摘 要：随着环境问题的日益突出，环境评价也变得至关重要，而环境评价的关键问题是评价方法的选择。尤其是在水电工程环境影响评价中，由于水电工程项目涉及到众多的复杂现象及多种因素的作用，因此对其进行环境影响评价是比较复杂，并且目前尚未形成有效的评价体系。本文以某水电工程项目为例，运用模糊综合评价法对其环境影响进行了综合评价。结果表明，该方法较好地解决了在水电工程评价中存在的大量的模糊概念及模糊现象问题，是一种比较实用的水电工程环境影响综合评价方法。
关键词：模糊综合评价 层次分析法 水电工程 环境影响评价
The Application of Fuzzy Comprehensive Assessment Method for Environmental Impact
Assessment of Hydropower Project
Abstract：Environmental assessment is becoming more and more important with increasing of environmental problems，and the selecting of assessing method is crucial . Especially, in environmental impact assessment of hydropower project, due to hydropower projects relate functions of more complicated aspects and factors; therefore it is hard to evaluating environmental impacts of hydropower project. At present it hasn’t form any effective system yet. In this paper, fuzzy comprehensive assessing is applied to the comprehensive assessment of environmental impact of certain hydropower project .The results show that the method is a practical comprehensive assessing method for environmental impact assessment of hydropower project with such advantages as better solving the problems of fuzzy concepts and aspects in the hydropower project assessing.
Key words: fuzzy comprehensive assessment; analytical hierarchy process; hydropower project; environmental impact assessment
一、模糊综合评价的基本理论和方法
综合评价是指从众多的单一评价中获取对某个或某类对象的整体评价[1]，综合评价问题又被称为“综合决策问题”，一般它解决的是在考虑众多复杂因素的影响下对于某种对象做出综合决策。模糊综合评价是以模糊数学为基础，应用模糊关系合成的原理，将一些边界难以确定，不易定量的因素定量化，进行综合评价的一种方法[2]。在水电工程项目环境影响评价中，环评工作涉及到众多的复杂现象及多种因素的作用，并且评价中存在着大量的模糊概念及模糊现象。所以，在综合评价过程中，经常应用模糊综合评价方法来，进行定量化处理，最终评价出水电工程项目对环境的影响，并且取得了较好的效果。
进行模糊综合评价包括下面的5个具体步骤：
1.确定评价对象（现象）的因素集X={x1，x2，…xn}
2.对待评价的对象（现象）确定评价集Y={y1，y2，… ym}
3.确定各个影响因素的权重集W。
4.建立单因素评价矩阵R, 由评价因素集X中全部指标隶属度的排列,构成评价矩阵R。
R (rij) n×m
5.进行模糊层次综合评价
B=A·R（1）
式中：B——表示为总评价结果
A——表示为因素集的权重向量
——表示为模糊关系合成运算符
R——表示为X→Y隶属度矩阵
最终，取b=max(b1, b2 , b3 ,, bi , , bn)，即可得综合评价结果。
