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層次分析法(AHP) 在水環(huán)境承載力中的應(yīng)用——以瑪納斯河為例

2012-10-24 02:03
黑龍江水利科技 2012年1期
關(guān)鍵詞:分析法排序一致性

房 睿

( 新疆石河子水文水資源勘測局,新疆 石河子832000)

1 層次分析法

1.1 層次分析法簡介

層次分析法( Analytic Hierarchy Process,AHP) 是美國匹茲堡大學(xué)教授、運(yùn)籌學(xué)學(xué)者T·L·Saaty 于20 世紀(jì)70年代提出的一種對復(fù)雜現(xiàn)象的決策思維進(jìn)行系統(tǒng)化、模型化、數(shù)量化的方法[1],又稱為多層次權(quán)重分析決策法。該方法分析思路清楚,可將系統(tǒng)分析人員的思維過程系統(tǒng)化、數(shù)學(xué)化和模型化;分析時(shí)需要的定量數(shù)據(jù)不多,但要求對問題所包含的因素及其關(guān)系具體而明確; 這種方法適用于多準(zhǔn)則、多目標(biāo)的復(fù)雜問題的決策分析,廣泛用于地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方案比較、科學(xué)技術(shù)成果評比、資源規(guī)劃和分析以及企業(yè)人員素質(zhì)測評。

1.2 層次分析法步驟

1) 建立層次結(jié)構(gòu)模型。先將復(fù)雜的問題分解成由目標(biāo)層、準(zhǔn)則層及方案層構(gòu)成的系統(tǒng)[2],每一層次具有由上至下的支配關(guān)系。

2) 構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣。對同一層次的各元素關(guān)于上一層次中某一準(zhǔn)則的重要性進(jìn)行兩兩比較[2],判斷矩陣元素的值反映各因子( 子因子) 對水環(huán)境承載力的影響程度[3]。

3) 層次單排序的一致性檢驗(yàn)。由判斷矩陣AW =λmaxW解出特征根W,經(jīng)歸一化處理。當(dāng)隨機(jī)一致性比率CR =CI/RI <0.1 時(shí),認(rèn)為層次單排序的結(jié)果有較好的一致性,CI =( λmax-n) /( n-1) 為一致性指標(biāo),RI 為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)[4]。

4) 將所有層次的權(quán)重進(jìn)行總排序[5]。

5) 一致性檢驗(yàn)。計(jì)算公式為:式中:CIj為單排序的一致性指標(biāo); CRj為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。當(dāng)CR <0.1 時(shí),該層次具有較好的一致性,否則需要重新調(diào)整矩陣。

隨機(jī)一致性指標(biāo)是龔木森、許樹柏經(jīng)過1 000多次平均隨機(jī)計(jì)算得出的一致性指標(biāo),見表1,判斷矩陣標(biāo)度及其含義見表2。

表1 隨機(jī)一致性指標(biāo)RI 值

表2 判斷矩陣標(biāo)度及其含義

2 層次分析法在水環(huán)境承載力評價(jià)中的應(yīng)用

2.1 評價(jià)指標(biāo)體系選取的指導(dǎo)思想

全球《21 世紀(jì)議程》將環(huán)境可持續(xù)發(fā)展作為一項(xiàng)基本任務(wù)。水環(huán)境承載力評價(jià)指標(biāo)體系的指導(dǎo)思想包含3 方面:

1) 將某區(qū)域內(nèi)各指標(biāo)的發(fā)展規(guī)模作為可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

2) 評價(jià)某區(qū)域在特定時(shí)期內(nèi)經(jīng)濟(jì)、人口及社會的發(fā)展?fàn)顩r。

3) 考慮指標(biāo)間在可持續(xù)發(fā)展中的協(xié)調(diào)性能。

2.2 評價(jià)指標(biāo)體系的建立

根據(jù)水環(huán)境承載力評價(jià)指標(biāo)體系建立的指導(dǎo)思想、基本原則及內(nèi)涵分析,本研究將水環(huán)境承載力評價(jià)指標(biāo)分為水環(huán)境生態(tài)承載力、水環(huán)境人口承載力和水環(huán)境經(jīng)濟(jì)承載力3個(gè)指標(biāo):

