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基于层次分析法的危废渣库 选址的环境经济适宜性分析 吴军年张后辉邢景敏 兰州大学资源环境学院， 兰州730000 摘要 环境经济适宜性是以实现保护环境的同时通过选择场址降低渣库或填埋场投资、 提高经济效益为目的。利用层 次分析法对危废渣库选址的各限制因素逐层分析并构造判断矩阵， 计算理论权重同时进行检验， 结合各比选场址的实 际情况确定实际权重， 并对选址的环境经济适宜性进行综合评定， 最终确定环境经济最适宜场址。该方法适用于多个 渣库或填埋场场址的初步选址判断， 将渣库或填埋场的环境经济适宜性选址由定性分析转为定量评定， 增强了环境经 济选址的科学性和合理性， 为后续渣库或填埋场多个比选场址的初步选址提供参考。 关键词 渣库或填埋场; 选址; 环境; 经济; 适宜 ANALYSIS OF THE ENVIRONMENTAL ECONOMY SUITABILITY FOR DANGEROUS WASTE REPOSITORY SITING DEPENDED ON THE ANALYTIC HIERARCHY PROCESS Wu JunnianZhang HouhuiXing Jingmin Resources and Environment College of Lanzhou University，Lanzhou 730000， China Abstractthe purpose of the environmental and economic suitability of environmental protection is achieved by selecting the site，while reducing investment and improving economic benefits of stores or landfills. The analytic hierarchy process AHP is used for all the constraints analysis of dangerous waste repository siting and constructing comparison matrix to calculate the weight at the same time tested theory，and combining the comparison sites to determine the actual weight of the actual situation，and a comprehensive assessment on appropriate siting of environmental economy is done to determine finally the most appropriate site of environmental economics. The is applicable to determining initial locations of many dangerous waste repository or landfill sites，making the slag-store or landfill site suitability of environmental and economic analysis from the qualitative to quantitative assessment，which enhances the rationality of environmental and economic location scientifically. At the same time， it will provide reference for preliminary siting of slag stores or landfills that will be built in the future. Keywordsslag-store or landfill; siling; environment; economy; suitability 0引言 随着工业的迅猛发展， 工业废渣产生量也日益增 多， 有效地控制有害工业废渣污染是当今世界重大环 境问题之一， 填埋是处置有害废渣较为经济且实用的 手段， 填埋场的选址一直是人们关心和重视的焦点。 填埋场的选址方法包括 图解法、 地理信息系统法、 层 次分析法。图解法和地理信息系统法主要用于大区 域范围确定几个比选场址， 层次分析法则是应用于对 已确定的几个比选场址进一步比较判断。