基于層次分析法的區(qū)域污染物總量分配方案優(yōu)化研究

現(xiàn)在，雖然已經(jīng)減少了廢水排放量，但必須嚴格按照環(huán)境實量進行削減。因此，“誰排放、誰治理；誰治理必須通過良好的管理和廢水處理；”正義的原則難以使用。在過渡階段，不同地區(qū)的廢水總量實際上是同意不同污染公司的現(xiàn)狀，并進行有限的減少。污染物總量控制的關(guān)鍵是如何公平合理地將水污染物總量分配到每個控制單元.流域水污染物總量分配應(yīng)首先遵循“公平第一、兼顧效率”的基本原則.公平使社會穩(wěn)定,效率使經(jīng)濟充滿活力,二者兼顧才能促進生產(chǎn)力的發(fā)展.目前流域水污染物總量分配的方法歸納起來主要有:等比例削減排放的方法1層次結(jié)構(gòu)分析分配結(jié)果的公平和效率應(yīng)該從社會、經(jīng)濟、自然環(huán)境和技術(shù)管理來判斷.層次分析法采用定性和定量相結(jié)合,利用層次結(jié)構(gòu),可以對多目標(biāo)、多準(zhǔn)則的問題進行決策,其分配結(jié)果體現(xiàn)了一定的公平性和效率性1.1確定快速模型的歸一化建立初次分配模型主要有以下步驟:1)選取指標(biāo),評價指標(biāo)要具有公平性,典型性,可比性.層次分析法的關(guān)鍵是評價指標(biāo)的選取,因此為了體現(xiàn)分配結(jié)果的公平性,必須科學(xué)選取指標(biāo).2)建立層次結(jié)構(gòu),選取指標(biāo).采用AHP法將復(fù)雜問題劃分為若干有序?qū)哟?形成多級遞階層次結(jié)構(gòu)3)指標(biāo)歸一化.為了使各指標(biāo)數(shù)值同水平化,方便綜合分析,對于有些指標(biāo)越大對評價結(jié)果越好的效益型指標(biāo)和有些指標(biāo)值越小對評價結(jié)果越好的成本型指標(biāo)的歸一化公式不同,具體如下:式中:z4)指標(biāo)權(quán)重的確定5)確定各控制單元的初次分配權(quán)重及結(jié)果,根據(jù)歸一化的結(jié)果計算第i控制單元總量初次分配權(quán)重.式中:η1.2基于基尼系數(shù)法的削減量初分配優(yōu)化模型1.2.1初次分配結(jié)果采用基尼系數(shù)法判斷以目標(biāo)削減量的初次分配結(jié)果為基礎(chǔ),然后選擇行政區(qū)人口(R),GDP(G),行政區(qū)面積(T)、新鮮水消耗量(C)作為評判指標(biāo),對于初次分配結(jié)果采用基尼系數(shù)法對其公平性進行判斷,根據(jù)判斷結(jié)果采用三種途徑對其優(yōu)化:1)若μ1.2.2污染物削減量計算模型環(huán)境基尼系數(shù)分配指標(biāo)的選擇應(yīng)承認區(qū)域社會和經(jīng)濟發(fā)展的現(xiàn)狀,環(huán)境管理狀況,如選擇行政區(qū)人口(R),GDP(G)、行政區(qū)面積(T)、新鮮水消耗量(C)作為評判指標(biāo).2)基尼系數(shù)的計算模型以GDP為例,計算對各行政區(qū)初次分配的污染物削減總量(W式中:X3)初次分配公平性的判斷依據(jù)基尼系數(shù)法的判斷公平性的標(biāo)準(zhǔn)值判斷:1.2.3初始分布結(jié)果的反饋優(yōu)化根據(jù)初次分配公平性判斷標(biāo)準(zhǔn)和優(yōu)化技術(shù)路線,確定采用微調(diào)法式中:μ當(dāng)max{μ2主要指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)的建立東引運河屬于東江流域支流,是某市13個鎮(zhèn)街的主要納污渠道.根據(jù)該市“十二五”總量控制規(guī)劃,到2015年東引運河流域化學(xué)需氧量(COD)減排總量達1.7065×10本研究建立了削減總量分配層次結(jié)構(gòu)模型,見圖2.選擇社會因素A1、經(jīng)濟因素A2、自然條件A3、技術(shù)與管理A4為準(zhǔn)則層,并依據(jù)評價指標(biāo)的特征選取13項二級指標(biāo)作為相應(yīng)指標(biāo)層,將流域內(nèi)的各鎮(zhèn)街作為決策層,即最底層,是為了實現(xiàn)流域水污染物排放削減分配這一目標(biāo)可供選擇的分配區(qū)域,效益型指標(biāo)和成本型指標(biāo)數(shù)量大致相等,也增強了分配的公平性.