基于模糊理論的高速公路生態(tài)安全預(yù)警模型研究

劉欣欣 王貝貝

石家莊鐵道大學(xué)經(jīng)管學(xué)院，河北 石家莊 050000

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基于模糊理論的高速公路生態(tài)安全預(yù)警模型研究

劉欣欣*王貝貝*

石家莊鐵道大學(xué)經(jīng)管學(xué)院，河北 石家莊 050000

高速公路的飛速發(fā)展使得生態(tài)安全評價和預(yù)警研究日益重要，本文基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)框架模型提出了高速公路建設(shè)的生態(tài)安全評價指標(biāo)體系，將模糊理論與層次分析法相結(jié)合，提出了基于模糊多層次的高速公路環(huán)境評價模型。最后以X高速公路的指標(biāo)數(shù)據(jù)加以實證分析以驗證模型的科學(xué)性和有效性。

生態(tài)安全預(yù)警模型；PSR模型；模糊評價法；層次分析法

一、引言

中國高速公路于80年代末起步，高速發(fā)展令世界矚目。到2015年底，高速公路總里程達(dá)到12.3萬公里，位于世界第一。高速公路的建設(shè)和營運(yùn)勢必會對生態(tài)環(huán)境帶來生態(tài)風(fēng)險，因此，高速公路建設(shè)和營運(yùn)的生態(tài)風(fēng)險評估和安全預(yù)警問題是個亟待解決的問題。

大多數(shù)學(xué)者都是基于單一綜合指數(shù)方法構(gòu)建高速公路生態(tài)安全評價模型，過于剛性。而現(xiàn)實系統(tǒng)是復(fù)雜和模糊的，與實際不符。鑒于此，本文基于模糊理論構(gòu)建高速公路生態(tài)安全預(yù)警模型。

二、高速公路建設(shè)的生態(tài)安全評價模型構(gòu)建

(一)高速公路建設(shè)的生態(tài)安全評價指標(biāo)體系構(gòu)建

基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)框架模型，根據(jù)高速公路建設(shè)項目對生態(tài)環(huán)境的影響狀況，結(jié)合研究區(qū)域的實際調(diào)研資料，梳理并借鑒國內(nèi)外公路建設(shè)項目環(huán)境風(fēng)險評價指標(biāo)研究成果，提出了高速公路生態(tài)安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系，壓力指標(biāo)、狀態(tài)指標(biāo)以及響應(yīng)指標(biāo)。壓力指標(biāo)的選取反映了高速公路建設(shè)活動直接對道路生態(tài)系統(tǒng)健康、環(huán)境質(zhì)量安全產(chǎn)生負(fù)面作用。狀態(tài)指標(biāo)反映了高速公路生態(tài)系統(tǒng)的健康和環(huán)境質(zhì)量的安全，并反映了高速公路的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)對相關(guān)人群健康生活的保障狀態(tài)。響應(yīng)指標(biāo)是對高速公路生態(tài)系統(tǒng)壓力做出的限制和補(bǔ)救措施中可量化的部分。

(二)評價權(quán)重的確定

本文采用層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重。在單項指標(biāo)之間通過兩兩比較方式確定相對權(quán)重后，進(jìn)行綜合判斷，從而確定每一層次各個指標(biāo)的相對重要程度及其權(quán)重值。

權(quán)重系數(shù)的確定步驟如下所示：首先，建立層次結(jié)構(gòu)模型(指標(biāo)體系)。其次，建立判斷矩陣。對同一級要素進(jìn)行兩兩比較評價后，根據(jù)判斷的尺度確定其相對重要程度或影響的相對大小，在此基礎(chǔ)上建立判斷矩陣，用1-9分值對因子的重要性進(jìn)行賦值。然后，計算指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。最后，進(jìn)行一致性檢驗。

