analyse multi-critères

1. Gaëlle Guesdon
Faculté des sciences et de génie
Université Laval
ÉVALUATION DES IMPACTS
ENVIRONNEMENTAUX (EIE)
5e. Méthodes et outils
Aide multicritère à la décision-
Comparaison de Saaty
2011-03-15

2. 2
1. Aide multicritère à la décision – comparaison de Saaty
Dans l’analyse multicritère, quatre grandes étapes:
 définition des solutions potentielles (actions ou scénarii) et désignation de la
problématique (tri, choix,…);
 analyse des conséquences des actions, l’élaboration des critères et évaluation de
chaque action sur les critères (tableau de performance);
 modélisation des préférences globales et des procédures d’agrégation des
performances (critères à retenir, importance relative des critères);
 synthèse multicritère (analyse de résultats, sensibilité ou robustesse).

3. 3
Méthode de Saaty
L’analyse hiérarchique multicritère, inventée par le mathématicien Thomas Saaty
(1980), permet la comparaison et le choix entre des options préétablies.
Elle repose sur la comparaison de paires d’options et de critères.
Création de la méthode AHP = Analyse Hiérarchique des procédés
Principes fondamentaux de la méthode AHP:
1. Structuration hiérarchique (classes - critères - poids)
2. Structuration des priorités (sous critères - rangs)
3. Cohérence logique
4. Méthode semi-quantitative
Le logiciel Expert Choice développé aux US par F. Saaty (1985) est la version
informatique de la méthode.
1. Aide multicritère à la décision – Comparaison de Saaty

4. 4
Méthode multicritère d’aide à la décision intégrant plusieurs critères et arrivant à
un choix justifié de technologie, la décision est alors dite rationnelle, systématique
et correctement prise.
Avantage de la méthode AHP :
 sa capacité de structurer un problème complexe, multicritère, multi personne et
multi période de façon hiérarchique,
 la comparaison binaire des éléments (alternatives, critères et sous critères),
 et la facilité de son support informatique, le logiciel Expert Choice.
Trois principes de la méthode AHP :
 la structuration hiérarchique
 la structuration des priorités, comparaison binaire
 la cohérence logique
1. Aide multicritère à la décision – Comparaison de Saaty
Description de la méthode AHP

5. 5
 La méthode AHP passe par une conversion ordinale  attribution d’un facteur de
pondération aux critères  poids
 Utilisation d’une échelle de valeurs :
Degrés
d’importance
Définitions Explications
1.0 importance égale des deux
éléments
Deux éléments contribuent autant à la
propriété
3.0 un élément est un peu plus
important que l’autre
L’expérience et l’appréciation
personnelles favorisent légèrement
un élément par rapport à un autre
5.0 un élément est plus important
que l’autre
L’expérience et l’appréciation
personnelles favorisent fortement in
élément par rapport à un autre
7.0 un élément est beaucoup plus
important que l’autre
Un élément est fortement favorisé et
sa dominance est attestée dans la
pratique
9.0 un élément est absolument plus
important que l’autre
Les preuves favorisant un élément
par rapport à un autre sont aussi
convaincantes que possible
Echelle de valeurs (d’après Saaty, 1984)
1. Aide multicritère à la décision – Comparaison de Saaty

6. Critères économique technique social Éco. Tech. Soc. ∑ = ∑ / 3
économique 1 2 3 0.55 0.57 0.50 1.62 0.54
technique 1/2 1 2 0.27 0.29 0.33 0.89 0.30
social 1/3 1/2 1 0.18 0.14 0.17 0.49 0.16
∑ = 1.83 3.5 6 1.00 1.00 1.00
• La valeur propre (poids) des différents
éléments s'obtient par la normalisation de la
matrice réciproque.
• Le poids total des alternatives est obtenu
par l'addition des différents poids de chacun
des critères et sous-critères.
6
w w w w w w w w
w w w w w w w w
w w w w w w w w
w w w w w w w w
n
n
n
n n n n n
1 1 1 2 1 3 1
2 1 2 2 2 3 2
3 1 3 2 3 3 3
1 2 3
/ / / ... /
/ / / ... /
/ / / ... /
... ... ... ... ...
/ / / ... /
















