有一定的参考意义。

摘要：电压质量评价指标包含电压偏差、电压波动、电压闪变、谐波电压、三相电压不平衡、电压暂降等6个主要指标,基于矩阵理论及层次分析方法,研究提出由专家质量评价打分的三分度分类矩阵判断法,通过分析计算矩阵元素指标的权重,进而判定指标的一致性,从而实现对沼气发电电压质量的综合评价和确定电压等级,在研究基础上对此进行了实例验证。

6.层次分析法应用于黑龙江省生态环境质量评价研究 篇六

20世纪80年代开始, 欧美一些发达国家围绕水电开发对河流生态影响开展了大量研究工作, 有代表性的有瑞士“绿色水电认证”和美国“低影响水电认证”[2]。国内对生态水电的研究开始于21世纪。赵建达等提出了要在农村水电的规划设计、新技术与材料的研究应用中注重生态保护问题[3]。2011年, 禹雪中等人提出了“绿色水电”的概念[4];禹雪中等人分析了绿色水电评价的含义和作用[5]。但是上述研究主要针对大中型水电站, 而对农村水电站研究较少。本文将以浙江省为例, 分析农村水电站的生态评价影响因素, 进而建立生态水电的评价指标体系, 为农村水电站的生态评价工作提供借鉴。

1 指标体系构建

通过调查研究走访了安吉、丽水、衢州、温州、绍兴 (诸暨) 等地的水利局及多个典型水电站, 发放调查问卷150份, 回收102份。通过调研着重选择环境因素之外, 也选取了社会、经济和管理等间接影响农村水电生态性的方面, 以便综合评价农村水电的生态性。依据统计分析结果, 建立的指标体系如表1所示。

(1) 最小生态流量满足率。《江河流域环境影响评价编制规范》 (SL45-2006) 附录C.2.3规定, 在河道内生境状况为中等水平的情况下, 推荐最小下泄流量为2007年浙江省的标准。

(2) 生物影响程度。包括河流动物完整性、两栖动物完整性、两栖植物完整性、河流植物完整性、动植物多样性保护措施。破坏0个得优、1个良、2个中、3个及格、4个为不及格。

(3) 林草覆盖率。标准根据《开发建设项目水土流失防治标准》 (GB50434-2008) 第2.0.5条、第4.0.2条以及表6.0.1-1 (小水电属于建设类项目的第3标准) 。

(4) 减排效率。减排效率指标的限值根据2009-2011年《全国农村水电统计年鉴》中装机规模为10~50 MW的水电站的减排效率计算得出, 3年累计样本近4 000座 (见表2和表3) 。

(5) 弃渣点处理度。有0个得优、1个良、2个中、3个及格、4个为不及格。

(6) 综合利用度。考虑防洪、灌溉、供水、旅游、水产等功能的增加。有4个功能增加得优、3个良、2个中、1个及格、单一功能为不及格。

(7) 迹地修复度。体现水电站建设期间由于建设大坝、厂房等对山体破坏及修复程度。

(8) 农村公共服务投入率。该指标为当年农村教育、医疗、卫生、基础设施、老年活动中心等公共服务项目投入占发电收入的百分比, 衡量农村公共服务投入贡献程度。

(9) 社会贡献度。包括职工劳动强度降低、工作环境改造、工资收入增加、劳保退休统筹、其他社会福利等。有4个得优、3个良、2个中、1个及格, 无为不及格。

(10) 日常管理完善程度。包括基本建设手续是否完备;产权是否明晰;安全文档齐备情况 (包括安全责任书、安全规程等) ;持证上岗情况 (安全监察员、机电运行工执证上岗) ;技术教育情况 (包括从业人员安全教育、技术培训等情况) ;是否明确提出生态管理的要求。5项都符合要求为优, 4项符合要求为良、3项符合要求为中、2项符合要求为及格、1项或0项符合为不及格。

(11) 应急管理完善程度。包括编制应急预案;制订事故灾难预报;预警和预防制度;应急救援组织和配备必要器材;年反事故演练次数等情况。5项都符合要求为优, 4项符合要求为良、3项符合要求为中、2项符合要求为及格、1项或0项符合为不及格。

