王永波，丁文萍，馬奎羽，溫延星，丁 蕊

?

層次分析法創(chuàng)建地?zé)崴熬霸u(píng)價(jià)模型的研究

王永波1，丁文萍2，馬奎羽2，溫延星2，丁 蕊3

（1.河北水文工程地質(zhì)勘察院，石家莊 050021； 2.河北省地質(zhì)調(diào)查院，石家莊 050081；3.河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，050021）

在地?zé)崮茉床粩嗟玫疥P(guān)注和利用的當(dāng)今社會(huì)，對(duì)其科學(xué)合理地開(kāi)發(fā)利用顯得尤為重要。文章采用層次分析法和多目標(biāo)決策的線(xiàn)性加權(quán)相結(jié)合的方法建立了地?zé)崴_(kāi)發(fā)利用前景評(píng)價(jià)模型，避免了以往單純從定性角度分析地?zé)崴_(kāi)發(fā)利用前景的人為主觀(guān)性及片面性，保證了評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀(guān)準(zhǔn)確，經(jīng)實(shí)例驗(yàn)證，是一種行之有效的評(píng)價(jià)方法。作者選取地?zé)岬刭|(zhì)條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀作為層次分析法的中間層要素，進(jìn)而將其進(jìn)一步分解為不同的組成因素，運(yùn)用層次分析法計(jì)算出各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，結(jié)合多目標(biāo)決策的線(xiàn)性加權(quán)方法建立綜合評(píng)價(jià)評(píng)分的數(shù)學(xué)模型，最后根據(jù)地?zé)崽锏膶?shí)際情況，綜合評(píng)價(jià)，確定評(píng)價(jià)結(jié)果。

層次分析法；多目標(biāo)；線(xiàn)性加權(quán)；地?zé)崴?；開(kāi)發(fā)利用前景評(píng)價(jià)

0　引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和政府環(huán)保節(jié)能意識(shí)的加強(qiáng)，地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用得到了重視。河北平原蘊(yùn)藏著豐富的中低溫地?zé)豳Y源，近年來(lái)不斷得到開(kāi)發(fā)，截至2010年，河北平原已有地?zé)峋?69眼，供暖面積953.238萬(wàn)m2，養(yǎng)殖面積379.49畝，種植面積5925畝，年洗浴966.17萬(wàn)人次，總產(chǎn)值約3.3億元。每年地?zé)崴昧肯喈?dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤32.7萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放量約78.02萬(wàn)噸，二氧化硫排放量約0.56萬(wàn)噸，懸浮質(zhì)粉塵0.26萬(wàn)噸（張德忠等，2013）。

地?zé)豳Y源區(qū)處于京津冀經(jīng)濟(jì)圈和環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，交通便利，具有廣闊的開(kāi)發(fā)利用前景。為使開(kāi)發(fā)利用前景評(píng)價(jià)科學(xué)化，本文將以牛駝鎮(zhèn)地?zé)崽锖托良責(zé)崽镒鳛檠芯康責(zé)崴_(kāi)發(fā)利用前景評(píng)價(jià)的實(shí)例，采用層次分析法結(jié)合多目標(biāo)決策的線(xiàn)性加權(quán)法來(lái)建立綜合評(píng)價(jià)評(píng)分的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行探討。

1　基于層次分析法指標(biāo)體系的建立

層次分析法的思路是先分解后綜合的系統(tǒng)思想?；谶@種思想，必須將所要分析的問(wèn)題層次化、步驟化，即將問(wèn)題分解成不同層次的組成因素，按照層次間的隸屬關(guān)系以及因素間的優(yōu)劣關(guān)系，形成一個(gè)多層分析結(jié)構(gòu)模型，最終歸結(jié)為最低層（指標(biāo)）相對(duì)于最高層（目標(biāo)）的相對(duì)重要程度的權(quán)值或相對(duì)優(yōu)劣次序的問(wèn)題（張炳江，2014）。

1.1建立層次結(jié)構(gòu)

選擇與地?zé)崴_(kāi)發(fā)利用前景有關(guān)的因素構(gòu)造層次結(jié)構(gòu)圖，如圖1。

地?zé)岬刭|(zhì)條件是地?zé)崴_(kāi)發(fā)利用首要考慮的因素；在具備地?zé)崴Y源的情況下，為避免無(wú)序開(kāi)采地?zé)崴?，?dǎo)致地?zé)崴涩F(xiàn)象的發(fā)生，地?zé)崴拈_(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀也影響著地?zé)崴拈_(kāi)發(fā)利用前景；另外，一個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平對(duì)地?zé)崴拈_(kāi)發(fā)利用前景起著制約作用，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高的地區(qū)對(duì)地?zé)崴拈_(kāi)發(fā)利用起著促進(jìn)作用。

