改進群組AHP-FCE法對路域的生態環境影響評價研究

朱濤 盧旺林 張丹 張瑞 劉文娟 田俊良 周敏 李輝

摘要：為了全面準確的評價公路建設對生態環境的影響程度，基于高速公路建設特點，從社會環境、生態環境、聲環境、地表水環境、隧道對地下水環境影響及環境空氣六方面構建評價指標體系，結合改進的群組AHP法，構建了改進的群組AHP-FCE相結合的評價模型，對河南省欒川至盧氏高速公路進行生態影響評價。結果表明，指標權重的比例分配更為合理客觀，凸顯了社會環境因素在評價中的作用，改進模型的評價結果更符合生態環境實際情況相符，表明該方法應用于生態環境評價方面具有較好的適用性和推廣價值。

關鍵詞：生態環境影響評價;公路建設;層次分析法（AHP）;改進的群組AHP;模糊綜合評判法（FCE）

中圖分類號：X826 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）02-000-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.02.003

Abstract：In order to comprehensively and accurately evaluate the impact of highway construction on the ecological environment， and based on the characteristics of highway construction， the evaluation index system is constructed from six aspects： social， ecological， acoustic， surface water， tunnel impact on groundwater and air environment.Combined with the improved group AHP method， an improved evaluation model of group AHP-FCE was constructed to evaluate the ecological impact of the Luanchuan to Lushi section of Henan Province.The results show that the proportion distribution of index weights is more reasonable and objective，highlighting the role of social environmental factors in the assessment.The evaluation results of the improved model are more consistent with the actual situation of the ecological environment， which indicated that the model had good applicability and promotion value for ecological environment assessment.

Key words：Ecological environment impact assessment;Highway construction;Analytic hierarchy process （AHP）;Improved group AHP method;Fuzzy comprehensive evaluation method （FCE）

高速公路以其快捷、方便、覆蓋面廣等特點已成為現代交通運輸體系的重要組成部分[1]，一定程度上標志著一個國家或地區社會經濟的發展水平。然而高速公路在帶來巨大經濟效益和社會效益的同時，也帶來了如水土流失、生物多樣性減少[2-4]等環境問題。如何實現高速公路建設的發展與社會、自然環境和諧發展相統一，開展高速公路生態環境評價就顯得尤為重要。

公路建設環境影響評價常用的評價方法有德爾菲法、數理統計法、層次分析法、灰色關聯分析法、模糊綜合評判法等等[5-10]。近年來，方法的改進和實證研究報道不斷增多，如DAEF法、AHP-FCE法、AHP-灰色系統法等[11-14]。然而，無論哪類方法，權重受專家的主觀判斷、選擇偏好等影響，很難做到準確客觀[15]。夏萍[16]對專家權重的確定方法曾做過探索，并將其用于醫療保險業務評價的權重確定，既尊重了個體判斷的結果及其準確性程度，又重視群體綜合意見。可見，充分發揮群組AHP法確定專家權重的優勢、注重評價方法的優勢互補，對于復雜系統的評價具有積極意義。基于此，本文建立了基于社會、生態與自然要素下全面的指標體系與改進的群組AHP-FCE相結合的模型。對河南省欒川至盧氏高速公路建設的生態環境影響進行評價，驗證了改進方法的優越性及準確客觀性。

1 方法

1.1 評價體系構建

高速公路建設的環境影響評價具有多目標和多層次性，根據河南省欒川至盧氏高速公路建設期的特點，指標選取的原則，綜合前人研究成果相及關領域專家意見[17-19]，構建本高速公路建設期環境影響評價的指標體系，包括社會環境、生態環境、聲環境、地表水環境、隧道對地下水環境影響及環境空氣6個一級指標，21個二級指標，建立了該項目的環境影響評價指標體系（圖1）。

