錳礦產資源綠色開發指標評價體系

佘怡東，和思宏，曾汝晴

(1. 廣西大學 數學與信息科學學院，廣西 南寧 530004； 2. 廣西大學 機械工程學院，廣西 南寧 530004； 3. 中南大學 材料科學與工程學院，湖南 長沙 410083)

錳礦產資源綠色開發指標評價體系

佘怡東1，和思宏2，曾汝晴3

(1. 廣西大學 數學與信息科學學院，廣西 南寧 530004； 2. 廣西大學 機械工程學院，廣西 南寧 530004； 3. 中南大學 材料科學與工程學院，湖南 長沙 410083)

以綠色開發作為指導理念，從工藝設備與技術、資源開發利用、污染物排放、污染物回收利用、環境保護等五方面按照AHP方法(層次分析法)構建了一套錳礦產資源綠色開發指標評價體系；運用專家分析法與熵值賦權法相結合確定了指標權值，最終確定了錳礦產資源綠色開發的評價體系。利用該體系，對廣西大新縣下雷錳礦為例進行了具體分析，并給出相關建議。

綠色開發；層次分析法；評價體系

0 前 言

錳被廣泛應用于機械、化工、電子、國防等領域，是生產鋼鐵的不可或缺的原料。但在錳礦產資源被大規模開發利用的情況下，帶來的環境污染破壞問題也不可忽視。針對這些隱患，錢鳴高院士及其團隊率先提出了針對煤炭清潔開發的“綠色開發(Green mining)”的觀點[1]。經由國內外眾多學者、專家對這個觀點理念不斷地改進、完善之后，綠色開發理念運用范圍更為廣泛，被更多企業家和管理階級運用到實際生產之中，以實現資源的循環利用及可持續發展。而錳礦產資源的綠色開發指標評價體系對衡量綠色開發的成功與否起著至關重要的作用。故此，能否構建一個客觀、合理、準確的評價體系對其實現綠色開發具有起著至關重要的作用。而作為一個完整的錳礦產資源綠色開發評價體系應該包括技術的創新性、資源利用的持續性、對周圍環境的友好型、人力資源發展的均衡性等要素。

1 評價指標體系的建立

1.1 構建錳資源綠色開發評價指標體系

本文結合錳資源綠色開發與層次分析法的特點，將該評價體系分為3層。第1層為總目標層，即綠色開發的發展水平程度；第2層為準則層，即評價綠色開發的主要準則；第3層為評價指標層，即描述綠色開發的各項具體指標。1、2、3層分別予以字母D、P、A表示。

根據綠色開發的內涵，并結合錳礦產資源的實際情況構造的錳礦產資源綠色開發指標評價體系，如圖1所示。

圖1 錳礦產資源綠色開發評價指標體系

1.2 具體指標權重的計算

在錳礦產資源綠色開發評價體系中，指標的權重對評價結果準確與否起著至關重要的影響效果。專家法能夠較好地體現了決策者的主觀意向，但卻具有客觀性不夠的缺點；熵值法能保證客觀性且有理論依據作為支撐[2]，但卻沒有利用專家知識。由于存在上述問題，故將專家法的權重與熵值法得到的權重進行組合，得到既有客觀性、又能反映專家經驗的組合權重。

1.2.1 熵值賦權法

熵用S表示，他的概念被普遍應用于化學及熱力學中。而應用在系統論中，熵作為函數描述系統所處的狀態，同時，也能夠度量系統中失序現象。熵值賦權法擁有較高可靠程度，經常被用來確定指標的權值[3-4]。

假設有n個評價對象與m個評價指標，他們所構成的數據集為

S=﹛x1,x2…,xn﹜,xi∈Rm

利用熵值賦權法對指標權值的計算分為四步，具體過程如下。

第1步：原始數據標準化處理

假定評價指標j的理想值為xj*；第j個指標的第i個評價對象的數值為xij；第j個指標的最大值是maxxj*；yij為xij對xj*的接近程度，也即極差化處理后的值。其中，錳礦產資源綠色開發評價指標均為正項指標，采用(1)式處理各指標數值：

