山地城市高速公路建設全周期環境影響評價指標體系與方法研究

摘要 高速公路建設與自然、生態和社會環境相互影響、相互制約，研究高速公路建設對山地城市的環境影響，對加快山地城市生態文明建設具有重要作用。文章從規劃期、建設期和運營期三個時間尺維度和自然環境、生態環境及社會環境三個影響維度出發，對山地城市高速公路建設的環境影響進行分析，并依據科學性、系統性、宏觀性和適用性原則，選取21個指標構建山地城市高速公路建設全周期環境影響評價指標體系，提出相應量化評價方法。該模型的設置有利于識別山地城市高速公路建設的環境制約因素，明確項目各階段優化方向，提高山地城市高速公路建設的環境影響評價效率。

關鍵詞 高速公路；山地城市；環境影響；評價體系；量化模型

中圖分類號 U411 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）05-0014-04

0 引言

高速公路建設是山地城市打通對外聯系，加快經濟發展的關鍵一步。“十四五”期間，我國高速公路建設取得了前所未有的快速發展，截至2021年底，高速公路通車里程數已達169 100 km。高速公路建設勢必造成對環境的大規模破壞，研究高速公路建設對山地城市環境的影響，對加快山地城市生態文明建設具有引領作用。

目前，高速公路建設對環境的影響研究已經取得了相當大的進展。Laursen [1]、Kuntson[2]等分析了公路建設對沿線動植物生存環境的影響。Andrews[3]、Lamoni[4]、May[5]等分析了公路建設對路域生態系統的分割、干擾與破壞。Forman等[6]分析了公路建設項目對生態環境和自然環境的影響。林萍[7]、劉寧波[8]等分析了公路建設對社會環境的影響。溫瑀[9]、王辛巖[10]等分析了公路建設對生態環境的影響。

高速公路建設的環境影響已形成較為完善的研究成果，但還未形成能夠針對山地城市高速公路全周期環境影響進行全面、系統評價的指標體系。基于此，該研究在總結貴州省公路建設項目環境保護管理實踐和課題研究總結的基礎上，進一步凝練形成山地城市高速公路建設全周期環境影響指標體系，并提出相應的量化評價方法。

1 山地城市高速公路建設全周期對環境影響分析

高速公路建設全周期環境影響評價是指在高速公路通車運營一段時間后，對高速公路在規劃、建設、運營階段的環境影響進行系統而全面的調查分析，其分析內容包括在項目實施各階段對周邊自然、生態和社會環境可能造成的影響。

1.1 規劃期的環境影響分析

規劃期方案設計對環境的影響會在后續的建設和運營期體現，在規劃階段需完成多項環保評估工作，如規劃環評、生態選線、項目環評、水保方案設計等。

1.2 建設階段的環境影響分析

建設期是規劃和設計方案落地的過程，瀝青攪拌熬制時產生的瀝青煙、施工產生的懸浮顆粒物等都會對項目環境產生影響。涉及指標包括對空氣、水、聲等自然環境，植被覆蓋率、動物棲息地等生態環境，以及居民居住用地、農田用地、基礎設施等社會環境的全方位影響的內容。

1.3 運營階段的環境影響分析

運營階段對環境的影響主要來自汽車尾氣對空氣質量的污染、路（橋）面徑流污染、收費站和服務區等附屬設置的污水污染、交通噪聲污染、對動物生活環境的阻隔分割等負面影響，以及公路實施運營后所對沿線經濟發展、資源開發和旅游的正面影響。

2 山地城市高速公路建設全周期環境影響評價指標體系

2.1 高速公路建設環境影響評價指標體系設置原則

高速公路是自然環境、生態環境和社會環境相結合的產物，具有自然性和社會性，高速公路全周期環境影響評估更是一個具有復雜結構的系統性問題。

為了正確認識高速公路建設項目對環境影響的實際情況，需遵循以下原則設置評價指標體系：

2.1.1 科學性原則

科學合理的評價指標體系應該基于嚴格的結構和客觀事實，堅持理論與實踐相結合，選擇的指標不僅要能反映公路建設全周期環境影響評價的內涵，還要能結合影響因子，充分反映當前項目存在的問題。