圖1　地?zé)崴_(kāi)發(fā)利用層次結(jié)構(gòu)圖Fig.1 The development and utilization of geothermal water level structure

1.2構(gòu)造判斷矩陣

判斷矩陣是目標(biāo)層的親要素與因素層的各個(gè)子要素進(jìn)行的成對(duì)比較。為了使各個(gè)要素之間進(jìn)行的成對(duì)比較得到量化的結(jié)果，采用1～9的比例尺度評(píng)比（表1）。對(duì)判斷矩陣進(jìn)行基本一致性檢驗(yàn)是判斷矩陣能否合理使用的必然工作，其方法是引入一致性比例（C.R.），當(dāng)C.R.=0時(shí)，可以稱(chēng)矩陣是完全一致；C.R.＜0.1時(shí)，認(rèn)為矩陣是滿(mǎn)意一致性矩陣；C.R.＞0.1時(shí)，認(rèn)為矩陣不具有一致性。評(píng)比及計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2至表5。

表1　地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)相關(guān)規(guī)范規(guī)程一覽表Tab.1 Standards of groundwater quality monitoring

表2　判斷矩陣A—B的比較及計(jì)算結(jié)果Ta.2 Comparison of rectangular A-B and the calculation results

表3　判斷矩陣B1—C的比較及計(jì)算結(jié)果Tab.3 Comparison of rectangular B1-C and the calculation results

表4　判斷矩陣B2—C的比較及計(jì)算結(jié)果Tab.4 Comparison of rectangular B2-C and the calculation results

表5　判斷矩陣B3—C的比較及計(jì)算結(jié)果Tab.5 Comparison of rectangular B3-C and the calculation results

2　建立前景評(píng)價(jià)綜合評(píng)分?jǐn)?shù)學(xué)模型

由于指標(biāo)層中含有不同的指標(biāo)區(qū)間，即影響地?zé)崴_(kāi)發(fā)利用前景評(píng)價(jià)的具體標(biāo)準(zhǔn)。因此，有必要通過(guò)利用多目標(biāo)決策的線(xiàn)性加權(quán)方法來(lái)建立綜合評(píng)價(jià)評(píng)分的數(shù)學(xué)模型，其表達(dá)式如下：

式中：Z為地?zé)崴_(kāi)發(fā)利用前景評(píng)價(jià)總分；i為第1層制約因素第i項(xiàng)影響因素，i=1，2，…， n；n為第1層制約因素個(gè)數(shù)；Zi為第1層制約因素第i項(xiàng)影響因素之總分；j為第1層制約因素第i項(xiàng)影響因素的第2層子因素中的第j子因素， j=0，1，2，…， n；L為第2層制約因素中的第j子因素中的第3層的第L子因素，L=0，1，2，…，n；K1為第1層制約因素第i項(xiàng)影響因素之個(gè)數(shù)， K1=1，2，…，n；Ki00為第1層制約因素第i子因素的權(quán)重；Kij0為第2層制約因素第j子因素的權(quán)重；KijL為第3層制約因素中的第L因素的權(quán)重；KijLs為第3層制約因素中的第L因素實(shí)際貢獻(xiàn)權(quán)重（郜洪強(qiáng)等，2008）。

3　評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的確定

地?zé)崴_(kāi)發(fā)利用前景評(píng)價(jià)是由地?zé)崴木唧w溫度、熱儲(chǔ)層的涌水量等具體條件決定的，將其作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，采用相對(duì)權(quán)重的形式表示（張娟娟等，2008），其各項(xiàng)權(quán)值見(jiàn)表6。

表6　影響地?zé)崴_(kāi)發(fā)利用因素權(quán)值表Tab.6 The table of the specific factors influencing the development and utilization of geothermal water

4　實(shí)例研究

（1）地?zé)崽锔艣r

牛駝鎮(zhèn)地?zé)崽铮娣e605.65km2，包括保定市的雄縣、白洋淀溫泉城和廊坊市的固安縣、永清縣、霸州市，具有熱儲(chǔ)分布面積大、儲(chǔ)量大、埋藏淺、溫度高、水質(zhì)優(yōu)5大特點(diǎn)，截止2010年已有地?zé)峋?0眼。地?zé)崽镂挥诩街信_(tái)陷的牛駝鎮(zhèn)斷凸上，熱儲(chǔ)層主要有明化鎮(zhèn)熱儲(chǔ)、館陶組熱儲(chǔ)、基巖熱儲(chǔ)。