(1)

利用比重法定義其標準化值：

(2)

第2步：指標信息輸出熵值e以及信息效用值g

第j個指標信息輸出熵值ej:

(3)

其中，k為常數，與系統的指標數m有關。

指標的信息效用值g則由該項指標的信息輸出熵值ej與1之間的差值所決定，即：

gj=1-ej,j=1,2,…,m

(4)

第3步：計算各指標權重w

(5)

w=(w1,w2,…,wm)T

(6)

熵值賦權法是使用信息效用值g來計算的，指標g值越高，那么這個指標對得分結果的影響程度越大，也就越重要。

第四步：樣本的評價

rij=yij·wj,i=1,2,…n;j=1,2,…,m

(7)

(8)

顯然ri的值與樣本效果呈正相關關系，對所有ri數值進行計算，可以得到錳礦產資源綠色開發指標評價的最終結果。

1.2.2 組合賦權法

專家分析法的權重w1與熵值賦權法的權重w2進行線性組合，由此得出組合權：

w=α·w1+(1-α)·w2

(9)

其中，α是由決策者的主觀偏好所確定的。在這里，為了保證一般性，取作0.5

w=0.5·w1+0.5·w2

(10)

1.3 錳礦產資源綠色開發評價方法

錳礦產資源綠色開發指標評價涉及多因素、多層次的復雜評價過程，需要運用交叉學科的知識對綠色開發提供相應的建議[5]。但由于對各項指標做定性分析存在著不可公度的問題，因此利用模糊數學理論[6]對指標進行定量分析。

將錳礦產資源綠色開發程度記作Z，由礦山清潔標準[7]對錳礦產資源綠色開發發展程度的劃分如下： 0

錳礦產資源綠色開發評價步驟如下：

第1步：確定評判指標集U：

U=﹛A1,A2,…,A16﹜

(11)

第2步：建立評判指標隸屬度矩陣R：

R=(R1,R2,…,Rm)T

(12)

隸屬度矩陣是經由組合賦權法所確定的，式中Ri為A1對應的隸屬度，且隸屬度指標值與綠色開發程度呈正相關關系時，其函數為：

(13)

隸屬度指數與綠色開發程度呈負相關關系時，其函數函數為：

(14)

式中，A為錳礦產資源綠色開發實際指標值；0為最差狀態，p為最差狀態時的指標值；1為理想狀態，q為理想狀態時的指標值。

第3步：確定權重系數矩陣w

w=(w1,w2,…,wm)

(15)

(16)

式中，wi為指標值Ai相應的權值。

第4步：評價結果的計算

Z=R·w

(17)

式中，Z表示綜合評價值，可以判斷錳礦產資源綠色開發程度所處的發展階段。

2 實例分析——以廣西大新縣下雷錳礦為例

廣西大新縣下雷鎮礦藏資源十分豐富，錳礦儲藏量達1.3億t，居全國首位，有“中國錳都”之稱，是自治區工業重點鎮之一。首先，利用專家分析法確定各指標的權值；其次，通過2015年最新統計數據由熵值賦權法計算出每個指標的權值。最后，由公式(10)計算每個指標的組合權用以作為評價的最終權數以及下雷錳礦具體得分。評價得分劃分為五個等級：高(0.85～0.1)，較高(0.7～0.85)，一般(0.5～0.7)，較低(0.3～0.5)，低(0～0.3)。其中A3、A5、A7、A10落在高得分區域；A6、A9落在較高得分區域；A1、A8落在一般得分區域；A2、A16落在較低得分區域；A4、A11、A12、A13、A14、A15落在低得分區域。

