鐵路綠色施工節(jié)地與土地資源保護(hù)措施評(píng)價(jià)

劉鵬舉,鮑學(xué)英,趙延龍,王起才

(蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院,蘭州 730070)

土地資源是人類生存彌足珍貴的自然資源，是任何物質(zhì)生產(chǎn)都不可替代的，是人類生存必須的物質(zhì)條件。鐵路在建設(shè)施工期會(huì)占用大量的土地，為了減少鐵路施工對(duì)土地資源的占用，保護(hù)和合理利用土地，在鐵路施工中節(jié)約用地與土地資源保護(hù)受到了越來越多的關(guān)注。鐵路施工階段對(duì)土地資源的占用主要包括生產(chǎn)區(qū)施工大型臨時(shí)設(shè)施占地、生活區(qū)小型臨時(shí)設(shè)施占地、取棄土(石、渣)場(chǎng)用地以及鐵路永久性工程占地，而在施工階段能夠節(jié)約的土地范圍主要是各種臨時(shí)設(shè)施占地以及取棄土(石、渣)場(chǎng)用地。

鐵路節(jié)約用地與土地資源保護(hù)(以下簡稱“節(jié)地”)是綠色鐵路的核心“四節(jié)一環(huán)保”(即節(jié)地、節(jié)水、節(jié)能、節(jié)材以及環(huán)境保護(hù))中很重要的一部分內(nèi)容。目前綠色鐵路的研究成果還比較少，并且鐵路建設(shè)工程專業(yè)性強(qiáng)，技術(shù)因素復(fù)雜[1]，其施工具有一定的特殊性，要對(duì)綠色鐵路進(jìn)行研究可以借鑒綠色施工相對(duì)比較成熟的建筑工程進(jìn)行研究，并在建筑工程綠色施工節(jié)地的基礎(chǔ)上，考慮鐵路自身的特點(diǎn)，建立一套適合鐵路綠色施工節(jié)地措施的評(píng)價(jià)體系，然后構(gòu)建鐵路綠色施工節(jié)地措施等級(jí)評(píng)價(jià)模型，對(duì)鐵路綠色施工節(jié)地的影響因素進(jìn)行研究，找出非綠色因素，這樣就可以提高鐵路綠色水平，達(dá)到節(jié)約與保護(hù)土地資源的目的，這對(duì)國家建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會(huì)的實(shí)現(xiàn)具有重大意義。

1 鐵路綠色施工節(jié)地評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

《建筑工程綠色施工評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》[2]將綠色施工節(jié)地與土地資源保護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)分為控制項(xiàng)、一般項(xiàng)和優(yōu)選項(xiàng)，其中一般項(xiàng)主要從節(jié)約用地和保護(hù)用地兩方面考慮?！蹲〗ú烤G色施工科技示范工程技術(shù)指標(biāo)》把節(jié)地與施工用地保護(hù)指標(biāo)分為施工用地指標(biāo)、施工用地保護(hù)、施工總平面布置。根據(jù)鐵路施工特點(diǎn)、借鑒建筑工程相關(guān)綠色施工節(jié)地評(píng)價(jià)指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)和部分鐵路綠色施工期刊論文[3-5]，以及西南交通大學(xué)相關(guān)專家撰寫的《綠色鐵路理論及評(píng)價(jià)》[6]，從臨時(shí)用地節(jié)約、施工平面布置、臨時(shí)水土保持措施和永久水土保持措施四方面，利用問卷調(diào)查法、目標(biāo)分解法，構(gòu)建了施工階段綠色鐵路節(jié)地措施評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如表1所示，指標(biāo)共分目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層三層。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重的確定

由于施工階段節(jié)地的相關(guān)指標(biāo)比較多，為了更容易地對(duì)不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行區(qū)分，必須對(duì)不同的指標(biāo)賦予不同的權(quán)重。在確定指標(biāo)權(quán)重的方法中，有基于客觀數(shù)據(jù)的客觀權(quán)重法，有依據(jù)專家主觀意見的主觀權(quán)重法[7]，但是二者在確定權(quán)重時(shí)均有一定的不足。這里選擇三角模糊數(shù)層次分析法主要原因如下：三角模糊數(shù)層次分析法是對(duì)層次分析的改進(jìn)提高[8]，層次分析法一般不會(huì)將人們判斷時(shí)的模糊性考慮到判斷矩陣的構(gòu)造之中，其判斷區(qū)間一般都是間斷的，所以其反映的客觀事實(shí)不夠充分，并且層次分析法需要一致性檢驗(yàn)，這使得計(jì)算變得很復(fù)雜，而如果把三角模糊矩陣的思想引入到層次分析法判斷矩陣的構(gòu)造之中，就可以把專家個(gè)人判斷的模糊性考慮在內(nèi)，而且使得判斷矩陣的構(gòu)造更加合理，同時(shí)又避免了一致性檢驗(yàn)，所以，三角模糊數(shù)層次分析法能夠使權(quán)重計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確，更便于在實(shí)際之中應(yīng)用[9]。

