基于層次分析法和熵權(quán)法的河道生態(tài)護(hù)坡方案的擇優(yōu)

基于層次分析法和熵權(quán)法的河道生態(tài)護(hù)坡方案的擇優(yōu)摘要：針對(duì)河道生生態(tài)護(hù)坡方案的擇優(yōu)問(wèn)題，選用層次分析法計(jì)算擇優(yōu)指標(biāo)主觀權(quán)重、熵權(quán)法計(jì)算指標(biāo)客觀權(quán)重、基于最小相對(duì)信息熵計(jì)算指標(biāo)綜合權(quán)重，并利用該綜合權(quán)重進(jìn)展方案評(píng)估擇優(yōu)。結(jié)合關(guān)中地區(qū)某河道生態(tài)綜合治理工程，40.8125、0.9012，關(guān)中地區(qū)某河道綜合治理工程生態(tài)護(hù)坡最優(yōu)方案為格賓石籠+多孔構(gòu)造護(hù)坡。此外，還得到基于層次分析法和熵權(quán)法擇優(yōu)的河道護(hù)坡方關(guān)鍵字：層次分析法；熵權(quán)法；綜合權(quán)重；生態(tài)護(hù)坡OptimizationofRiverEcologicalSlopeProtectionSchemeBasedonAnalyticHierarchyProcessandEntropyWeightMethodRenZhenzhongZhaoBaoJiaQilinChinaJKInstituteofEngineeringInvestigationandDesignCo.,Ltd.，Xi”an,Shaanxi710043,China;Abstract:Aimingattheoptimizationproblemofecologicalslopeprotectionscheme,AHPisusedtocalculatethesubjectiveweightoftheoptimizationindex,entropymethodisusedtocalculatetheobjectiveweightoftheindex,andthecomprehensiveweightoftheindexiscalculatedbasedontheminimumrelativeinformationentropy.CombinedwithariverecologicalcomprehensivetreatmentprojectinGuanzhongarea,thefourecologicalslopeprotectionschemesareselected,andtheindexlayersaresorted.Thecoordinationdegreeandcomprehensiveweightarethebest,whichare0.8125and0.9012respectively.TheoptimalecologicalslopeprotectionschemeofariverecologicalcomprehensivetreatmentprojectinGuanzhongareaisgabion+porousstructureslopeprotection.Inaddition,itisconcludedthattheoptimalschemeofriverslopeprotectionbasedonAHPandentropyweightmethodisconsistentwiththeconclusionoffuzzymatter-elementmethod,anditsoptimalsystemisscientificandreasonable.Keywords:Analytichierarchyprocess;Entropyweightmethod;Comprehensiveweight;Ecologicalslopeprotection引言200km2以上9000著防洪、排澇、澆灌、生態(tài)等功能，還是生物繁衍、生長(zhǎng)與棲息的場(chǎng)所[1-3]。河道護(hù)坡作為水環(huán)境與陸地之間水循環(huán)、物種進(jìn)展的紐帶，在河道生態(tài)治理過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用，河道護(hù)坡類(lèi)型擇選科學(xué)與否將直接影響河道治理效果好壞[4-5]。因此，對(duì)河道護(hù)坡類(lèi)型的擇優(yōu)體系的爭(zhēng)論是格外重要的，基于當(dāng)?shù)睾拥垃F(xiàn)狀、平。近年來(lái)，對(duì)于生態(tài)護(hù)坡?lián)駜?yōu)體系的爭(zhēng)論多集中于城鎮(zhèn)河道，陳凱等學(xué)者[6]從4應(yīng)用。時(shí)蕊和唐德善[7]通過(guò)Ｇ１法與靠近抱負(fù)點(diǎn)法分別計(jì)算出指標(biāo)的主客觀權(quán)方案。柴純純等學(xué)者[8]結(jié)合模糊層次與主成分分析綜合評(píng)價(jià)法，從護(hù)坡安全、環(huán)張偉[9]從本錢(qián)、施工材料、水利功能、生態(tài)功能和社會(huì)景觀功能等５方面，構(gòu)建３種鄉(xiāng)村河道生態(tài)護(hù)坡指標(biāo)權(quán)重，并運(yùn)用秩和比法對(duì)生態(tài)護(hù)坡進(jìn)展評(píng)價(jià)。孫震[10]重計(jì)算結(jié)果對(duì)城市河道護(hù)坡方案進(jìn)展優(yōu)選。價(jià)的非公正性，以期使評(píng)價(jià)結(jié)果更符合現(xiàn)實(shí)意義，易于被人們理解和承受。擇優(yōu)指標(biāo)體系構(gòu)建擇優(yōu)指標(biāo)體系構(gòu)建的原則具體內(nèi)容如下：1.