2 离差赋值层次改进评价模型

2.1 建立层次结构模型

通过层次分析法建立生态水电评估层次体系的分解结构。其目标层为生态水电评价, 因素层为4类评价指标、相应准则及对应的影响因素, 指标层为上层因素所需的定性或定量指标数据 (见表1) 。指标集:B={B1, B2, B3, B4}, B1代表环境因素, B2代表社会因素, B3代表经济因素, B4代表管理因素。而以上4个因素的每个因素又是1个子因素集, 各评价指标关系和字母标识见表2。

2.2 离差赋权

若采用层次分析进行赋权, 在建立递阶层次结构后, 采用两两比较的方法, 确定B、C、D各层中各因素的权重, 但是采用层次分析法在指标两两比较时, 主观随意性较大, 求解的权重系数往往与实际产生较大偏离, 为此本文引入离差赋权法进行改进。

(1) 建立评价的衡量条件集。

式中:Mi= (ci, vi) 为特征元;vi为量值域, i=1, 2, …, m。

(2) 标准差法确定变异程度。计算每个指标权重的标准差σ, 标准差σ越大, 表明指标值的变异程度越大, 提供的信息量越多, 在综合评价中所起的作用越大, 其权重也应该越大, 因为变异程度大说明其对实例检索的贡献越大。相反, 某个指标的标准差越小, 表明指标值的变异程度越小, 在综合评价中所起的作用越小, 其权重也应越小。采用该方法确定第一类权重, 考虑到属性值存在区间和数值的情况, 以关联函数值作为度量指标, 计算关联函数的标准差, 从而修正指标的权重。其计算公式为:

式中:σi表示第i个指标相似度的标准差;n为指标的个数。

针对农村水电站的n个影响因子, 将各个影响因子归一化处理, 根据相关公式计算出关联函数值k、关联函数的平均值k珔、标准差σi:

最后由公式 (2) 计算出权重wi1。

2.3 隶属度函数

对因素层D中各指标做单因素评价, 求出各指标对各等级的隶属度, 用模糊关系矩阵R= (rij) n×m表示。在确定隶属函数时, 为避免出现等级间数值相差不大, 而评价等级相差1级的跳跃现象, 先做模糊化处理, 使隶属函数在各等级间平滑过渡。对于中间的级别, 令落在区间中点的隶属度为1.0, 落在边缘点的隶属度为0.5。对于最左和最右的级别, 令落在距临界值越远的隶属度越大, 落在临界处两侧级别的隶属度均为0.5。并令k1, k3, k5, k7分别为V1与V2, V2与V3、V3与V4、V4与V5等级的临界值, k2, k4, k6分别为V2、V3、V4等级的中点值, 即k2= (k1+k3) /2, k4= (k3+k5) /2, k6= (k5+k7) /2。由此构造各评价等级相对隶属函数的公式:

以上各式为递增型指标隶属函数公式, 用于计算对评价结果有正面影响的指标的隶属度。递减型指标隶属函数公式用于计算对评价结果有负面影响的指标的隶属度, 可根据上述5个公式推得, 这里省略递减型指标隶属函数公式。

2.4 模糊变换和模糊综合指数计算

通过模糊变换B=A×R, 求得模糊综合评价的结果向量B= (b1, b2, …, bn) , 并对B进一步标准化得到标准化结果向量S。然后计算模糊综合指数:FCI=S×P, FCI为模糊综合指数, P= (20, 40, 60, 80, 100) 为评语集。

2.5 指标权重综合分析

通过上述步骤, 最终建立了生态水电评价指标权重, 如表3所示。

3 案例分析

雅溪一级水电站枢纽工程位于瓯江水系大溪的支流小安溪支流上游, 距丽水市区约36km处, 发电厂房位于西溪乡上百步村。坝址以上集雨面积184km2, 多年平均流量5.59m3/s。电站总库容3000万m3。拦河坝为拱坝, 坝高75m, 坝顶弧长180m;岸边闸门控制溢洪道;采用隧洞输水, 隧洞长2 000m;电站原装机容量4×1 600+1 250kW, 1978-2004年多年平均发电量为1 888万kWh, 装机利用小时数为2 468h。电站职工总人数为90人, 其中技术人员69人。依据上述模型可得雅溪1级水电站模糊评价的等级隶属度, 如表4所示。