1.2 改進的群組AHP法確定權重

新權重的確定[16]是基于傳統AHP法確定權重的基礎上，首先建立遞階式層次結構模型、構造判斷矩陣、計算判斷矩陣、進行一致性檢驗，通過以上步驟，得到每一位專家對指標給出的權重系數及其一致性檢驗，將不能用于分析的剔除;其次將個體判斷矩陣特征值的變化信息用于反映每位專家對綜合排序向量影響程度的變化，即可據此計算每位專家的權重。把通過一致性檢驗的n位專家的個體排序向量看作待識別的樣品，通過對其進行聚類分析，本研究用SPSS軟件對通過一致性檢驗的10位專家進行系統聚類;最后將專家構造的判斷矩陣的一致性程度與各類別的類容量所表達的信息大小結合起來確定專家的綜合權重，根據公式（1）求得新權重Wj。

2 結果與討論

2.1 研究區概況

欒川至盧氏高速公路路線全長75.327km，路線總體走向為由東向西，東起欒川縣洛欒高速公路，西止于盧氏縣三淅高速公路，全線位于欒川縣和盧氏縣境內。全線設特大橋8座共11260.5m、大橋33座共11901.67m、中橋4座共212.88m、互通式立交7座、隧道24座、匝道收費站5處、服務區2處、養護工區2處、監控分中心1處、應急救援中心1處、隧道監控所2處;建設互通立交連接線4條，總長5.604km。

2.2 指標權重的確定

本文借助yaahp層次分析軟件構造評價指標模型，計算得到每一位專家對一級指標給出的權重系數及其一致性檢驗。選取15位專家中有1位專家構建的判斷矩陣不能用于分析，另外4位專家構造判斷矩陣的一致性檢驗不合格（CR>0.1），不能使用，已經將其在表1中篩除。把一致性檢驗合格的10位專家同一指標進行算術平均，得出代表專家全體集中意見的傳統綜合權重，W'1= 0.2365，W'2= 0.2449，W'3= 0.0623，W'4= 0.1552，W'5= 0.1770，W'6= 0.1240。

基于上文中計算出來的10位專家的傳統一級指標權重通過SPSS軟件進行系統聚類，如圖2，結果顯示，以距離為16時聚類成4個類別：第一類有5位專家，編號分別為5，7，10，2，6;第二類有1位專家，編號分別為4;第三類有3位專家，編號為3，9，1;第4類有1位專家，編號為8。結合分類的結果計算了專家權重，再根據公式（1）進一步計算改進的權重，改進的權重見表2。

2.3 高速公路建設期對環境影響的模糊綜合評判

本文根據高速公路建設對環境影響的復雜，多變的特征，選取模糊綜合評價法對河南省欒川至盧氏高速公路建設期的生態環境影響進行量化綜合評價。首先，建立因素集，A=（A1，A2，A3，A4，A5，A6），其中，A1=（A11，A12，A13，A14），A2=（A21，A22，A23，A24），A3=（A31，A32），A4=（A41，A42，A43，A44，A45），A5=（A51，A52，A53，A54，A55），A6=（A61，A62）。其次將高速公路建設對環境的影響分為5個級別，即V=（ V1，V2，V3，V4，V5），并對每個評語賦予一個數值，以便將定性評價轉變成定量評價，即V1=0.2，V2=0.4，V3=0.6，V4=0.8，V5=1.0。其中V1代表極小影響、V2代表較小影響、V3表示一般影響、V4代表較大影響、V5代表極大影響。最后，按照指標無量綱化值及隸屬函數計算得到最終模糊矩陣：

將改進的群組AHP法獲得的權重集與模糊矩陣按照公式（2），計算可得，A= （0.2341， 0.3475， 0.2641， 0.1275， 0.0268）。根據最大隸屬度原則，計算結果為0.3475∈[0.2， 0.4]，則二級綜合評估等級為“較小影響”，這與公路建設環境影響的實際情況是相符的，表明運用改進的群組AHP-FCE法對公路建設期環境質量進行的影響評估是可行的。

