基于改良層次分析法的環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型在公路綠色施工中的應(yīng)用研究

關(guān)鍵詞：層次分析法；綠色施工；環(huán)境影響評(píng)價(jià)；公路

中圖分類號(hào)：X820.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路建設(shè)取得了舉世矚目的成就。然而，在公路建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)張下，公路工程對(duì)環(huán)境的影響越來(lái)越大。為了滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，綠色施工是當(dāng)前公路工程施工的主要方式。公路綠色施工是指在保證質(zhì)量、安全等基本要求的前提下，通過(guò)科學(xué)管理和技術(shù)進(jìn)步，最大限度地節(jié)約資源，減少對(duì)環(huán)境負(fù)面影響的施工活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)。然而，中國(guó)目前缺乏對(duì)公路綠色施工環(huán)境影響評(píng)價(jià)的相關(guān)研究，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于公路綠色施工環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法主要包括層次分析法和綜合指數(shù)法等。其中層次分析法（Analytic hierarchy process，AHP）是一種基于主觀判斷的決策分析方法，其基本原理是將復(fù)雜系統(tǒng)看作一個(gè)多層次的遞階系統(tǒng)，并采用遞階層次結(jié)構(gòu)模型來(lái)描述。為此，研究以某高速公路為例，對(duì)高速公路建設(shè)過(guò)程中所牽涉到的一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行了深入的剖析，運(yùn)用改進(jìn)的AHP方法，構(gòu)建出一套完整的環(huán)境影響評(píng)估指標(biāo)體系，并構(gòu)建出一套適合于高速公路建設(shè)的綜合評(píng)估模型，最后通過(guò)實(shí)例分析以證明該模型的科學(xué)性和可行性。期望通過(guò)此次研究，能為公路建設(shè)項(xiàng)目在實(shí)施綠色施工過(guò)程中提供參考依據(jù)，為提高工程項(xiàng)目建設(shè)效率提供借鑒和思路。

1公路綠色施工對(duì)自然環(huán)境的影響分析

1.1評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

某高速公路路線全長(zhǎng)約141.4km，全線為雙向四車道。設(shè)計(jì)行車速度為120km/h，路基寬24.5m，路面寬度為24.5m，總投資約為88.87億元。該項(xiàng)目采用BOT模式建設(shè)，項(xiàng)目建成后將由業(yè)主負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)。該高速公路主要有5方面的建設(shè)內(nèi)容：（1）保護(hù)耕地；（2）保護(hù)自然環(huán)境；（3）節(jié)約用地；（4）節(jié)能減排；（5）經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著。項(xiàng)目建成后，將實(shí)現(xiàn)資源集約利用、環(huán)境保護(hù)與景觀協(xié)調(diào)發(fā)展。

為更好地掌握高速公路建設(shè)項(xiàng)目對(duì)自然環(huán)境的影響，研究采用相關(guān)的定量方法，從質(zhì)和量?jī)蓚€(gè)方面對(duì)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。在環(huán)境評(píng)估中，指標(biāo)被用來(lái)顯示并反映出環(huán)境的變化趨勢(shì)，它包括了對(duì)自然環(huán)境背景的識(shí)別和描述、對(duì)環(huán)境影響的可預(yù)測(cè)性，以及對(duì)實(shí)際實(shí)施情況與計(jì)劃目的的偏差進(jìn)行檢測(cè)等。

研究運(yùn)用問(wèn)卷調(diào)查的方法，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的重要程度采取李克特7分制，以1分為最低，以7分為最高，排除對(duì)總體目標(biāo)有較小影響的因素，使指標(biāo)體系簡(jiǎn)單易行，以確保其正確性。

在設(shè)計(jì)問(wèn)卷的過(guò)程中，研究邀請(qǐng)了領(lǐng)域中有豐富經(jīng)驗(yàn)的專家、學(xué)者和高速公路建設(shè)團(tuán)隊(duì)一線項(xiàng)目管理者，對(duì)調(diào)研方法、題項(xiàng)設(shè)計(jì)和語(yǔ)言表述等問(wèn)題進(jìn)行了集體討論，并在討論的結(jié)果的基礎(chǔ)上對(duì)問(wèn)卷進(jìn)行改進(jìn)和完善。在問(wèn)卷調(diào)查對(duì)象方面，以高速公路施工單位、管理者和設(shè)計(jì)者作為首要調(diào)查對(duì)象。最終，將經(jīng)過(guò)篩選后的環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)，在確保指標(biāo)的準(zhǔn)確性和對(duì)目標(biāo)的貢獻(xiàn)程度的基礎(chǔ)上，構(gòu)成了高速公路項(xiàng)目綠色施工組織設(shè)計(jì)的綠色度測(cè)算指標(biāo)體系。