1er Économique > 2ème Technique > 3ème Social
Exemple: Cas de critères à poids variables
Matrice réciproque : La matrice sert à
une comparaison binaire
1. Aide multicritère à la décision – Comparaison de Saaty
Matrice de comparaison

7. 7
1. Aide multicritère à la décision – Comparaison de Saaty
Trois calculs sont nécessaires pour arriver aux valeurs des priorités :
 additionner les colonnes de la matrice: tous les éléments d’une même colonne
sont additionnés;
 normaliser la matrice: chaque entrée de la matrice est divisé par le total de sa
colonne. La normalisation de la matrice permet alors des comparaisons
significatives entres les éléments;
 et calculer la moyenne des lignes: tous les éléments d’une même ligne de la
matrice normalisé sont additionnés et ensuite divisé par le nombre d’entrées qu’elle
comporte.
Le résultat des étapes précédentes fournit les pourcentages des priorités globales
relatives. Ces calculs sont effectués par le logiciel Expert Choice.

8. 8
Avantages de la méthode Permet une analyse de sensitivité rapide :
- Les critères peuvent avoir des importances variables.
- Le nombre de critères et sous-critères n’est pas limité.
Le problème tel que posé par la méthode AHP donne une certaine réponse, mais si le
décideur désire il peut modifier la valeur d’un critère ou ajouter ou éliminer des critères
qu’il juge pertinent.
La méthode lui permet de le faire sans reprendre toute la hiérarchie déjà établie.
Par exemple, le critère économique est sujet à des fréquentes fluctuations, cette
méthode permet de réajuster l’évaluation préalablement effectuée.
1. Aide multicritère à la décision – Comparaison de Saaty

9. Projet :
Projet d’élargissement et transformation d’un centre de transfert en Centre de
traitement de substances dangereuses. Ce centre reçoit 1/3 de déchets dangereux
de Québec. (Groupe Sani-Mobile, Rive Sud de MTL).
Objectifs:
 Faire l’inventaire des technologies disponibles
 Vérifier leur état d’avancement et potentiel économique
 Choisir une technologie/procédé de traitement pour chacune des filières à traiter
 Appliquer une méthode multicritère d’aide à la décision pour le choix des
technologies
 Utiliser des critères techniques, économiques et sociaux pour justifier le choix
9
2. Exemple: Choix de technologies pour un centre de transfert
de Déchets Dangereux (DD)
Source du projet : Galvez-Cloutier R., Ferigutti S., Dubé J-S. (1998). Approche méthodologique pour la
transformation progressive d’un centre de transfert en centre de traitement de substances dangereuses, Vecteur
Environnement, Vol. 31-n°2.

10. 10
Hiérarchie et rangs des
critères et sous-critères
de décision
2. Exemple: Choix de technologies pour un centre de transfert
de Déchets Dangereux (DD)
Critères Sous-critères Rang Justifications
ECONOMIQUE
Coût de capital 1
2
3
Peu élevé
Elevé
Très élevé
Prix de vente des
services
1
2
3
$100 à $200/tonne
$200 à $300/tonne
< $100 ou > $300/tonne
Coût associé à
l’élimination des
résidus
1
2
3
Aucun traitement requis
Résidus peuvent ne pas être traités
Résidus doivent être traités
Profits effectués de la
vente de produits
recyclés
1
2
3
Profit effectué
Profit potentiel
Aucun profit
Coût d’opération 1
2
3
4
< $100/tonne
$100 à $200/tonne
$200 à $300/tonne
> $300/tonne
TECHNIQUE
Faisabilité 1
2
3
Très favorable
Favorable
Moins favorable
Flexibilité 1
2
Traite des contaminants mixtes
Traite seulement des organiques ou des
inorganiques
Capacité de traitement
ou temps de traitement
1
2
3
> 50 tonnes/heure ou < 20 jours
10 à 50 tonnes/heure ou 20 à 100 jours
< 10 tonnes/heure ou >100 jours
Efficacité du traitement
(élimination de la
contamination)
1
2
3
Plus de 95%
Entre 80 et 95%
Moins de 80%
SOCIAL
Acceptation du public 1
2
3
Peu de contestations
Contestations ponctuelles
Contestations locales
Exposition des
travailleurs et de la
population aux
émissions potentielles
1
2
3
Peu d’exposition
Exposition modérée
Exposition importante
Nuisance à la
population
1
2
3
Ponctuelle à faible
Continue modérée
Considérable
Accessibilité financière 1
2
3
4
< $100/tonne
$100 à $200/tonne
$200 à $300/tonne
> $300/tonne

