CN106296023A - 基于三标度层次分析法的铀尾矿库退役环境治理效果评估方法 - Google Patents

Abstract

一种基于三标度层次分析法的铀尾矿库退役环境治理效果评估方法，在已有的环境治理绩效评估方法的基础上，建立铀尾矿库退役环境治理效果评估体系。利用三标度层次分析法确定权重，改进比较矩阵，避免进行一致性检验，减少迭代次数，提高收敛速度；利用三角型分布函数构建隶属度函数；进行退役环境治理效果综合评估，改进治理方案，提高治理效果。

Description

基于三标度层次分析法的铀尾矿库退役环境治理效果评估 方法

技术领域

本发明属于信息处理技术领域，涉及一种基于三标度层次分析法的铀尾矿库退役环境治理效果评估方法。

背景技术

对于退役后的铀尾矿库，国内外都进行了一定的治理，国外采用环境经济预测分析法与逻辑框架法来对铀矿山环境治理中产生的经济效益进行评估，随着环境保护意识的提高，人们对环境治理的效果越发偏向于环境改善，而并非环境治理过程中产生的经济效益。在治理效果的评估方面，国内还没有一个合理现成的评估体系，但在其他环境治理中，已有一定的评估系统，提出了合理的环境治理绩效评估方法。

文献：《基于AHP-PCE的企业污水治理绩效评估》(《中国给水排水》2015年第19月)公开了层次分析-模糊综合评价法(AHP-PCE)评价模型为：

1)确定权重

采用AHP法确定各子目标和子系统的权值。在专家确定法的基础上进行数学分析，判断最大特征值的一致性，当一致性检验值(CR)<0.10时，认为层次总排序结果具有较满意的一致性并接受该分析结果，从而确定指标的权重。

2)指标分级标准

根据评价指标的评价标准，综合考虑环境治理实际情况，对环境治理绩效水平进行分级；在文献调研及标准规范的基础上，确定各评价指标的分级标准值。

3)隶属度函数

以隶属度大小表达隶属度资格时，隶属度数值愈大则资格愈高。随等级升高，评价因子标准数值增大的因子用“降半梯形分布图”法求解，评价因子相应于不同级别的隶属度函数表达式如下：

$r_{i1}=\left\{\begin{array}{cc}1& x_i\&le;s_1\\ \frac{s_2-x_i}{s_2-s_1}& s_1<x_i<s_2\\ 0& x_i\&GreaterEqual;s_2\end{array}\right.$

$r_{i2}=\left\{\begin{array}{cc}0& x_i\&le;s_1,x_i\&GreaterEqual;s_3\\ \frac{x_i-s_1}{s_2-s_1}& s_1<x_i\&le;s_2\\ \frac{s_3-x_i}{s_3-s_2}& s_2<x_i<s_3\end{array}\right.$

$r_{i3}=\left\{\begin{array}{cc}0& x_i\&le;s_2,x_i\&GreaterEqual;s_4\\ \frac{x_i-s_2}{s_3-s_2}& s_2<x_i\&le;s_3\\ \frac{s_4-x_i}{s_4-s_3}& s_3<x_i<s_4\end{array}\right.$

$r_{i4}=\left\{\begin{array}{cc}0& x_i\&le;s_3\\ \frac{x_i-s_3}{s_4-s_3}& s_3<x_i<s_4\\ 1& x_i\&GreaterEqual;s_4\end{array}\right.$

式中，r_ij表示第i个污染物对第j级的隶属度；s_i表示第i个污染物的分级标准；x_i表示第i个污染物的实测值。

4)综合评价模型

在确定单因素模糊评价矩阵R和权重集W之后，采用模糊综合评价方法进行计算，即：

B＝W·R＝max(b₁，b₂，…，b_m)

根据最大隶属度原则，若b_j＝max(b₁,b₂,…,b_m)，则评价对象级别应该为第j级。

但是，现有技术具有以下缺点：

1)传统的AHP法作为一种定性和定量分析相结合的所准则决策方法，其中专家的主观因素占主导地位，会影响到评判结果的客观性，在进行矩阵一致性检验时，如果判断矩阵不具备一致性，还必须重新构造判断矩阵，直到一致性检验通过为止，是一个反复迭代的过程，计算量大且精度不高。

2)综合评价模型中得到的结果为一个模糊向量，不能进行不同评价对象之间的对照比较。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于三标度层次分析法的铀尾矿库退役环境治理效果评估方法，在已有的环境治理绩效评估方法的基础上，建立铀尾矿库退役环境治理效果评估体系。利用三标度层次分析法确定指标权重；利用三角型分布函数构造隶属度函数；进行环境治理效果综合评估，从而改进治理方案，达到更好的环境治理效果。

