CN112966958A - 一种煤水协调开发综合效应评价方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤水协调开发综合效应评价方法及系统，该方法通过构建影响煤水协调开发的分层指标评价体系，确定分层指标评价体系中各评价指标的权重值，建立评价等级，根据各评价指标的权重值及评价等级，计算煤水协调开发综合效应评分。本发明提供的技术方案，实现了从多个角度、多个层次对煤水协调开发综合效应的评价，系统、全面，实用性高、通用性强，能够对多资源协调开发的科学保护、合理开发、永续利用和可持续发展提供相应的技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及多资源协调开发利用技术领域，具体涉及一种煤水协调开发综合效应评价方法及系统。
背景技术
煤炭资源开发对水资源、水环境、水生态的影响过程，评价方法通常有文献法、实地考察法、访谈法、模糊数学法和整理归纳法等方法；评价的指标也从水环境、形成因素和破坏程度等大的方面，十余个小的方面进行。
但现有评价方法存在以下缺点：
首先，目前的评价方法通用性不强，如一些指标体系仅适用于特定矿区的协调开发综合；指标数量过多，指标之间存在极强的关联性，使得在评价中检测过多无用的指标，造成检测资源的浪费；指标覆盖不全面，难以用于评价不同指标或采煤方法对水资源、地质环境、生态环境等产生的影响。
其次，现有技术中还没有形成一个较为完善的评价体系。现有技术所研究的对象大多数仅限于采煤-生态、采煤-地质、采煤与环境，尚未形成采煤、控水、保生态三者联合的响应的指标体系。评估方法研究方面，只是借鉴环境资源的价值评估方法，对所采用方法的筛选问题和可行性问题则很少涉及。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤水协调开发综合效应评价方法及系统，以解决现有技术中煤水协调开发综合评价方法存在通用性不强，不全面、不准确的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种煤水协调开发综合效应评价方法，包括：
步骤S1、构建影响煤水协调开发的分层指标评价体系，所述分层指标评价体系内包含多个评价指标；
步骤S2、确定分层指标评价体系中各评价指标的权重值；
步骤S3、建立评价等级，根据各评价指标的权重值及评价等级，计算煤水协调开发综合效应评分。
优选地，所述分层指标评价体系，从上至下包括：
目标层，用于标识分层指标评价体系的总目标；
准则层，用于表征影响总目标实现的一级指标；
子准则层，用于表征各一级指标下的二级指标；
指标层，用于列举每个二级指标所对应的评价指标。
优选地，所述步骤S2包括：
将所述目标层、准则层、子准则层、指标层分别记为A、B、C、D层，根据九级标度法，分别确定B、C、D层的判断矩阵；
分别对B、C、D层的判断矩阵中的权重值进行优化，得到各评价指标的权重值。
优选地，所述分别确定B、C、D层的判断矩阵，包括：
从A层角度考虑B层各指标的相对重要性，得到B层的判断矩阵为：
其中，aij表示从A层角度考虑B层中一级指标Bi对一级指标Bj的相对重要性，1≤i≤nb，1≤j≤nb，nb表示B层中指标的总数量；
从B层角度考虑C层各指标的相对重要性，得到C层的判断矩阵为：
其中，bij表示从B层角度考虑C层中二级指标Ci对二级指标Cj的相对重要性，nc表示C层中指标的总数量；
从C层角度考虑D层各指标的相对重要性，得到D层的判断矩阵为：
其中，cij表示从C层角度考虑D层中评价指标Di对评价指标Dj的相对重要性，nd表示D层中指标的总数量。
优选地，所述对B层的判断矩阵中的权重值进行优化，包括：
设B层各一级指标的单排序权值为ωk，1≤K≤nb；
若B层的判断矩阵Ak满足aij＝ωi/ωj(i,j＝1～nb)，则Ak具有完全一致性，得到：
将B层各一级指标的权重值计算及优化问题转换为求解目标函数：
约束条件为：
优选地，所述步骤S3包括：
设评语集合V＝{优异、优良、一般、较差、极差}，一共5个评价等级；
对应的分数集合F＝{f1、f2、f3、f4、f5}，其中，f1、f2、f3、f4、f5为分别对应优异、优良、一般、较差、极差5个评价等级的量化分值；
分别计算每个评价指标对应5个评价等级的隶属度；
根据所述隶属度，确定C层下各评价指标的单因素评判矩阵R3；
设C层下各评价指标的权重系数矩阵为W3，则C层各二级指标的模糊评价为R2＝W3*R3；
设B层下二级指标的权重系数矩阵为W2，则B层各一级指标的模糊评价为R1＝W2*R2；
设A层下一级指标的权重系数矩阵为W1，则整个分层指标评价体系的模糊综合评价为B＝W1*R1；
整个煤水协调开发综合效应评分为Q＝BFT。
