AHP法与模糊综合评价在土壤质量评价中的应用.docx

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1、AHP法与模糊综合评价在土壤质量评价中的应用IV级到V级，中度污染向微重度污染过渡。宝垠区土壤重金属等级划分：得至IJ 结果：B=(0.0914r 0.1892, 0.1892, 0.3409,0.3409, 0.2406),即东丽区土壤重金属污染程度位于10000000.74650.25350000.0903 0.9097000000000I1000000000.180.82000.5410 0.459()00010000000.74650.25350000.0903 0.9097000000000I1000000000.180.82000.5410 0.459()000* (0.0585,

2、 0.1892, 0.0246, 0.2406, 0.0547, 0.3409, 0.0914)得到结果：B=(O.O585,OJ892,0.1892,0.18,0.3409,度污染0.0547),即宝城区土壤重金属污染程度为V级.微重西青区土壤重金属等级划分：104710 0.529() 000000.8455 0.1545 0000.0385 0.9615 0000.6577 0.3423 0000000().882().118 00000.180.820100000* (0.0585, 0.1892, 0.0246, 0.2406, 0.0547, ().3409, 0.0914)得到结

3、果：B=(0.0914. 0.0914. 0.1892, 0.3409. 污染。0.118.0),即西青区土壤重金属污染程度为1级.中度北辰区土壤重金属等级划分：10000000.89950.100500000().71820.28180000000100.96460.03540000000.43750.56250100000(0.0585, 0.1892, 0.0246, 0.2406, 0.0547, 0.3409, 0.0914)Summary：本文概述了层次分析法（AHP法）和模糊综合评价法的概念及其步 骤，重新思考两种方法在土壤重金属污染评价中的应用。以天津市郊区土壤重 金属污染评价

4、为例，以天津市土壤重金属含量分级和土壤环境质量综合评价分 级为标准，得出天津市郊区土壤重金属污染基本位于IV到V级，属中度、微重度污染。但评价结果由某一种或几种元素权重决定，具有主观性，所以具体还需进一步商讨。Key：层次分析法；模糊综合评价法；土壤重金属污染评价：X825 ： A ： 2095-672X (2016) 04-0027-05DOI： 10.16647/ki. cnl5-1369/X. 2016. 04. 006Abstract： In this paper, the concept and the steps of analytic hierarchy process and

5、fuzzy comprehensive evaluation method are summarized, andthe application of two methods in the assessment of heavy metal pollutionin soil is reviewed. With the example of soil heavy metal pollution assessment in TianJin Suburbs, soil heavy metal pollution lines in the IV and V grade, according to he

6、avy metal content in soil classification ofTianJin and soil environmental quality comprehensive evaluation gradingstandard, belonging to the moderate and severe pollution. But the result of evaluation is decided by the weight of kinds of elements, which is subjective, so it needs to further discussi

7、on.Key works： Analytic hierarchy process； Fuzzy comprehensive evaluation method； Evaluation of soil heavy metal pollution前言层次分析法是一种将定性与定量分析方法相结合的多目标决策分析方法。近年 来，层次分析法已被经济计划和管理、能源政策和分配、生产决策，产业结 构、教育，医疗等各个领域广泛应用，且随着社会的进步，环境问题也成为各 级政府和公众所关注的问1。近年来，层次分析法在土壤质量评价中也已取得很大进展2。本文将层次分析 法与模糊综合评价法结合，以天津市郊区土壤重金属含量

8、实测值为例，以天津市土壤 重金属含量分级和土壤环境质量综合评价分级为标准，对天津市郊区土壤质量进行综合评价。1方法概述1. 1层次分析法层次分析法(Analytical Hierarchy Process)是美国运筹学家匹兹堡大学教 授Saaty A L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3。在构造判断矩阵时，当因素 个数较多时，采用1-9标度法。秦吉等对层次分析法的基本原理和计算方法进 行了介绍4,层次分析法是将决策问题按总目标、评价准那么及备选方案的顺序 分

9、解为三个不同的层次结构，然后用求解判断矩阵特征向量的方法，求得每一 层次的各元素对上一层次某元素的优先权重，最后再用加权的方法确定权重， 权重最大者即为最优方案5。1. 1. 1建立递阶层次结构土壤环境系统是一个集社会、经济、自然环境于一体的多因素系统。根据模式 结构中的因子体系及“三维”评价因子体系，首先建立起由n个因素组成的土 壤环境评价系统，即土壤环境质量系统划分为多层模型结构构成的评价目标 集。1. 1.2建立判断矩阵式中，的值是由提出的1-9比拟标度法标定。1. 1.3权重计算与排序准那么层中的相对权重，采用方根法求解R的归一化特征向量和特征值，直到满 足一致性检验，所求特征向量即为