(三)評價模型的建立

壓力評價因素中構(gòu)建的指標(biāo)為工程占地狀況(耕地林地占用比例、每公里工程占地)、施工人員活動強(qiáng)度(施工人員廢水量、施工人員產(chǎn)生固體廢棄物、施工人員對生物生境的影響)、方案設(shè)計合理性指數(shù)(每公里取土量、每公里棄土量、施工材料選擇合理性、每公里路基挖方、每公里路基填方)。

狀態(tài)評價因素中構(gòu)建的指標(biāo)為水污染指數(shù)(PH值、高錳酸鹽、石油類、氨氮)、空氣污染指數(shù)(TSP、NO2)、噪聲污染指數(shù)(晝/夜間噪音指數(shù))、水土流失程度(水土流失量)、林草覆蓋率、生物多樣性指數(shù)。

響應(yīng)評價因素中構(gòu)建的指標(biāo)為生態(tài)補(bǔ)償率、環(huán)保資金投入比率、水土流失防治(擾動土地整治率、水土流失總治理度、林草植被恢復(fù)系數(shù)、土壤流失控制比、攔渣率)。

壓力指數(shù)、狀態(tài)指數(shù)以及響應(yīng)指數(shù)的評價模型如下所示：

公路生態(tài)安全評價模型如下所示：

CI=PI*B1+SI*B2+RI*B3

三、實證研究

本文通過對X公路生態(tài)風(fēng)險分析，基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)框架模型提出了生態(tài)安全評價指標(biāo)體系，運(yùn)用層次分析法得出各指標(biāo)數(shù)據(jù)的權(quán)重。

由計算結(jié)果可知，二級指標(biāo)壓力指數(shù)為0.806，狀態(tài)指數(shù)為0.7949，響應(yīng)指數(shù)為0.77566。利用高速公路生態(tài)安全評價模型計算可得一級指標(biāo)系統(tǒng)的風(fēng)險綜合指數(shù)為0.7893。參考環(huán)境風(fēng)險指數(shù)范圍，可知目前X公路建設(shè)對于沿線生態(tài)環(huán)境基本無影響。

用層次分析法得到的各指標(biāo)的權(quán)重，得到模糊評價向量

B=[0.109 0.059 0.321 0.062 0.35]*

模糊評價向量結(jié)果顯示X公路生態(tài)環(huán)境的無警隸屬度達(dá)到0.4206，預(yù)警的隸屬度達(dá)到0.406，輕警的隸屬度為0.175，中警和重警的隸屬度都為0。無警和預(yù)警的隸屬度比較高，而中警和重警可能性幾乎沒有，由此可以說明X公路生態(tài)安全總體處于良好的狀態(tài)。

四、結(jié)束語

本文根據(jù)高速公路建設(shè)項目對生態(tài)環(huán)境的影響狀況，結(jié)合X公路的實際調(diào)研資料，梳理并借鑒國內(nèi)外公路建設(shè)項目環(huán)境風(fēng)險評價指標(biāo)研究成果，基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)框架模型提出了高速公路生態(tài)安全評價指標(biāo)體系，進(jìn)一步構(gòu)建了高速公路生態(tài)安全風(fēng)險評價和預(yù)警模型，為高速公路建設(shè)期間生態(tài)安全評價和預(yù)警提示提供了一套方法和理論依據(jù)。

通過對X公路定量分析，發(fā)現(xiàn)X公路建設(shè)的生態(tài)安全指數(shù)為0.7893，說明目前X公路建設(shè)對于沿線生態(tài)環(huán)境基本無影響。對X公路的預(yù)警模糊評價向量為[0.4206 0.406 0.175 0 0]，說明X公路建設(shè)項目的生態(tài)安全在無警與預(yù)警情形下概率都約為0.4，而無警與預(yù)警可能性幾乎為零，表明了其安全狀態(tài)較高，生態(tài)環(huán)境處于良好狀態(tài)。

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[5]周劍.高速公路建設(shè)生態(tài)環(huán)境影響評價指標(biāo)體系研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2006，05：36-37+60.

劉欣欣，女，漢族，石家莊鐵道大學(xué)，研究生在讀；王貝貝，女，漢族，石家莊鐵道大學(xué)，研究生在讀。

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