本发明所采用的技术方案是，一种基于三标度层次分析法的铀尾矿库退役环境治理效果评估方法，按照以下步骤进行：

步骤1，确定因素集、评语集；

步骤2，利用三标度层次分析法确定权重；

步骤3，构建隶属度函数，确定隶属度矩阵；

步骤4，综合评估。

进一步的，所述步骤1按照以下步骤进行：

步骤a，选取评价指标，确定因素集；

根据铀尾矿库的特点以及国家对环境污染治理的规定，首先选取放射性污染物、污水中有害化学离子和水体中非离子有机污染作为一级指标，然后从中选取具有代表性的二级指标；

步骤b，确定评语集；

参考国家制定的地表水环境质量标准：GB3838-2002、GB18466-2005、GB 8978-1996、GB 20426-2006、GB 8978-1996、GB 20425-2006、GB 8978—1996以及现有文献中的环境污染指标排放限值作为基准，综合各种限制，进行对比，选择出合适的排放数值区间作为环境治理效果评估法中的标杆，将环境治理效果评估法中的评语集等级与标杆等级对应，分为5级，评语集为：U＝{U1，U2，U3，U4，U5}＝{优，良，一般，差，极差}。

进一步的，所述步骤2按照以下步骤进行：

步骤a，构造比较矩阵A；

$A=\left[\begin{array}{cccc}{a}_{11}& a_{12}& ...& a_{1n}\\ a_{21}& a_{22}& ...& a_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ a_{n1}& a_{n2}& ...& a_{nn}\end{array}\right]$

步骤b，计算比较矩阵A的最优传递矩阵R；

$R=\left[\begin{array}{cccc}{r}_{11}& r_{12}& ...& r_{1n}\\ r_{21}& r_{22}& ...& r_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ r_{n1}& r_{n2}& ...& r_{nn}\end{array}\right]$

$r_{ij}=\frac{1}{n}\underset{k=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}\left(\lg \frac{a_{ik}}{a_{jk}}\right)$

步骤c，计算比较矩阵A的拟优一致矩阵B；

B＝exp(R)

步骤d，计算权重向量；

采用几何平均法确定权重向量W＝[W₁,W₂,…,W_n]^T，计算公式为

$W_i={\left(\underset{j=1}{\overset{n}{\&Pi;}}{b}_{ij}\right)}^{1/n}/\underset{j=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{\left(\underset{j=1}{\overset{n}{\&Pi;}}{b}_{ij}\right)}^{1/n}$

式中，i＝1,2,…,n，W_i为指标i的权重。

进一步的，所述步骤3按照以下步骤进行：采用三角型分布函数来构造隶属函数；将各指标实测数据代入隶属度函数，确定各指标对应各等级的隶属度，确定隶属度矩阵；

在以模糊分析为基础的连续型隶属度函数分布中，三角型隶属度函数通常由分段的中间值与端点值共同决定，将三角型函数表达式总结为以下形式：

$u\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x<a_1\\ \frac{x-a_1}{a_2-a_1}& a_1\&le;x\&le;a_2\\ \frac{a_3-x}{a_3-a_2}& a_2\&le;x\&le;a_3\\ 0& x>a_3\end{array}\right.$

式中，u(x)为数值x在某分段区间内对应的隶属度，a₁、a₃为分段区间的端点值，a₂为分段区间的中点值，三角型隶属度函数默认为隶属度在区间中点时取得最大值为1，即元素值完全属于该分段区间，两边均成线性变化。

根据各评价指标对应各评语等级的区间标准值，得到各评价指标的分段隶属函数，将各评价指标的实测数据代入分段隶属函数中，即可得到各评价指标对应各评价等级的隶属度，从而得到隶属度矩阵。

以指标U为例，将指标U对应各评语等级的区间标准值代入三角型隶属度函数中，得到其分段函数解析式为

$u_{\left(I\right)}=\left\{\begin{array}{cc}1& x<50\\ 1.5-0.01x& 50\&le;x<150\\ 0& x\&GreaterEqual;150\end{array}\right.$

$u_{\left(II\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<50,x\&GreaterEqual;250\\ 0.01x-0.5& 50\&le;x<150\\ 2.5-0.01x& 150\&le;x<250\end{array}\right.$

$u_{\left(III\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<150,x\&GreaterEqual;350\\ 0.01x-1.5& 150\&le;x<250\\ 3.5-0.01x& 250\&le;x<350\end{array}\right.$

$u_{\left(IV\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<250,x\&GreaterEqual;450\\ 0.01x-2.5& 250\&le;x<350\\ 4.5-0.01x& 350\&le;x<450\end{array}\right.$