赫英臣等 学者 ［ 1］就是将 GIS 用于填埋场的选址， 将与选址有关 的场地空间数据与场地属性数据进行综合， 提高了填 埋场选址的效率和精度。钱丽萍等学者 ［ 2］则是利用 层次分析法对各影响因素进行填埋场选址综合比较， 结合各比选场址实际情况进行最终评定， 将场址的选 择从定性转为定量分析， 将场址选择的科学性提高了 一个台阶。 现阶段各学者利用层次分析法对填埋场进行选 址均是从保护环境且不影响其他设施正常工作的角 度研究， 在满足该条件的同时， 而进一步考虑经济限 制因素并将其进行定量分析评定的工作基本没有涉 及到。填埋场的选址需考虑交通、 环境、 地质等多方 面的因素， 从环境保护角度考虑就是要保障人的生存 99 环境工程 2011 年 4 月第 29 卷第 2 期 环境、 生态环境、 水环境和大气环境等; 从经济角度考 虑就是通过选址使工程总造价最低 ［ 1］; 将两者结合 起来， 在实现环境保护的同时考虑经济限制因素， 通 过选址使工程的总造价最低即为选址的环境经济适 宜性。进行环境经济适宜性选址的总原则是在实现 保护环境目的的同时以合理的技术、 经济方案、 尽量 少的投资， 达到最理想的经济效益。本文以选址的环 境经济适宜性为目的， 利用层次分析法对各比选场址 进行最终评定， 适用于多个渣库或填埋场场址的初步 比选分析， 为填埋场或渣库多个比选场址的初步判断 提供参考。 1渣库或填埋场环境经济适宜性层次分析模型的 建立 1. 1层次分析法应用思路 应用层次分析法对渣库或填埋场进行经济选址， 基本思路为 根据限制因素 交通运输、 场区工程 地质及水文地质、 场区建设条件及限制条件构造第一 层层次分析图， 并对其通过构造判断矩阵进行量化处 理， 计算出各因素相对理论权重并进行一致性检验; 同理计算其他各方案层的相对理论权重并进行评判。 结合渣库或填埋场的各比选场址限制因素的实际情 况进一步进行核算， 并通过构造的数学模型对其进行 综合评定， 选出环境经济最适宜的场址。 1. 2层次分析法的计算步骤 应用近似计算方法计算步骤为 1 构造判断矩阵。对递阶层次结构中从属于上 一层每个因素的同一层的各因素用成对比较法构造 成对比较矩阵， 并给出判断数值列表。 2 理论权重计算 ［ 2- 3］。归一化计算， 见式 1 ωi ωi ∑ n i 1 ωi ， i 1， 2， ， n 1 式中ωi 判断矩阵每行元素的几何平均值。 计算判断矩阵的最大特征值， 见式 2 λmax∑ n i 1 Αω i n ω i ， i 1， 2， ， n 2 式中 Α ω i 向量 Α ω的第 i 个元素， 其中 A 为 判断矩阵。 判断矩阵一致性指标， 检验其一致性。计算一致 性指标 CI λmax－ n / n － 1 ， 并与平均随机一致 性指标 RI 进行比较， 当 CI≤0. 1 且随机一致性比率 CR CI/RI 场区建设条件 限制条件 交通运输条 件。每一个制约因素 B 又可划分多个制约因素 C。 建立的层次分析模型如图 1 所示。 图 1经济选址递阶层次结构模型 其中 C1运输距离与运输费用成正比; C2 运输线 路路况条件 路况条件差则涉及修路或是跨越重要设 施等， 势必增加投资; C3～ C8为影响到场区底部防渗 层铺设带来的防渗工程投资; C9土地现状利用类型及 面积关系到征地费用的多少; C10土石方工程量及 C11 施工操作强度影响到了施工期的工程建设投资， 场区 平坦则工程量小、 施工操作强度小， 投资少， 反之， 亦 然; C12水电等供应是否便利与场区公用设施的投资有 着重要的关系; C13库容越大， 渣库或填埋场运营期间 填埋体平均处理成本越低; C14场区与敏感点距离 根 据 GB 185982001 危险废物填埋污染控制标准 ， 800 m 内不得存在居民点， 如若 800 m 内存在居民则需 对其进行搬迁; C15与重要设施距离 场址内如果存在 重要设施， 则需对重要设施采取防护措施或对其进行 迁移， 居民搬迁及重要设施的防护或迁移等均需采取 经济补偿， 势必影响渣库或填埋场的总投资。 1. 3. 2构造判断矩阵 根据经济选址递阶层次模型确定构造目标层 A 与制约因素层 B 之间的 A － B 判断矩阵及 B 与制约 因素层 C 之间的 B － C 判断矩阵。 1. 3. 3理论权重计算结果及一致性检验 利用层次分析法对上述判断矩阵进行计算， 结果 见表 2 ～ 表 5。 