基于層次分析法的漢江水源地企業污染綜合評價研究

摘 要： 在以往的漢江水源地的企業污染評價中，主管部門只是簡單地根據企業污染排放量進行單一主觀評價，針對此種評價的不合理、不科學問題，這里選取用戶、同行和專家不同的評價主體，利用層次分析法（AHP）建立企業污染綜合評價的多層次指標體系以及權重向量，計算出綜合評價的結果。通過實例驗證，針對企業污染綜合評價，得出該方法是合理有效的。

關鍵詞： 污染； 綜合評價； 模型研究； 層次分析法

中圖分類號： TN702?34； X522 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）13?0117?04

Abstract： In the past evaluation of Han River water source pollution caused by enterprises near Han River， the single subjective evaluation was proceeded by competent department according to pollution discharge of the enterprises. Since the mentioned evaluation is unreasonable and unscientific， some different evaluation subjects （customers， peers and experts） are selected， multi?level index system and weight vector of pollution comprehensive evaluation are established for the enterprises， and the comprehensive evaluation results are calculated. The example verification result shows that the proposed method is reasonable and effective for comprehensive evaluation of pollution caused by enterprises.

Keywords： pollution； comprehensive evaluation； model research； analytic hierarchy process

0 引 言

漢江作為南水北調的重要水源之一，其水源地的企業污染直接影響北送飲用水的水質，對漢江水源地的企業污染進行綜合評價分析，根據評價結果進行監管治理是保障其水質的一個重要環節。而企業污染的評價因素諸多，評價復雜，如企業污染物類型不同、企業設備不同、污染處理過程中的技術瓶頸問題、主管部門評價過程中的人為主觀因素等。在企業污染評價中，采用科學合理的評價方法對企業污染做出客觀評價是提高漢江水源地水質和環保部門管理的重要手段。在綜合評價方面，傳統的評價方法一般以定性分析為主，存在一定的主觀片面性和不公平性，而目前的定量分析方法主要是對不同評價主體采用加權求和的方法求出評價結果，但由于沒有考慮到各指標權重的差異，在企業污染評價中忽略了企業類別的不同、權重選取隨機、主觀，評價指標不符合水質目標、權重未能突出不同指標的重要性，導致對企業污染評價的不合理。

文獻[1]采用層次分析法對多媒體教學效果做出綜合評價，文獻[2]和文獻[3]將層次分析法應用到水質的綜合評價當中，文獻[4?6]對層次分析法權重的確定方法進行了研究。本文采用層次分析法構建企業污染綜合評價模型對企業污染進行評價，通過實例驗證，該方法對企業污染進行綜合評價是科學、有效、可行的。

1 層次分析法（AHP）

層次分析法（AHP）是由美國運籌學家、匹茲堡大學T. L.Saaty教授提出的。該方法將定性分析與定量分析相結合，系統靈活簡潔，在多層次、多目標規劃決策問題中得到了廣泛的應用。

層次分析法的基本步驟如下：

Step1：將問題概念化并找出研究對象所涉及的一系列主要因素。

Step2：分析各個主要因素之間的關聯、隸屬關系，構造系統的遞階層次結構。

Step3：對同一層次的各個因素，關于上一層次中某一準則的重要性進行兩兩比較，構造判斷矩陣。

Step4：根據判斷矩陣，計算被比較因素對上一層次該準則的相對權重，并做一致性檢驗。

Step5：計算各層次因素相對于最高層次，進行層次總排序，并做一致性檢驗。

2 構建評價模型

（1） 設置評價主體

針對漢江水源地周邊企業污染評價，在本模型的建立中，設置水源地用戶（以后簡稱用戶）、企業同行（以后簡稱同行）和環保專家（以后簡稱專家）三個評價主體。

用戶是飲用水的直接使用者，水質的好壞，用戶最具有發言權。因此，用戶可以成為重要的評價主體。

同行之間進行評價，可以對企業管理起到激勵作用，增加企業治污的動力，增強企業間相互學習，加強污染管理的水平。

專家能夠從更專業、更科學的高度，對被評價企業的污染情況作出深入的分析。

（2） 建立評價指標體系

依據評價指標的可衡量性，從用戶、同行、專家角度出發，對基礎設施、生產模式、生產類別、治污效果進行評價。其中最上層為目標層，中間層為準則層，最下層為方案層，評價指標遞階層次結構如圖1所示。

