基于AHP的地表水环境评价分析

闫荣荣

(太原工业学院 环境与安全工程系，山西 太原 030008)

近年来，随着工业的发展、城市规模的扩大，工业废水和生活污水排放量急剧增加，导致城市地表水环境严重恶化，地表水质状况备受关注[1].因此，对城市地表水质量做出评价，并及时、客观、准确地分析出水污染的具体原因，对城市水污染治理和环境管理具有重要意义.在水质评价中优先考虑哪些水质指标将成为水污染治理和环境管理的首要考虑的问题.

层次分析法是最常用的一种决策思维的方法.该方法把复杂的问题按照主次或支配关系分组而形成有序的递阶层次结构，使之条理化，然后根据一定判断准则就每一层的相对重要性给予定量表示，即利用数学方法确定表达每一层中所有元素的相对重要性的权重，最后通过排序结果分析来解决问题[2].该方法需要建立递阶层次结构、构造判断矩阵、确定单一层次元素相对权重，进行层次单排序、判断矩阵的一致性检验和计算各层元素对目标层的合成权重，进行层次总排序等五个步骤[3,4].其中，后三步的计算过程中，由于计算公式复杂并需要很多次计算，为了结果正确，需要多次校核，工作量巨大.虽然如此，计算结果也不一定准确.为了更好地使用层次分析法解决实际问题，本文将采用迈实AHP软件进行分析.该软件具有方便高效的层次模型绘制、智能的判断矩阵一致性比例及排序权重计算功能，在解决地表水环境评价分析中起到积极意义.

本文以某地表水环境评价为例来介绍迈实层次分析法软件的使用.

1 水质评价指标

水质指标有重金属、有机物和无机物三大类.其中，重金属包括As、Cd、Pb、Zn和Cu；有机物包括BOD和DO；无机物包括TP、TN和F.

2 水质评价指标层次分析

2.1 建立递阶层次结构

启动软件后，首先，选择软件左下角：“第一步：模型”，然后利用工具栏——顶层目标、中间层规则、底层方案，绘制出如图1的层次分析模型.

图1 地表水水质递阶层次结构图

2.2 构造原始权重矩阵

层次分析方法所采用的权重是两两比较法.为使原始矩阵每个因素定量化，采用“1～9”比较标度法.标度的含义见表1.综合考虑多种因素，反复推敲，根据表1对中间层和底层构造原始权重矩阵，结果见表2、表3、表4和表5.

选择软件左下角的“第二步：数据”，切换到数据页面，录入原始权重.

表1 比较标度及其含义

表2水质因子原始权重矩阵

水质重金属有机物无机物重金属135有机物1/511无机物1/511

表3重金属因子原始权重矩阵

重金属AsCdPbZnCuAs13557Cd1/31335Pb1/51/3133Zn1/51/31/313Cu1/71/51/31/31

表4有机物因子原始权重矩阵

有机物BODDOBOD11DO11

表5无机物因子原始权重矩阵

无机物TPTNFTP133TN1/311F1/311

2.3 计算结果与分析

选择软件左下角“第三步：报表”，进入计算结果报表页.计算结果如表6.

从表6中可以看出，在中间层中，重金属占的权重是0.714 286，有机物和无机物占的权重一样，都是0.142 857，说明在地表水评价中，重金属对水质的影响作用远远高于有机物和无机物对水质的影响作用；在底层中，As占重金属同级权重的0.488 1，远高于其它同级水质因素的同级权重，Cd占重金属同级权重的0.239 978，As和Cd的同级权重之和为0.728 078，说明As和Cd对水质的影响作用占重金属对水质的影响作用的72.8%，所以在地表水评价中，首要考虑重金属的水质指标，其中重点考察As和Cd的水质指标.

表6 层次总排序计算结果

另外，将底层因素按照全局权重进行排序并对总排序进行一致性检验，检验结果为一致性，说明总排序具有可信度.其中，As占第一位，Cd为第二位，全局权重分别为0.348 643和0.171 413，比其它底层因素的全局权重高一个数量级.从这方面也可以看出，As和Cd对水质的影响远高于其它底层因素对水质的影响.

因此，在地表水评价中，应该首要考虑As和Cd的水质指标，然后再考虑其它底层因素对水质的影响.

3 结论

本文根据水质指标在迈实AHP软件“第一步：模型”界面建立水质递阶层次结构、在“第二步：数据”录入原始权重矩阵、点击“第三步：报表”，查看计算结果图和表.通过分析结果，得出在地表水评价中，应该首要考虑As和Cd的水质指标，再考虑其它底层因素对水质的影响.

迈实AHP软件比手工计算简便、快捷，并且只要操作正确，结果不容易出错.所以，迈实AHP软件在解决环境领域中的某些问题时具有一定的积极意义.