基于改良層次分析法的環境影響評價模型在公路綠色施工中的應用研究

關鍵詞：層次分析法；綠色施工；環境影響評價；公路

中圖分類號：X820.3 文獻標志碼：B

前言

隨著中國經濟的快速發展，公路建設取得了舉世矚目的成就。然而，在公路建設規模的不斷擴張下，公路工程對環境的影響越來越大。為了滿足可持續發展的要求，綠色施工是當前公路工程施工的主要方式。公路綠色施工是指在保證質量、安全等基本要求的前提下，通過科學管理和技術進步，最大限度地節約資源，減少對環境負面影響的施工活動，實現節能、節地、節水、節材和環境保護。然而，中國目前缺乏對公路綠色施工環境影響評價的相關研究，目前國內外對于公路綠色施工環境影響評價方法主要包括層次分析法和綜合指數法等。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，其基本原理是將復雜系統看作一個多層次的遞階系統，并采用遞階層次結構模型來描述。為此，研究以某高速公路為例，對高速公路建設過程中所牽涉到的一系列生態環境問題進行了深入的剖析，運用改進的AHP方法，構建出一套完整的環境影響評估指標體系，并構建出一套適合于高速公路建設的綜合評估模型，最后通過實例分析以證明該模型的科學性和可行性。期望通過此次研究，能為公路建設項目在實施綠色施工過程中提供參考依據，為提高工程項目建設效率提供借鑒和思路。

1公路綠色施工對自然環境的影響分析

1.1評價指標體系構建

某高速公路路線全長約141.4km，全線為雙向四車道。設計行車速度為120km/h，路基寬24.5m，路面寬度為24.5m，總投資約為88.87億元。該項目采用BOT模式建設，項目建成后將由業主負責運營。該高速公路主要有5方面的建設內容：（1）保護耕地；（2）保護自然環境；（3）節約用地；（4）節能減排；（5）經濟社會效益顯著。項目建成后，將實現資源集約利用、環境保護與景觀協調發展。

為更好地掌握高速公路建設項目對自然環境的影響，研究采用相關的定量方法，從質和量兩個方面對指標進行評估。在環境評估中，指標被用來顯示并反映出環境的變化趨勢，它包括了對自然環境背景的識別和描述、對環境影響的可預測性，以及對實際實施情況與計劃目的的偏差進行檢測等。

研究運用問卷調查的方法，對各項指標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，排除對總體目標有較小影響的因素，使指標體系簡單易行，以確保其正確性。

在設計問卷的過程中，研究邀請了領域中有豐富經驗的專家、學者和高速公路建設團隊一線項目管理者，對調研方法、題項設計和語言表述等問題進行了集體討論，并在討論的結果的基礎上對問卷進行改進和完善。在問卷調查對象方面，以高速公路施工單位、管理者和設計者作為首要調查對象。最終，將經過篩選后的環境評價指標，在確保指標的準確性和對目標的貢獻程度的基礎上，構成了高速公路項目綠色施工組織設計的綠色度測算指標體系。

在環境評價指標中，例如水土流失防控措施的合理性、取棄土場設置的合理性等，很難從施工組織設計的內容中或者從計算中獲得具體的數值，因此將其納入定性指標的范疇。所以，在評估的時候，會向高速公路上的權威專家和項目現場的管理者進行咨詢，然后，通過使用模糊語言的五級尺度，并用專家打分的方法對這些指標進行量化。而例如生態防護材料的使用率、再生路面材料的使用率等，都可以在施工組織設計的內容基礎上，通過計算獲得具體的數值，將其稱為量化指標。該類指標的評價主要以國家制定的有關法律、法規、權威標準和規范為依據，并結合行業數據庫和專家經驗。

1.2公路綠色施工評價模型

研究建立的自然環境影響評價指標體系中各種評價指標較多，且對生態環境的影響具有模糊性和不確定性。在此基礎上，研究通過結合模糊綜合評價法，提出了一種基于改進的AHP評價模型。該模型能夠處理定性因素，使其向相反的方向轉變，即實現定量評價。在此過程中，多因素、模糊性等情況最大程度上減少，所得評價結果受到的影響自然降低，準確性得到明顯提高。同時，評價指標均能被全方面地分析，評價結論更為可靠。

在優化AHP法的基礎上，研究通過聚類分析求出專家聚類權值，并根據判斷矩陣的一致性程度，獲得所需的專家綜合權重，而最終的指標權重值則在加權平均后得到。這一目標的實現第一步是構建遞階式層次結構模型，完成一致性檢查，得出各指標的權值和一致性檢查結果，排除不能進行分析的因素。其次，利用各專家在評價矩陣中的特征值，來體現各專家在評價中對評價矢量的貢獻度。

