王玉蓮，王振興，王大為（山東省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東威海 264209）

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層次分析法在垃圾處理場選址適宜性評價中的應(yīng)用
——以威海市艾山垃圾場為例

王玉蓮，王振興，王大為
（山東省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東威海 264209）

層次分析法是以定量計算和定性分析相結(jié)合的多目標(biāo)決策方法，為分析威海市艾山垃圾處理場選址適宜性，該文將環(huán)境地質(zhì)條件、環(huán)境保護(hù)條件、交通運(yùn)輸條件、場地建設(shè)條件、社會環(huán)境影響等作為評價因子，應(yīng)用層次分析法對其進(jìn)行了評價，并對層次分析法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析。

層次分析法；垃圾處理場；選址；適宜性評價；威海市

引文格式：王玉蓮，王振興，王大為.層次分析法在垃圾處理場選址適宜性評價中的應(yīng)用——以威海市艾山垃圾場為例［J］.山東國土資源，2016，32（5）：64-67.WANG Yulian，WANG Zhenxing，WANG Dawei.Application of AHP in the Suitability Evaluation of Landfill Site Selection——Setting Aishan Landfill in Weihai City as an Example［J］.Shandong Land and Resources，2016，32（5）：64-67.

0　引言

層次分析法（analytic hierarchy process，簡稱AHP）是美國運(yùn)籌學(xué)家沙坦（T.L.Saty）于20世紀(jì)70年代提出的，本身即是一種定性與定量結(jié)合的多目標(biāo)決策分析方法，特別是將決策者的經(jīng)驗(yàn)判斷給予量化，對目標(biāo)（或因素）結(jié)構(gòu)復(fù)雜且又缺少必要數(shù)據(jù)的情況時更為實(shí)用［1］。

用于垃圾處理場選址適宜性的選擇方法是相當(dāng)多的，比如有灰色系統(tǒng)理論的灰色聚類法、模糊數(shù)學(xué)中的模糊綜合評判法、專家系統(tǒng)法和地理信息系統(tǒng)（GIS）等［2］，但根據(jù)時間經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為層次分析法既能綜合處理具有遞階層次結(jié)構(gòu)的場地適宜性影響因素之間復(fù)雜的關(guān)系，又易于操作，得到比較量化的結(jié)果，方法科學(xué)而準(zhǔn)確［1］。

目前，我國的城市垃圾處理場的選址要求僅僅是開闊地、離城市較近、能容納足夠的垃圾等條件［3］，很少綜合考慮垃圾處理場選址論證問題，因此垃圾的堆放已引起了比較嚴(yán)重的環(huán)境問題。垃圾處理場場址的選擇涉及到當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、交通等的發(fā)達(dá)情況，地理地形條件，氣候情況，環(huán)境地質(zhì)條件，地表水文條件及水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件等，是一項(xiàng)綜合性的工作［4］。這一工作有助于城市規(guī)劃、土地管理部門更好地進(jìn)行土地利用規(guī)劃，同時對減少垃圾對環(huán)境的污染有著非常重要的意義［3］。

1　威海市區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件概述

威海市是全國第一個國家級衛(wèi)生城市，地處太平洋西岸，位于山東半島東端。城市三面為黃海環(huán)繞，東與朝鮮半島相望，北與遼東半島的大連市隔海相望，西與煙臺市接壤。

威海市地處膠東半島東端，大地構(gòu)造位置屬華北地臺膠遼臺隆之膠東隆起和膠萊凹陷的東部。地層主要為古元古代荊山群、中生代白堊紀(jì)青山群和新生代第四系；區(qū)域變質(zhì)巖和巖漿巖廣布，主要為新元古代榮成序列及玲瓏序列、中生代文登、偉德山序列巖體，荊山巖群變質(zhì)巖地層僅作為包體漂浮于花崗巖之上；脈巖以煌斑巖、閃長玢巖為主。區(qū)域構(gòu)造活動頻繁，主要表現(xiàn)為褶皺、韌性變形和脆性變形（斷裂）3種形式；發(fā)育一系列的SN向、NNE向、NE向、NNW向、NW向及近EW向6組，規(guī)模較小。

區(qū)域水文地質(zhì)條件簡單，分水嶺明顯，以基巖風(fēng)化裂隙潛水為主，地下水的埋深受地形影響而變化較大，水量一般較小，當(dāng)風(fēng)化深度大其他條件相對有利時涌水量可大于100 m3/d，地下水水質(zhì)較好。地表水源短，量少，屬寬淺的季節(jié)性河流，雨季河水猛漲，冬春季河水枯竭，有時河床僅有淺窄的線狀流水。

