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水资源工程环境影响评价的AHP分析水资源工程环境影响评价就是对由兴建水资源工程所引起的工程所在地区及其邻近地区的自然环境、经济环境、社会环境和政治环境的指标变化以及由此变化引起的对人类社会的效应指标进行综合评价，为合理开发利用水资源，保护生态环境，促进地区可持续发展提供科学的决策依据，它已成为水资源系统工程的主要内容之一，特别是对跨流域调水这样大型复杂水资源工程进行环境影响评价更显重要[1-5]。目前水资源工程环境影响评价的研究重点之一，就是如何科学、客观地将一个多指标问题综台成一个单指标的形式，以便在一维空问中实现综合评价，其实质就是如何合理地确定这些评价指标的权重[6][7][8]。1层次分析法1.1层次分析法的简介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。该法的主要思想是通过将复杂问题分解为若干层次和若干因素,对两两指标之间的重要程度作出比较判断,建立判断矩阵,通过计算判断矩阵的最大特征值以及对应特征向量就可得出不同方案重要性程度的权重,为最佳方案的选择提供依据。构建了层次结构模型，决策就转化为待评可行方案关于具有层次结构的目标准则体系的排序问题，AHP方法采用优先权重作为区分方案优劣程度的指标。优先权重是一种相对度量数，表示方案相对优劣的程度，其数值介于0和1之间。在给定的决策准则之下，数值越大，方案越优，反之越劣。方案层各方案关于目标准则体系整体的优先权重，是通过递阶层次从上到下逐层计算得到的，这个过程称为递阶层次权重解析过程。1.2判断矩阵设m个元素对某一准则存在相对重要性，根据特定的标度法则，第i个元素与其他元素两两比较判断，其相对重要程度为aij，这样构造的m阶矩阵用以求解个元素关于某准则的优先权重，称为权重解析判断矩阵，简称判断矩阵。构造判断矩阵的关键在于设计一种特定的比较判断两元素相对重要程度的标度法则，使得任意两元素相对重要程度有一定的数量标准。这种标度法则是AHP方法的重要特色，是将人的决策判断数量化的方法。沙旦教授引用的1~9标度方法，其各级标度的含义如表1所示。标度定义含义1同样重要两元素对某种属性，一种元素比另一种元素同样重要3稍微重要两元素对某种属性，一种元素比另一种元素稍微重要5明显重要两元素对某种属性，一种元素比另一种元素明显重要7强烈重要两元素对某种属性，一种元素比另一种元素强烈重要8极端重要两元素对某种属性，一种元素比另一种元素极端重要2、4、6、8相邻标度中值表示相邻两标度之间折中时的标度上列标度倒数反比较元素i对元素j的标度为aij，反之为1/aij1~9级标度法则符合人的认识规律，具有一定科学依据，从人的直觉判断能力来看，在区分食物数量差别时，总是习惯使用相同、较强、强、很强、极端强等判断语言。根据心理实验表明，多数人对不同事物在相同属性上的差异，其分辨能力介于5~9级之间，1~9级标度反映了多数人的判断能力。沙旦将1~9标度方法和其他标度方法进行比较，大量模拟实验表明，1~9标度是可行了，与其他标度方法比较，能有效地将思维判断数量化。1.3判断矩阵的一致性检验按照1~9标度的判断矩阵，矩阵A是正矩阵，并且满足条件：（1）aii=1（2）aij=1/aji根据一致性证矩阵的性质，只有判断矩阵A具有完全的一致性，才有唯一非零的最大特征值，其余特征值均为零，层次单排序才能归结为计算判断矩阵A的最大特征值λmax=m及其特征向量W=(W1,W2,…,Wn)T，并有aij=ωi/ωj。为了达到满意的一致性，使得除了λmax之外，其余特征值尽量接近于零。取其余m-1个特征值和的绝对值平均作为检验判断矩阵一致性的指标，称之为判断矩阵的一致性指标，记作C·I=1-mm-λmax然后，查找相应的平均一致性指标，记作R·I。一致性指标C·I与同阶的平均一致性指标R·I的比值，称之为一致性比率，记作C·R=IRIC··。用一致性比率C·R检验判断矩阵的一致性，当C·R越小时，判断矩阵的一致性越好。一般认为，当C·R0.1时，判断矩阵符合满意的一致性标准，层次单排序的结果是可以接受的；否则，需要修正判断矩阵，直到检验通过。2应用实例现以中国某流域水资源开发工程环境影响评价为例，说明AHP的应用过程。该域面积为4．13×104km2，它东邻巴月吉林沙漠，西连塔里木盆地的塔克拉玛干沙漠，北为马鬃山低山丘陵、戈擘，南为祁连山崇山峻岭，太平洋、印度洋的暖湿气流被秦岭、六盘山、乌鞘岭、祁连山等山脉阻挡，北冰洋气流为天山阻隔，加之广大沙漠、戈壁地区的蒸发，空气中水汽很少，从东至西年降雨量从50～60mm到30～40mm不等，是中国极度干旱地区之一。为充分利用水土资源和安置20万贫网移民，在该流域拟新建一系列水资源工程，主要包括兴修昌马峡水库，开挖、改建引水、灌溉渠道等和开垦荒地5．4×104hm2及相应农业配套工程，工程建成后，农田灌溉面积达到9．5×104hm2。人口达到40多万。人口数量和灌溉面积的大幅度增长，将对原有脆弱的生态环境系统产生影响。经分析研究，该环境影响评价系统的层次结构如图1所表示。