模糊綜合評估方法采用精確的數學方法來描述模糊性現象，借助模糊數學將邊界不清晰、不易量化的因素定量化，然后計算各個因素與評價對象的隸屬度，根據隸屬等級狀況進行綜合評價。在所改進的AHP評價模型中，該方法主要是構建最底層的模糊評估指標集，并確定相應的模糊評價術語集。在指標評估的基礎上，得到所需的模糊隸屬度矩陣，即AHP完成評價過程中關鍵作用的權重矩陣。綜合上述條件，才能得到量化的綜合評估結果。操作流程主要有四步，首先確定因素集和評價集，再確定模糊隸屬矩陣，然后建立權重集，最后進行多級模糊綜合運算。在傳統AHP中，專家對各個因素的權重判斷可能存在主觀性和不確定性。而改進方法引入了模糊數學理論，可以允許專家給出模糊權重，更好地反映專家的主觀判斷。同時，該方法通過模糊關系矩陣的構建，可以簡化判斷矩陣的構建過程，減少了專家的工作量。

2基于改進的AHP法對研究路段評價分析

研究充分考慮了高速公路建設對環境影響的復雜、多變的特性，以構建的環境評價指標體系為基礎，獲得了高速公路建設對自然環境影響的綜合評價指標集。為了完成對高速公路建設對環境的影響的評估，又將公路對自然環境的影響劃分為5個等級，也就是V= （v1，v2，v3，v4，v5），分別對應極小、較小、一般影響、較大和極大的影響。為實現定性向定量評價的轉變，所有評語均被賦予其相應的數值，v1～v5則分別對應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所示二級指標的評價結果。結果表明，在高速公路建設過程中，各要素的作用大小不同。所以，要對有較大影響的因素，采取相應的環境保護措施加以控制。

研究進行了傳統方法與改進方法的權重對比，表2是二級指標傳統與改進指標權重值及排序。如表2所示，節能與能源利用占比15.5%，節材與材料資源利用、節水與水資源利用、節地與土地資源保護、環境保護分別對應23.6%、24.5%、6.23%、30.10%。由此可見，環境保護對環境的影響最大，節水和水資源利用次之，但是各指標之間的差異卻很小，這表明在傳統AHP法中，節材與材料資源利用和節水與水資源利用所占的比重幾乎是相同的。在改進的方法中，環境保護影響排序第一，其次是節材與材料資源利用。相比于傳統AHP方法，改進的方法強調了節材與材料資源利用影響的重要性。

如表3所示三級指標傳統與改進指標權重值及排序結果。由表3可知，各指標的權重變化較小，排序基本上沒有變化。在節材與材料資源利用因素中，臨時工程可周轉材料的使用率是影響最大的因素，其次是生態防護材料的使用率；在節水與水資源利用中，施工駐地節水型器具的使用率是影響最大的因素；在節地與土地資源保護中，施工便道設計的合理性權重值排第一；在節能與能源利用中，節能型機械設備的使用率對環境影響最大；環境保護中邊坡植被恢復率為最大影響因素，施工瀝青煙減排處理為最小影響因素。

將傳統的模糊層次法與所提方法比較，結果如圖1所示。由圖1可知，改進方法與傳統方法相比，二者得到的綜合評價結論均屬于“一般影響”，從而說明了改進的AHP法在公路建設過程中的應用是可行的。然而，傳統的評價方法依靠的是專家的主觀判斷，因此，評價結果受到了很大的影響，權重分配明顯不合理。而所提方法在結合所有專家的判斷矩陣一致程度的同時，綜合了聚類分析結果。所以，該方法能夠對專家的意見進行全面、細致的考量，凸顯出一些重要指標的地位，增強了客觀性與可靠性。

3結束語

高速公路綠色施工可以提高資源利用率、降低能源消耗、減少環境污染，提高行業整體水平，實現高速公路的可持續發展。研究提出基于改良層次分析法的環境影響評價模型在公路綠色施工中的應用。利用改進AHP法建立了公路綠色施工環境影響評價指標體系，其權重的確定采用客觀賦權法，通過專家調查問卷的方式獲得指標體系中各指標的權重，從而建立判斷矩陣，該方法在計算過程中可有效減少人為因素影響。結果顯示，二級指標中，節材與材料資源利用權重占比23.6%，節水與水資源利用占比24.5%，二者相差不大，環境保護占比30.10%，是該級指標中權重最高的；其中，邊坡植被恢復率為最大影響因素，占比21.99%，施工瀝青煙減排處理為最小影響因素，占比12.35%。