[11-2]特征。2.態(tài)護(hù)坡的根本狀態(tài)，為其擇優(yōu)評(píng)價(jià)供給根底數(shù)據(jù)。3.擇優(yōu)目的的實(shí)現(xiàn)。4.的各指標(biāo)參數(shù)要簡(jiǎn)潔易得，便于分析。5.于計(jì)算和分析，更重要的是應(yīng)具有有用性，以保證綜合評(píng)價(jià)的客觀理性。擇優(yōu)指標(biāo)的選取1示。指標(biāo)權(quán)重確實(shí)定法涵蓋層次分析法法、G1G2組合權(quán)重。擇優(yōu)體系的構(gòu)建APH-熵權(quán)法AHP因素。其主要步驟如下：步驟1：層次分析法構(gòu)建生態(tài)護(hù)坡方案層次分析構(gòu)造。121推斷矩陣標(biāo)度及含義級(jí)ij

B 重要程度等 Bji級(jí)重要

1 j與i同等 1重要重要

3 j比i較為 重要 3重要

5 j比i一般 重要 5重要

7 j比i格外 重要 7重要

9 j比i極其 重要 9ij2,4,6,8,1/2,1/4,1/6,1/82準(zhǔn)則層的推斷矩陣A B1 B2 B3 B4B1 b11

b b b21 31 41B2 b12

b b b22 32 42B3 b13

b b b23 33 43B4 b14

b b b24 34 44〔1〕〔1〕〔2〕計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重W。計(jì)算矩陣Ｕ的最大特征值λmax和特征向量確定1i權(quán)重，計(jì)算公式為〔3〕〔4〕〔5〕式中：為第個(gè)方案第個(gè)指標(biāo)的數(shù)值，A〔3〕〔4〕〔5〕式中：為第個(gè)方案第個(gè)指標(biāo)的數(shù)值，A為數(shù)據(jù)矩陣?！?〕〔7〕為了便利起見(jiàn)，仍記非負(fù)化處理后的數(shù)據(jù)為。式中：λmax；n；RICI2：熵權(quán)法數(shù)據(jù)矩陣數(shù)據(jù)的非負(fù)數(shù)化處理非負(fù)化處理；此外，為了避開(kāi)求熵值時(shí)對(duì)數(shù)的無(wú)意義，需要進(jìn)展數(shù)據(jù)平移：對(duì)于越大越好的指標(biāo)：對(duì)于越小越好的指標(biāo)：P

，其表達(dá)式為jikm其表達(dá)式為：〔5〕i最小相對(duì)信息熵確定組合權(quán)重綜合指標(biāo)的主觀權(quán)重w

w，i=1-n。ww和〔8〕〔4〕i〔8〕〔4〕i，其關(guān)系視為〔9〕〔10〕對(duì)于第i項(xiàng)指標(biāo)，指標(biāo)值的差異越大，對(duì)方案評(píng)價(jià)的作用越大，熵值就越小。其中差異系數(shù)表達(dá)式為〔11〕越大指標(biāo)越重要?！?〕求權(quán)數(shù)〔12〕w應(yīng)盡可能接近。依據(jù)最小相對(duì)信息熵原理，用拉格朗日乘子法優(yōu)化可得組合權(quán)2i重計(jì)算式：標(biāo)權(quán)重則通過(guò)計(jì)算原指標(biāo)層權(quán)重與其對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)層權(quán)重的比值得到。生態(tài)護(hù)坡方案擇優(yōu)綜合計(jì)算模型將指標(biāo)組合權(quán)重wi

與生態(tài)護(hù)坡方案的指標(biāo)無(wú)量綱化處理后的值yi

進(jìn)展合成運(yùn)〔13〕〔14〕〔15〕算，可得到生態(tài)護(hù)坡方案綜合各指標(biāo)的權(quán)重值?！?3〕〔14〕〔15〕生態(tài)護(hù)坡方案擇優(yōu)體系協(xié)調(diào)度分析44(A)的計(jì)算公式為：A0～1，1，3)。為全面分析多個(gè)護(hù)坡房間各指標(biāo)協(xié)調(diào)狀況，將同一系統(tǒng)層指標(biāo)下的多個(gè)護(hù)坡以此得到不同護(hù)坡方案間同一指標(biāo)的協(xié)調(diào)度。此時(shí)式(8)中的M為多個(gè)護(hù)坡方案間同一指標(biāo)的平均值，S3生態(tài)護(hù)坡方案協(xié)調(diào)度等級(jí)協(xié)調(diào) 0.9度 ≤A＜1

0.8≤A＜0.9

0.7≤A＜0.8

0.5≤A＜0.7

0.0≤A＜0.5協(xié)調(diào) 最正確度描述 協(xié)調(diào)

較佳 一般協(xié)調(diào) 協(xié)調(diào)

牽強(qiáng) 系統(tǒng)協(xié)調(diào) 失調(diào)３應(yīng)用實(shí)例３.1關(guān)中地區(qū)某河道生態(tài)護(hù)坡根本概況必需對(duì)期河道進(jìn)展綜合治理，其中重點(diǎn)整治河段長(zhǎng)2.0km。綜合考慮防洪、生態(tài)41234構(gòu)造護(hù)坡。3.2不同生態(tài)護(hù)坡方案的擇優(yōu)指標(biāo)權(quán)重41244不同護(hù)坡方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重系 組 指 組 排 綜合權(quán)重統(tǒng) 合法權(quán)標(biāo)層層 重

重

序方 方 方 案1 案2 案3 案4穩(wěn) 定性 1012

0.30771

0.0885

0.0948

0.0890護(hù)坡安 全 2229性B1

防0.洪排0631澇抗0.沖刷0586性

0.604800.70446

0.05720.0525

0.06490.0679

0.06020.0534群0.

