基于多級模糊綜合評價法的公路建設方案環境影響評價研究

鄭麗華 ZHENG Li-hua；何曉東 HE Xiao-dong；李紅 LI Hong；金鑫 JIN Xin

（①四川資陽臨空產業新城建設開發有限公司，資陽 641300；②中信建設有限責任公司，北京 100020）

0 引言

公路工程作為典型的生態影響型建設項目，在對其進行建設方案設計時，往往會涉及到被劃定為生態保護紅線區的區域，構建科學的環境影響因素評價體系、確定環境影響因素評價指標對公路建設方案尤為重要。寧向向[1]等對常吉高速公路建設方案環境影響評價指標進行了研究，通過劃分環境影響因素層次結構來建立指標評價體系，并確定了等級評價標準。李邦武等[2]對海南省公路建設施工階段建立的環境影響評價體系，提出了評價指標分值計算方法，并確定了各個影響因素評價指標權重。針對在不同地域、不同水文環境下的公路構建多因素的環境影響評價體系[3]，在公路建設方案設計階段評估并降低對環境的影響十分必要。

公路建設項目具有大時空跨度的特點，很難建立統一、多因素的環境影響評價模型，用于評估公路項目在全壽命周期過程中對環境影響程度[4]。目前有關公路建設方案環境影響的評價仍主要遵循以點帶段的原則進行，陳廷方等[5]對公路建設方案環境影響因素進行了研究，基于地質環境影響因素進行了評價指標的選取，通過多級模糊綜合評價法對公路建設方案地質環境影響進行評價，并結合西攀高速公路工程實例對其評價結果進行了驗證；孔艷娜等[6]對公路建設方案水環境影響因素進行了研究，確定了水環境影響因素并進行了水環境影響因素評價指標的選取，通過多級模糊綜合評價法對公路建設方案水環境影響進行了評價；這使得對環境影響的評估不夠全面。一些學者通過使用多級模糊綜合評價法與改進層次分析法建立耦合評價模型，將其引入到對公路建設方案環境影響的評價當中，實現了對社會環境影響、生態環境影響、聲環境影響及水環境影響等指標對環境影響的綜合評價，但通過將指標分類為定性、定量、半定量三種屬性后再進行多級模糊綜合評價的研究還較少。

依據公路工程環境影響評價指標及評價標準，將評價指標分類為定性、定量、半定量三種屬性，利用多級模糊綜合評價法（Multilevel Fuzzy Comprehensive Assessment，MFCA）[7]確定環境評價中各級指標的權重值，引入改進層次分析法（Improved Analysis Hierarchy Process，IAHP）[8]對公路建設方案環境影響進行評價，建立MFCA 模型。MFCA 模型實現了多因素、多屬性的公路建設方案環境影響綜合評價目標。

1 公路建設方案環境影響的多級模糊綜合評價

1.1 公路建設方案環境影響評價體系建立

進行公路建設方案的環境影響評價，目的不僅為了保護環境，也可追求達到經濟、社會、環保效益三者的平衡。環境影響評價可分為兩部分：自然生態環境影響評價和社會影響評價。為更準確直觀的體現公路建設方案環境影響的評價效果，建立以下多因素、多屬性的公路建設方案環境影響評價指標體系[9-10]，其由5 類一級指標，27 項二級指標構成，其中二級指標按屬性分為定性、定量、半定量三種。具體如圖1 所示。

圖1 公路建設方案環境影響評價指標體系

1.2 公路建設方案環境影響評價因素集與等級

1.2.1 公路建設方案環境影響評價因素集的確定

MFCA 是將因素域C 按照各個因素的所屬屬性劃分，使其成為n 個互不相交的子集C={c1，c2，c3，…，cn-1，cn}，主因素ci又由次因素中的m 個指標決定，即Cm={ci1，ci2，ci3，…，ci（m-1），cim}。由圖1 可知，公路建設方案環境影響評價因素集為C={c1，c2，c3，c4，c5}，其中c1，c2，c3，c4，c5分別為社會環境影響評價，生態環境影響評價，大氣環境影響評價，聲環境影響評價和水環境影響評價，即c1={c11，c12，c13，c14，c15，c16，c17，c18}，c2={c21，c22，c23，c24，c25，c26，c27}，c3={c31}，c4={c41，c42，c43，c44，c45，c46}，c5={c51，c52，c53，c54，c55}。

1.2.2 公路建設方案環境影響評價等級集的確定

評價等級集一般可建立為R=（r1，r2，r3，…，rm），本文中采取五個評價等級，m=5。即R=（r1，r2，r3，r4，r5），其中r1為對環境有顯著負面影響，r2為對環境有較小負面影響，r3為對環境無影響，r4為對環境有較小正面影響，r5為對環境有顯著正面影響。

為便于評價，將r1賦值為100，將r2賦值為80，將r3賦值為60，將r4賦值為40，將r5賦值為20，即R=（100，80，60，40，20）。

1.3 公路建設方案環境影響評價矩陣與權重確定

1.3.1 公路建設方案環境影響評價矩陣確定

將IAHP 用于公路建設方案環境影響權重的確定，首先建立如圖1 所示的評價層次體系，將各個評價指標的重要性在同層次內進行成對比較，再將得出的環境影響因素重要性量化排序值用于構造公路建設方案環境影響評價矩陣。