2.1.2 系統性原則

高速公路建設是一個復雜問題，指標體系設置需要考慮系統整體性，反映出內部各要素之間與外部因素之間的聯系，且各指標相互獨立，相互呼應。

2.1.3 層次性原則

高速公路建設對環境的影響評價是一個多尺度、多要素的復雜性問題，具有層次性，在進行分析的時候需從不同層級之間的內部邏輯出發，逐步歸納總結。

2.1.4 易用性原則

高速公路建設全周期環境影響評價是在運營后對高速公路規劃、建設和運營中環保工作的系統總結，選用指標應考慮實際評價中的數據易獲取性，盡量不選用難獲取和難定義的指標。定性指標在調查構成中能通過相應辦法進行定量化，最大限度確保精確性。

2.2 山地城市高速公路建設環境影響評價特異性

山地城市高速公路建設全周期環境影響評價是一個多尺度、多維度的綜合性工作，與一般城市高速公路環境影響評價相比，具有以下特異性：

2.2.1 生態敏感

山地城市生態保護紅線面積大，高速公路規劃、選線、建設受地形控制影響，規劃、選線方案可能涉及自然保護區、森林公園等多種類型的自然保護區，建設、運營過程中也不可避免地會對各類生態保護紅線及各類保護區自然、生態環境造成影響。

2.2.2 管理落后

山地城市高速公路參建單位環保意識和管理水平參差不齊，導致部門擬建、在建及建成項目會陸續暴露出資源浪費、環境污染及生態破壞等諸多環境問題。

2.2.3 地域局限

山地城市高速公路多數路段位于山地人煙稀少地區，施工期的環境監測與監理、水保監測與監理、環保設施運行維護等都難以得到有效的監管和保障，未批先建、違法排污、非法占地、非法棄廢等情況時有發生。

2.3 山地城市高速公路建設全周期評價指標體系

基于科學性、系統性、層次性與易用性原則，考慮山地城市高速公路建設環境影響評價中的特異性，構建評價指標體系如圖1所示。

評價指標包括3個時間維度和三個影響維度共計21個指標。依據層次結構模型原則，該指標體系共分為三個層次：

（1）目標層：即山地城市高速公路建設全周期環境影響評價的總體目標，包含了依據指標體系構建原則選取的21個易獲取、易操作、易評價的指標。

（2）準則層：包含了高速公路建設的規劃階段、建設階段和運營階段。

（3）分準則層：包含了自然環境影響、生態環境影響和社會環境影響這三個影響維度。

2.4 指標有效度檢驗方法

由于山地城市高速公路全周期環境影響評價指標的選擇具有主觀性，需對其進行準確性與可靠性檢驗。效度比（CVR）常用于定性指標的有效性檢驗。考慮所選指標多為定性指標，選用效度比（CVR）來評價指標的可靠性，進而反映評價指標體系對山地城市高速公路建設全周期環境影響程度評價的準確性，由專家評定指標與所測度范疇的密切程度，計算公式如公式（1）所示：

CVR=（np?N/2）/（N/2） （1）

式中，np——認為該指標能夠很好反映所測度范疇的專家人數；N——參與指標效度評價的專家總數。

當均認可該指標有效時CVR=1，都不認可時CVR=?1。

3 山地城市高速公路建設全周期環境影響量化評價方法

對于建設項目環境影響一般采用列表法、圖形堆疊法、類比法等方法進行評估[11]，但這些辦法無法反映高速公路建設不同階段和不同層次的影響力，因此，該文將模糊綜合評價法與層次分析法相結合，基于山地城市高速公路的環境影響特性，提出山地高速公路建設全周期的AHP-FCE綜合評價法（Comprehensive Evaluation Method）。

3.1 指標的量化方法

由于所構建指標體系多為定性指標，該研究采用等級隸屬度法進行指標的量化處理。依據項目公司所提交的各個階段材料，如規劃環評報告、項目環評報告等，結合對項目生態選線等工作的現場調研，進行初步打分，并根據相關規范制定指標標準值，最后給指標進行賦值和量化。