根據(jù)該市2011年統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù),對各指標(biāo)按照公式進行歸一化處理,結(jié)果如表1.2.1污染物削減量初次分配結(jié)果為了提高計算效率,本文采用目前常用的yaahp(YetAnotherAHP)軟件來獲得各指標(biāo)的權(quán)重,以社會、經(jīng)濟、自然條件、技術(shù)與管理等準(zhǔn)則層因素對目標(biāo)層區(qū)域水污染物削減總量U建立判斷矩陣為例,計算過程及結(jié)果如表2.判斷矩陣一致性比例:0.0316<0.1,判斷矩陣具有滿意的一致性,各因素對目標(biāo)U的權(quán)重見上表2,各指標(biāo)權(quán)重及各行政區(qū)權(quán)重總分配結(jié)果見上表1,由此確定各鎮(zhèn)街初次分配結(jié)果如表3.2.2環(huán)境基尼系數(shù)計算模型依據(jù)2011年統(tǒng)計年鑒的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),結(jié)合基尼系數(shù)計算模型得到各指標(biāo)的洛倫茲曲線,得到人口、GDP、行政區(qū)面積、新鮮水消耗的環(huán)境基尼系數(shù)2.3初次分配結(jié)果的調(diào)整根據(jù)上述分析,東引運河流域各鎮(zhèn)街分配的權(quán)重,滿足公平性的要求.削減量前五位的鎮(zhèn)街分別是南城、莞城、虎門、東城、厚街.同時,通過分配結(jié)果看出GDP-削減量的環(huán)境基尼系數(shù)μ事實上,在分配方案論證時,其結(jié)果讓南城、莞城難以接受.主要原因是由于兩地位于該市區(qū),第三產(chǎn)業(yè)比率在流域13個鎮(zhèn)街中排名前兩位(分別為69.3%、67.7%),工業(yè)源污染相對較小.考慮到分配結(jié)果的可實施性,根據(jù)總量分配“公平第一、兼顧效率”的基本原則,因此需要對初次分配方案進行優(yōu)化調(diào)整,在不改變權(quán)重排序的情況下酌情減小南城、莞城的分配權(quán)重.因此,根據(jù)反饋優(yōu)化的技術(shù)路線和模型,首先以0.001為單位將南城的分配權(quán)重調(diào)整1次,將優(yōu)化的權(quán)重平均分配給除莞城以外的各鎮(zhèn)街;然后再以0.001為單位將莞城的分配權(quán)重調(diào)整3次,將優(yōu)化的權(quán)重平均分配給除南城以外的各鎮(zhèn)街;再以0.001為單位將南城的分配權(quán)重調(diào)整3次,將優(yōu)化的權(quán)重平均分配給除莞城以外的各鎮(zhèn)街.根據(jù)最終得到的分配權(quán)重,計算各指標(biāo)的基尼系數(shù),得到最終可實施的分配結(jié)果.優(yōu)化前后各指標(biāo)的基尼系數(shù)對比見表4.經(jīng)過基尼系數(shù)法反饋優(yōu)化后獲得了各評價指標(biāo)的環(huán)境基尼系數(shù).從優(yōu)化后的結(jié)果可以看出:1)優(yōu)化后環(huán)境基尼系數(shù)2.4污染物削減量最終分配經(jīng)過層次分析和基尼系數(shù)法反饋優(yōu)化后,得到實施性較強、公平度較高,又在一定程度上兼顧了效率的各鎮(zhèn)街削減量分配權(quán)重如下,各鎮(zhèn)街主要污染物的分配量見表5.根據(jù)東引運河流域污染物削減量分配結(jié)果,削減量分配前五位的鎮(zhèn)街分別是南城、莞城、虎門、東城、厚街,約占整個流域“十二五”削減總量的46.9%.削減量分配較多的主要原因有:經(jīng)濟較發(fā)達,經(jīng)濟發(fā)展迅速;人口密度較大;處在水鄉(xiāng)片區(qū)或水鄉(xiāng)過渡帶;行政區(qū)面積較大;境內(nèi)流經(jīng)河段長,應(yīng)當(dāng)承擔(dān)更多減排量.3總體思路:區(qū)域整體發(fā)展規(guī)劃,強調(diào)效率化運用層次分析法和基尼系數(shù)法交互反饋對某市東引運河流域水污染物“十二五”削減總量分配方案進行優(yōu)化,最終得出貼合區(qū)域差異性現(xiàn)狀,且兼具相對公平和效率的分配方案.實例證明,總量分配要遵循公平和效率的基本原則,