在環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)中，例如水土流失防控措施的合理性、取棄土場(chǎng)設(shè)置的合理性等，很難從施工組織設(shè)計(jì)的內(nèi)容中或者從計(jì)算中獲得具體的數(shù)值，因此將其納入定性指標(biāo)的范疇。所以，在評(píng)估的時(shí)候，會(huì)向高速公路上的權(quán)威專家和項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的管理者進(jìn)行咨詢，然后，通過(guò)使用模糊語(yǔ)言的五級(jí)尺度，并用專家打分的方法對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行量化。而例如生態(tài)防護(hù)材料的使用率、再生路面材料的使用率等，都可以在施工組織設(shè)計(jì)的內(nèi)容基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算獲得具體的數(shù)值，將其稱為量化指標(biāo)。該類指標(biāo)的評(píng)價(jià)主要以國(guó)家制定的有關(guān)法律、法規(guī)、權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范為依據(jù)，并結(jié)合行業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)和專家經(jīng)驗(yàn)。

1.2公路綠色施工評(píng)價(jià)模型

研究建立的自然環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各種評(píng)價(jià)指標(biāo)較多，且對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響具有模糊性和不確定性。在此基礎(chǔ)上，研究通過(guò)結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)法，提出了一種基于改進(jìn)的AHP評(píng)價(jià)模型。該模型能夠處理定性因素，使其向相反的方向轉(zhuǎn)變，即實(shí)現(xiàn)定量評(píng)價(jià)。在此過(guò)程中，多因素、模糊性等情況最大程度上減少，所得評(píng)價(jià)結(jié)果受到的影響自然降低，準(zhǔn)確性得到明顯提高。同時(shí)，評(píng)價(jià)指標(biāo)均能被全方面地分析，評(píng)價(jià)結(jié)論更為可靠。

在優(yōu)化AHP法的基礎(chǔ)上，研究通過(guò)聚類分析求出專家聚類權(quán)值，并根據(jù)判斷矩陣的一致性程度，獲得所需的專家綜合權(quán)重，而最終的指標(biāo)權(quán)重值則在加權(quán)平均后得到。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)第一步是構(gòu)建遞階式層次結(jié)構(gòu)模型，完成一致性檢查，得出各指標(biāo)的權(quán)值和一致性檢查結(jié)果，排除不能進(jìn)行分析的因素。其次，利用各專家在評(píng)價(jià)矩陣中的特征值，來(lái)體現(xiàn)各專家在評(píng)價(jià)中對(duì)評(píng)價(jià)矢量的貢獻(xiàn)度。

模糊綜合評(píng)估方法采用精確的數(shù)學(xué)方法來(lái)描述模糊性現(xiàn)象，借助模糊數(shù)學(xué)將邊界不清晰、不易量化的因素定量化，然后計(jì)算各個(gè)因素與評(píng)價(jià)對(duì)象的隸屬度，根據(jù)隸屬等級(jí)狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。在所改進(jìn)的AHP評(píng)價(jià)模型中，該方法主要是構(gòu)建最底層的模糊評(píng)估指標(biāo)集，并確定相應(yīng)的模糊評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)集。在指標(biāo)評(píng)估的基礎(chǔ)上，得到所需的模糊隸屬度矩陣，即AHP完成評(píng)價(jià)過(guò)程中關(guān)鍵作用的權(quán)重矩陣。綜合上述條件，才能得到量化的綜合評(píng)估結(jié)果。操作流程主要有四步，首先確定因素集和評(píng)價(jià)集，再確定模糊隸屬矩陣，然后建立權(quán)重集，最后進(jìn)行多級(jí)模糊綜合運(yùn)算。在傳統(tǒng)AHP中，專家對(duì)各個(gè)因素的權(quán)重判斷可能存在主觀性和不確定性。而改進(jìn)方法引入了模糊數(shù)學(xué)理論，可以允許專家給出模糊權(quán)重，更好地反映專家的主觀判斷。同時(shí)，該方法通過(guò)模糊關(guān)系矩陣的構(gòu)建，可以簡(jiǎn)化判斷矩陣的構(gòu)建過(guò)程，減少了專家的工作量。