把數據帶入公式(17)中，可以得到最終組合權法的綜合評價值為Z組合法=0.539 17，故廣西大新縣下雷錳礦產資源的開發發展程度屬于由傳統開發轉向綠色開發。

3 問題和建議

大新縣下雷錳礦的問題歸納起來有以下兩點：a資源浪費嚴重。技術落后、秩序混亂，廢物以及半生資源回收利用水平不高。特別是對于廢石和尾礦的利用率低下，違背了可持續性發展、循環利用的原則;b環境破壞程度大。開發過程的不當性對地下水資源與大氣環境造成了嚴重的破壞。

針對以上問題，提出了以下建議：a提高技術水平、創新能力。依靠科技創新來推動無廢、少廢的綠色開發技術，以實現“去污、減排、提效、節能”的目的;b提高錳礦產資源的綜合利用率。一方面，提高選礦水平，減少中間過程不必要的消耗；另一方面，對開發過程所產生的廢棄物以及伴生資源盡可能循環利用;c加強生產過程的管理與監督。

4 結 論

錳礦產資源綠色開發的指標評價體系的影響因素繁多，是一項十分復雜的系統工程。本文按照層次分析法構建了一套包含16個評價指標的層次結構模型評價指標體系。并且通過專家分析法、熵值賦權法、組合權法等方法對各個指標的權重進行了確定，并采用模糊數學理論建立了最終的評價系統。利用錳礦產資源綠色開發的指標評價體系，對廣西大新縣下雷錳礦進行相應的分析，得出2015年下雷錳礦產資源綠色開發組合權評分為0.539 17，處于由傳統開發轉向綠色開發的發展程度。最后，點出了下雷錳礦開發過程存在的問題以及相應的解決建議。

[1] 錢鳴高. 綠色開采的概念與技術體系[J]. 煤炭科技, 2003(4): 1-3.

[2] 楊雅勛,李子春,李子青,等. 基于組合權值灰關聯法的舊橋加固方案評價[J]. 長安大學學報(自然科學版), 2007(5): 62-65.

[3] 郭顯光. 改進的熵值法及其在經濟效益評價中的應用[J]. 系統工程理論與實踐, 1998(12): 99-103.

[4] 潘霄. 基于AHP和熵值法的中小醫藥企業灰色綜合信用評價[D]. 成都: 電子科技大學, 2013.

[5] 劉志文. 錳礦露天轉地下開采隔離層厚度優化分析[J]. 中國錳業, 2016(6): 79-80.

[6] 傅林. 某錳礦采礦方法的技術改進[J]. 中國錳業, 2017(1): 82-84.

[7] 羅德江, 吳尚昆, 郭科. 基于組合權—灰色關聯分析法的礦產資源開發利用綜合評價[J]. 金屬礦山, 2015(2): 20-25.

Evaluation Index System of Manganese Mineral Resources Green Exploitation

SHE Yidong1, HE Sihong2, ZENG Ruqing3

(1.SchoolofMathematicsandInformationScience,GuangxiUniversity,Nanning,Guangxi530004,China;2.SchoolofMathematicsandInformationScience,GuangxiUniversity，Nanning,Guangxi530004,China;3.SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha,Hunan410083,China)

With the green development as the guide, a hierarchical model evaluation index system is constructed from process equipment and technology, including resource exploitation and utilization, pollutant discharge, pollutant recycling and environmental protection. The combination of expert analysis and entropy weighting method are used to determine the weight of index. Finally, the evaluation system of green development of manganese mineral resources will be determined. Based on this system, a detailed analysis and some suggestions are made to Xialei Mn-Mine of Daxin in Guangxi.

Green development; Analytic hierarchy process; Evaluation system

2017-06-09

中國制造2025的廣西制造企業生產車間智能化管理研究(201610593063)

佘怡東(1996-)，女，湖南郴州人，在讀大學生，研究方向：應用數學，手機：18577814281，E-mail：18577814281@wo.cn.

F426.1

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.04.036