二、水电工程综合评价的指标体系及层次结构
根据水电工程项目环境影响综合评价所涉及的众多、复杂的内容及水电工程项目的实际情况，把水电工程项目环境影响指标体系可分为如下的三个层次，目标层A（某水电工程项目的综合环境影响），准则层B（具体包括自然环境和社会环境的影响），方案层C为每个准则层所包括的子元素。其中自然环境具体包括局地气候、陆生生物、水文泥沙、环境地质、水质、水生生物、土壤环境，社会环境具体包括社会经济、景观与文物、人群健康、、工程施工库区移民与环境容量等子元素。
环境要素的选定和工程项目的目标是分不开的。以华中地区的某个水电工程为例，水电工程项目环境影响评价指标体系见图1。
图1水电工程项目环境影响评价指标体
三、水电工程综合评价方法
上面描述的综合评价的2项准则和12项具体指标,具有模糊性或者不确定性,利用简单的数学方法处理比较难。但是,通过运用模糊数学和层次分析法相结合的方法来，对水电工程进行全面的综合评价是很方便及适用的[3,4,5]。
1.评价指标集与评价集的确定
1.1确定评价因素集。对于华中地区的某个水电工程，将上面描述的12项指标组成评价因素集如下：
X={x1，x2，∧，x12}
1.2对待评价的对象给出评价集（判据集）。一般水电工程项目环境影响评价中常用的评价集V={v1(极不利影响)，v 2(不利影响)，v 3(较不利影响)，v 4(一般影响)， v 5(有利影响)，v 6(较有利影响)，v 7(极有利影响)} 。
V={ v1，v2，∧，v7}，
2.运用层次分析法确定水电工程各影响因素的权重
在进行综合评价之前，首先要确定各因素的权重集。确定各因素的权重集一般是人们按照各个指标的相对重要性程度来确定的，因此总是具有较大的主观性，并且影响综合评价结果。所以，为客观合理地确定各因素的权重集，通常用层次分析法[6,7,8]来确定权重集。
层次分析法(Analytic Hierarchy Process ，简记为AHP)是上个世纪70年代中期美国著名的运筹学家Thomas.L.Saaty教授提出来的使用于确定权向量的有效方法。它是把决策问题相关的各种复杂元素分解成为目标层、准则层和方案层等三个层次，并且在此基础上结合定性分析和定量分析得出结论的决策方法[9]。层次分析法的主要步骤：先建立系统的递阶层次结构；构建两两比较判别矩阵；在单个准则下进行排序和一致性检验；最后总的排序选优。
根据前面建立的环境评价指标体系，并使用层次分析法原理，对同一个层次的每个因素对于上一个层次中的某个因素的重要性进行两两比较，并且构建判断矩阵表（见表 1）。
表1 判断矩阵A - B
其中aij= aji /1；aii=1；i，j=1、2、3、… n ；W 表示为权重向量。
矩阵中aij的值查阅到T.L.Saaty教授提出来的1~9标度方法（见表 2）确定。
表 2 Thomas .L. Saaty 提出的1~9标度方法
然后算出判断矩阵A的最大特征值。
（2）
其中(AW)i表示为AW的第i个分量。
在利用它所对应的特征方程AW=λmaxW能得出相应的特征向量W，并且对其特征向量W进行归一化。
由于客观事物具有复杂性，一般我们对事物的认识总是带有主观性与片面性，在建立判断矩阵A之后，假如，当n>2时我们必须要进行一致性检验。
在进行一致性检验时，要算出一致性指标CI(Consistency Index) ：
（3）
查阅Thomas.L. Saaty教授给出的RI值（即平均随即一致性指标）表3，能算出RI的值。
算出随即一致性比率CR：
CR=CI/RI（4）
如果， CR<0.1就认为该结果能满足一致性检验的要求，表示一致性检验成功，否则，必须要对判断矩阵进行一些适当的修正。
表3平均随机一致性指标R值表 [10]
权重向量W的计算方法众多如：和法、根法，也可以利用MATLAB或AHP层次分析法专业分析软件yaahp来得出结果。
3.建立评判矩阵
设定评判标准集V， V=[V1，V2，V3，V4，V5，V6，V7]，其中V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7分别表示为：极不利影响、不利影响、较不利影响、一般影响、有利影响、较有利影响、极有利影响。
设定评价集之后，邀请水电工程项目方面的专家在系统地分析并讨论该项目对环境所带来具体影响后，分别按各项指标打分。对所有专家打分的结果进行系统地分析并整理各个单因素评判向量之后，便可构成全部因素的评判矩阵[11]。通过这种方法得出一个评价的模糊矩阵及隶属度矩阵。