优选地，所述分别计算每个评价指标对应5个评价等级的隶属度，包括：
对于定量评价指标，采用梯形与三角形分布的线性隶属函数计算隶属度：
对于定性评价指标，通过专家评分法评价确定每个评价指标对应5个评价等级的隶属度。
优选地，所述方法，还包括：
将综合效应评分Q与分数集合F中的5个量化分值相比较，确定整个煤水协调开发综合效应的评价等级。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种煤水协调开发综合效应评价系统，包括：
构建模块，用于构建影响煤水协调开发的分层指标评价体系，所述分层指标评价体系内包含多个评价指标；
确定模块，用于确定分层指标评价体系中各评价指标的权重值；
计算模块，用于建立评价等级，根据各评价指标的权重值及评价等级，计算煤水协调开发综合效应评分。
优选地，所述分层指标评价体系，从上至下包括：
目标层，用于标识分层指标评价体系的总目标；
准则层，用于表征影响总目标实现的一级指标；
子准则层，用于表征各一级指标下的二级指标；
指标层，用于列举每个二级指标所对应的评价指标。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
通过构建影响煤水协调开发的分层指标评价体系，确定分层指标评价体系中各评价指标的权重值，建立评价等级，根据各评价指标的权重值及评价等级，计算煤水协调开发综合效应评分。本发明提供的技术方案，实现了从多个角度、多个层次对煤水协调开发综合效应的评价，系统、全面，实用性高、通用性强，能够对多资源协调开发的科学保护、合理开发、永续利用和可持续发展提供相应的技术支撑。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种煤水协调开发综合效应评价方法的流程图；
图2是根据一示例性实施例示出的一种煤水协调开发综合效应评价系统的示意框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是根据一示例性实施例示出的一种煤水协调开发综合效应评价方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
步骤S1、构建影响煤水协调开发的分层指标评价体系，所述分层指标评价体系内包含多个评价指标；
步骤S2、确定分层指标评价体系中各评价指标的权重值；
步骤S3、建立评价等级，根据各评价指标的权重值及评价等级，计算煤水协调开发综合效应评分。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过构建影响煤水协调开发的分层指标评价体系，确定分层指标评价体系中各评价指标的权重值，建立评价等级，根据各评价指标的权重值及评价等级，计算煤水协调开发综合效应评分。本实施例提供的技术方案，实现了从多个角度、多个层次对煤水协调开发综合效应的评价，系统、全面，实用性高、通用性强，能够对多资源协调开发的科学保护表一、合理开发、永续利用和可持续发展提供相应的技术支撑。
如下表一为一实施例提供的煤水协调开发综合效应分层指标评价体系。
参见表一，优选地，所述分层指标评价体系，从上至下包括：
目标层，用于标识分层指标评价体系的总目标；
准则层，用于表征影响总目标实现的一级指标；
子准则层，用于表征各一级指标下的二级指标；
指标层，用于列举每个二级指标所对应的评价指标。
表一
参见表一可知，目标层即为：煤-水协调开发综合效应评价指标体系；
准则层包括地质系统、自然系统、采动系统、生态环境系统、地质灾害系统、社会经济系统等6项一级指标；
子准则层包括煤水赋存关系、隔水层隔水能力、煤层参数、自然地理、水文气象、开采参数、采空区参数、时间参数、顶板参数、裂隙参数、资源利用、环境破坏及治理、地下水水位、突发性突水事故、土地沉陷及地裂缝、对地区的经济影响、社会适应等17项二级指标；
指标层包括覆盖岩性及组合结构、煤水之间岩性、含水层厚度、隔水层厚度及渗透系数、隔水层岩性、隔水层位置、煤层埋深、煤层倾角、植被覆盖率、土地类型、年降水量、水系分布、采煤方法及开采工艺、工作面宽度、工作面推进长度、工作面推进程度、煤层采厚、开采速度、采空区面积、覆岩破坏的持续时间、顶板管理方式、裂隙发育程度、吨煤耗水量、生产废水排放量、矿井水外排率及去向、关键种群数量变化率、塌陷土地复垦率、区域地下水位下降幅度、导水裂隙带对上覆含水层的影响程度、最大突水量、死亡人数、受胁迫人数、破坏土地类型、破坏土地面积、地裂缝发育程度、矿区GDP变化率、煤炭产值所占区域GDP比重、项目公众支持率、搬迁移民安置率等39项评价指标。
优选地，所述步骤S2包括：
将所述目标层、准则层、子准则层、指标层分别记为A、B、C、D层，根据九级标度法，分别确定B、C、D层的判断矩阵；
