模糊綜合評價法在公路項目環境比選中的應用

程偉斌、李向陽

（1.安徽省交通科學研究院，安徽 合肥 230091；2.廣西交科集團有限公司，廣西 南寧 530007）

0 引言

公路工程線路方案的擬定一方面需要考慮路網合理性及工程的可行性，另一方面還要從環境角度進行綜合論證，有時環境制約因素對線路方案起到主導作用，近年來公路項目環境比選內容顯得尤為重要。目前公路項目環境影響評價中的方案比選主要采用定性分析、人為主觀判定的方法，往往造成方案比選內容不充分、說服力不強等問題。本文嘗試以南方某高速公路（簡稱“A 高速”）為例構建了方案環境比選的多層次指標體系，采用模糊評價法對多方案環境因素進行多級綜合評判。A 高速線路里程約為190km，路基寬為24.5～26m，橋隧比約為21.6%。沿線以山嶺重丘區為主。受環境敏感區、地形及礦產資源等因素對工程選線的制約，工程設置了兩個路段（分別簡稱“路段一”和“路段二”）南北大走廊帶方案比選（見圖1）。其中，路段一走廊帶內分布有自然保護區、水源保護區、濕地公園、多處重要礦產資源等，制約因素多，方案比選涉及的環境因素較為復雜，該段方案比選具有一定的代表性。

圖1 A 高速方案設置情況

1 方案比選評價指標體系的構建

目前國內路網規劃環評及相關文獻資料[1]對公路項目環境影響評價指標的建立均做了較多研究，本文結合項目特點，并借鑒路網規劃環評及相關文獻資料的成果，從生態環境、水環境、聲環境、社會環境等環境因素入手，建立4 個一級指標體系。對于生態環境因素，主要從生態敏感區、植被、林地占用、保護動物、保護植物、土石方量等因素考慮，建立6 個二級指標，基本能夠完整描述工程對生態的影響程度；對于水環境因素，從水源保護區及跨越水體敏感程度等兩個方面進行描述；對于聲環境因素，從評價范圍內敏感點數量、集中敏感點數量、穿越村莊及城鎮區域情況等4 個方面進行描述；對社會環境因素而言，分別從占地、耕地占用、拆遷、穿越城鎮規劃區、行車安全（事故風險角度）、路網合理性（路網結構合理性及運營里程影響能源消耗及污染物排放）等6 個方面進行考慮。共建立了4 個一級指標，18 個二級指標，詳情如表1 所示。

表1 公路項目環境比選評價指標體系

表1（續）

表1 所建立的指標基本涵蓋了制約項目選線的關鍵性因素，能夠較客觀地描述項目的環境影響因素，以保證模糊綜合評價的合理性、科學性[2]。

2 方案環境比選模糊綜合評價

2.1 評判模型

模糊綜合評價模型的建立包含如下內容：一是建立評判系統，確定評價因素集；二是確定隸屬度矩陣；三是確定權重分配向量；四是計算模糊評判集，按大小對方案進行排序和優選。

多級模糊綜合評價應先按最低層次的各個因素進行綜合評判，然后再按上一層次的各個因素進行綜合評判，逐層向上進行，直到最后的一個層次(最高層次)，得出最后的綜合評判結果[3]。

2.2 評價指標隸屬度的確定

定量指標主要包含工程數量和涉及環境敏感區數量，工程數量或涉及環境敏感區數量多的方案對環境影響相對也較大，本文采用最大隸屬函數模型來模擬各單元因素定量指標的隸屬函數。定性指標評價集合由最滿意到最不滿意分為{很好，較好，一般，較差，很差}或{小，較小，中等，較大，大}。根據專家和專業科技人員的傾向性意見進行評分，得出隸屬函數為k(vi)=vi/5，vi為評分數。