$u_{\left(V\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<350\\ 0.01x-3.5& 350\&le;x<450\\ 1& x\&GreaterEqual;450\end{array}\right.$

将指标U的实测数据代入该分段函数中，即可得到指标U对应各评价等级的隶属度，其他指标隶属度确定方法同上，最终得到隶属度矩阵。

进一步的，所述步骤4按照以下步骤进行：

步骤a，结合权重和隶属度函数，进行综合评价；

M_j＝W_i·R_ij＝(m₁,m₂,…,m_j)

式中，W_i为指标权重集，R_ij为隶属度矩阵，i表示指标个数，j表示评语等级个数，m_j为评价对象对应第j个等级的隶属度。

步骤b，结合评语集中的分值，将综合评价结果中的模糊向量转化为具体的分值C；

C＝Σc_j·m_j

式中，c_j为评语集中第j个评语等级对应的分值。

本发明的有益效果是从环境保护出发，以环境的治理为目的，在已有的环境治理绩效评估方法的基础上，建立铀尾矿库退役环境治理效果评估体系，对现有治理方案的不足与缺陷进行改善，提高治理效果，确保铀尾矿库退役后对环境影响的稳定性，对保证人民的生命健康安全有重大意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中环境治理效果评估流程图。

图2是指标隶属度函数图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

以现有退役铀尾矿库水域治理工程为例，由于2009年开展了被研究水域的治理工程，故选取2008年、2009年、2010年三年的指标(治理前中后进行比较)数据进行环境治理效果评估的实例分析。在已有的水域治理效果评估指标体系的基础上，以三标度层次分析法来确定权重，以三角型分布函数构造隶属度函数，具体步骤如图1所示。

1)确定因素集、评语集

由于评估对象为铀尾矿库的环境治理，根据铀尾矿库的特点，首先选取放射性污染物(A1)为第一个一级指标；根据国家对水域环境污染治理的规定，污水达标排放是每个企业单位必须遵循的原则，故在污水排放中选取两个一级指标，分别为污水中有害化学离子(A2)与水体中非离子有机污染(A3)。其中，放射性污染物中选取的二级指标有U、Ra、α；污水有害化学离子中选取的二级指标有Mn离子、NH₄ ⁺-N、Cl^-；非离子有机污染中选取的二级指标有SS、COD。

参考国家制定的地表水环境质量标准：GB3838-2002、GB18466-2005、GB 8978-1996、GB 20426-2006、GB 8978-1996、GB 20425-2006、GB 8978—1996以及部分文献中的环境污染指标排放限值作为基准，综合各种限制，进行对比，选择出合适的排放数值区间作为此次环境治理效果评估法中标杆，并进行数值分级，见表1。

将环境治理效果评估法中的评语集等级与标杆等级对应，分为5级，评语集如下：

U＝{U1，U2，U3，U4，U5}＝{优，良，一般，差，极差}

为了在以后评估过程中使得评估结果更加直观，分别对每个评语等级以百分制赋分，最低分为20，最高分为100，即：

U＝{U1，U2，U3，U4，U5}＝{Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ}

对应分数分别为：

C＝{C1，C2，C3，C4，C5}＝{20，40，60，80，100}

表1环境治理效果评估标杆等级划分

2)利用三标度层次分析法确定权重

根据改进的三标度AHP模型，利用MATLAB工具进行一级指标A₁、A₂、A₃的权重计算。

首先构造一级指标间的两两比较矩阵A：

$\begin{array}{c}A=\\ \begin{array}{ccc}0& 0& 1\\ 0& 0& 1\\ -1& -1& 0\end{array}\end{array}$

计算比较矩阵A的最优传递矩阵R：

$\begin{array}{c}R=\\ \begin{array}{ccc}0& 0& 3\\ 0& 0& 3\\ -3& -3& 0\end{array}\end{array}$

计算比较矩阵A的拟优一致矩阵B：

$\begin{array}{c}B=|\\ \begin{array}{ccc}1.0000& 1.0000& 20.0855\\ 1.0000& 1.0000& 20.0855\\ 0.0498& 0.0498& 1.0000\end{array}\end{array}$

采用几何平均法(方根法)确定一级指标权重向量W_A＝[0.422,0.422,0.156]^T。

根据类似一级指标权重确定的方法确定二级指标的权重，其计算结果为：

W_A1＝[0.3373,0.3918,0.2709]^T

W_A2＝[0.576,0.212,0.212]^T

W_A3＝＝[0.5455,0.4545]^T

综合以上环境治理效果评估指标权重见表2。

表2环境治理效果评估指标权重

3)构建隶属度函数，确定隶属度矩阵

根据指标限排值的等级划分，构建隶属度函数u(x)的图像，划分等级区间，标记区间断点值与中值点。根据三角型隶属度函数的隶属度取值特点，令各分段中间点的隶属度最清晰，取u_(x)＝1，端点值隶属度最为模糊，取u_(x)＝0.5，在构建第i个区间的三角型隶属度函数时，取前区间i-1与后区间i+1区间的中间值且令其隶属度u_(x)＝0，将各点连接，构成分段函数。