ΑΒ1Β2Β3Β4 Β1 Β2 Β3 Β4 11 /51 /31 /3 5122 31 /211            31 /211 Β2C3C4C5C6C7C8 C3 C4 C5 C6 C7 C8 11 /21 /21 /31 /21 /5 211 /21 /21 /21 /3 221111 /2 321111 /3 221111 /2                   532321 Β3C9C10C11C12 C9 C10 C11 C12 1313 1 /311 /21 /2 1212            1 /321 /21 Β4C13C14C15 C13 C14 C15 11 /31 /2 312        21 /21 101 环境工程 2011 年 4 月第 29 卷第 2 期 表 2 A － B 判断矩阵计算结果 A B1B2B3B4 几何 平均值 理论权 重值ωi A ω i B1 11 /51 /31 /30. 38610. 08190. 3281 B2 51222. 11470. 44861. 7971 B3 31 /2111. 10670. 23480. 9395 B4 31 /2111. 10670. 23480. 9395 λmax 4. 0042， CI 0. 00140， CR 0. 00146。 注C1和 C2对于 B1重要性基本相当， 权重值各为 0. 5。 表 3B － C3 ～ 8判断矩阵计算结果 B C3C4C5C6C7C8 几何 平均值 理论权 重值ωi A ω i C3 11 /21 /21 /31 /21 /50. 45030. 06570. 4016 C4 211 /21 /21 /21 /30. 66090. 09640. 5890 C5 221111 /21. 12250. 16370. 9888 C6 321111 /31. 12250. 16370. 9967 C7 221111 /21. 12250. 16370. 9888 C8 5323212. 37620. 34662. 1106 λmax 6. 0789， CI 0. 01578， CR 0. 01273。 表 4B － C9 ～ 12判断矩阵计算结果 B C9C10C11C12 几何 平均值 理论权 重值ωi A ω i C9 13131. 73210. 38981. 5838 C10 1 /311 /21 /20. 53730. 12090. 4955 C11 12121. 41420. 31831. 2919 C12 1 /321 /210. 75980. 17100. 7019 λmax 4. 0812， CI 0. 0271， CR 0. 02823。 表 5B － C13 ～ 15判断矩阵计算结果 B C13C14C15 几何 平均值 理论权 重值ωi A ω i C13 11 /31 /20. 55030. 16340. 4918 C14 3121. 81710. 53961. 6238 C15 21 /211. 00000. 29700. 8936 λmax 3. 0092， CI 0. 0046， CR 0. 00793。 由以上计算结果可知 CI、 CR 值均 0. 1， 各判断 矩阵一致性较好， 相对权重计算正确， 限制因素 B 层 对目标层 A 权重分别为场区工程地质及水文地质条 件 0. 0819;场 区 建 设 条 件0. 4486;限 制 条 件 0. 2348; 交通运输条件 0. 2348。 2运用层次分析法对危废渣库选址的环境经济适宜 性进行评价的实例 2. 1白银有色集团有限责任公司危废渣库比选场址 概况 场址一 西北铅锌冶炼厂北直线距离约 300 m 处。废渣运输线路约 500 m， 渣库需修建进场道路且 跨越铁路; 场区附近有充足的黏土资源可以满足构筑 防渗层的需要， 且场区本身具有良好的衬层; 面积及 容积较大， 满足使用期限制要求， 且库容比其他 3 个 场址库容大; 场址区域内有高压输变电线路通过， 需 进行迁移; 防护距离内无居民住宅。 场址二 西北铅锌冶炼厂东北侧约 400 m 处。废 渣运输线路约 600 m， 渣库需修建进场道路且跨越铁 路; 附近有充足的黏土资源但距离远于场址一， 且场 区本身的衬层条件较差; 面积及容积较大， 满足使用 期限制要求; 周围有输电线路， 但距离为 20 m 以上， 采取适当保护措施影响不是很大; 防护距离内无居民 住宅。 场址三 原 4 号湿渣库， 109 国道北 20 m。场址南 侧为 109 国道， 交通运输方便; 运输距离大于场址一、 二但小于场址四; 附近有充足的黏土资源可以满足构 筑防渗层的需要， 但黏土质量稍差; 工程建设需挖出原 湿渣库废渣后再进行建设新渣库， 工程量较大; 面积及 容积满足使用期限制要求; 场址附近多地下电缆， 且西 侧村庄沙坡岗距离该场址最近处约300 m， 不满足防护 距离要求， 需对该村居民进行搬迁。 场址四 “六公里” 附近荒沟。场址西侧紧邻公 路， 交通运输方便; 有充足的黏土资源可以满足构筑 防渗层的需要; 附近有输电线路通过， 采取防护措施 后影响不大; 面积及容积基本满足使用期限制要求， 但偏小; 在场址边处有几所民房， 需拆迁。 4 个比 选 场 址 场 区 内 均 无 断 层， 地 质 结 构 相 对稳定。 