0.

0.0生態(tài)0.環(huán)4817境

落結(jié) 90403 0307構(gòu)物

0271

0378

297B2 種多樣性

0.1812

0.21380

0.1346

0.1276

0.1524水0.環(huán)境2602修復(fù)親 水性 0748

0.119810.50570

0. 1773 20940. 0716 0415

0.23510.0567景觀0.協(xié).0.0性1531調(diào)性02891022003150218273B3自.0.0然性 0494工0.程成0785本

803760.40598

0631 05050. 0551 0437

4360.0365經(jīng)濟(jì)0.效1423益B4

維0.護(hù)費(fèi)0384用公0.眾認(rèn)0254可度

1 0 02921 2 0193

0. 0.0241 02250. 0.0187 0139

0.01590.0127權(quán)0.重7614值

0.8012

0.7963

0.81250.2229、0.4817、0.1531及0.1423，其中，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)指標(biāo)所占比例最大，到達(dá)0.4817，這恰恰符合河道生態(tài)護(hù)坡的要求。專(zhuān)家依據(jù)指標(biāo)間重要程度給出上述指標(biāo)體系關(guān)系式為水環(huán)境修復(fù)＞物種多樣性＞穩(wěn)定性>工程本錢(qián)>親水性>防洪排澇>抗沖刷性>自然性>群落構(gòu)造>維護(hù)費(fèi)用>協(xié)調(diào)性>公眾認(rèn)可度。40.7614、0.8012、0.79630.81254態(tài)環(huán)境性以及景觀性，且建筑本錢(qián)和維護(hù)本錢(qián)相對(duì)較低。方案1由于生產(chǎn)工藝不32其安全性和景觀美感度有待提高。3.3生態(tài)護(hù)坡方案的協(xié)調(diào)度生態(tài)護(hù)坡方案擇優(yōu)系統(tǒng)層各指標(biāo)之間的協(xié)調(diào)度能夠反映出各方案協(xié)調(diào)進(jìn)展?fàn)顩r。4種生態(tài)護(hù)坡方案系統(tǒng)層指標(biāo)的協(xié)調(diào)度值在0.7524-0.9012，均到達(dá)一般協(xié)調(diào)。4(0.90122(0.8735)3(0.8245)均為較佳協(xié)調(diào)，方案1(0.7524)屬于一般協(xié)調(diào)，說(shuō)明各方案內(nèi)部護(hù)坡安全性、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都有確定程度的協(xié)調(diào)，但對(duì)于擇優(yōu)方案而言，還其他方案還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。為了對(duì)上述評(píng)價(jià)方案的合理性和科學(xué)性進(jìn)展深入的驗(yàn)證，本文利用模糊物元

對(duì)關(guān)中地區(qū)某河道整治護(hù)坡方案進(jìn)展優(yōu)選評(píng)估，最終得到的各方案有些具有較高的適用性和牢靠性，所選方案較為科學(xué)合理。4結(jié)論決策分析，得出的主要結(jié)論如下：40.2229、0.4817、0.15310.4817，這恰恰符合河道生態(tài)護(hù)坡的要求。專(zhuān)家依據(jù)指標(biāo)間重要程度給出上述指標(biāo)體系關(guān)系式為水環(huán)境修復(fù)＞物種多樣性＞穩(wěn)定性>工程本錢(qián)>親水性>防洪排澇>抗沖刷性>自然性>群落構(gòu)造>維護(hù)費(fèi)用>協(xié)調(diào)性>公眾認(rèn)可度。2、40.7614、0.8012、0.79630.8125，其中方案4323、依據(jù)生態(tài)護(hù)坡方案擇優(yōu)各系統(tǒng)層指標(biāo)權(quán)重，計(jì)算出多方案間的協(xié)調(diào)進(jìn)展?fàn)顩r。4種生態(tài)護(hù)坡方案系統(tǒng)層指標(biāo)的協(xié)調(diào)度值在0.7524-0.9012，均到達(dá)一般40.9012。參考文獻(xiàn)[J].中國(guó)水利,2023(07):39-41.[J].環(huán)境工程,2023,36(09):30-35.[J].中國(guó)給水排水,2023,36(16):95-100.[J].水處理技術(shù),2023,45(07):128-132.[J].環(huán)境工程,2023,38(10):41-46.[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2023,34(06):877-881.[J].水電能源科學(xué),2023