山區線形標準組合與生態環境保護

趙文彥

（山西省交通規劃勘察設計院，山西太原 030012）

0 引言

山區地域遼闊，自然地理條件復雜，地形、地質條件及生態環境差，常常是嶺峰交錯、崎嶇曲折、高低起伏。公路路線走廊多為沿河、沿溪、越嶺或走山脊；有受地形制約的懸崖陡壁，“V’形溝谷、斜坡、起伏頻繁的重丘山地；有受地質病害制約的泥石流、滑坡等；更有受生態環境制約的地下水發育的灌木、濕地等地帶。在山區公路建設中公路路線線形標準掌握得好壞，直接影響到道路構筑物的設置、設計、對周圍環境的破壞程度以及公路建設費用。而交通部頒布的標準、規范是適用于全國的、具有普遍指導意義的標準，有些技術指標在平原地區容易實現，而在山區則較困難。因此如何選取適用于山區的線形指標組合是很值得我們研究的問題之一。本文通過對山區高速公路線形指標組合研究來減小對生態環境的影響[1-9]。

1 山區線形標準與生態環境

伴隨著科學技術的發展，公路選線技術得到了大幅提高，已由原來的地質選線、環境選線發展到平、縱、橫一體化設計，設計出的線形既能保證運營安全又能很大程度減小對生態環境的破壞。但山區地形復雜，公路設計難度大，不同的線形指標組合將會產生不同的影響。如：（1）公路線形標準組合掌握得好壞，直接影響到道路構筑物的設置、設計、對周圍環境的破壞程度以及公路建設費用[1]。（2）不同的線形標準組合所造成的填挖方量是不同的，填挖方量的多少又影響到公路邊坡防護、土石方運輸、取棄土場地的水土保持等因素。（3）采用不良的線形指標組合容易引起公路交通安全問題，與當今“以人為本”的指導思想相違背。

2 山區公路技術標準組合的合理確定

對于山區高速公路，應采取因地制宜、從實際出發的思想，根據不同路段的具體情況對技術標準組合進行適當變化。合理的變化不僅不會影響公路的使用功能，相反，會有利于環境保護，減小工程量。結合山區高速公路的特點，一般應從以下幾方面入手分析技術標準的變化。

（1）根據路段交通量的變化對技術標準組合作必要的調整。

（2）山區地形條件十分復雜，變化較大，路線布置的區域所經過的地形類別有河谷、山間平原和山嶺。因此應對不同地形類別的路線指標擬定技術標準組合。

（3）平面分離的分離式路基，由于兩條路線所處的路線走廊不同，其面對的自然環境會有所差異，可考慮采用不同的技術標準組合[3]。

3 山區線形標準組合研究

山區公路線形指標組合的確定是公路線形設計的重要內容，涉及到交通安全、運行的經濟成本、生態環境影響等多方面的問題，不同的線形指標組合將會產生不同的效果。以往人們只是憑借自己的經驗進行確定，帶有很大的主觀成分。在此我們從系統工程的觀點出發，兼顧以上各個方面，進行線形標準的確定。

3.1 山區線形標準組合的評價指標

影響山區高速公路線形指標組合的因素是多方面的，且關系錯綜復雜。本文在構建評價指標體系時，主要是從線形指標組合的影響因素來分析，按生態環境、運行的經濟成本、交通安全等方面來進行分類，目的是能夠選出既安全、又經濟、對生態環境影響小的指標組合方案。具體選擇了13個指標作為山區公路路幅方案布設的評價指標，見圖1。

圖1 山區路線方案評價指標體系

3.2 山區線形指標組合評價模型

公路線形指標組合的確定是公路線形設計的重要內容，涉及到交通安全、運行的經濟成本、環境影響等多方面的問題，不同的線形指標組合將會產生不同的效果。本文應用主客觀綜合評價法從幾個方面對線形指標組合進行綜合評價。用多目標的觀點予以綜合考慮，全面權衡利弊得失，從而為系統決策選擇最優方案提供科學的依據。

設有限可行的指標組合方案集A={A1，A2，…，An}；綜合評判選取的指標集 U={u1，u2，…，um}。

（1）評判指標集

子集Ui上的評判指標∈Ui對應于 l個治理方案，個體評判的指標屬性值可表示（i=1，2，…，s）。

評判指標體系包含有定性與定量指標，在構造評判矩陣時要將評判矩陣的屬性值交換到[0，1]區間，并按指標類型進行規范化處理。指標類型基本上可分為效益型（數值越大越好）指標和成本型（數值越小越好）指標[4]。

（2）指標權重的確定

在綜合評價或優選中，各分目標的權重確定是一個重要的問題，它直接涉及到交通安全、運行的經濟成本、環境生態等各方面指標在整體指標中占有的分量如何？各個評價指標對整體而言各占多大的比重？在此我們采用主客觀賦權法確定權重。

在每一類因素中，根據各個因素的重要程度，賦予每個因素以相應的權數。設第i類中的第j個因素u（iji=1，2，…，m；j=1，2，…,n）的權數為aij，則因素權重集為：

（3）山區線形指標組合方案綜合排序

山區線形指標組合的綜合評價采用主客觀綜合評價法進行：

a.對任一綜合評價值，依次對所有方案A（jj=1，2，…，l）進行綜合評判，可獲得指標子集U（ii=1，2，…，s）的指標特征矩陣：

相應的權重為：

權重歸一化：

則可得山區指標組合方案的綜合評判結果：

b.為反映決策者對于組態的偏好要求，應用均衡度變權進行綜合比較：

在

4 實例分析

4.1 項目概況

山區某高速公路在初步設計中對已定路線方案提出3種不同的指標組合方案，見表1，我們采用主客觀綜合評價法選擇最優組合方案。

表1 指標組合方案

4.2 山區線形指標組合方案綜合評定

（1）山區邊坡坡度影響因素值

影響因素見表2。

表2 備選方案有關因素量化值

（2）各指標權重計算

取指標組合A為基點，綜合評價值取為0.35。將規格化指標值代入主客觀權重模型進行計算并代入式（4）進行歸一化，得各分目標歸一化權重：

w=[0.059 1 0.045 4 0.069 8 0.110 8 0.118 1 0.058 6 0.118 7 0.065 5 0.114 6 0.118 7 0.060 4 0.060 3]

（3）線形標準組合綜合評價

采用MATLAB計算線形指標組合方案綜合評價值為：

Zonghe=[0.190 1 0.283 9 0.422 4]

由綜合評價值可知：指標組合C指標組合B指標組合A。

4.3 結果分析

實踐表明應用主客觀綜合評判模型對山區指標組合方案綜合比選，能針對其特點較好地反映客觀實際。所選指標組合技術上可行，運行安全，與地形協調好，對山體破壞小，對生態環境影響比較小，能夠有效地保護自然景觀。從生態保護角度對山區線形指標方案進行比選可以有效保護生態環境。評判結果是合理可取的。

5 結語

山區高速公路建設對山區生態環境影響嚴重，本文從山區公路線形指標組合比選的角度展開探討，并運用主客觀綜合評價法綜合生態環境、運行的經濟成本、交通安全等因素建立評價模型，評選既能保護生態環境又經濟合理的指標組合方案，試圖從山區指標組合評選的角度減小公路建設對生態環境的影響。

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