(1)U浓度隶属度函数图见图2(a)，其分段函数解析式为

$u_{\left(I\right)}=\left\{\begin{array}{cc}1& x<50\\ 1.5-0.01x& 50\&le;x<150\\ 0& x\&GreaterEqual;150\end{array}\right.$

$u_{\left(II\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<50,x\&GreaterEqual;250\\ 0.01x-0.5& 50\&le;x<150\\ 2.5-0.01x& 150\&le;x<250\end{array}\right.$

$u_{\left(III\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<150,x\&GreaterEqual;350\\ 0.01x-1.5& 150\&le;x<250\\ 3.5-0.01x& 250\&le;x<350\end{array}\right.$

$u_{\left(IV\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<250,x\&GreaterEqual;450\\ 0.01x-2.5& 250\&le;x<350\\ 4.5-0.01x& 350\&le;x<450\end{array}\right.$

$u_{\left(V\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<350\\ 0.01x-3.5& 350\&le;x<450\\ 1& x\&GreaterEqual;450\end{array}\right.$

(2)R_a浓度隶属度函数图见图2(b)，其分段函数解析式为

$u_{\left(I\right)}=\left\{\begin{array}{cc}1& x<20\\ 1.5-0.025x& 20\&le;x<60\\ 0& x\&GreaterEqual;60\end{array}\right.$

$u_{\left(II\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<20,x\&GreaterEqual;90\\ 0.025x-0.5& 20\&le;x<60\\ 2.5-0.025x& 60\&le;x<80\\ 4.5-0.05x& 80\&le;x<90\end{array}\right.$

$u_{\left(III\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<60,x\&GreaterEqual;105\\ 0.025x-1.5& 60\&le;x<80\\ 0.05x-3.5& 80\&le;x<90\\ 5.5-0.05x& 90\&le;x<100\\ 10.5-0.1x& 100\&le;x<105\end{array}\right.$

$u_{\left(IV\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<90,x\&GreaterEqual;120\\ 0.05x-4.5& 90\&le;x<100\\ 0.1x-9.5& 100\&le;x<105\\ 11.5-0.1x& 105\&le;x<115\end{array}\right.$

$u_{\left(V\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<105\\ 0.1x-10.5& 105\&le;x<115\\ 1& x\&GreaterEqual;120\end{array}\right.$

(3)α辐射隶属度函数图见图2(c)，其分段函数解析式为

$u_{\left(I\right)}=\left\{\begin{array}{cc}1& x<25\\ 1.5-0.02x& 25\&le;x<50\\ 2.16-0.33x& 50\&le;x<65\\ 0& x\&GreaterEqual;65\end{array}\right.$

$u_{\left(II\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<25,x\&GreaterEqual;90\\ 0.02x-0.5& 25\&le;x<50\\ 0.33x-1.16& 50\&le;x<65\\ 3.16-0.33x& 65\&le;x<80\\ 4.5-005x& 80\&le;x<90\end{array}\right.$

$u_{\left(III\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<60,x\&GreaterEqual;105\\ 0.025x-1.5& 60\&le;x<80\\ 0.05x-3.5& 80\&le;x<90\\ 5.5-0.05x& 90\&le;x<100\\ 10.5-0.1x& 100\&le;x<105\end{array}\right.$

$u_{\left(IV\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<90,x\&GreaterEqual;120\\ 0.05x-4.5& 90\&le;x<100\\ 0.1x-9.5& 100\&le;x<105\\ 11.5-0.1x& 105\&le;x<115\end{array}\right.$

$u_{\left(V\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<105\\ 0.1x-10.5& 105\&le;x<115\\ 1& x\&GreaterEqual;115\end{array}\right.$

(4)Mn离子浓度隶属度函数图见图2(d)，其分段函数解析式为

$u_{\left(I\right)}=\left\{\begin{array}{cc}1& x<0.25\\ 1.5-2x& 0.25\&le;x<0.75\\ 0& x\&GreaterEqual;0.75\end{array}\right.$

$u_{\left(II\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<0.25,x\&GreaterEqual;1.5\\ 2x-0.5& 0.25\&le;x<0.75\\ 2.5-2x& 0.75\&le;x<1\\ 1.5-x& 1\&le;x<1.5\end{array}\right.$

