Research on AHP-TOPSIS technology applicability evaluation method based on water pollution treatment target demand
-
摘要: 针对水污染治理目标的差异化需求，构建了一套水污染治理技术适用性评估方法。评估指标体系既包括反映水污染治理目标的评估指标，又包含技术本身的性能指标；在具体评估中，先采用层次分析法（AHP）对指标体系中每项指标赋权，再采用优劣解距离法（TOPSIS）对备选技术进行综合性能评估，进而筛选出满足水污染治理目标需求的适配性推荐技术。采用该方法对某海绵城市建设和某黑臭水体治理项目进行案例应用研究，考察所构建的技术适用性评估方法是否能够达到预期效果。这2个案例由于治理目标需求不同，构建的技术评估指标体系和评估指标权重不同，导致从同一技术储备库中筛选出的适配性推荐技术并不一致，表明AHP-TOPSIS技术适用性评估方法可以依据水污染治理目标需求的差异性筛选出适配性推荐技术。
-
关键词:
- 水污染治理 /
- 目标需求 /
- 技术筛选 /
- AHP-TOPSIS法
Abstract: A set of technology applicability evaluation method was constructed according to the differentiated needs of water pollution treatment goals. In the index system constructed for technology screening and evaluation, the water pollution treatment goals should be decomposed into evaluation indexes, and the performance indexes of the technology itself should be included. Then, Analytic Hierarchy Process (AHP) was used to assign weight to each index in the index system, and the comprehensive performance of the alternative technologies was evaluated by using Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) method, so as to screen out the adaptive recommended technologies that met the needs of water pollution treatment objectives. This method was applied to the case studies of a sponge city construction and a black and smelly water treatment project, to investigate whether the technical applicability evaluation method constructed in this study could achieve the expected effect. Due to the different governance objectives and needs, the technical evaluation index system and the weight of evaluation index were different in these two case and, as a result, the suitability recommended technologies screened from the same technology library were not consistent. This indicated that the AHP-TOPSIS technology applicability evaluation method could be used to screen the adaptive recommended technologies according to the differences of water pollution governance objectives and needs.-
Key words:
- water pollution treatment /
- target demand /
- technology selection /
- AHP-TOPSIS method
-
图 3 T城市案例适配性推荐技术指标性能雷达图
Figure 3. Suitability recommended technical indicators performance radar diagram in the case of T city
图 4 C城市案例适配性推荐技术指标性能雷达图
Figure 4. Suitability recommended technical indicators performance radar diagram in the case of C city
表 1 标度法相对重要程度等级表
Table 1. Relative importance level of scale method
标度赋值 对于区域水污染治理的重要程度 内容 1 同等需求 2项指标对区域水污染治理同等重要相同 3 相对需求 一项指标比另一项指标对区域水污染治理稍微重要 5 明显需求 一项指标比另一项指标对区域水污染治理明显重要 7 非常需求 一项指标比另一项指标对区域水污染治理非常重要 9 极端需求 一项指标比另一项指标对区域水污染治理极端重要 2、4、6、8 相邻中间值 
下载: 导出CSV
表 2 平均随机一致性指标查询表
Table 2. Average random consistency index query table
n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 RI 0 0 0.52 0.89 1.12 1.26 1.36 1.41 1.46 1.49 1.52 1.54 1.56 1.58 1.59
下载: 导出CSV
表 3 T城市案例面源过程控制类备选技术库构建
