基于AHP的农村污水处理设施长效运行管理机制研究

1.孙 莹 1,2.许 翼 1,2.张 华 1,2.张 帆

1.沈阳赛思环境工程设计研究中心有限公司 2.沈阳环境科学研究院

基于AHP的农村污水处理设施长效运行管理机制研究

1.孙 莹 1,2.许 翼 1,2.张 华 1,2.张 帆

1.沈阳赛思环境工程设计研究中心有限公司 2.沈阳环境科学研究院

本文分析了农村生活污水处理设施长效运行所存在问题，依据现行的主要评价模式，构造评价体系结构及判断矩阵，应用层次分析法将定性分析和定量分析相结合，计算层次单排序权重和层次总排序权重，得出各因素对农村生活污水处理设施长效运行的影响程度，为今后科学合理的对农村污水处理设施长效运行管理提供依据。

层次分析法；评价模式；农村污水处理设施；长效运行管理

随着我国经济迅速发展，国务院及各省政府积极推进社会主义新农村建设，加强了农村生活污水处理设施的建设投入，以提升农村地区的生活环境质量。但是，我国部分地区农村污水处理设施仍存在一定程度的“晒太阳”和运行管理不善等问题。如何更好地长期稳定运行已建设施，优化管理农村基础设施运行是目前亟待解决的问题之一[1，2]。由于管理工作影响因素复杂多变，需要建立一套科学有效的管理模式实现农村基础设施的长效稳定运行。本文以农村生活污水处理设施主要运行模式为例，运用层次分析法构建农村生活污水处理设施长效运行模式的层次结构与判断矩阵，并计算层次单排序权重和层次总排序权重，得出各因素对长效运行的影响程度。该方法实现了定性分析和定量分析相结合，为农村生活污水处理设施实现更加有效的管理提供客观依据。

1.运用层次分析法建立层次结构模型和判断矩阵

1.1 层次分析法简介

层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)是由T.L.Satty于20世纪70年代提出的一种决策方法[3]。此方法是将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法[4]。

1.2 建立层次结构模型

以沈阳市农村生活污水处理设施运行模式为例，构建评价模式层次结构。设定农村污水处理设施长效运行为目标层A；技术指标、运行指标和管理指标为准则层B；B进一步细化为十三个因素为因素层C[5]。

1.3 判断矩阵的构建

采用Saaty等的1-9标度法，对于同一层次各元素关于上一层次中某一准则的重要性进行两两比较，构造两两比较矩阵。按照管理，基于1-9数量标度(见表1-1)，以每一层次中的元素相对于上层元素的重要程度建立互反判断矩阵，设上一层次C1同下一层次中的元素a1，a2，…an有联系，则两两比较重要程度的互反矩阵A=(aij)n×n，aij＞0，aji=1/aij，其中aij表示元素ai相对于元素aj的重要程度[6]。

依据沈阳市以往对农村污水处理设施检查标准，结合有关专家意见，建立如图1所示农村污水处理设施长效运行层次结构图。

图1 农村污水处理设施长效运行层次结构图

按照图1的层次结构，Saaty等的1-9标度法，通过对部分从事相关行业的管理以及技术人员进行卷调查，建立此评价体系的各层次判断矩阵如下，见表1-2至1-5。

2.层次一致性检验

2.1 单层次排序和一致性检验

由判断矩阵计算比较元素之间的重要性得到权重，并进行矩阵的一致性检验[7]。按照Satty等人提出的用对应与矩阵的最大特征根λ和特征根所对应特征向量[3，6]。所求特征向量即为各项指标权重值。一致性检验计算为(式2-1)，其中(式2-2)式中：CR为一致性指标；CI为随机一致性指标；RI为平均随机一致性指标，可通过查表获得；λmax为判断矩阵的最大特征根；n为判断矩阵的阶数。

当CR＜0.1，一致性检验通过。

由表1-2至1-5可见，准则层对目标层A与因素层对准则层B1、B2、B3一致性检验通过。

表1-1 1-9数量标度

表1-2 A评价判断矩阵

表1-3 A1判断矩阵

表1-4 B2判断矩阵

表1-5 B3判断矩阵

2.2 层次总排序一致性检验

根据各层次的单排序进行加权综合，以计算同一层次各指标相对于最高层次的重要排序。各指标相对于评价总指标的一致性检验为式中：Wi为标准层某项指标权重；CIi为某层次单排序随机一致性指标；RIi为某层次单排序平均随机一致性指标。

层次总排序一致性检验，其中一次性检验参见。

CI总=0.1562×0.0070+0.6586×0+0.1852×0.0458=0.0067

RI总=0.1562×0.58+0.6586×0.58+0.1852×1.24=0.7022

CR总= CI总/RI总=0.0067÷0.7022=0.0095＜0.10

一致性检验可以接受，评价指标层次总排序表见2-2。

3.结论

目前，我国农村污水处理设施运行模式还处于摸索阶段，运用层次分析法的优势是能够在复杂的影响因素中找出主要影响因素，并将定性和定量方式相结合，运用层次分析对现有管理模式进行评价分析，可对现有运行方式的合性进行判断。将此方法应用于农村基础设施运行管理中，可为各地区摸索出适合本地区的长效管理措施提供科学的理论依据。

[1]王磊.沈阳市农村污水处理设施运营管理机制研究[J].环境保护科学，2015.41(2)： 17-20.

[2]梁祝，倪晋仁.农村生活污水处理技术与政策选择[J].中国地质大学学报(社会科学版)，2007，7(3)： 18-22.

[3]Saaty，T.L.The Analytic Hierarchy Process [M].New York： McGraw Hill，1980.

[4]王帅帅，武斌.层次分析法的研究与应用[J].中国科技博览，2015(44)： 178-179.

[5]吴大亲，么文学.基于层次分析法的应用型人才培养评价模式研究[J].长春师范大学学报，2010，29(8)： 28-31.

[6]韩玉玲，岳春雷，叶碎高，等.河道生态建设： 植物措施应用技术[M].北京：中国水利水电出版社，2009.

[7]郭向勇，傅国强，周玉芬.基于层次分析法的网络课程学习评价模型[J].电化教育研究，2008(3)： 72-75.

表2-1 随机一致性指标RI的数值

表2-2 评价指标层次总排序