本文將三種評價主體的評價指標設置相同，而實際情況中指標可能存在差異，當用戶、同行、專家評價的指標不同時，方法相同。

（3） 構造判斷矩陣

通過考慮本層次每個因素對上一層指標因素的影響作用來構造判斷矩陣，見表1，判斷矩陣就是依據此表中的標度進行兩兩比較得到的數據表。表2是根據表1中比例標度建立的用戶、同行、專家目標層的判斷矩陣。表3所示為基本素質、教學方法、教學內容、企業污染目標層的判斷矩陣。表4、表5為最后一層分目標層的判斷矩陣。

（4） 判斷矩陣的一致性檢驗

由于判斷矩陣是采取兩兩比較所得到的矩陣，不可能做到判斷具有完全的一致性，難免有誤差。所以判斷矩陣通常是不一致矩陣，需要對判斷矩陣進行一致性檢驗。檢驗方法：隨機一致性比率CR=[CIRI，]其中CI=[λmax-nn-1]，本文計算[λmax]（最大特征值）的方法是利用軟件計算的，如矩陣[A]中，利用Matlab數學建模工具，輸入語句：[A=][1，2，2；[12，]1，1；[12，]1，1]，[x，b]=eig[（A），]求得判斷矩陣[A]的最大特征值[λmax]=3，CI=[λmax-nn-1]=[3-33-1]=0，CR=CI/RI=0。RI為隨機一致性指標。Saaty給出不同的[n]階矩陣的一致性指標數值，如表6所示。

（5） 層次權重排序，導出權重集

評價指標體系中每一個指標的影響程度是不同的。各項指標權重系數的選取也是影響評價結果的重要因素。權重的確定可采用專家會議法、統計分析法、層次分析法等來確定。本文采用層次分析法來計算權重。

本文采用Matlab 7.0計算判斷矩陣的最大特征根和相應特征向量，例如對判斷矩陣[B1]的代碼如下：

[B=][1，[13，][13，][13；]3，1，1，2；3，1，1，2；3，[12，][12，]1]

[[x，][y]=]eig（B） %求得[x]為特征向量矩陣，[y]為特征值矩陣

[m]=find（y==max（max（y）））

%找到[y]中對應最大的特征值所在列[m]

[WB]=x（：，m）/sum（x（：，m）） %[W]即為矩陣[B]的權重

根據上述方法，由矩陣[B1]得到：[WB1=]（0.10，0.35，0.35，0.20）；

由矩陣[B2]得到：[WB2=（0.08，0.24，0.43，0.25）]；

由矩陣[B3]得到：[WB3=（0.09，0.18，0.46，0.27）]；

由矩陣[C1]得到：[WC1=（0.61，0.27，0.12）]；

由矩陣[C2]得到：[WC2=（0.67，0.33）]；

由矩陣[C3]得到：[WC3=（0.75，0.25）]；

由矩陣[C4]得到：[WC4=（0.54，0.16，0.30）][。]

3 實例計算

現根據漢中市環保局提供的2013年對漢江水源地寧強縣某企業A和B進行調查的數據，采用本文提出的方法進行驗證，A、B兩個企業的幾個指標的打分如表7所示。

企業B的最終得分：[TB=WA?XBYBZB==（0.5，0.25，0.25）?91.1990.6391.31=91.08]

由以上結果可以看出，企業A綜合評價成績較高，也就是該企業污染物排放量較企業B低，根據漢中市環保局企業評估年報（2013）如表11所示，在企業A和B年產值接近的情況下，企業A的污染情況要比企業B低，說明該方法對企業污染做出的評價是客觀合理的。

4 結 語

本文從用戶、同行、專家三個角度出發，綜合考慮評價指標權重的不同，利用層次分析法計算權重向量克服了權重的隨機性與主觀性。該方法簡單易行，可以客觀合理地對企業污染做出綜合評價。但該方法在評價過程中，只設置了三個評價主體，為了更科學、更合理地進行評價，在實際的評價過程中，應考慮設置更多的評價主體，使得對企業的綜合評價更客觀、公正、合理。

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