Table 3. Construction of alternative technology library for non-point source process control in the case of T city
技术储备库中面源过程控制类技术名称 技术就绪度 是否纳入备选技术库 强化混凝沉淀过滤净化泵站雨水技术 6 √ 基于旋流分离及高密度澄清装备的初期雨水就地处理技术 7 √ 初期雨水水力旋流-快速过滤技术 6 √ 雨水径流时空分质收集处理技术 5 × 复合流人工湿地处理系统与技术 7 √ 山地陡峭岸坡带梯级湿地净化技术 7 √ 分流制排水系统末端渗蓄结合污染控制技术 8 √ “三带”系统生态缓冲带技术 7 √ 多塘系统生态缓冲带技术 7 √ 基于调蓄的雨水补给型景观水体水质保障技术 7 √ 城市面源污染净化与生态修复耦合技术 7 √
下载: 导出CSV
表 4 T城市案例面源过程控制类备选技术初筛过程及结果
Table 4. Preliminary screening process and results of alternative technologies in the case of T city
技术名称 技术特征 是否满足客观条件 强化混凝沉淀过滤净化泵站雨水技术 适用于北方缺水城市的物理化学技术，
针对雨水径流污染物净化处理及回用满足 基于旋流分离及高密度澄清装备的
初期雨水就地处理技术适用于初期雨水就地处理，
针对污水-污染物分离去除目标满足 初期雨水水力旋流-快速过滤技术 适用于城市老城区的物理化学技术，
针对道路初期雨水的截流、储存、处理、回用满足 复合流人工湿地处理系统与技术 适用于北方缺水城市的生态处理技术，
针对城市污水和不同功能区雨水径流的净化与利用满足 山地陡峭岸坡带梯级湿地净化技术 适用于山地陡峭岸坡带类型的城市水体污染物削减 不满足，T城市位于
平原地区，地势平坦分流制排水系统末端渗蓄结合污染控制技术 适用于南方河网城市的生态处理技术，应用于DN 1 000
以内分流制雨水排水系统排放口末端，具备一定场地面积不满足，T城市属于
北方缺水型城市“三带”系统生态缓冲带技术 适用于地形坡度较大的山地河流河岸
初期雨水径流污染物削减不满足，T城市位于
平原地区，地势平坦多塘系统生态缓冲带技术 适用于城市平缓地形河岸带的重污染治理 满足 基于调蓄的雨水补给型景观水体水质保障技术 适用于城市景观水体的雨水污染物削减及水量调蓄 不满足，T城市治理水体
不属于景观水体城市面源污染净化与生态修复耦合技术 适用于城市景观水体污染物削减，
针对城市受损景观水体进行水质提升与生态恢复不满足，T城市治理水体
不属于景观水体
下载: 导出CSV
表 5 T城市案例面源控制类技术指标判断矩阵赋值
Table 5. Judgment matrix of technical indicators of non-point source control in the case of T city
指标 径流总量控制率 TSS净化率 COD削减率 氨氮削减率 TP削减率 投资成本 雨水收集回用率 径流总量控制率 1 2 4 3 5 7 6 TSS净化率 0.5 1 3 2 4 6 5 COD削减率 0.25 0.333 1 0.5 2 4 3 氨氮削减率 0.333 0.5 2 1 3 5 4 TP削减率 0.2 0.25 0.5 0.333 1 3 2 投资成本 0.142 0.166 0.25 0.2 0.333 1 0.5 雨水收集回用率 0.166 0.2 0.333 0.25 0.5 2 1
下载: 导出CSV
表 6 T城市案例面源控制类技术评估结果
Table 6. Technical assessment results in the case of T city
技术
序号备选技术 径流总量
控制率/%TSS净化
率/%COD削减
率/%氨氮削
减率/%TP削减
率/%投资成本/
（元/m2）雨水收集
回用率/%TOPSIS
评估值1 强化混凝沉淀过滤净化泵站雨水技术 80 95 50 30 75 200 90 0.300 2 基于旋流分离及高密度澄清装备的
初期雨水就地处理技术80 70 70 25 25 400 30 0.098 3 初期雨水水力旋流-快速过滤技术 100 95 50 80 70 120 80 0.325 4 复合流人工湿地处理系统与技术 80 90 60 50 75 380 32 0.141 5 多塘系统生态缓冲带技术 60 75 49 62 58 263 0 0.046 T城市案例治理目标 78 65 32 41 17 385 30 0.090
下载: 导出CSV
表 7 C城市案例备选技术初筛过程及结果
Table 7. Preliminary screening process and results of alternative technologies in the case of C city
技术名称 技术特征 是否满足客观条件 强化混凝沉淀过滤净化泵站雨水技术 适用于北方缺水城市的物理化学技术，针对雨水径流污染
物净化处理及回用不满足，C城市属南方城市且
水资源较为丰富基于旋流分离及高密度澄清装备的
初期雨水就地处理技术适用于初期雨水就地处理，针对污水-污染物分离去除目标 满足 初期雨水水力旋流-快速过滤技术 适用于城市老城区的物理化学技术，针对道路初期雨水的
截流、储存、处理、回用满足 复合流人工湿地处理系统与技术 适用于北方缺水城市的生态处理技术，针对城市污水和不同
功能区雨水径流的净化与利用不满足，C城市属于南方
河网型城市山地陡峭岸坡带梯级湿地净化技术 适用于山地陡峭岸坡带类型的城市水体污染物削减 不满足，C城市属南方平原
地区，地势平坦分流制排水系统末端渗蓄结合污染控制技术 适用于南方河网城市的生态处理技术，应用于DN1000以内分流制
雨水排水系统排放口末端，具备一定场地面积满足 三带系统生态缓冲带技术 适用于地形坡度较大的山地河流河岸初期雨水径流污染物削减 不可行，C城市位于平原
地区，地势平坦多塘系统生态缓冲带技术 适用于城市平缓地形河岸带的重污染治理 满足 基于调蓄的雨水补给型景观水体水质保障技术 适用于城市区域雨水-污染物削减及水量调蓄 满足 城市面源污染净化与生态修复耦合技术 适用于城市景观水体污染削减，针对城市受损景观
水体水质提升与生态恢复满足
下载: 导出CSV
表 8 C城市案例面源控制类技术指标判断矩阵赋值
Table 8. Judgment matrix of technical indicators of non-point source control in the case of C city