$u_{\left(III\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<0.75,x\&GreaterEqual;2.5\\ 2x-1.5& 0.75\&le;x<1\\ x-0.5& 1\&le;x<1.5\\ 2.5-x& 1.5\&le;x<2.5\end{array}\right.$

$u_{\left(IV\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<1.5,x\&GreaterEqual;3.5\\ x-1.5& 1.5\&le;x<2.5\\ 3.5-x& 2.5\&le;x<3.5\end{array}\right.$

$u_{\left(V\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<2.5\\ x-2.5& 2.5\&le;x<3.5\\ 1& x\&GreaterEqual;3.5\end{array}\right.$

(5)NH₄ ⁺-N离子浓度隶属度函数图见图2(e)，其分段函数解析式为

$u_{\left(I\right)}=\left\{\begin{array}{cc}1& x<2.5\\ 1.5-0.2x& 2.5\&le;x<7.5\\ 0& x\&GreaterEqual;7.5\end{array}\right.$

$u_{\left(II\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<2.5,x\&GreaterEqual;12.5\\ 0.2x-0.5& 2.5\&le;x<7.5\\ 2.5-0.2x& 7.5\&le;x<12.5\end{array}\right.$

$u_{\left(III\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<7.5,x\&GreaterEqual;17.5\\ 0.2x-1.5& 7.5\&le;x<12.5\\ 3.5-0.2x& 12.5\&le;x<17.5\end{array}\right.$

$u_{\left(IV\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<12.5,x\&GreaterEqual;22.5\\ 0.2x-2.5& 12.5\&le;x<17.5\\ 4.5-0.2x& 17.5\&le;x<22.5\end{array}\right.$

$u_{\left(V\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<17.5\\ 0.2x-3.5& 17.5\&le;x<22.5\\ 1& x\&GreaterEqual;22.5\end{array}\right.$

(6)Cl^-离子浓度隶属度函数图见图2(f)，其分段函数解析式为

$u_{\left(I\right)}=\left\{\begin{array}{cc}1& x<50\\ 1.5-0.01x& 50\&le;x<100\\ 2.5-0.02x& 100\&le;x<175\\ 0& x\&GreaterEqual;175\end{array}\right.$

$u_{\left(II\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<50,x\&GreaterEqual;200\\ 0.01x-0.5& 50\&le;x<100\\ 0.02x-1.5& 100\&le;x<125\\ 3.5-0.02x& 125\&le;x<150\\ 2-0.01x& 150\&le;x<200\end{array}\right.$

$u_{\left(III\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<125,x\&GreaterEqual;275\\ 0.02x-2.5& 125\&le;x<150\\ 0.01x-1& 150\&le;x<200\\ 3-0.01x& 200\&le;x<250\\ 5.5-0.02x& 250\&le;x<275\end{array}\right.$

$u_{\left(IV\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<200,x\&GreaterEqual;325\\ 0.01x-2& 200\&le;x<250\\ 0.02x-4.5& 250\&le;x<275\\ 6.5-0.02x& 275\&le;x<325\end{array}\right.$

$u_{\left(V\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<275\\ 0.05x-5.5& 275\&le;x<325\\ 1& x\&GreaterEqual;325\end{array}\right.$

(7)COD浓度隶属度函数图见图2(g)，其分段函数解析式为

$u_{\left(I\right)}=\left\{\begin{array}{cc}1& x<25\\ 1.5-0.02x& 25\&le;x<50\\ 5.5-0.1x& 50\&le;x<55\\ 0& x\&GreaterEqual;55\end{array}\right.$

$u_{\left(II\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<25,x\&GreaterEqual;80\\ 0.02x-0.5& 25\&le;x<50\\ 0.1x-4.5& 50\&le;x<55\\ 6.5-0.1x& 55\&le;x<60\\ 2-0.025x& 60\&le;x<80\end{array}\right.$

$u_{\left(III\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<55,x\&GreaterEqual;110\\ 0.1x-5.5& 55\&le;x<60\\ 0.025x-1& 60\&le;x<80\\ 3-0.025x& 80\&le;x<100\\ 5.5-0.05x& 100\&le;x<110\end{array}\right.$

$u_{\left(IV\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<80,x\&GreaterEqual;130\\ 0.025x-2& 80\&le;x<100\\ 0.05x-4.5& 100\&le;x<110\\ 6.5-0.05x& 110\&le;x<130\end{array}\right.$

$u_{\left(V\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<100\\ 0.05x-5.5& 110\&le;x<130\\ 1& x\&GreaterEqual;130\end{array}\right.$

