基于层次分析法的区域污染物总量分配方案优化研究

基于层次分析法的区域污染物总量分配方案优化研究

现在，虽然已经减少了废水排放量，但必须严格按照环境实量进行削减。因此，“谁排放、谁治理；谁治理必须通过良好的管理和废水处理；”正义的原则难以使用。在过渡阶段，不同地区的废水总量实际上是同意不同污染公司的现状，并进行有限的减少。污染物总量控制的关键是如何公平合理地将水污染物总量分配到每个控制单元.流域水污染物总量分配应首先遵循“公平第一、兼顾效率”的基本原则.公平使社会稳定,效率使经济充满活力,二者兼顾才能促进生产力的发展.目前流域水污染物总量分配的方法归纳起来主要有:等比例削减排放的方法1层次结构分析分配结果的公平和效率应该从社会、经济、自然环境和技术管理来判断.层次分析法采用定性和定量相结合,利用层次结构,可以对多目标、多准则的问题进行决策,其分配结果体现了一定的公平性和效率性1.1确定快速模型的归一化建立初次分配模型主要有以下步骤:1)选取指标,评价指标要具有公平性,典型性,可比性.层次分析法的关键是评价指标的选取,因此为了体现分配结果的公平性,必须科学选取指标.2)建立层次结构,选取指标.采用AHP法将复杂问题划分为若干有序层次,形成多级递阶层次结构3)指标归一化.为了使各指标数值同水平化,方便综合分析,对于有些指标越大对评价结果越好的效益型指标和有些指标值越小对评价结果越好的成本型指标的归一化公式不同,具体如下:式中:z4)指标权重的确定5)确定各控制单元的初次分配权重及结果,根据归一化的结果计算第i控制单元总量初次分配权重.式中:η1.2基于基尼系数法的削减量初分配优化模型1.2.1初次分配结果采用基尼系数法判断以目标削减量的初次分配结果为基础,然后选择行政区人口(R),GDP(G),行政区面积(T)、新鲜水消耗量(C)作为评判指标,对于初次分配结果采用基尼系数法对其公平性进行判断,根据判断结果采用三种途径对其优化:1)若μ1.2.2污染物削减量计算模型环境基尼系数分配指标的选择应承认区域社会和经济发展的现状,环境管理状况,如选择行政区人口(R),GDP(G)、行政区面积(T)、新鲜水消耗量(C)作为评判指标.2)基尼系数的计算模型以GDP为例,计算对各行政区初次分配的污染物削减总量(W式中:X3)初次分配公平性的判断依据基尼系数法的判断公平性的标准值判断:1.2.3初始分布结果的反馈优化根据初次分配公平性判断标准和优化技术路线,确定采用微调法式中:μ当max{μ2主要指标层次结构的建立东引运河属于东江流域支流,是某市13个镇街的主要纳污渠道.根据该市“十二五”总量控制规划,到2015年东引运河流域化学需氧量(COD)减排总量达1.7065×10本研究建立了削减总量分配层次结构模型,见图2.选择社会因素A1、经济因素A2、自然条件A3、技术与管理A4为准则层,并依据评价指标的特征选取13项二级指标作为相应指标层,将流域内的各镇街作为决策层,即最底层,是为了实现流域水污染物排放削减分配这一目标可供选择的分配区域,效益型指标和成本型指标数量大致相等,也增强了分配的公平性.根据该市2011年统计年鉴数据,对各指标按照公式进行归一化处理,结果如表1.2.1污染物削减量初次分配结果为了提高计算效率,本文采用目前常用的yaahp(YetAnotherAHP)软件来获得各指标的权重,以社会、经济、自然条件、技术与管理等准则层因素对目标层区域水污染物削减总量U建立判断矩阵为例,计算过程及结果如表2.判断矩阵一致性比例:0.0316<0.1,判断矩阵具有满意的一致性,各因素对目标U的权重见上表2,各指标权重及各行政区权重总分配结果见上表1,由此确定各镇街初次分配结果如表3.2.2环境基尼系数计算模型依据2011年统计年鉴的基础数据,结合基尼系数计算模型得到各指标的洛伦兹曲线,得到人口、GDP、行政区面积、新鲜水消耗的环境基尼系数2.3初次分配结果的调整根据上述分析,东引运河流域各镇街分配的权重,满足公平性的要求.削减量前五位的镇街分别是南城、莞城、虎门、东城、厚街.同时,通过分配结果看出GDP-削减量的环境基尼系数μ事实上,在分配方案论证时,其结果让南城、莞城难以接受.主要原因是由于两地位于该市区,第三产业比率在流域13个镇街中排名前两位(分别为69.3%、67.7%),工业源污染相对较小.考虑到分配结果的可实施性,根据总量分配“公平第一、兼顾效率”的基本原则,因此需要对初次分配方案进行优化调整,在不改变权重排序的情况下酌情减小南城、莞城的分配权重.因此,根据反馈优化的技术路线和模型,首先以0.001为单位将南城的分配权重调整1次,将优化的权重平均分配给除莞城以外的各镇街;然后再以0.001为单位将莞城的分配权重调整3次,将优化的权重平均分配给除南城以外的各镇街;再以0.001为单位将南城的分配权重调整3次,将优化的权重平均分配给除莞城以外的各镇街.根据最终得到的分配权重,计算各指标的基尼系数,得到最终可实施的分配结果.优化前后各指标的基尼系数对比见表4.经过基尼系数法反馈优化后获得了各评价指标的环境基尼系数.从优化后的结果可以看出:1)优化后环境基尼系数2.4污染物削减量最终分配经过层次分析和基尼系数法反馈优化后,得到实施性较强、公平度较高,又在一定程度上兼顾了效率的各镇街削减量分配权重如下,各镇街主要污染物的分配量见表5.根据东引运河流域污染物削减量分配结果,削减量分配前五位的镇街分别是南城、莞城、虎门、东城、厚街,约占整个流域“十二五”削减总量的46.9%.削减量分配较多的主要原因有:经济较发达,经济发展迅速;人口密度较大;处在水乡片区或水乡过渡带;行政区面积较大;境内流经河段长,应当承担更多减排量.3总体思路:区域整体发展规划,强调效率化运用层次分析法和基尼系数法交互反馈对某市东引运河流域水污染物“十二五”削减总量分配方案进行优化,最终得出贴合区域差异性现状,且兼具相对公平和效率的分配方案.实例证明,总量分配要遵循公平和效率的基本原则,