指标 径流总量控制率 TSS净化率 TN削减率 COD削减率 TP削减率 氨氮削减率 投资成本 径流总量控制率 1 1 0.166 0.2 0.25 0.333 2 TSS净化率 1 1 0.166 0.2 0.25 0.333 2 TN削减率 6 6 1 2 3 4 7 COD削减率 5 5 0.5 1 2 3 6 TP削减率 4 4 0.333 0.5 1 2 5 氨氮削减率 3 3 0.25 0.333 0.5 1 4 投资成本 0.5 0.5 0.142 0.166 0.2 0.25 1
下载: 导出CSV
表 9 C城市案例技术评估结果表
Table 9. Technical assessment results in the case of C city
技术序号 面源过程控制类备选技术 径流总量控
制率/%TSS净化
率/%TN削减
率/%COD削
减率/%TP削减
率/%氨氮削
减率/%投资成本/
（元/m2）TOPSIS
评估值1 基于旋流分离及高密度澄清装备的初期雨水就地处理技术 80 70 65 70 25 25 400 0.026 2 初期雨水水力旋流-快速过滤技术 100 95 30 50 70 80 120 0.288 3 分流制排水系统末端渗蓄结合污染控制技术 95 67 60 84 86 68 300 0.194 4 多塘系统生态缓冲带技术 60 75 42 49 58 62 263 0.139 5 基于调蓄的雨水补给型景观水体水质保障技术 78 65 40 60 50 40 200 0.146 6 城市面源污染净化与生态修复耦合技术 82 50 55 75 65 66 263 0.152 C城市案例治理目标 80 50 51 47 45 30 350 0.055
下载: 导出CSV
-
[1] 卢佳友, 周宁馨, 周志方, 等.“水十条”对工业水污染强度的影响及其机制[J]. 中国人口·资源与环境,2021,31(2):90-99.LU J Y, ZHOU N X, ZHOU Z F, et al. Effect and mechanism of the "Ten-point Water Plan" on the intensity of industrial water pollution[J]. China Population, Resources and Environment,2021,31(2):90-99. [2] 王龚博, 李文青, 于忠华, 等.污染防治攻坚战的地方实践与推进建议[J]. 环境监测管理与技术,2020,32(3):1-4. doi: 10.3969/j.issn.1006-2009.2020.03.001WANG G B, LI W Q, YU Z H, et al. Local practice and promoting suggestions on the tough fight against pollution[J]. Administration and Technique of Environmental Monitoring,2020,32(3):1-4. doi: 10.3969/j.issn.1006-2009.2020.03.001 [3] 邵源春, 陆峻波, 罗晓云.中国区域经济发展差异及其原因的多尺度分析[J]. 金融经济,2018(22):45-46. [4] 李丛. 辽河流域水污染治理技术评估与优选[D]. 沈阳: 东北大学, 2011. [5] 李娇, 宋永会, 蒋进元, 等.水污染治理技术综合评估方法研究[J]. 北京师范大学学报(自然科学版),2020,56(2):250-256.LI J, SONG Y H, JIANG J Y, et al. Comprehensive evaluation of water pollution control technologies[J]. Journal of Beijing Normal University (Natural Science),2020,56(2):250-256. [6] 王心, 姜琦, 魏东洋, 等.水专项技术的分类及其就绪度评价[J]. 科技管理研究,2017,37(1):69-74. doi: 10.3969/j.issn.1000-7695.2017.01.013WANG X, JIANG Q, WEI D Y, et al. Research on technical classification and readiness assessment of water special techniques[J]. Science and Technology Management Research,2017,37(1):69-74. doi: 10.3969/j.issn.1000-7695.2017.01.013 [7] YANG Q W, YU X L. Evaluation of rural water environment governance in Changzhou[J]. IOP Conference Series:Earth and Environmental Science,2021,804(4):042026. doi: 10.1088/1755-1315/804/4/042026 [8] ZORPAS A A, POCIOVĂLIŞTEANU D M, GEORGIADOU L, et al. Environmental and technical evaluation of the use of alternative fuels through multi-criteria analysis model[J]. Progress in Industrial Ecology, an International Journal,2016,10(1):3. doi: 10.1504/PIE.2016.078076 [9] 李翔, 孟鑫淼, 郝蕊芳, 等.北京市昌平区生态清洁小流域护坡技术工程示范与综合效益分析[J]. 环境科学学报,2021,41(1):29-38.LI X, MENG X M, HAO R F, et al. Demonstration and comprehensive benefit analysis of slope protection project in ecological and clean small-watersheds in Changping District of Beijing[J]. Acta Scientiae Circumstantiae,2021,41(1):29-38. [10] 周洋. 