為評估環境影響因素i、j 的重要性，采用因素i、j 的比較量化值kij參與評價，其通過式（1）得出：

則評價矩陣為T=tijn×n

1.3.2 公路建設方案環境影響權重確定

各個評價指標的單一權重值由式（3）得出，并通過式（4）對單一權重值進行歸一化處理。

其中gi即為第i 個因素所對應的歸一化權重值，n 是在同一層次下評價的指標個數。

1.4 多級模糊綜合評價模型建立及結果判定

1.4.1 一級評價

其中，fnm即為cn對rm的評價指標隸屬度，利用式（6）合成運算。

其中，B 為一級評價結果，gi為指標所占權重。

建立隸屬函數r（x），設相鄰兩個評價等級分級的評價標準為vj和vj+1，有：

其中，P 為指標得分。

則對社會環境的分屬一級評價指標有：

同樣的，對生態環境的分屬一級評價指標有：

對聲環境的分屬一級評價指標有：

對水環境的分屬一級評價指標有：

對大氣環境的分屬一級評價指標有：

1.4.2 二級評價及結果判定

一級評價指標是二級評價的基礎，用前文方法可得關系矩陣F 和權重向量G：

二級評價結果N 由式（18）得出：

綜合評價結果H 由式（19）得出：

其中R 為評價集，G 為權重向量，N 為二級評價結果。

將0-100 劃分為5 個評價等級，其中區間[80-100]為對環境有顯著負面影響，[60-80] 為對環境有較小負面影響，[40-60]為對環境無影響，[20-40]為對環境有較小正面影響，[0-20]為對環境有顯著正面影響。

2 實例分析

應用上述建立的多級模糊綜合評價體系與模型，將烏尉高速項目建設方案所涉及區域作為研究區，并對其進行公路建設方案環境影響評價。

2.1 研究區地質、水資源及動植物分布概況

烏尉高速項目位于新疆烏魯木齊及巴州境內，路線全長324.15 千米。工程區域地質情況復雜多變。如烏魯木齊為多斷層地區，尉犁縣縣境南部是塔克拉瑪干沙漠北緣，沙漠向北伸入塔里木河平原，與綠洲相互交錯。工程區域水資源分布豐富。如焉耆縣境內主要河流開都河是新疆八大河流之一；工程區域野生動植物資源分布廣泛，如托克遜縣野生動物種類繁多，雪豹、棕熊、天鵝等國家保護動物多有分布。和靜縣內有各類野生名貴中藥材300 余種，同時有著世界上面積最大的野生胡楊林。

可見烏尉高速項目所涉及地區水系分布眾多，地質情況復雜，野生動植物數量豐富多樣，因此對建設方案進行環境影響評價尤為必要。

2.2 一級評價

如圖1 所示，本文中公路建設方案環境影響評價指標體系由社會環境影響、生態環境影響、大氣環境影響、聲環境影響和水環境影響5 個二級指標，及其下屬的27 個一級指標構成。

按前文方法確定第一層次的評價因子權重向量G：

第二層次的評價因子權重向量為：

社會環境的一級評價指標權重向量：

G1=（0.185，0.168，0.137，0.183，0.119，0.060，0.101，0.042）

聲環境的一級評價指標權重向量：

聲環境的一級評價指標權重向量：

水環境的一級評價指標權重向量：

大氣環境的一級評價指標權重向量：

首先對于社會環境影響、生態環境影響、大氣環境影響、聲環境影響和水環境影響進行一級評價指標評價。

社會環境影響一級指標評價結果：

同樣方法可得，生態環境影響一級指標評價結果：

聲環境影響一級指標評價結果：

水環境影響一級指標評價結果：

大氣環境影響一級指標評價結果：

2.3 二級評價及結果判定

由式（18）得出二級評價結果，即：

由式（19）得出綜合評價結果H，即：

綜上得出，綜合評價結果為71.02，處于60-80 之間。依據評定等級判定，認為烏尉高速項目建設方案對環境有較小負面影響。該項目建設方案在社會環境、水環境和大氣環境影響方面的環保措施明顯不足，尤其大氣環境方面欠缺。應進一步增加環保資金投入，優化方案設計，同時增加監督落實舉措，以降低對環境的負面影響。

3 結語

①將多級模糊綜合評價法（MFCA）、改進層次分析法（IAHP）二者耦合建立了MFCA 公路建設方案環境影響評價模型，實現了多因素、多屬性的公路建設方案環境影響綜合評價目標，使評價結果更具有代表性。

②公路建設方案環境影響評價過程中綜合考慮了5個二級指標，及其下屬的27 個一級指標，其中將一級指標劃分為定性、定量、半定量三種屬性，降低了主觀因素對評價結果的影響，這對于提高評價結果準確度具有積極意義。

③運用本文MFCA 公路建設方案環境影響評價模型對烏尉高速項目建設方案進行評價，并針對評價結果提出進一步實施建議。