3 結論

用構建的改進的群組AHP-FCE法，對欒川至盧氏段高速公路建設期進行了評價，主要結論如下：（1）首次系統從社會環境、生態環境及自然環境三方面構建了6個一級指標，21個二級指標的評價指標體系，較全面的展現了高速公路建設項目所產生的影響，豐富了高速公路建設的評價指標體系。（2）提出了改進的群組AHP-FCE法，并建立了二級評估模型。將此模型首次用于公路建設環境影響的評估，評價結果為較小影響，評價結果更逼近選取段高速公路建設環境的實際情況，表明該方法應用于生態環境方面具有較好的適用性和推廣應用價值。

參考文獻

[1]Han， L. VULNERABILITY ASSESSMENT FOR CASCADING FAILURE IN THE HIGHWAY TRAFFIC SYSTEM. in Transportation Research Board.2015.

[2]Nematollahi， S.， S. Fakheran and A. Soffianian， Ecological impact assessment of road networks at landscape scale using spatial road disturbance index （SPROADI）. Journal of Environmental Engineering & Landscape Management， 2017，25（3）：297-304.

[3]錢亦兵，雷加強與徐新文， 吐烏大公路建設對生態環境的不良影響及對策[J].干旱區地理，2001，24（2）：165-171.

[4]涂美珍，基于GIS的南方林區公路建設對生態環境影響的綜合評價[D].福州：福建農林大學，2016.

[5]Hu， Q. and H.P. Lu. Rough Set Comprehensive Evaluation Model for Environmental Security Effect of Highway Construction Projects. in International Conference on Energy & Environment Technology.2009.

[6]Zhang， X.B.， et al. Study on fuzzy AHP comprehensive evaluation of the landscape ecology system in highway. in International Conference on Fuzzy Theory & Its Applications.2013.

[7]Akay， A.O.， M. Demir and M. Akgul， Assessment of risk factors in forest road design and construction activities with fuzzy analytic hierarchy process approach in Turkey. Environmental Monitoring and Assessment，2018，190（9）：561.

[8]Lyu， H.， et al.， Assessment of Social-Economic Risk of Chinese Dual Land Use System Using Fuzzy AHP. Sustainability，2018，10（7）：2451.

[9]Wendai Lv， S.J.K.A.， Atmospheric environmental quality assessment method based on analytic hierarchy process. 2019，941.

[10]Lin， S.， J. Lu and Y. Fan， An Ecological Early Warning Indicator System for Environmental Protection of Scenic Areas. Sustainability， 2019，11（8}，ARTICLE-NUMBER = {2344）.

[11]荊麗波.道路生態環境評價指標體系研究[D]北京：北京林業大學，2008.

[12]王忠偉，陳軍.基于模糊綜合評價法的林區公路生態環境影響評價[J].森林工程，2010，26（3）：46-48.

[13]劉瑞超.高速公路對區域發展影響的評價體系研究——以山東省為例[J].地理科學，2012，32（7）：798-806.

[14]徐添花.高速公路綠色施工評價研究[D].長沙：長沙理工大學，2011.

[15]高潔，李錦飛.灰色關聯分析在物流中心選址決策中的應用[J].工業工程，2004，7（3）：44-46.

[16]夏萍.層次分析法中求權重的一種改進[J].中國衛生統計，2011，28（2）：151-154.

[17]Robinson，C.， P.N. Duinker and K.F. Beazley， A conceptual framework for understanding， assessing， and mitigating ecological effects of forest roads. Dossiers Environnement，2010，18（1）：61-86.

[18]Jaeger， J.A.G.， et al.， Predicting when animal populations are at risk from roads： an interactive model of road avoidance behavior. Ecological Modelling，2005，185（2）：329-348.

[19]Coffin， A.W.， From roadkill to road ecology： A review of the ecological effects of roads. J Transp Geogr，2007，15（5）：p.396-406.

[20]范順利，郭蘇，武朋飛.基于AHP-模糊綜合評價法的規劃環境影響評價有效性研究[J].環境科學與管理，2017，42（7）：176-179.

收稿日期：2020-01-15

基金項目：河南省交通運輸廳科技項目（2017J4-1）

作者簡介：朱濤（1986-），男，碩士學歷，高級工程師，研究方向為交通環境保護。