层次分析与模糊数学综合评判法下的矿区生态环境

田 鹏 伟

(山西省化工设计院，山西 太原 030024)

层次分析与模糊数学综合评判法下的矿区生态环境

田 鹏 伟

(山西省化工设计院，山西 太原 030024)

以老鸦巢矿区608采空区为例，运用层次分析与模糊数学综合评判法，对该矿区的植被覆盖率、水质情况、空气质量等进行了系统评价，并详细论述了其评价步骤，指出综合评判法相比于传统经验法具有一定的先进性。

层次分析，模糊数学法，矿区，生态环境

当前我国面临的一个严重的问题就是生态环境的污染。经过调查，可以明确的一个事实就是，生态环境造成破坏的一个很大的原因就是矿山开采。矿山的开采由于其所存在的生产原理——采矿挖山，因此不仅会对水体资源，植被资源，空气资源造成较大破坏，而且由于这些破坏而导致的一系列生态环境问题，使得矿山企业的矿山开采不得不进行一定量的减产甚至停产，进一步降低企业的经济效益。因此运用一套系统的评价方法对矿区的生态环境进行评价是十分有必要的。本文选取老鸦巢矿区608采空区为例，进行一系列的层次化与模糊数学化的分析，得出具有一定推广作用的结论，实现利益最大化，达到保护生态环境的目的。

1 什么是层次分析与模糊数学法

层次分析法是一种定性与定量相结合、系统化、层次化的分析方法。即将一个复杂的多目标决策问题化为一个系统，将目标分解为多个目标或准则。举个例子进行说明：一个很明显的道理就是影响矿区生态环境好坏的因素有很多，而且每一种因素造成的影响应该是不完全相同的，因此在这里对每一种因素进行编号，运用求解判断矩阵特征向量的方法求得每一种因素在所在层次的权重。而模糊数学是研究现实中许多界限不明的不分明问题的一种数学工具，其基本概念之一便是模糊集合，利用模糊数学可以很好的处理各种模糊的问题。举个简单的例子进行说明：当我们无法评定一件事情的时候，给出一个具有较大说服力的标准，然后根据这个标准进行评价，最终达到在该标准下的一个结论，从而使问题得到解决。

2 生态环境评价因素

依据一定的科学性与经验，选取下面的几种因素作为评价因素：

1)矿区的植被覆盖率。众所周知，植被是地球的绿色心肺，其具有很多作用，比方说吸收空气的废气产生供人们呼吸的氧气；吸收地面上多余的水分，防止水土流失等。因此我们可以根据植被覆盖的程度判断该地区生态环境的好坏。植被覆盖率高，可以说明该地区的生态环境好；而当植被覆盖率低的时候，自然而然的说明该地区的生态环境差。2)矿区周边的水质情况。水是人类的生命之源，离开了水，人类肯定是无法生存。但是近来的一系列报道表明，矿区周边的水质常常处于受污染的状态，因此我们可以知道矿区水资源的好坏在很大程度上反映该地区生态环境的好坏。拥有好的水资源条件自然表明该地区生态环境的多样性，进一步表明该地区生态环境的优质。而通常矿区周围水资源的污染则可以说明该地区的生态环境受到了比较大的破坏。3)矿区周边的空气质量。实践表明，空气的好坏受到很多因素的影响，但一个不能忽视的问题就是空气的污染多多少少与其所处位置有关。一般来说矿区的空气会受到采矿的影响——矿区工作时会产生各种废气及灰尘。这些废气与灰尘会造成矿区周围的空气受到很大的污染。因此空气质量的好坏往往表明该地区的生态环境的好坏。许多真实的例子表明，由于矿区的特殊性会对空气质量造成很大的影响。因此评价该地区的空气质量的好坏一定程度上可以表明该地区的生态环境的好坏。4)矿区人口数量多少。一系列的社会现象表明人们喜欢居住在大城市——即经济发达的地区。而通过研究经济发达地区的生态环境可以很明显的发现一个现象——经济发达地区的生态环境往往会受到很大的破坏。因此，通过矿区所在地的人口多少来对矿区的生态环境进行评价具有一定的道理。人口越多，可以说明该地区的生态环境破坏的越严重，人口越少，该地区的生态环境保护的越好。

3 评价步骤

1)将矿区生态环境的评价这一问题进行条理化。层次分析法的关键在于构造有层次模型。在进行层次模型构建时，我们不仅需要将所要研究的题目进行层次分解得到许多不同的相关元素，同时也要注意需将这些元素构造成具有一定的有序层次序列。这是因为上一层次的元素与下一层次有很大的关系，上一层元素的结果直接影响到下一层的结果。

2)建立判断矩阵。判断矩阵特点如表1所示。

表1 判断矩阵特点

3)特征值的计算及其对应的特征向量。在进行特征值及特征向量计算的时候，我们根据线性代数的方法进行求解。比方说求解已知矩阵的特征值与特征向量，可以将所得到的矩阵，不妨设为A，则根据所学知识可以明显知道当代数式λA-E的数值等于0的时候，可以求出矩阵A所对应的特征值，然后根据所求得的特征值进一步求解最大特征值所对应的特征向量，记为p。

4)确定相应的比较标度(见表2)。

5)建立相应的模糊数学模型。根据相应的比较标度求得所要求的特征值，可以得到一个矩阵，称之为模糊矩阵。模糊矩阵的求解建立需要借助一个公式来进行，具体的步骤和方法如下：运用平方自合成法可以构造出模糊矩阵，设有一矩阵R,若矩阵R满足下列条件R×R==R×R×R==R,则R称为模糊矩阵，也称为模糊等价矩阵。

表2 各评价要素的比较标度

6)进行综合评价。根据层次分析法的各元素所占的权重及模糊数学法中的给定一个有说法的标准来看，我们可以得到一个比较有说服力的结果。即由各项评价法来看，对于生态环境的评价系统在不同的元素占不同的主导地位的时候会出现不同的结构，而模糊数学法的意义便在此，它通过人为的制定一个相对有说服力的标准来进行评价，可以起到一定程度上的统一，具有很强的现实意义。

7)评价最后得到的结果，在本文中，设定的标准就是矿区的植被覆盖率。很明显，在这一标准下，得出的结论在于矿区生态环境差的主要集中在该地区水质条件与人口稀少地区，而该地区生态环境是最长的区域。而矿区生态环境好的区域则主要集中在植被覆盖率较好的地区。这一结论的得出与现实生活经验较为吻合。

4 结语

本文运用层次分析法与模糊数学法的综合评判法对矿区的生态环境进行了系统的研究，层次分析法与模糊数学法的综合评判法与传统的经验法相比具有其先进性。与传统的经验法相比，可以克服因为人为的主观性，随意性所造成的错误决策，从而确定出适合不同地区，不同位置的一套科学的方法。

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[3] 董思思,董春游.基于云模型的煤炭建设项目环境评价[J].黑龙江科技大学学报,2014(3):336-340.

The mining area ecological environment under AHP and fuzzy mathematics comprehensive evaluation method

Tian Pengwei

(ShanxiChemicalDesignInstitute,Taiyuan030024,China)

Taking the 608 gob of Laoyachao mining area as an example, this paper used the AHP and fuzzy mathematics comprehensive evaluation method, made system evaluation to the vegetation coverage rate, water quality situation, air quality etc. of this mining area, and discussed in detail its evaluation steps, pointed out the comprehensive evaluation method had certain advancement compared to traditional empirical method.

AHP, fuzzy mathematics method, mining area, ecological environment

2015-01-20

田鹏伟(1982- )，男，工程师

1009-6825(2015)09-0200-02

X820

A