(8)SS浓度隶属度函数图见图2(h)，其分段函数解析式为

$u_{\left(I\right)}=\left\{\begin{array}{cc}1& x<5\\ 1.5-0.1x& 5\&le;x<15\\ 0& x\&GreaterEqual;15\end{array}\right.$

$u_{\left(II\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<5,x\&GreaterEqual;25\\ 0.1x-0.5& 5\&le;x<15\\ 2.5-0.1x& 15\&le;x<25\end{array}\right.$

$u_{\left(III\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<15,x\&GreaterEqual;45\\ 0.1x-1.5& 15\&le;x<25\\ 3.5-0.1x& 25\&le;x<30\\ 1.5-0.03x& 30\&le;x<45\end{array}\right.$

$u_{\left(IV\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<25,x\&GreaterEqual;75\\ 0.1x-2.5& 25\&le;x<30\\ 0.03x-0.5& 30\&le;x<45\\ 2.5-0.03x& 45\&le;x<75\end{array}\right.$

$u_{\left(V\right)}=\left\{\begin{array}{cc}0& x<45\\ 0.03x-1.5& 45\&le;x<75\\ 1& x\&GreaterEqual;75\end{array}\right.$

将所选水域2008-2010年各指标的实测数据代入各指标对应的隶属度函数表达式中，得到各指标对应各评语等级的隶属度，确定隶属度矩阵。

(1)2008年

放射性相关污染A₁：

$R_1=\left[\begin{array}{ccccc}0.160& 0.840& 0& 0& 0\\ 0.665& 0.335& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

污水有害化学离子A₂：

$R_2=\left[\begin{array}{ccccc}0& 0& 0& 0& 1\\ 0& 0& 0& 0& 1\\ 0& 0& 0.480& 0.520& 0\end{array}\right]$

非离子有机污染A₃：

$R_3=\left[\begin{array}{ccccc}0& 0& 0.070& 0.930& 0\\ 0& 0& 0.560& 0.440& 0\end{array}\right]$

(2)2009年

放射性相关污染A₁：

$R_1=\left[\begin{array}{ccccc}0& 0& 0& 0& 1\\ 0.19& 0.81& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

污水有害化学离子A₂：

$R_2=\left[\begin{array}{ccccc}0& 0& 0& 0& 1\\ 0& 0& 0& 0& 1\\ 0& 0& 0& 0.46& 0.54\end{array}\right]$

非离子有机污染A₃：

$R_3=\left[\begin{array}{ccccc}0& 0& 0& 0.5& 0.5\\ 0& 0.275& 0.725& 0& 0\end{array}\right]$

(3)2010年

放射性相关污染A₁：

$R_1=\left[\begin{array}{ccccc}1& 0& 0& 0& 0\\ 1& 0& 0& 0& 0\\ 1& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]$

污水有害化学离子A₂：

$R_2=\left[\begin{array}{ccccc}0& 0& 0& 0& 1\\ 0& 0& 0& 0& 1\\ 0.44& 0.56& 0& 0& 0\end{array}\right]$

非离子有机污染A₃：

$R_3=\left[\begin{array}{ccccc}0& 0& 0& 0.91& 0.09\\ 0& 0.86& 0.14& 0& 0\end{array}\right]$

4)综合评估

将2008-2010年各指标隶属度矩阵与权重系数相乘，得到环境治理效果综合评估结果，见表3～表5。

表3 2008年环境治理效果评估结果

	U1	U2	U3	U4	U5
						放射性相关污染A1	0.3145	0.4146	0	0	0.2709
有害化学离子A2	0	0	0.1018	0.1102	0.7880
						非离子有机污染A3	0	0	0.2927	0.7073	0
治理效果评估	0.1327	0.1748	0.0886	0.1568	0.4469

表4 2009年环境治理效果评估结果

	U1	U2	U3	U4	U5
						放射性相关污染A1	0.0744	0.3174	0	0	0.6082
有害化学离子A2	0	0	0	0.0975	0.9025
						非离子有机污染A3	0	0.1249	0.3295	0.2728	0.2728
环境绩效	0.0314	0.1534	0.0514	0.0837	0.6801

表5 2010年环境治理效果评估结果

根据对应等级的百分制划分，将环境治理效果评估结果中的模糊向量转化为一个具体的分数，计算过程与计算结果如下：

(1)2008年

$C_{A_1}=\underset{j=1}{\overset{5}{\&Sigma;}}{c}_j\&CenterDot;m_j=0.3145\&times;100+0.4146\&times;80+0\&times;60+0\&times;40+0.2709\&times;20=70.026$