1) 水環(huán)境生態(tài)承載力:水環(huán)境對生態(tài)系統(tǒng)維持良性運(yùn)行的支撐力,主要受當(dāng)?shù)厮Y源的自然條件及人類開發(fā)利用強(qiáng)度的影響。因此,本論文將水資源開發(fā)利用率、污徑比、水土流失率及植被覆蓋率4 項(xiàng)指標(biāo)作為水環(huán)境生態(tài)承載力的評價(jià)指標(biāo)。

2) 水環(huán)境人口承載力:水環(huán)境對一定規(guī)模人口經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的支撐能力及人均水資源量、水環(huán)境容量的豐裕程度。因此,選擇人均水資源量、人均GDP 增長率、人均GDP 及人均可供水量4個(gè)指標(biāo)作為水環(huán)境人口承載力的評價(jià)指標(biāo)。

3) 水環(huán)境經(jīng)濟(jì)承載力: 水環(huán)境對經(jīng)濟(jì)的支撐效率。因此,選擇城鎮(zhèn)生活污水處理率、城鎮(zhèn)恩格爾系數(shù)、工業(yè)廢水重復(fù)利用率及農(nóng)民人均純收入4個(gè)指標(biāo)作為水環(huán)境經(jīng)濟(jì)承載力的評價(jià)指標(biāo)。

2.3 應(yīng)用層次分析法計(jì)算權(quán)重

1) 將各元素按列作歸一化處理,得到矩陣Q:

2) 將Q 中各行元素分別相加得到β1為:

同理,得到β2=0.6042,β3=0.3538

3) 將上式作歸一化處理為:

同理,得到а2=0.2014,а3=0.1179

a 即為所求的特征向量

4) 求λmax。

5) 層次總排序的確定,見表3。

表3 層次總排序的確定

3 結(jié) 語

1) 本文以區(qū)域水環(huán)境承載力評價(jià)為例,介紹了AHP 法的基本原理和方法步驟,說明該法是用一定標(biāo)度把人的主觀判斷進(jìn)行客觀定量化而把定性問題進(jìn)行定量分析的一種簡單實(shí)用的多準(zhǔn)則評價(jià)決策方法,可在區(qū)域水環(huán)境承載力評價(jià)及其變化、自然保護(hù)區(qū)質(zhì)量評價(jià)和社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境綜合決策分析等方面得到廣泛應(yīng)用。

2) 水環(huán)境承載力涉及人口經(jīng)濟(jì)、社會、資源、環(huán)境等多個(gè)領(lǐng)域,本文提出了區(qū)域水環(huán)境承載力評價(jià)的指標(biāo)體系,建立了城市水環(huán)境承載力綜合評價(jià)的AHP 模型,并采用層次分析法來確定權(quán)重,準(zhǔn)確地得出各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)系數(shù)。

3) 水環(huán)境承載能力是一個(gè)不確定性問題,影響水環(huán)境承載能力的因素眾多,且選取影響因素存在一定的主觀性,需要在今后的研究中盡可能多地收集資料,充分考慮各因素,以便能更準(zhǔn)確地表達(dá)水環(huán)境承載能力。

[1]王海云. 水環(huán)境承載能力調(diào)控與水質(zhì)信息系統(tǒng)模式探討[J].水利發(fā)展研究,2004,4(6) :19-21.

[2]馮起,曲耀光,程國棟. 地球科學(xué)進(jìn)展[J]. 水利發(fā)展研究,1997,12(1) :66-73.

[3]蔣曉輝,黃強(qiáng),惠泱河. 陜西關(guān)中地區(qū)水環(huán)境承載力研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2001,21(3) :312-317.

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[5]李娟,王麗萍,紀(jì)昌明. 可持續(xù)發(fā)展觀念下的水資源承載能力理論研究與展望[J]. 科技進(jìn)步與對策,2004,21( 11) :165-167.

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