注:类型为正, 表示数值越大时, 等级越高, 反之则为逆。

计算出雅溪1级水电站影响层各因素的模糊评价等级值以及相应的综合评价指数如下:

评价结果大于85分为优良, 符合电站的实际情况。

4 结语

本文论述了浙江省农村生态水电的评价问题。通过调研进行了统计分析, 得出重要的影响因素。在统计分析的基础上, 建立了评价指标体系, 对生态水电的评价指标进行了评价标准、评价方法等的说明。进行评价方法的研究, 建立评价模型, 通过调研和专家咨询等相结合, 确定指标权重并进行案例分析。

摘要：国内外对于大中型水电站的生态评价已研究较多, 但是针对农村水电站的生态评价研究尚少, 随着农村水能资源管理规范化和标准化的深入, 解决农村水电站生态评价问题已迫在眉睫。通过对浙江省农村水电站的调查、统计、分析和研究, 得出了农村水电站生态性的重要影响因素, 从中选取了13个决定性的影响指标, 建立了包含环境、经济、社会、管理4个指标层的生态评价指标体系, 并建立了层次模型, 以雅溪一级水电站为例进行评价案例分析和说明。

关键词：农村水电站,生态水电评价,指标体系,层次模型

参考文献

[1]水利部.中华人民共和国农村水能资源调查评价成果 (2008年) [M].北京:中国水利水电出版社, 2010.

[2]水利部农村水电及电气化发展局.中国小水电六十年[M].北京:中国水利水电出版社, 2009.

[3]赵建达, 程夏蕾, 朱效章.小水电开发中的环保和生态问题及其对策[J].中国农村水利水电, 2007, (2) :41-43.

[4]禹雪中, 夏建新, 杨静, 等.绿色水电指标体系及评价方法初步研究[J].水力发电学报, 2011, 30 (3) :71-77.

7.层次分析法应用于黑龙江省生态环境质量评价研究 篇七

从事各种职业的人经常面对决策:一个厂长要决定购买哪种设备, 上马什么产品;企业经理要从若干应聘者中选拔员工;各地区各部门的官员则要对人口、交通、经济、环境等领域的发展规划做出决策。人们在处理上面这些决策问题的时候, 要考虑的因素很多, 有重要的, 有不重要的, 但是一个共同的特点是它们通常都涉及到经济、社会、人文等方面的因素, 在做比较、判断、评价、决策时, 这些因素的重要性、影响力或者优先程度往往难以量化, 这就给用一般的数学方法解决问题带来本质上的困难。

T.L, Saaty等人在20世纪70年代提出了一种能有效处理这样一类问题的实用方法, 称为层次分析法 (Analytic Hierarchy Process, 简记AHP) , 这是一种定性和定量相结合的、系统化的、层次化的分析方法。

当今任何部门每天都会接触到大量信息, 信息管理水平的高低直接关系着工作效率, 甚至生存发展。财务、库存、销售、行政, ……, 各种各样的管理信息系统 (MIS) 开发完成或准备推广时, 通常要做全面的检查、测试和分析, AHP是进行综合评价的一种有效方法。