2　艾山垃圾處理場基本情況

目前，威海市僅有艾山垃圾處理場一處，該垃圾處理場位于威海市環(huán)翠區(qū)張村鎮(zhèn)紅透山夼，距威海市區(qū)17 km，東、南、北三面邊緣向上隆起與自然地形相同，形成一簸箕狀谷地。場區(qū)總面積32.40萬m2，垃圾日填埋量為500 t，設(shè)計總庫容446.6萬m3，設(shè)計使用年限為26年。

場區(qū)出露地層較簡單，基巖由變質(zhì)巖和巖漿巖組成，大部分裸露地表，巖性主要有：黑云片巖、黑云變粒巖、斜長角閃巖、花崗巖、透閃及透輝大理巖、煌斑巖等；第四系為殘坡積和坡洪積物，沿溝谷及岸坡帶狀分布，巖性為粉土及粗礫砂。

3　垃圾處理場適宜性評價

基本思路是根據(jù)垃圾處理場的環(huán)境地質(zhì)條件、環(huán)境保護(hù)條件、交通運(yùn)輸條件、場地建設(shè)條件、社會環(huán)境影響等，構(gòu)造一個如圖1所示的層次分析圖，再把各層次的各因素進(jìn)行量化處理，得出每一層各因素的相對權(quán)重，直至計算出方案層各個方案的相對權(quán)重，根據(jù)這些權(quán)重進(jìn)行評判。

圖1　垃圾處理場適宜性層次結(jié)構(gòu)模型

3.1評價標(biāo)準(zhǔn)

適宜性評價標(biāo)準(zhǔn)分2類，一是等級標(biāo)準(zhǔn)，二是各因素對場區(qū)適宜性影響的具體的標(biāo)準(zhǔn)［1］。適宜性的等級標(biāo)準(zhǔn)分為以下4級（表1）。

表1　適宜性等級標(biāo)準(zhǔn)［5］

3.2評價方法

3.2.1制約因素B層權(quán)重的計算

對目標(biāo)層A，制約因素B層之間進(jìn)行兩兩比較，用相對重要性標(biāo)度進(jìn)行量化（表2）。

表2　相對重要性標(biāo)度分級［3］

根據(jù)艾山垃圾處理場的歷史與現(xiàn)狀、城市的規(guī)劃與發(fā)展，環(huán)境地質(zhì)條件、交通運(yùn)輸條件、環(huán)境保護(hù)條件、場地建設(shè)條件和社會環(huán)境影響在適宜性評價中所占的相對比重，依其重要性排序?yàn)椋涵h(huán)境地質(zhì)條件＞環(huán)境保護(hù)條件＞交通運(yùn)輸條件＞場地建設(shè)條件＞社會環(huán)境影響，根據(jù)排序，構(gòu)造了目標(biāo)層A與制約因素層B之間的A—B判斷矩陣。

相對權(quán)重的計算實(shí)質(zhì)是計算上述判斷矩陣的特征向量。該向量中的各元素代表該層各個影響因素對上層相關(guān)準(zhǔn)則的權(quán)重值，經(jīng)歸一化處理得各元素之間的相對權(quán)重。

通過計算，求得環(huán)境地質(zhì)條件、環(huán)境保護(hù)條件、交通運(yùn)輸條件、場地建設(shè)條件、社會環(huán)境影響相對垃圾處理場綜合適宜性的權(quán)重分別為0.418 8，0.240 6，0.155 0，0.096 5，0.089 0。

用同樣的方法計算得第二層制約因素對第一層制約因素之間的相對權(quán)重。

環(huán)境地質(zhì)條件的子制約因素C1，C2，C3，C4，C5，C6分別對其相對權(quán)重為0.230 6，0.421 0，0.094 1，0.084 8，0.084 8，0.084 8。

環(huán)境保護(hù)條件的子制約因素C7，C8，C9，C10，C11分別對其相對權(quán)重為0.139 4，0.076 6，0.216 4，0.173 7，0.393 9。

交通運(yùn)輸條件的子制約因素C12，C13分別對其相對權(quán)重為0.666 7，0.333 3。

場地建設(shè)條件的子制約因素C14，C15分別對其相對權(quán)重為0.666 7，0.333 3。

社會環(huán)境影響的子制約因素C16，C17，C18分別對其相對權(quán)重為0.539 6，0.163 4，0.297 0。

3.2.2垃圾處理場適宜性綜合評價評分的數(shù)學(xué)模型

得到評價因子后，利用多目標(biāo)決策的線性加權(quán)方法建立一個廣義的目標(biāo)函數(shù)得到層次分析綜合評價數(shù)學(xué)模型為［3］：

式中：Z—垃圾處理場適宜性總分；Zi—第一層制約因素第i因素之總分；Ki00—第一層制約因素第i元素的權(quán)重；Kij0—第二層次中第i項(xiàng)因素下j因素的權(quán)重；Kijs—第二層制約因素j元素的實(shí)際貢獻(xiàn)權(quán)重，實(shí)際貢獻(xiàn)權(quán)重根據(jù)《城市環(huán)境地質(zhì)調(diào)查評價規(guī)范（送審稿）附錄D》確定。