$C_{A_2}=\underset{j=1}{\overset{5}{\&Sigma;}}{c}_j\&CenterDot;m_j=0\&times;100+0\&times;80+0.1018\&times;60+0.1102\&times;40+0.7880\&times;20=26.276$

$C_{A_3}=\underset{j=1}{\overset{5}{\&Sigma;}}{c}_j\&CenterDot;m_j=0\&times;100+0\&times;80+0.2927\&times;60+0.7073\&times;40+0\&times;20=45.864$

$C_A=\underset{i=1}{\overset{3}{\&Sigma;}}{C}_{A_i}\&CenterDot;W_{A_i}=70.026\&times;0.442+26.276\&times;0.422+45.854\&times;0.156=47.79$

(2)2009年

$C_{A_1}=\underset{j=1}{\overset{5}{\&Sigma;}}{c}_j\&CenterDot;m_j=0.0744\&times;100+0.3174\&times;80+0\&times;60+0\&times;40+0.6082\&times;20=44.996$

$C_{A_2}=\underset{j=1}{\overset{5}{\&Sigma;}}{c}_j\&CenterDot;m_j=0\&times;100+0\&times;80+0.1018\&times;60+0.0975\&times;40+0.9025\&times;20=21.95$

$C_{A_3}=\underset{j=1}{\overset{5}{\&Sigma;}}{c}_j\&CenterDot;m_j=0\&times;100+0.1249\&times;80+0.3295\&times;60+0.2728\&times;40+0.2728\&times;20=51.586$

$C_A=\underset{i=1}{\overset{3}{\&Sigma;}}{C}_{A_i}\&CenterDot;W_{A_i}=44.996\&times;0.442+21.95\&times;0.422+51.586\&times;0.156=36.299$

(3)2010年

$C_{A_1}=\underset{j=1}{\overset{5}{\&Sigma;}}{c}_j\&CenterDot;m_j=1\&times;100+0\&times;80+0\&times;60+0\&times;40+0\&times;20=100$

$C_{A_2}=\underset{j=1}{\overset{5}{\&Sigma;}}{c}_j\&CenterDot;m_j=0.0933\&times;100+0.1187\&times;80+0\&times;60+0\&times;40+0.788\&times;20=34.586$

$C_{A_3}=\underset{j=1}{\overset{5}{\&Sigma;}}{c}_j\&CenterDot;m_j=0\&times;100+0.3909\&times;80+0.0636\&times;60+0.4964\&times;40+0.0491\&times;20=55.926$

$C_A=\underset{i=1}{\overset{3}{\&Sigma;}}{C}_{A_i}\&CenterDot;W_{A_i}=100\&times;0.442+34.586\&times;0.422+55.926\&times;0.156=67.52$

由上述计算结果可以看出，在2008年环境治理效果评估中，放射性污染治理的得分最高：有害化学离子得分最低：而有害化学离子所占权重较大所以导致最终环境绩效综合评估得分较低：C_A＝47.79，评估等级为第三等级：一般，可见，影响2008年环境治理效果评估结果的最关键的因素在于有害化学离子过高，在今后的治理中应合理加强对有害化学离子的治理力度。

由于2009年开展了水域治理工程，导致该水域的水体面积大量减少，绝大多数指标的监测数据均呈现上升趋势，导致环境绩效评分很低，有害化学离子得分最低：仅21.95分，这致使2009年的环境绩效总体评价分数较2008年低，评估等级属于第四等级。

自2009年被研究水域的治理工程完成后，2010年的各项指标数据均有所下降，评估分数明显上升，不仅明显高于2009年，较2008年也有明显上升，评估等级已经属于二级，这充分说明了治理工程的成功展开。

由2009年与2010年的评估数据与得分来看，整个治理过程中明显拉低评估分数的指标为污水中的有害化学离子，尤其是Mn离子，NH₄ ⁺-N，基本处于从未达标状态，而Cl^-随着水域的治理工程的完成，已经基本全部达标排放，且排放等级为一级排放，并伴随下降趋势。

5)结论分析

通过对被研究水域的环境治理效果评估，得到以下结论：

某水域治理工程开展期间，其环境治理效果较之前分值存在明显下降，在治理工程结束之后，环境治理效果评估分值明显上升，且明显高于治理工程开展前的分值，这体现了该水域治理工程的效果。

在2010年以后，各指标浓度值明显均处于下降趋势，环境治理效果评估分值将明显提高，此处不再计算。对于Mn离子与NH₄-N⁺的浓度值，虽然2009年后一直处于下降趋势，但一直未达标，这是影响环境治理效果评估分值的重要原因之一，所以治理工程应该对水域中重金属离子Mn离子与无机污染NH₄-N⁺加大治理力度，争取达到更好的治理效果，提高环境治理效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于三标度层次分析法的铀尾矿库退役环境治理效果评估方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