城市面源污染控制技术集成和工程评估及技术指导[D]. 北京: 北京林业大学, 2019. [11] ANAOKAR G, KHAMBETE A, CHRISTIAN R. Evaluation of a performance index for municipal wastewater treatment plants using MCDM - TOPSIS[J]. International Journal of Technology,2018,9(4):715. doi: 10.14716/ijtech.v9i4.102 [12] HÄMMERLING M, KOCIĘCKA J, ZABOROWSKI S. AHP as a useful tool in the assessment of the technical condition of hydrotechnical constructions[J]. Sustainability,2021,13(3):1304. doi: 10.3390/su13031304 [13] 李新, 李维, 雷文, 等.基于AHP-人工神经网络的城市水环境治理绿色施工评价研究[J]. 水利科技与经济,2021,27(8):18-23. doi: 10.3969/j.issn.1006-7175.2021.08.004LI X, LI W, LEI W, et al. Research on green construction evaluation of urban water environment treatment based on AHP-artificial neural network[J]. Water Conservancy Science and Technology and Economy,2021,27(8):18-23. doi: 10.3969/j.issn.1006-7175.2021.08.004 [14] ALI M A M, KIM J G, AWADALLAH Z H, et al. Multiple-criteria decision analysis using TOPSIS: sustainable approach to technical and economic evaluation of rocks for lining canals[J]. Applied Sciences,2021,11(20):9692. doi: 10.3390/app11209692 [15] 吕红亮, 于德淼, 熊林.海绵城市专项规划编制技术思路与要点探讨: 以天津市海绵城市建设专项规划为例[J]. 建设科技,2016(15):20-23. [16] 周鹏飞, 张其成, 胡东起, 等.海绵城市建设规划法定化思路研究[J]. 水资源保护,2016,32(6):27-31. doi: 10.3880/j.issn.1004-6933.2016.06.004ZHOU P F, ZHANG Q C, HU D Q, et al. Study on legalization of planning of sponge city construction[J]. Water Resources Protection,2016,32(6):27-31. doi: 10.3880/j.issn.1004-6933.2016.06.004 [17] 陈聪.《天津市海绵城市建设技术导则》要点应用解析[J]. 天津建设科技,2019,29(1):42-43. doi: 10.3969/j.issn.1008-3197.2019.01.012CHEN C. Application and analysis of key points of Tianjin sponge city construction technical guidelines[J]. Tianjin Construction Science and Technology,2019,29(1):42-43. doi: 10.3969/j.issn.1008-3197.2019.01.012 [18] 章智勇, 司马勤, 聂俊英.海绵城市建设中的黑臭水体长效治理案例分析[J]. 净水技术,2021,40(9):113-118.ZHANG Z Y, SIMA Q, NIE J Y. Case analysis of long-term remediation for black and odorous water body in sponge city construction[J]. Water Purification Technology,2021,40(9):113-118. [19] 林培.《城市黑臭水体整治工作指南》解读[J]. 建设科技,2015(18):14-15. [20] 高红杰, 袁鹏, 刘瑞霞.我国城市黑臭水体综合整治: 问题分析、治理思路与措施[J]. 环境工程技术学报,2020,10(5):691-695. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20200105GAO H J, YUAN P, LIU R X. Comprehensive governance of urban black and odorous water bodies in China: problem analysis, treatment ideas and measures[J]. Journal of Environmental Engineering Technology,2020,10(5):691-695. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20200105 [21] 胡洪营, 孙艳, 席劲瑛, 等.城市黑臭水体治理与水质长效改善保持技术分析[J]. 环境保护,2015,43(13):24-26.HU H Y, SUN Y, XI J Y, et al. Treatment and water quality improvement technology of black-and-malodorous water body in urban area[J]. Environmental Protection,2015,43(13):24-26. ⊗ -
下载:
点击查看大图
计量
- 文章访问数: 578
- HTML全文浏览量: 320
- PDF下载量: 81
- 被引次数: 0