二、应用层次分析法对管理信息系统进行综合评价的具体步骤

1. 确立层次结构模型。

对管理信息系统深入分析, 将有关的各个因素自上而下地分解成若干层次, 同一层的诸因素从属于上一层的因素或对上层因素有影响, 同时支配下一层因素或受到下层因素的作用, 而同一层因素之间应尽量相互独立。最上层为目标层A;接下来为指标层B, 考虑系统建设B1, 系统性能B2, 系统应用B3;下一层为子指标层C, 系统建设B1含科学性C11 (规划目标的科学性, 经济、技术、管理上的可行性) 、实现程度C12 (是否达到系统分阶段提出的目标) 、先进性C13 (融合先进的管理科学知识, 有较强的适用性) 、经济性C14 (投资功能比) 、资源利用率C15 (对软硬件和信息资源的利用程度) 、规范性C16 (遵循国际标准、国家标准、行业标准, 易于使用、维护和扩充) , 系统性能B2含可靠性C21 (主要指软硬件系统的可靠性) 、系统效率C22 (系统响应时间、周转时间、吞吐量等) 、可维护性C23 (确定、修正系统的错误所需代价) 、可扩充性C24 (系统结构、硬件设备、软件功能的可扩充程度) 、可移植性C25 (将系统移植到另一种软硬件环境的代价) 、安全性C26 (当自然或人为故障造成系统破坏时的有效对策) , 系统应用B3含经济效益C31 (降低成本、增加利润、提高竞争力、改善服务质量等) 、社会效益C32 (提高科技水平、合理利用资源、增进社会福利、保护生态环境等) 、用户满意度C33 (人机界面友好、操作方便、容错性强、有帮助功能等) 、功能应用程度C34 (是否达到预期的技术指标) ;方案层D, 为我们要评价的系统D1、D2、D3等。

2. 构造成对比较矩阵。

从层次结构模型的第二层开始, 对从属于上一层的每个因素的同一层诸因素, 用成对比较法1~9比较尺度构造成对比较矩阵, 直到最下层。

3. 计算权向量并做好一致性检验。

对于每一个成对比较矩阵计算最大特征根及对应特征向量, 利用一致性指标、随机一致性指标和一致性比率做一致性检验。若检验通过, 特征向量即为权向量;若未通过, 需要重新构造成对比较矩阵。由专家和用户对几个MIS系统进行综合评价, 得到权向量及一致性检验结果:含指标层B对目标层A的权向量ω (2) , 一致性指标CI (2) , 子指标层C对B1、B2、B3的权向量ω (31) 、ω (32) 、ω (33) , 一致性指标分别为CI (31) 、CI (32) 、CI (33) ;将方案层D对子指标层C的权向量ω (3) (k=1, 2, ……, 16) 和一致性指标CIk (4) (k=1, 2, ……, 16) 列表, 其中C对A的权向量ω (3) =W (3) ω (2) , 而W (3) 是以 (31) , (32) , (33) 为列向量的16×3矩阵, (31) = (ω (31) , 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, ) T, (32) = (0, 0, 0, 0, ω (32) , 0, 0, 0, 0, 0, 0) T, (33) = (0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, ω (33) ) T。

4. 计算组合权向量并做组合一致性检验。

以表中的16个权向量ωk (4) 为列向量构成3×16矩阵W (4) , 则方案层D对目标层A的组合权向量为ω (4) =W (4) ω (3) , 利用我们得到的最下层对最上层的组合权向量ω (4) =W (4) W (3) ω (2) , 并酌情做组合一致性检验。若检验通过, 则可按组合权向量表示的结果进行决策, 即考虑ω (4) 中哪个系统所占权重最大, 为我们所选;否则需要重新考虑模型或重新构造那些一致性比率CR较大的成对比较矩阵。

三、应用AHP方法对管理信息系统进行综合评价的优点和应注意的问题

从我们应用AHP方法对管理信息系统进行综合评价的过程中, 不难看出AHP方法系统性强, 把研究对象作为一个系统, 按照分解、比较判断、综合的思维方式进行决策;实用性强, 把定性和定量方法结合起来, 决策者与决策分析者相互沟通, 决策者甚至可以直接应用它, 增加了决策的有效性;简洁性好, 人们很容易了解AHP方法的基本原理, 掌握它的基本步骤, 计算非常简便, 并且结果简单明确, 容易为决策者了解和掌握。但也不难看出这种方法从建立层次结构模型到给出成对比较矩阵, 人的主观因素的作用都很大, 这就使得决策结果可能难以为众人接受。当然, 采取专家群体判断的办法是克服这个缺点的一种有效途径。

参考文献

[1]王莲芬 许树柏:层次分析法引论[M].中国人民大学出版社, 1990

[2]刘元亮等:科学认识论与方法论[M].清华大学出版社, 1987