图1确定流域水资源工程环境影响评价指标的权重A水资源子系统B1局地资源子系统B5草牧资源子系统B4森林资源子系统B3土地资源子系统B2人口资源子系统B6地表水引用率C4地表水量变化率C3地上水位变化率C2灌区盐渍化比率C7土地沙化面积比率C6耕地面积比率C5森林沙化面积比率C10人工防风林农田比率C9森林面积覆盖率C8草场面积退缩比C11草场面积载畜量变化率C12灌区草场面积比C13草场面积比率C14局地温度变化率C17风沙害影响减低率C16降雨量增加率C15人均绿地面积C20人均耕地面积C19流域人口密度C18主河长缩减率C1图1中：第1层次为总目标，确定该水资源工程环境影响评价指标的权重；第2层次包括水资源子系统、土地资源子系统、森林资源子系统、草牧资源了系统、局地气候子系统和人口资源子系统；第3层次为对应于各子系统环境因子的20个评价指标。利用专家法征询了包括资源科学、水利学、生态学、环境科学、自然地理学等专业的26名专家，对6个子系统进行相对重要性评分。评分共进行了4轮，最后的专家评分结果离散度小于0.1的数据达到83.3%，离散度小于0.2的数据达到了100%。根据专家评分结果建立了子系统层对总目标层的相对重要性矩阵A。然后针对各个子系统，利用各子系统综合分析中的实际数据和现状进行评价，并且转换为各环境因子对各子系统的相对重要性判断矩阵B一矩阵(略)。相应于图1的7个判断矩阵分别为：A=13/15/15/15/17/1313/13/13/15/1531113/1531113/1531113/1753331B1=17/17/15/17113711353/13/11B2=113/1113/1331B3=13/15/1313/1531B4=17337/113/13/13/13113/1311B5=13/13/1311311B6=1131133/13/11矩阵A的特征向量为(0.35,0.18,0.18,0.18,0.08,0.03),特征值为λmax=6.12，C·R=0.020.1矩阵B1的特征向量为(0.21,0.37,0.37,0.05),特征值为λmax=4.06，C·R=0.0230.1矩阵B2的特征向量为(0.6,0.2,0.2),特征值为λmax=3，C·R=00.1矩阵B3的特征向量为(0.61,0.29,0.1),特征值为λmax=3.04，C·R=0.03650.1矩阵B4的特征向量为(0.2,0.2,0.07,0.53),特征值为λmax=4，C·R=00.1矩阵B5的特征向量为(0.43,0.43,0.14),特征值为λmax=3，C·R=00.1矩阵B6的特征向量为(0.14,0.43,0.43),特征值为λmax=3，C·R=00.1说明各个判断矩阵均满足一致性检验。对具体指标进行总排序，总排序表见下表2表2层次AB1B2B3B4B5B6C层总排层次C0.350.180.180.180.080.03序结果C10.210.074C20.370.13C30.370.13C40.050.018C50.60.108C60.20.036C70.20.036C80.610.11C90.290.052C100.10.018C110.20.036C120.20.036C130.070.013C140.530.095C150.430.034C160.430.034C170.140.011C180.140.004C190.430.013C200.430.013对各指标总排序为：C2,C3,C8,C5,C14,C1,C9,C6,C7,C11,C12,C15,C16,C4,C10,C19,C20,C13,C17,C18说明受该水资源工程影响最大的前6个评价指标依次为C2,C3,C8,C5,C14和C1。受该资源工程影响最小的前5个评价指标依次为C19,C20,C13,C17,C18。这说明，该流域水资源工程的兴建有利于当地的水资源、森林资源、土地资源和草牧资源状况的改善，而对当地人口影响不大，同时时也证明了建设水资源工程对中国西北干旱半干旱地区环境质量的改善意义重大。3结论水资源上程环境影响评价是由自然环境、社会环境和经济环境等许多指标组成的具有层次结构的复杂系统。评价的难点是如何合理地确定这些评价指标的权重。为此，本文探讨了用层次分析法(AHP)确定这些评价指标权重的实现过程。4参考文献[1]陆书玉.弈胜基.朱坦．环境影响评价[M].北京：高等教育出版社．2001．[2]力于云．邹家样．吴贻名．环境水利学[M]．北京：中国环境科学出版社．I994．[3]金菊良.丁晶．水资源系统工释[M]成都：四川科学技术出版社．2002．[4]崔国静.灰色关联度分析在水资源上程环境影响评价中的应用[J]水利学报．1997：(1)：68-72.[5]高翔.王爱民．引大调水工程的环境影响评价：[J]．干旱区资源与环境．1999．I3(2)：18—53.[6]张礼兵.金菊良.吴贻名等.确定水资源工程环境影响评价指标权重的方法[J]．农业系统科学与综合研究．2002．18(3)：192—196.[7]刘万里.雷治军．关于AHP中判断矩阵校正方法的研究[J]系统工程理论与实践，1997,17(6)：30⋯33.[8]徐泽水层次分析中判断矩阵排序的新方法-广义最小平方法[J]系统工裎理论与实践，1998．(9)：38-43．