11.  Déchets dangereux: inflammables, corrosifs, lixiviables, radioactifs, réactifs ou
toxiques.
Exemple : résidus miniers, déchets de fabriques de pâtes et papiers, résidus
d’alumineries, déchets dangereux domestiques, huiles usées, boues d’épuration,
sédiments contaminés, déchets biomédicaux…
 Production annuelle de déchets dangereux :
Canada: 6,5 millions de tonnes
Québec: 1,4 millions de tonnes
 Au Québec, 15 centres de transfert (CT) dont 9 dans les régions de Montréal et la
Montérégie.
 Au Québec, 75% de la production totale des déchets dangereux provient des régions
de Lanaudière, Montréal et la Montérégie;
11
2. Exemple: Choix de technologies pour un centre de transfert
de Déchets Dangereux (DD)

12. 12
2. Exemple: Choix de technologies pour un centre de transfert
de Déchets Dangereux (DD)
Etude sur un CT pendant 25 mois :
 Déchets classés selon leur état physique (influence la technologie de traitement)
 liquide
 boues
 sols contaminés
 solides non traitables
Fluctuations hebdomadaires des matières dangereuses pendant la période d’étude
0
500 000
1 000 000
1 500 000
2 000 000
2 500 000
juin-93
juil-93
août-93
sept-93
oct-93
nov-93
déc-93
janv-94
févr-94
mars-94
avr-94
mai-94
juin-94
juil-94
août-94
sept-94
oct-94
nov-94
déc-94
janv-95
févr-95
mars-95
avr-95
mai-95
juin-95
Mois de la période d'étude
Poids
en
kg
liquides boues sols contaminés solides non traitables

13. 13
Problématique :
Choisir les meilleures technologies afin de traiter 3 types de déchets contenant
des multiples contaminants.
2. Exemple: Choix de technologies pour un centre de transfert
de Déchets Dangereux (DD)
Paramètres Liquides Boues
Sols
contaminés
Moyenne hebdomadaire (kg) 104 585 48 571 20 200
Moyenne journalière (kg) 20 917 9 714 4 040
Ecart-type (kg) 68 884 32 056 68 813
Moyenne - Ecart-type (1) (kg) 35 701 16 514 0
Moyenne + Ecart-type (1) (kg) 173 469 80 626 89 013
Fréquence intervalle [(1)/(2)] 88 81 104
% (fréquence / 108) 81.5 75.0 96.3
Coefficient de variation 66.2 66.0 287.3
Statistique descriptive sur les données des déchets

14. 14
CONTAMINANTS TRAITÉS
ÉTAT
PHYSIQUE
DES DÉCHETS
EVALUATION DES
TECHNOLOGIES
TYPES
DE
PROCÉDÉS
Réactifs
Cyanures
Métaux
BPC
Organiques
chlorés
Solvants
halogénés
Organiques
non
halogénés
Autres
organiques
Liquides
et
métaux
Liquides
et
organiques
LIQUIDES
BOUES
SOLS
CONTAMINÉS
Biopile biologique
Bioréacteur biologique
Compostage biologique
Lavage des sols phys.-chim.
Extraction chim. solvants phys.-chim.
Adsorption au charbon physique
Distillation physique
Air stripping physique
Steam stripping physique
Déshalogénation chimique
Oxydation / réduction chimique
Seulement pour les liquides
2. Exemple: Choix de technologies pour un centre de transfert
de Déchets Dangereux (DD)
Technologies retenues pour le traitement des matières dangereuses :

15. 15
Construction d’un arbre hiérarchique (exemple pour le cas de sols contaminés)
2. Exemple: Choix de technologies pour un centre de transfert
de Déchets Dangereux (DD)
Meilleure technologie
Economique Technique Social
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Objectif principal
Critères
….
Biopile Bioréacteur
Sous-critères
Alternatives
Lavage des sols Oxydo - réduction
 Construction de l’arbre avant l’utilisation du logiciel Expert Choice
 4 niveaux hiérarchiques