2基于改進(jìn)的AHP法對(duì)研究路段評(píng)價(jià)分析

研究充分考慮了高速公路建設(shè)對(duì)環(huán)境影響的復(fù)雜、多變的特性，以構(gòu)建的環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系為基礎(chǔ)，獲得了高速公路建設(shè)對(duì)自然環(huán)境影響的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)集。為了完成對(duì)高速公路建設(shè)對(duì)環(huán)境的影響的評(píng)估，又將公路對(duì)自然環(huán)境的影響劃分為5個(gè)等級(jí)，也就是V= （v1，v2，v3，v4，v5），分別對(duì)應(yīng)極小、較小、一般影響、較大和極大的影響。為實(shí)現(xiàn)定性向定量評(píng)價(jià)的轉(zhuǎn)變，所有評(píng)語(yǔ)均被賦予其相應(yīng)的數(shù)值，v1～v5則分別對(duì)應(yīng)0.2、0.4、0.6、0.8和1.0，所屬范圍分別是（0，0.2）、（0.2，0.4）、（0.4，0.6）、（0.6，0.8）和（0.8，1.0）。如表1所示二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果。結(jié)果表明，在高速公路建設(shè)過(guò)程中，各要素的作用大小不同。所以，要對(duì)有較大影響的因素，采取相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)措施加以控制。

研究進(jìn)行了傳統(tǒng)方法與改進(jìn)方法的權(quán)重對(duì)比，表2是二級(jí)指標(biāo)傳統(tǒng)與改進(jìn)指標(biāo)權(quán)重值及排序。如表2所示，節(jié)能與能源利用占比15.5%，節(jié)材與材料資源利用、節(jié)水與水資源利用、節(jié)地與土地資源保護(hù)、環(huán)境保護(hù)分別對(duì)應(yīng)23.6%、24.5%、6.23%、30.10%。由此可見(jiàn)，環(huán)境保護(hù)對(duì)環(huán)境的影響最大，節(jié)水和水資源利用次之，但是各指標(biāo)之間的差異卻很小，這表明在傳統(tǒng)AHP法中，節(jié)材與材料資源利用和節(jié)水與水資源利用所占的比重幾乎是相同的。在改進(jìn)的方法中，環(huán)境保護(hù)影響排序第一，其次是節(jié)材與材料資源利用。相比于傳統(tǒng)AHP方法，改進(jìn)的方法強(qiáng)調(diào)了節(jié)材與材料資源利用影響的重要性。

如表3所示三級(jí)指標(biāo)傳統(tǒng)與改進(jìn)指標(biāo)權(quán)重值及排序結(jié)果。由表3可知，各指標(biāo)的權(quán)重變化較小，排序基本上沒(méi)有變化。在節(jié)材與材料資源利用因素中，臨時(shí)工程可周轉(zhuǎn)材料的使用率是影響最大的因素，其次是生態(tài)防護(hù)材料的使用率；在節(jié)水與水資源利用中，施工駐地節(jié)水型器具的使用率是影響最大的因素；在節(jié)地與土地資源保護(hù)中，施工便道設(shè)計(jì)的合理性權(quán)重值排第一；在節(jié)能與能源利用中，節(jié)能型機(jī)械設(shè)備的使用率對(duì)環(huán)境影響最大；環(huán)境保護(hù)中邊坡植被恢復(fù)率為最大影響因素，施工瀝青煙減排處理為最小影響因素。

將傳統(tǒng)的模糊層次法與所提方法比較，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，改進(jìn)方法與傳統(tǒng)方法相比，二者得到的綜合評(píng)價(jià)結(jié)論均屬于“一般影響”，從而說(shuō)明了改進(jìn)的AHP法在公路建設(shè)過(guò)程中的應(yīng)用是可行的。然而，傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法依靠的是專家的主觀判斷，因此，評(píng)價(jià)結(jié)果受到了很大的影響，權(quán)重分配明顯不合理。而所提方法在結(jié)合所有專家的判斷矩陣一致程度的同時(shí)，綜合了聚類分析結(jié)果。所以，該方法能夠?qū)＜业囊庖?jiàn)進(jìn)行全面、細(xì)致的考量，凸顯出一些重要指標(biāo)的地位，增強(qiáng)了客觀性與可靠性。

3結(jié)束語(yǔ)

高速公路綠色施工可以提高資源利用率、降低能源消耗、減少環(huán)境污染，提高行業(yè)整體水平，實(shí)現(xiàn)高速公路的可持續(xù)發(fā)展。研究提出基于改良層次分析法的環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型在公路綠色施工中的應(yīng)用。利用改進(jìn)AHP法建立了公路綠色施工環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，其權(quán)重的確定采用客觀賦權(quán)法，通過(guò)專家調(diào)查問(wèn)卷的方式獲得指標(biāo)體系中各指標(biāo)的權(quán)重，從而建立判斷矩陣，該方法在計(jì)算過(guò)程中可有效減少人為因素影響。結(jié)果顯示，二級(jí)指標(biāo)中，節(jié)材與材料資源利用權(quán)重占比23.6%，節(jié)水與水資源利用占比24.5%，二者相差不大，環(huán)境保護(hù)占比30.10%，是該級(jí)指標(biāo)中權(quán)重最高的；其中，邊坡植被恢復(fù)率為最大影響因素，占比21.99%，施工瀝青煙減排處理為最小影響因素，占比12.35%。