分别对B、C、D层的判断矩阵中的权重值进行优化，得到各评价指标的权重值。
优选地，所述分别确定B、C、D层的判断矩阵，包括：
从A层角度考虑B层各指标的相对重要性，得到B层的判断矩阵为：
其中，aij表示从A层角度考虑B层中一级指标Bi对一级指标Bj的相对重要性，1≤i≤nb，1≤j≤nb，nb表示B层中指标的总数量；
从B层角度考虑C层各指标的相对重要性，得到C层的判断矩阵为：
其中，bij表示从B层角度考虑C层中二级指标Ci对二级指标Cj的相对重要性，nc表示C层中指标的总数量；
从C层角度考虑D层各指标的相对重要性，得到D层的判断矩阵为：
其中，cij表示从C层角度考虑D层中评价指标Di对评价指标Dj的相对重要性，nd表示D层中指标的总数量。
优选地，所述对B层的判断矩阵中的权重值进行优化，包括：
设B层各一级指标的单排序权值为ωk，1≤K≤nb；
若B层的判断矩阵Ak满足aij＝ωi/ωj(i,j＝1～nb)，则Ak具有完全一致性，得到：
将B层各一级指标的权重值计算及优化问题转换为求解目标函数：
约束条件为：
需要说明的是，C层和D层指标权重值的优化方法，同B层，在此不再赘述。
优选地，所述步骤S3包括：
设评语集合V＝{优异、优良、一般、较差、极差}，一共5个评价等级；
对应的分数集合F＝{f1、f2、f3、f4、f5}，其中，f1、f2、f3、f4、f5为分别对应优异、优良、一般、较差、极差5个评价等级的量化分值；
分别计算每个评价指标对应5个评价等级的隶属度；
根据所述隶属度，确定C层下各评价指标的单因素评判矩阵R3；
设C层下各评价指标的权重系数矩阵为W3，则C层各二级指标的模糊评价为R2＝W3*R3；
设B层下二级指标的权重系数矩阵为W2，则B层各一级指标的模糊评价为R1＝W2*R2；
设A层下一级指标的权重系数矩阵为W1，则整个分层指标评价体系的模糊综合评价为B＝W1*R1；
整个煤水协调开发综合效应评分为Q＝BFT。
优选地，所述方法，还包括：
将综合效应评分Q与分数集合F中的5个量化分值相比较，确定整个煤水协调开发综合效应的评价等级。
例如，F＝{f1、f2、f3、f4、f5}＝{100、80、60、40、20}，评分Q在100-80之间为优异，评分Q在80-60之间为优良，评分Q在60-40之间为一般，评分Q在40-20之间为较差，评分Q低于20为极差。
优选地，所述分别计算每个评价指标对应5个评价等级的隶属度，包括：
对于定量评价指标，采用梯形与三角形分布的线性隶属函数计算隶属度：
对于定性评价指标，通过专家评分法评价确定每个评价指标对应5个评价等级的隶属度。
需要说明的是，对于定量评价指标x，采用梯形与三角形分布的线性隶属函数计算隶属度，具体为：
①对于越大越优型指标：
“优异”隶属函数：
“优良”“一般”“较差”隶属函数：
“极差”隶属函数：
②对于越小越优型指标：
“优异”隶属函数：
“优良”“一般”“较差”隶属函数：
“极差”隶属函数：
其中：rbl(x)和rsl(x)分别为越大越优型和越小越优型指标的隶属度；l为评价等级；v1、v2、v3、v4、v5分别为对应“优异”、“优良”、“一般”、“较差”和“极差”的定量指标阈值(例如，100、80、60、40、20，为划分“优异”、“优良”、“一般”、“较差”和“极差”的分数阈值)。
另外，在定性指标上的表现对各评价等级的隶属度则通过专家评分法进行评价确定。例如，关于某开采在某项指标上的表现，若有50％的专家认为“优异”，40％的专家认为“优良”，10％的专家为“一般”，则此开采工艺在该指标上的表现对各评价等级的隶属度为(0.5，0.4，0.1，0，0)。
图2是根据一示例性实施例示出的一种煤水协调开发综合效应评价系统100的示意框图，如图2所示，该系统100包括：
构建模块101，用于构建影响煤水协调开发的分层指标评价体系，所述分层指标评价体系内包含多个评价指标；
确定模块102，用于确定分层指标评价体系中各评价指标的权重值；
计算模块103，用于建立评价等级，根据各评价指标的权重值及评价等级，计算煤水协调开发综合效应评分。
优选地，所述分层指标评价体系，从上至下包括：
目标层，用于标识分层指标评价体系的总目标；
准则层，用于表征影响总目标实现的一级指标；
子准则层，用于表征各一级指标下的二级指标；
指标层，用于列举每个二级指标所对应的评价指标。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过构建影响煤水协调开发的分层指标评价体系，确定分层指标评价体系中各评价指标的权重值，建立评价等级，根据各评价指标的权重值及评价等级，计算煤水协调开发综合效应评分。本实施例提供的技术方案，实现了从多个角度、多个层次对煤水协调开发综合效应的评价，系统、全面，实用性高、通用性强，能够对多资源协调开发的科学保护、合理开发、永续利用和可持续发展提供相应的技术支撑。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种煤水协调开发综合效应评价方法，其特征在于，包括：