3.2.3垃圾處理場適宜性評價

根據(jù)場地情況，確定該場地各條件權(quán)值（表3）。

表3　艾山垃圾處理場適宜性評價

采用上述方法進(jìn)行評價，得出威海市艾山垃圾處理場適宜性等級75.57分，為較適宜場區(qū)。

3.3評價分析

威海市艾山垃圾處理場距離市區(qū)邊緣9 km，場區(qū)內(nèi)大部分基巖裸露，場地穩(wěn)定性良好，地下水埋藏較深，周邊無大的河流，對地表水和地下水影響較小；距離城市距離適宜，交通條件便利，運(yùn)輸成本低；區(qū)內(nèi)居民較少，距離村莊約1.5 km，對居民生活影響較小，且方便通水、通電，利于場區(qū)建設(shè)。綜合艾山垃圾處理場場區(qū)條件分析，該區(qū)適宜修建垃圾處理場，與評價結(jié)果相符。

4　結(jié)論

影響垃圾處理場適宜性的因素很多，他們相互影響、相互聯(lián)系、相互制約，并呈現(xiàn)遞階層次結(jié)構(gòu)［5］。該文根據(jù)威海市艾山垃圾場的實(shí)際情況，選取環(huán)境地質(zhì)條件、環(huán)境保護(hù)條件、交通運(yùn)輸條件、場地建設(shè)條件、社會環(huán)境影響等作為評價因子采用層次分析法對其選址適宜性做了科學(xué)的評價。

層次分析法以定量計算和定性分析相結(jié)合，特別是將決策者的經(jīng)驗(yàn)判斷給予量化，對在目標(biāo)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且又缺乏必要的數(shù)據(jù)的情況下尤為適用［6］。當(dāng)然，層次分析法在垃圾處理場選址的實(shí)際應(yīng)用過程中也存在一些不足，如：各影響因素的確定是否合理、決策者的觀念及經(jīng)驗(yàn)對因素間的量化比較有較大影響等。為解決這些不足，國內(nèi)外學(xué)者在評價精度的改進(jìn)［7］、判斷矩陣模型的建立和選擇［8］、一致性檢驗(yàn)和偏差修正［9］等方面進(jìn)行了大量研究并取得了一定的成果，大大提高了層次分析法的準(zhǔn)確性和實(shí)用性，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

［1］ 劉長禮，張云，王秀艷，等.垃圾衛(wèi)生填埋處置的理論方法和工程技術(shù)［M］.北京：地質(zhì)出版社，1999：14-28.

［2］ 翟云波，曾光明.層次分析法在城市生活垃圾填埋場選址中的應(yīng)用［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2002，25（4）：36-38.

［3］ 侯新文，尹明泉，李清平，等.山東省海岸帶城市建設(shè)地質(zhì)環(huán)境適宜性調(diào)查研究［M］.北京：地質(zhì)出版社，2010：141-177.

［4］ 曹建軍，劉永娟，郭廣禮.城市生活垃圾填埋場選址研究［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，2004，30（4）：22-24.

［5］ 錢麗萍，趙士德.層次分析法在垃圾填埋場選址中的應(yīng)用［J］.安全與環(huán)境工程，2005，12（4）：22-26.

［6］ 胡治飛，郭懷成，屈廣義，等.運(yùn)用層次分析法優(yōu)選城市垃圾填埋場地［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2002，15（2）：42-44.

［7］ 張崎，西村昂.提高層次分析法評價精度的幾種方法［J］.系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，1997，（11）：29-35.

［8］ 郭鳳鳴.層次分析法模型選擇的思考［J］.系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，1997，（9）：54-58.

［9］ 郭鳳鳴，成金華.層次分析法判斷矩陣一致性檢驗(yàn)及偏差修正方法研究［J］.中國地質(zhì)礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)，1997，（7）：19-24.

Application of AHP in the Suitability Evaluation of Landfill Site Selection——Setting Aishan Landfill in Weihai City as an Example

WANG Yulian，WANG Zhenxing，WANG Dawei
（No.6 Exploration Institue of Geology and Mineral Resources，Shandong Weihai 264209，China）

AHP is a multi-objective decision making method based on quantitative analysis and qualitative analysis.In order to analyze the suitability evaluation of Aishan landfill in Weihai city，setting environmental geological conditions，environmental protection conditions，transportation conditions，site construction conditions and social environment impacts as evaluation factors，the advantages and disadvantages of AHP have been analyzed.

Analytic hierarchy process；garbage disposal plant；site selection；suitability evaluation；Weihai city

X705

B

2015-11-18；

2015-12-30；編輯：王敏

王玉蓮（1983—），女，山東菏澤人，工程師，從事水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)工作；E-mail：alane1983@163.com