步骤1，确定因素集、评语集；

步骤2，利用三标度层次分析法确定权重；

步骤3，构建隶属度函数，确定隶属度矩阵；

步骤4，综合评估。

2.根据权利要求1所述的一种基于三标度层次分析法的铀尾矿库退役环境治理效果评估方法，其特征在于，所述步骤1按照以下步骤进行：

步骤a，选取评价指标，确定因素集；

根据铀尾矿库的特点以及国家对环境污染治理的规定，首先选取放射性污染物、污水中有害化学离子和水体中非离子有机污染作为一级指标，然后从中选取具有代表性的二级指标；

步骤b，确定评语集；

参考国家制定的地表水环境质量标准：GB3838-2002、GB18466-2005、GB 8978-1996、GB20426-2006、GB 8978-1996、GB 20425-2006、GB 8978—1996以及现有文献中的环境污染指标排放限值作为基准，综合各种限制，进行对比，选择出合适的排放数值区间作为环境治理效果评估法中的标杆，将环境治理效果评估法中的评语集等级与标杆等级对应，分为5级，评语集为：U＝{U1，U2，U3，U4，U5}＝{优，良，一般，差，极差}。

3.根据权利要求1所述的一种基于三标度层次分析法的铀尾矿库退役环境治理效果评估方法，其特征在于，所述步骤2按照以下步骤进行：

步骤a，构造比较矩阵A；

$A=\left[\begin{array}{cccc}{a}_{11}& a_{12}& ...& a_{1n}\\ a_{21}& a_{22}& ...& a_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ a_{n1}& a_{n2}& ...& a_{nn}\end{array}\right]$

步骤b，计算比较矩阵A的最优传递矩阵R；

$R=\left[\begin{array}{cccc}{r}_{11}& r_{12}& ...& r_{1n}\\ r_{21}& r_{22}& ...& r_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ r_{n1}& r_{n2}& ...& r_{nn}\end{array}\right]$

$r_{ij}=\frac{1}{n}\underset{k=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}\left(\lg \frac{a_{ik}}{a_{jk}}\right)$

步骤c，计算比较矩阵A的拟优一致矩阵B；

B＝exp(R)

步骤d，计算权重向量；

采用几何平均法确定权重向量W＝[W₁,W₂,…,W_n]^T，计算公式为

$W_i={\left(\underset{j=1}{\overset{n}{\&Pi;}}{b}_{ij}\right)}^{1/n}/\underset{j=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{\left(\underset{j=1}{\overset{n}{\&Pi;}}{b}_{ij}\right)}^{1/n}$

式中，i＝1,2,…,n，W_i为指标i的权重。

4.根据权利要求2所述的一种基于三标度层次分析法的铀尾矿库退役环境治理效果评估方法，其特征在于，所述步骤3按照以下步骤进行：采用三角型分布函数来构造隶属函数；将各指标实测数据代入隶属度函数，确定各指标对应各等级的隶属度，确定隶属度矩阵；

在以模糊分析为基础的连续型隶属度函数分布中，三角型隶属度函数通常由分段的中间值与端点值共同决定，将三角型函数表达式总结为以下形式：

$u\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x<a_1\\ \frac{x-a_1}{a_2-a_1}& a_1\&le;x\&le;a_2\\ \frac{a_3-x}{a_3-a_2}& a_2\&le;x\&le;a_3\\ 0& x>a_3\end{array}\right.$

式中，u(x)为数值x在某分段区间内对应的隶属度，a₁、a₃为分段区间的端点值，a₂为分段区间的中点值，三角型隶属度函数默认为隶属度在区间中点时取得最大值为1，即元素值完全属于该分段区间，两边均成线性变化；

根据各评价指标对应各评语等级的区间标准值，得到各评价指标的分段隶属函数，将各评价指标的实测数据代入分段隶属函数中，即可得到各评价指标对应各评价等级的隶属度，从而得到隶属度矩阵。

5.根据权利要求1所述的一种基于三标度层次分析法的铀尾矿库退役环境治理效果评估方法，其特征在于，所述步骤4按照以下步骤进行：

步骤a，结合权重和隶属度函数，进行综合评价；

M_j＝W_i·R_ij＝(m₁,m₂,…,m_j)

式中，W_i为指标权重集，R_ij为隶属度矩阵，i表示指标个数，j表示评语等级个数，m_j为评价对象对应第j个等级的隶属度；

步骤b，结合评语集中的分值，将综合评价结果中的模糊向量转化为具体的分值C；

C＝Σc_j·m_j

式中，c_j为评语集中第j个评语等级对应的分值。