10、各因子的权重排序。1. 1.4 一致性检验首先计算判断矩阵最大特征根入max是否接近因子个数，差值越小越代表与实 际相符。其次，计算，=,=,其中为平均随机一致性指标，由表查得到。最 后，检验，假设，判断矩阵满足一致性，否那么，需对判断矩阵进行调整，直到满 足要求为止。2应用举例本文以天津市土壤重金属含量分级为参照标准（表1,表2）,以天津市郊区土 壤重金属实测值（表2）为例，运用yaahp软件进行土壤重金属的权重分析以 及确定重金属污染等级。数据来源：（天津污灌区重金属污染及土壤修复8, 2014,王祖伟等著）1.2模糊综合评价法 模糊集合理论(fuzzy sets)的概念于1965由美国自

11、动控制专家查德(L. A. Zadeh)教授提出，用以表达事物的不确定性。该综合评价法根据模糊数 学的隶属度，把定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素制约 的事物或对象做出一个总体的评价。它具有结果清晰、系统性强的特点，能较 好地解决模糊和难以量化的问题，适合各种非确定性问题的解决6。具体步骤 如下：建立评价因子集合及等级集合；建立单因子评价得到隶属度向量形成隶 属度矩阵即模糊矩阵R;确定各因素的权重Wi；建立评价模型，计算评价结果 7即 B=R*Wio建立层次结构模型将重金属污染评价作为决策目标，将Cu, Pb, Zn, Cd, Cr, Hg, As等七 种重金属元素作为中间层要

12、素，将土壤重金属含量分级标准作为备选目标，由 以上三个层次为基础，建立重金属污染评价层次结构模型。2.1 构造判断矩阵并计算在统一的决策目标下，采用1-9标度法，构造准那么层和以准那么层为基础的决策 层两两比拟重要性的判断矩阵，并根据矩阵计算结果判断一致性检验结果的可 行性，结果显示，CR0. 1,通过一致性检验，如表3：2.2 运用模糊综合评价法进行评价运用模糊综合评价法计算隶属度(R0)结合层次分析法得出的权重(Wi)进行 等级划分，复合运算时，使用(V, A)算符。东丽区土壤重金属等级划分: 得到结果：B= (0. 0914, 0. 1892, 0. 1892, 0. 3409, 0.

13、3409, 0. 2406),即东 丽区土壤重金属污染程度位于IV级到V级，中度污染向微重度污染过渡。宝城区土壤重金属等级划分：得到结果：B= (0. 0585, 0. 1892, 0. 1892, 0. 18, 0. 3409, 0.0547),即宝纸 区土壤重金属污染程度为V级，微重度污染。西青区土壤重金属等级划分：得到结果：B= (0.0914, 0. 0914, 0. 1892, 0. 3409, 0. 118, 0),即西青 区土壤重金属污染程度为IV级，中度污染。北辰区土壤重金属等级划分：得到结果：B= (0. 0914, 0. 1892, 0. 1005 , 0. 3409, 0

14、. 3409, 0. 2406), 即北辰区土壤重金属污染程度位于IV级到V级，中度污染向微重度污染过渡。综合来看，天津市郊区土壤重金属污染程度位于IV到V级，其中Cd和Hg,两 种元素由于权重较大，且天津市郊区重金属含量中，这两种元素含量较大或超 标，在污染定级中具有决定性作用。3结论层次分析法和模糊综合评价法为土壤重金属污染评价提供依据，层次分析法确 定了土壤重金属各因子的权重，模糊综合评价法在层次分析法的基础上确定了 土壤质量的等级。值得注意的是，层次分析法确定的权重是模糊评价结果的关键，权重的不同分 布会影响到对土壤质量的分析。但是层次分析法的运用需考虑一定的主观因 素，目前改进的层次

15、分析法利用了3标度法可以在一定程度上减少人为因素 造成的误差，但仍具有一定的主观性。而各个重金属权重确定后，进行模糊评 价确定评价结果时，使用不同的算符也可使评价结果不一，可见其结果具有一 定模糊性。所以，怎么克服由两种方法的主观性带来的一定程度的不确定性仍 是我们今后需要研究的方向。Reference1郭金玉，张忠彬，孙庆云.层次分析法的研究与应用.中国平安科学学报 J, 2008, 18 (5) ： 148-152.2苏德林等.水环境质量评价中的层次分析法.哈尔滨工业大学学报J, 1997, 29 (5) ： 105.3张松滨，宋静.土壤重金属污染的灰色模糊评价J.干旱环境监，2002, 16 (1) ： 31-33.4秦吉，张翼鹏.现代统计信息分析技术在平安工程方面的应用-层次分析法原 理J.工业平安与防尘,1999, 25 (5) ： 44-48.5冉文生.特种设备平安的风险识别与风险评价研究D.北京：中国科学院大 学，2014： 1-45.6许楷峰.电子银行开展水平评价研究D.山东：中国海洋大学，2013： 13- 14.7曾永，樊引琴，王丽伟，刁立芳，李姬.水质模糊综合评价法与单因子指数 评价法比拟J.人民黄河，2007, 29 (2) ： 64-65.8王祖伟，王忠良.天津污灌区重金属污染及土壤修复M.北京：科学出版 社，2014： 45-46.一全文完一