4.模糊层次综合评价
前面已经分别求得单因素评判矩阵R和通过层次分析法得出的权重向量,则把A和R代入公式(1),得到模糊层次综合评判结果:
B=A·R= (b1, b2 , b3 , ∧, b7)
最终，取b=max(b1, b2 , b3 , ∧, b7)，即可得综合评价结果。
四、某水电工程的环境影响综合评价
1.应用层次分析法确定各因素的权重
算出权重向量W的方法众多如：和法、根法，也可以利用MATLAB或AHP层次分析法专业分析软件yaahp来得出结果。
本文运用AHP层次分析法专业分析软件yaahp（yaahp0.5.2版本）算出权重向量。得出的结果见图2。
图2最终得出的C层的权重向量结果
最终得到影响因子权重向量为；
A=W=0.0268，0.0406，0.1048，0.1129，0.0949，0.0524，0.0677，0.1852，0.0726，0.0904，0.1039，0.0479}
2.隶属度的确定
2.1设定评语集V
V={V1，V2，… Vn}
本论文，n=7 。水电工程项目对环境有正面和负面影响的明显程度为标准，即：
V= { V1(极不利)，V2(不利)，V3(较不利)，V4(一般)， V5(有利)，V6(较有利)，V7(极有利)}
2.2专家评语
我们在这里提到的专家评语是邀请一批对水电工程比较熟悉的环境评价专家分别按各个指标打分，进行打分时在7个评语级别：“极不利，不利，较不利，一般， 有利，较有利，极有利”上选出最合适的某一级别并打一个勾即可，而并不要求给出具体的分值。打分时要求认真查阅具体资料，掌握该水电工程项目的基本情况，保证打分客观、公正。
2.3指标隶属度计算
根据专家打分的结果，对结果进行统计分析。如：评价该项目对水质的影响时，40%专家认为“较不利”， 11%专家认为“不利”，37%专家认为“一般”， 12%专家选“较有利”，没有人选“极不利”、“极有利”与“有利”，从打分结果得出，该项目对水质的评价（即隶属度向量）为(0，0.11，0.40，0.37，0.12，0，0)。整理统计所有影响因子的评价结果后，最终能得出一个评价结果的模糊矩阵，也就是隶属度矩阵R为：
3.模糊综合评价
由前文所提到的内容可知：
A=0.0268，0.0406，0.1048，0.1129，0.0949，0.0524，0.0677，0.1852，0.0726，0.0904，0.1039，0.0479}则，该项目的综合评价结果： ( 0.0148 ，0.1054，0.1821，0.3689，
0.1671，0.1327，0.029 )
该综合评价结果为总体环境系统隶属于各等级影响的隶属度向量。
4.结果分析
模糊综合评价是水电工程项目环境影响综合评价过程的最后步骤，按照系统隶属于各个等级的隶属度向量结果找出最大隶属度，这找出的隶属度所对应的环境影响等级表示为系统对环境的影响等级。
该水电工程项目的对环境影响隶属于各个等级的隶属度向量结果为：
u=(0.0148，0.1054，0.1821，0.3689，0.1671，0.1327，0.029)。从结果可知，该水电工程项目的隶属于各个等级影响的最大隶属度为u4=0.3689 ，所以该水电工程项目对周围环境的总体影响级别为第四级，也就是说对环境的总体影响属于一般影响。
隶属度的分布其实指的是各种影响的概率分布状况，通过隶属度向量还能得出各种影响等级的概率。该水电工程项目对周围环境总体的一般影响占36.89%，较不利的环境影响占18.21%，较有利的环境影响占16.71%，不利的环境影响占10.54%，有利的环境影响占13.27%。并且出现极端环境影响的概率非常小，分别为2.9%与1.48%。从前面提到评判等级标准得知，大于第四等级的是有利影响(包括较有利、有利及极有利)，小于第四等级的是不利影响(包括较不利、不利及极不利)。从隶属度向量结果中得知，第四等级以上的概率为是31.96%，第四等级以下的概率是31.15% 。因此推出的结论为：该水电工程项目对周围环境的有利影响稍稍多于项目所带来的不利影响。
该水电工程项目对周围环境总体影响的综合评价结果为“一般影响”，虽然该水电工程项目对周围环境带来一定不利影响，但是这个负面影响较小。对该水电工程项目进行的传统环境影响评价结论：该水电工程项目的建设对周围环境无重大环境制约性因素。从此可见，两种评价方法所得到的评价结论相符。
参考文献：
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