所采用的基于模糊集及統計法的指標量化步驟為[12]：

（1）確定3級指標集合，包含了山地高速公路建設的三個時間階段和三個影響維度。第一層總影響指標集合Q={A1， A2， An}，第二層各階段各維度的指標集合Ai={Bij}，i=1，2，3， j=1，2，3，第三層各維度的Bij={Bijk}，i=1，2，3， j=1，2，3， k=1，…，4。

（2）確定5級評價等級集合V={v1，v2，v3，v4，v5}以評價環境影響水平。

（3）應用德爾菲法進行指標等級評判，并轉化評判等級形成評判矩陣。

（4）采用三角形隸屬函數確定每個指標的隸屬度。

（5）將隸屬度值進行標準化處理，采用等比重法得到模糊隸屬度矩陣，利用標準尺度確定各指標量化值。

3.2 權重的確定方法

山地城市高速公路建設影響下的環境系統是一個復雜系統，評價指標都具有層次性與模糊性。層次分析法（AHP）是解決定性判斷的復雜多決策問題的常用方法，但該方法未考慮不同專家的權威、偏好等差異，結果不具有說服力[13]。基于此，該文選用改進AHP計算專家對不同層級指標的綜合權重。首先，對專家個體排序結果進行聚類分析，得到聚類權重；然后，基于通過一致性檢驗的以評判矩陣計算綜合權重；最后，計算各指標綜合權重加權平均值，得到指標最終權重。步驟如下所示[14]：

（1）建立環境影響評價指標多層次結構模型，構建評判矩陣，通過一致性檢驗剔除無效值。

（2）評判矩陣特征值的變化是專家對指標排序影響程度的體現，基于此計算專家權重值為：

Fi=（m+2）?（λmax）i （2）

式中，m——特征向量階數；λmax——最大特征根。

（3）通過對專家評分進行聚類分析后，結合一致性檢驗結構，確定每位專家的綜合權重值為Ki'=Fi· λi，其中λi為聚類所得的權重系數，對Ki'進行歸一化處理得到專家綜合權重Ki。

（4）對每一層進行加權求和得到該層級權重Wj。

3.3 全周期環境影響量化評價方法

為從整體上對山地城市高速公路建設過程對生態環境的實際影響，基于山地城市高速公路的環境影響特性和指標的易用性，提出山地高速公路建設期全周期AHP—FCE綜合評價法（Full-cycle AHP—FCE）。具體步驟如下所示：

（1）現場調研及輔助資料收集，采用3.1方法進行指標量化處理，獲取各指標量化值及模糊隸屬矩陣R。

（2）由于不同評價指標的重要性不同，為反映不同層級不同指標的重要程度，采用3.2中專家綜合權重確定方法計算得到指標權重集合，即W={w1，w2，…，wn}，且。

（3）進行多級模糊綜合運算[12]得到每一級的綜合評判向量A。每一級的指標影響特征值可表示為A=W·R。

（4）通過綜合運算，按照百分制的標準將評價等級量化為V={100，80，60，40，20}，從而得出模糊矩陣綜合評價結果。當級別特征值為100時，說明該高速公路建設對周邊區域環境影響十分嚴重，對自然環境、生態環境和社會環境帶來極大惡劣影響，項目需要進行大規模整改。當級別特征值為0時，表示該高速公路在整個建設周期內環保程度完成度好，以極少的自然環境和生態環境損失為周邊區域發展帶來了極大助力，是需要重點學習的典范。

4 結論

通過對山地城市高速公路建設全周期環境影響指標體系和量化模型的建立，得出以下結論：

（1）對我國山地城市高速公路建設在規劃、建設和運營階段對自然、生態和社會環境的影響進行了歸納總結，提出，在山地城市高速公路建設運營后，有必要提出一套全周期環境影響評價指標體系及綜合評價方法，對已建成高速公路在各個階段的環保工作進行評估，為后續規劃項目提供全階段的環保工作指引。

（2）基于山地城市高速公路建設環境影響評價的特異性，提出了包含了3個階段和3個影響維度的全周期環境影響評價指標內容，并把量化模型的概念運用到山地高速公路全周期環境影響評價上來，將AHP與FCE法相結合建立了一套山地高速公路建設全周期環境影響評價體系。

參考文獻

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