2. 2适宜性评价数学模型 将渣库环境经济适宜性各层制约因素系统起来 建立数学模型如式 3 Z ∑ n i 1 Zi 100∑ K i 1 Ki00∑ Ki j 1 Kij0Kij0s 3 其中 Z 为危废渣库环境经济适宜性总分; i 为第一层制 约因素第 i 项影响因素， i 1， 2， ， n; n 为第一层制约因 素个数; Zi为第一层制约因素第 i 项影响因素之总分; j 为第一层制约因素第 i 项影响因素的第二层因素第 j 子 201 环境工程 2011 年 4 月第 29 卷第 2 期 因素， j 0， 1， 2Ki; K 为对应第一层第 i 项制约因素的 第二层子因素的个数; Ki00为第一层制约因素第 i 项因素 权重; Kij0为第二层制约因素第 j 项因素理论权重［ 2］;K ij0s 为第二层制约因素第 j 项因素实际权重。 2. 3实际权重的确定及最终评定 根据实际情况确定白银有色集团有限责任公司 危废渣库拟选的 4 个场址各限制因素的实际贡献权 重， 结合计算出来的理论权重， 利用已经建立的数学 模型， 对各场址的环境经济适宜性进行最终评定结果 见表 6。 表 6白银有色集团有限责任公司拟建危废渣库场址环境经济适宜性评分结果一览表 拟选场址场址一场址二场址三场址四 制约因素层 B制约因素层 C 代号 实际贡 献权重 评分 实际贡 献权重 评分 实际贡 献权重 评分 实际贡 献权重 评分 交通运输条件运输距离 K110S 16. 5516. 140. 55. 320. 55. 73 运输线路路况 K120S 0. 60. 50. 80. 9 场区工程地质场区底部岩性 K210S 142. 65137. 510. 529. 860. 833. 68 及水文地质条件岩土体力学性质 K220S 110. 50. 8 场区黏土层厚度 K230S 0. 90. 50. 80. 5 场区黏土质量 K240S 0. 80. 50. 50. 6 潜水位埋深 K250S 1111 含水层渗透系数 K260S 110. 60. 8 场区建设条件土地利用类型及面积 K310S 0. 821. 65118. 32114. 250. 815. 51 施工土石方工程量 K320S 10. 50. 30. 6 施工操作强度 K330S 10. 50. 30. 6 水电供应是否便利 K340S 110. 50. 5 限制条件库容 K410S 116. 51119. 9917. 320. 816. 69 与敏感点的距离 K420S 1100. 8 与重要设施的距离 K430S 00. 50. 50. 5 ∑87. 3681. 9656. 7571. 61 根据表 6 结果， 场址一总分 87. 36， 场址二总分 81. 96， 场址三总分 56. 75， 场址四总分 71. 61。故从 环境经济适宜性考虑 4 个危废渣库场址， 场址一最为 合适， 场址二也比较合适， 场址三最差。 3结论 影响渣库或填埋场环境经济适宜性选址的因素 很多， 各制约因素相互影响、 相互联系， 本文主要利用 层次分 析 法 从 经 济 角 度 对 各 比 选 场 址 的 限 制 因 素 交通运输、 场区工程地质及水文地质、 场区建 设条件及限制条件进行定量评价， 最终确定环境经济 最适宜场址。同时， 以白银有色集团有限责任公司危 废渣库选址为例， 计算场址各限制因素的理论权重， 并结合 4 个比选场址的实际情况最终评定场址一为 经济最适宜场址。 参考文献 ［1 ］ 赫英臣. 固体废物安全填埋场选址技术方法研究［J］ . 水文地 质工程地质， 1997 3 25- 27. ［2 ］ 钱丽萍， 赵士德. 层次分析法在垃圾填埋场选址中的应用以 哈尔滨市为例［J］ . 安全与环境工程， 2005， 12 4 22- 26. ［3 ］ 程天， 张彩香， 赵新泽. 层次分析法在垃圾卫生填埋场选址中 的应用［J］ . 三 峡 大 学 学 报 自 然 科 学 版 ， 2003， 25 2 161- 164. ［4 ］ 胡晓天， 高云安， 孙承志， 等. 以层次分析法在天津市滨海区进 行垃圾填埋场选址的实例［J］ . 岩土工程界， 2003， 6 3 45- 46. ［5 ］ 翟云波， 曾光明. 层次分析法在城市生活垃圾填埋场选址中的 应用［J］ . 环境科学与技术， 2002， 25 4 36- 38. ［6 ］ 程鹏. 危险废弃物安全填埋场的选址及安全措施［J］ . 辽宁城 乡环境科技， 2006， 26 1 8- 10. 作者通信处邢景敏730000兰州市天水南路 222 号兰州大学 本部校区 祁连堂 611 室 E- mailxingjingmin1314 126. com 2010 － 09 － 09 收稿 301 环境工程 2011 年 4 月第 29 卷第 2 期