方案比選前應對各方案進行初步篩查，對于穿越法律法規禁止穿越區域的線路方案提前予以排除，確保比選方案均為可實施的項目[4]。

根據A 高速路段南、北方案線路設置情況得出兩個方案環境比選指標評分和隸屬度，詳情如表2 所示。

表2 將4 個一級指標、18 個二級指標中的定性指標通過評分計算出隸屬度，對于定量指標，通過最大隸屬函數模型計算出隸屬度，實現了各指標的定量化表述，是下一步模糊綜合評價的基礎[5]。

表2 A 高速線路方案環境比選體系表（南線、北線）

2.3 權重向量的確定

模型中各評判因素的權重反映了各自對方案的影響程度，直接表現在評判結果中。為避免產生較大的主觀隨意性，本文一、二級指標均采用二元對比模糊矩陣法來確定各因素的權重[6]。

二元對比模糊矩陣法是通過兩兩對比，并綜合評比得到需要評價的一組研究對象的重要性排序[7]。

設φj(vi)表示vi相對于vj的權重，φi(vj)表示vj相對于vi的權重。以下給出一種二元對比模糊矩陣法權重的確定方法（見表3）。

表3 二元對比模糊矩陣法權重的確定方法

2.3.1 二級指標模糊評價權重的確定

根據二元對比模糊矩陣法得出生態環境、水環境、聲環境、社會環境二級指標的二元對比矩陣，并得出各因素二級指標的權重。

生態環境因素優化權重為：A1={0.38，0.14，0.08，0.18，0.18，0.05}；水環境因素優化權重為：A2={0.69，0.31}；聲環境因素優化權重為：A3={0.16，0.25，0.25，0.35}；社會環境因素優化權重為：A4={0.15，0.17，0.17，0.21，0.15，0.15}。

2.3.2 一級指標模糊評價權重的確定

根據二元對比模糊矩陣法得出一級指標的二元對比矩陣，并得出一級指標優化權重為：A={0.37，0.26，0.26，0.11}。

2.4 模糊綜合評價

2.4.1 二級模糊綜合評價

各因素二級模糊綜合評價結果為：Bi=Ai×Ri。

A1={0.38，0.14，0.08，0.18，0.18，0.05}；A2={0.69，0.31}；A3={0.16，0.25，0.25，0.35}；A4={0.15，0.17，0.17，0.21，0.15，0.15}。

生態環境因素二級模糊綜合評價結果為：B1=A1×R1={0.82，0.40}，南線方案綜合評價值為0.82，大于北線方案0.40，因此從生態環境角度評價，南線方案較優；水環境因素二級模糊綜合評價結果為：B2=A2×R2={0.66，0.87}，南線方案綜合評價值為0.66，小于北線方案0.87，因此從水環境角度評價，北線方案較優；聲環境因素二級模糊綜合評價結果為：B3=A3×R3={0.56，0.50}，南線方案綜合評價值為0.56，大于北線方案0.50，因此從聲環境角度評價，南線方案較優；社會環境因素二級模糊綜合評價結果為：B4=A4×R4={0.47，0.68}，南線方案綜合評價值為0.47，大于北線方案0.68，因此從社會環境角度評價，北線方案較優。

2.4.2 一級模糊綜合評價

一級模糊綜合評價由二級模糊綜合矩陣結果構成。一級模糊綜合評價結果表明：南線方案綜合評價值為0.67，大于北線方案綜合評價值0.58，南線方案較優。這一結果與采用常規定性分析方法所得的結果一致。

3 結論

第一，采用模糊綜合評價法可使得方案比選的環境優劣程度得到定量區分，但目前國內尚未見到用于工程實例中。本文為解決目前公路項目環境影響評價方案環境比選因子選取和權重不清晰的問題進行了有益的嘗試，具有一定的參考意義和應用價值。第二，評價指標的賦值（特別是定性指標）受人為主觀因素的影響，對某些指標如林地生態環境破壞和水土流失等采用3S 技術，可一定程度上提高定性指標賦值的準確性和合理性。第三，本文對具體項目方案比選的指標體系進行了研究，下一步還需要研究指標體系的一般特征，對不同影響類型的公路項目分別進行研究，建立評價指標體系庫，以服務于各種類型公路項目環境比選。