辛集地?zé)崽锓植加谛良兄翆帟x縣一帶，面積924.24km2，包括石家莊市的辛集市、晉州市、趙縣及邢臺(tái)市的寧晉縣、柏鄉(xiāng)縣。辛集地?zé)崽锏靥帉帟x斷凸北段，熱儲(chǔ)層有明化鎮(zhèn)組熱儲(chǔ)、館陶組熱儲(chǔ)和基巖熱儲(chǔ)。

地?zé)崽锓植记闆r見(jiàn)圖2。

圖2　地?zé)崽锓植紙DFig.2 Geothermal field distribution map

（2）評(píng)價(jià)結(jié)果

借鑒有關(guān)研究成果，地?zé)崴_(kāi)發(fā)利用前景評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)采用百分制，其等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間值如表7。

根據(jù)上面的論述，結(jié)合地?zé)崽锏膶?shí)際情況確定其在評(píng)價(jià)模型中的實(shí)際貢獻(xiàn)權(quán)重 。由此，得到牛駝鎮(zhèn)地?zé)崽?、辛集地?zé)崽锏牡責(zé)崴_(kāi)發(fā)利用前景評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表8：

表7　地?zé)崴_(kāi)發(fā)利用前景評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Tab.7 Geothermal water exploitation and utilization prospect evaluation grade standard

表8　基于層次分析法的地?zé)崴_(kāi)發(fā)利用前景評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.8 Prospect of the development and utilization of geothermal water evaluation results based on the AHP

5　結(jié)論

從實(shí)例的研究來(lái)看，應(yīng)用層次分析法評(píng)價(jià)地?zé)崴_(kāi)發(fā)利用前景是合適的，解決了以往單純從定性角度分析地?zé)崴_(kāi)發(fā)利用前景的人為主觀(guān)性及片面性，大大提高了評(píng)價(jià)的科學(xué)性，保證了評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀(guān)準(zhǔn)確，是一種行之有效的評(píng)價(jià)方法。

［1］ 張炳江.層次分析法及其應(yīng)用案例［M］. 北京：電子工業(yè)出版社. 2014：15～53.

［2］ 張德忠，劉志剛，等. 河北地?zé)幔跰］.北京：地質(zhì)出版社. 2013：155～168.

［3］ 郜洪強(qiáng)，丁文萍，樊延恩，等. 河北省重點(diǎn)城市垃圾填埋場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告［R］. 石家莊市：河北省地質(zhì)調(diào)查院.2008：150～160.

［4］ 張娟娟，林建旺，等. 基于AHP和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深部地?zé)崴沙掷m(xù)開(kāi)發(fā)能力評(píng)價(jià)［J］.地下水，2008，30（6）：46～48.

Study on the Prospective Analysis Model of Geothermal Water Based on AHP

WANG Yongbo1， DING Wenping2， MA Kuiyu2， WEN Yanxing2， DING Rui3
（1.Hebei Province Hydrogeology and Engineering Geology Prospecting Institute， Shijiazhuang， 050021； 2.Hebei Geological Survey， Shijiazhuang， 050081； 3. Environmental Science and Engineering School， Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang， 050021）

In today's society， it is very important to develop and utilize the geothermal energy. In this paper， a mathematical model of comprehensive evaluation of the development and utilization of geothermal water is established by using the method of AHP and linear weighting method of multiple objective decision making，avoiding the human subjectivity and one-sidedness of the prospect analysis of the development and utilization of geothermal water simply from the perspective of qualitative analysis， ensuring the objectivity and accuracy of the evaluation results. Being verified by examples， this is an effective evaluation method. The author selects geothermal geological condition， the level of economic development， the current situation of development and utilization as AHP middle layer factors， and further decomposes into different components， and uses AHP to calculate the weights of the indexes， then establishes a mathematical model of comprehensive evaluation by the linear weighting method of multiple objective decision making， finally according to the actual situation of the geothermal field，calculates the comprehensive evaluation， determines the evaluation results.

AHP； Multiple objective； Linear weighting method； Geothermal water； Prospective analysis of development and utilization

P314

A

1007-1903（2016）02-0010-04

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.02.003

王永波（1970- ）：男，高級(jí)工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)，Email∶fengzheng20040813@126.com