16. 16
Résultats AHP pour les sols contaminés (critères à poids différents)
Économique Technique Social
0.540 0.297 0.163
Coût
du
capital
Prix
de
vente
Coût
de
l'élimination
des
résidus
Profits
de
la
vente
de
produits
recyclés
Coût
d'opération
Faisabilité
Flexibilité
Capacité
ou
temps
de
traitement
Efficacité
Acceptation
de
la
population
Exposition
face
aux
émissions
Nuisance
à
la
population
Accessibilité
financière
Vecteur de
priorité global =
∑ poids des
critères X poids
des sous
critères X
évaluation des
rangs
Poids relatifs 0,167 0,333 0,167 0,167 0,167 0,167 0,333 0,333 0,167 0,333 0,333 0,167 0,167
TECHNOLOGIES
Biopile 0,270 0,076 0,283 0,188 0,259 0,270 0,143 0,125 0,090 0,200 0,111 0,125 0,259 0,175
Bioréacteur 0,148 0,239 0,090 0,063 0,136 0,148 0,143 0,125 0,090 0,200 0,111 0,125 0,136 0,145
Compostage 0,270 0,076 0,283 0,188 0,259 0,270 0,143 0,125 0,090 0,200 0,111 0,125 0,259 0,175
Lavage des sols 0,148 0,239 0,164 0,188 0,136 0,148 0,286 0,250 0,164 0,200 0,222 0,125 0,136 0,199
Extraction aux
solvants 0,082 0,239 0,090 0,188 0,136 0,082 0,143 0,250 0,283 0,100 0,222 0,250 0,136 0,172
Déshalogénation 0,082 0,132 0,090 0,188 0,075 0,082 0,143 0,125 0,283 0,100 0,222 0,250 0,075 0,134
1,000
Sous
-
critères
= 1
3 calculs effectués par Expert Choice :
 Additionner les colonnes, normaliser la matrice
 Calculer la moyenne des lignes
 Calculer les vecteurs de priorités globales de la technologie
2. Exemple: Choix de technologies pour un centre de transfert
de Déchets Dangereux (DD)

17. 17
0,54
0,297
0,163
0,199
0,175
0,172
0,145
0,134
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
économique technique social total
Poids
des
critères
Poids
des
alternatives
critères
poids
lavage des sols
biopile
compostage
extraction aux solvants
bioréacteurs
déshalogénation
2. Exemple: Choix de technologies pour un centre de transfert
de Déchets Dangereux (DD)
Présentation graphique des résultats d’Expert Choice pour les sols contaminés :

18. 18
2. Exemple: Choix de technologies pour un centre de transfert
de Déchets Dangereux (DD)
Résultats des poids globaux pour les technologies de traitement:
Économique Technique Social Global
Liquides
Oxydation réduction 0.196 0.254 0.144 0.205
Adsorption au charbon 0.172 0.201 0.162 0.179
Air Stripping 0.168 0.149 0.181 0.164
Déshalogénation 0.173 0.123 0.167 0.157
Steam Stripping 0.128 0.153 0.204 0.148
Distillation 0.163 0.120 0.144 0.147
Boues
Oxydation réduction 0.190 0.249 0.178 0.206
Lavage des sols 0.215 0.190 0.187 0.203
Extraction aux
solvants
0.174 0.148 0.160 0.164
Bioréacteur 0.167 0.118 0.219 0.161
Distillation 0.125 0.170 0.178 0.147
Déshalogénation 0.129 0.126 0.077 0.119
Sols
contaminés
Lavage des sols 0.186 0.231 0.184 0.199
Biopile 0.192 0.149 0.168 0.175
Compostage 0.192 0.149 0.168 0.175
Extraction aux
solvants
0.162 0.192 0.172 0.172
Bioréacteur 0.152 0.129 0.147 0.145
Déshalogénation 0.116 0.150 0.162 0.134