步骤S1、构建影响煤水协调开发的分层指标评价体系，所述分层指标评价体系内包含多个评价指标；
步骤S2、确定分层指标评价体系中各评价指标的权重值；
步骤S3、建立评价等级，根据各评价指标的权重值及评价等级，计算煤水协调开发综合效应评分。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分层指标评价体系，从上至下包括：
目标层，用于标识分层指标评价体系的总目标；
准则层，用于表征影响总目标实现的一级指标；
子准则层，用于表征各一级指标下的二级指标；
指标层，用于列举每个二级指标所对应的评价指标。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
将所述目标层、准则层、子准则层、指标层分别记为A、B、C、D层，
根据九级标度法，分别确定B、C、D层的判断矩阵；
分别对B、C、D层的判断矩阵中的权重值进行优化，得到各评价指标的权重值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分别确定B、C、D层的判断矩阵，包括：
从A层角度考虑B层各指标的相对重要性，得到B层的判断矩阵为：
其中，aij表示从A层角度考虑B层中一级指标Bi对一级指标Bj的相对重要性，1≤i≤nb，1≤j≤nb，nb表示B层中指标的总数量；
从B层角度考虑C层各指标的相对重要性，得到C层的判断矩阵为：
其中，bij表示从B层角度考虑C层中二级指标Ci对二级指标Cj的相对重要性，nc表示C层中指标的总数量；
从C层角度考虑D层各指标的相对重要性，得到D层的判断矩阵为：
其中，cij表示从C层角度考虑D层中评价指标Di对评价指标Dj的相对重要性，nd表示D层中指标的总数量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对B层的判断矩阵中的权重值进行优化，包括：
设B层各一级指标的单排序权值为ωk，1≤K≤nb；
若B层的判断矩阵Ak满足aij＝ωi/ωj(i,j＝1～nb)，则Ak具有完全一致性，得到：
将B层各一级指标的权重值计算及优化问题转换为求解目标函数：
约束条件为：
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
设评语集合V＝{优异、优良、一般、较差、极差}，一共5个评价等级；
对应的分数集合F＝{f1、f2、f3、f4、f5}，其中，f1、f2、f3、f4、f5为分别对应优异、优良、一般、较差、极差5个评价等级的量化分值；
分别计算每个评价指标对应5个评价等级的隶属度；
根据所述隶属度，确定C层下各评价指标的单因素评判矩阵R3；
设C层下各评价指标的权重系数矩阵为W3，则C层各二级指标的模糊评价为R2＝W3*R3；
设B层下二级指标的权重系数矩阵为W2，则B层各一级指标的模糊评价为R1＝W2*R2；
设A层下一级指标的权重系数矩阵为W1，则整个分层指标评价体系的模糊综合评价为B＝W1*R1；
整个煤水协调开发综合效应评分为Q＝BFT。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述分别计算每个评价指标对应5个评价等级的隶属度，包括：
对于定量评价指标，采用梯形与三角形分布的线性隶属函数计算隶属度：
对于定性评价指标，通过专家评分法评价确定每个评价指标对应5个评价等级的隶属度。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
将综合效应评分Q与分数集合F中的5个量化分值相比较，确定整个煤水协调开发综合效应的评价等级。
9.一种煤水协调开发综合效应评价系统，其特征在于，包括：
构建模块，用于构建影响煤水协调开发的分层指标评价体系，所述分层指标评价体系内包含多个评价指标；
确定模块，用于确定分层指标评价体系中各评价指标的权重值；
计算模块，用于建立评价等级，根据各评价指标的权重值及评价等级，计算煤水协调开发综合效应评分。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述分层指标评价体系，从上至下包括：
目标层，用于标识分层指标评价体系的总目标；
准则层，用于表征影响总目标实现的一级指标；
子准则层，用于表征各一级指标下的二级指标；
指标层，用于列举每个二级指标所对应的评价指标。
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