19. 19
Résultats du ranking des technologies selon des critères de même poids
(économique = technique = social) Evaluation de la sensibilité de la
méthode
Liquides
Global
Oxydation réduction 0.198
Adsorption au charbon 0.179
Air Stripping 0.166
Steam Stripping 0.161
Déshalogénation 0.154
Distillation 0.142
Boues
Global
Oxydation réduction 0.206
Lavage des sols 0.197
Bioréacteur 0.168
Extraction aux solvants 0.161
Distillation 0.158
Déshalogénation 0.111
Sols contaminés
Global
Lavage des sols 0.200
Extraction aux solvants 0.175
Biopile 0.170
Compostage 0.170
Bioréacteur 0.143
Déshalogénation 0.143
Conclusions:
 L’analyse de sensibilité a permis d’éliminer 2 technologies: distillation et
déshalogénation.
 La première option reste la même pour les 3 cas, cela démontre la supériorité du
1er choix.
2. Exemple: Choix de technologies pour un centre de transfert
de Déchets Dangereux (DD)

20. 20
Alternatives proposées
1) - Système d’oxydo-réduction pour les boues et les liquides (23.6% + 50.9%)
- Lavage chimique des sols pour les Sols contaminés + boues (9.8 + 23.6%)
2) - Lavage des sols pour les Sols contaminés + boues (9.8 + 23.6%)
- Adsorption au charbon pour les Liquides (50.9%)
Rang final des technologies :
2. Exemple: Choix de technologies pour un centre de transfert
de Déchets Dangereux (DD)
Technologies
Liquides
(50,9%)
Boues (23,6%)
Sols
contaminés
(9,8%)
Biopile 2
Bioréacteur 4 4
Compostage 2
Lavage des sols 2 1
Extraction chim solvant 3 3
Déshalogénation 4 6 5
Adsorption au charbon 2
Distillation 6 5
Air stripping 3
Steam stripping 5
Oxydo-réduction 1 1

21. 21
Phases de l’EIE
Listes
de
contrôle
Matrices Réseaux Superposition Modèles SIG
Méthode
d’aide à la
décision
Tri préliminaire + +
Cadrage + + + + + +
Réalisation de l’étude :
- Description de
l’environnement
+ + + + + +
- Détermination des
impacts + + + + +
- Prévision des
modifications +
- Evaluation des impacts + + +
- Détermination des
mesures d’atténuations +
- Evaluation des
mesures d’atténuations + + +
- Evaluation de la
surveillance et du suivi +
Examen +
Décision +
Surveillance et suivi +
3. Les outils appropriés à chaque phase de l’EIE

22. 22
4. La prise de décision en EIE
Le processus d’EIE peut donner différents résultats :
Acceptation du projet sans modification,
Acceptation du projet à certaines conditions,
Acceptation du projet conditionnelle à la réalisation de recherches complémentaires,
Le réexamen du rapport d’étude d’impact,
Complément au rapport,
Rejet du projet.
En EIE, la prise de décision est habituellement unique, globale et sans recours….
soulevant des questions d’ordre éthique et humanitaire en plus des aspects
environnementaux.

23. 23
4. La prise de décision en EIE
Pour une prise de décision efficace :
 Tenir compte de la dimension environnementale afin d’aboutir à une décision
favorable aux milieux biophysiques et humains.
 Processus d’EIE de qualité, depuis la phase de tri préliminaire et de cadrage …
participation du publique.
 Répondre aux questions : le projet est-il justifié ? Après sa réalisation ? Étendue et
importance des changements ?
> Liste non exhaustive des éléments d’information essentiels à la prise de
décision (Inspiré de OCDE/CAD, 1994)

24. 24
4. La prise de décision en EIE
 Le contexte général
 Le contexte dans lequel le projet s’inscrit et les enjeux environnementaux soulevés
 Le contexte politique
 Le problème ou l’enjeu essentiel soulevé
 La relation avec les objectifs, les politiques et les plans de protection de l’environnement
 Les variantes de localisation
Les options à la proposition concernant la localisation
 Les options technologiques
Les options technologiques à la proposition
 La participation du publique
Les perceptions et les enjeux publics clés
Les préoccupations de la population touchée
Les valeurs et les enjeux de consensus et de conflits actuels
Les sources éventuelles de conflits
 L’analyse d’impact
Les coût et les bénéfices
La distribution des gains et des pertes
 L’atténuation, les mesures de compensation, les programmes de surveillance et de
suivi