在應(yīng)用三角模糊數(shù)層次分析法確定權(quán)重時(shí)，首先要做的就是向鐵路綠色施工領(lǐng)域的專家發(fā)放調(diào)查問卷，然后收集數(shù)據(jù)，整理得到各級(jí)指標(biāo)的三角模糊判斷矩陣，并對(duì)各專家得出的判斷矩陣求平均值，得到各指標(biāo)的綜合判斷矩陣，然后計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合重要程度值，最后對(duì)各綜合重要程度值進(jìn)行歸一化處理，得到各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)所占權(quán)重值，并通過逐級(jí)相乘求得評(píng)價(jià)指標(biāo)的總權(quán)重Wi[10]。由于篇幅所限，三角模糊數(shù)層次分析法的詳細(xì)計(jì)算過程可參照《基于三角模糊數(shù)層次分析法的武器系統(tǒng)效能評(píng)估研究》[11]。最終，影響鐵路綠色施工節(jié)地各指標(biāo)的權(quán)重見表1。

3 灰色聚類法評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

3.1 灰色聚類法選擇依據(jù)

由表1可以看出，鐵路施工階段與節(jié)地有關(guān)的因素很多，這些影響因素對(duì)鐵路綠色施工節(jié)地的影響程度究竟多大是未知的，屬于灰色研究的范疇，因此需要選擇灰色理論對(duì)鐵路綠色施工的節(jié)地等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在灰色理論中灰色聚類法主要應(yīng)用于評(píng)價(jià)，因此選擇灰色聚類法作為鐵路綠色施工節(jié)地措施等級(jí)評(píng)價(jià)的方法。所謂灰色聚類法就是將聚類對(duì)象對(duì)于不同聚類指標(biāo)所擁有的白化權(quán)數(shù)按幾個(gè)灰類進(jìn)行歸納，從而判斷聚類對(duì)象屬于哪一個(gè)灰類，確定對(duì)象等級(jí)[12-14]。

表1 鐵路綠色施工節(jié)地與土地資源保護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)及指標(biāo)權(quán)重

3.2 灰色聚類法評(píng)價(jià)的具體步驟

3.2.1 劃分綠色度評(píng)價(jià)等級(jí)

參照《綠色鐵路理論及評(píng)價(jià)》[6]，可以將鐵路施工階段節(jié)地的評(píng)價(jià)指標(biāo)按綠色程度劃分為5個(gè)等級(jí)，分別為深綠色、綠色、準(zhǔn)綠色、淺綠色、非綠色，各等級(jí)對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)分別為5分、4分、3分、2分、1分，然后邀請(qǐng)對(duì)鐵路綠色施工節(jié)地有豐富經(jīng)驗(yàn)的專家，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，按照這5個(gè)等級(jí)進(jìn)行打分。

3.2.2 構(gòu)建灰色矩陣

抽取s個(gè)專家對(duì)某項(xiàng)目U各節(jié)地指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，以指標(biāo)Uij的評(píng)分等級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分，第t個(gè)專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)Uij給出的評(píng)分記作Uijt，得到評(píng)價(jià)樣本的矩陣為

(1)

式中Uijt——第t個(gè)專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)Uij的打分；

m——一級(jí)指標(biāo)的數(shù)量；

n——一級(jí)指標(biāo)下的二級(jí)指標(biāo)的數(shù)量；

s——專家人數(shù)。

3.2.3 構(gòu)造白化權(quán)函數(shù)

由于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為深綠色、綠色、準(zhǔn)綠色、淺綠色、非綠色5個(gè)等級(jí)，因此，對(duì)應(yīng)將評(píng)價(jià)灰類設(shè)為5個(gè)，設(shè)各灰類等級(jí)值化向量為Y=(Y1，Y2，Y3，Y4，Y5)=(5，4，3，2，1)，對(duì)應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)如表2所示。

3.2.4 計(jì)算灰色評(píng)價(jià)系數(shù)

(2)

xij為各評(píng)價(jià)指標(biāo)灰類的總灰色評(píng)價(jià)系數(shù)，則有

表2 各灰類等級(jí)對(duì)應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)

(3)

3.2.5 確定指標(biāo)的灰色評(píng)價(jià)權(quán)

(4)

(5)

Bi代表方案層對(duì)應(yīng)的上層準(zhǔn)則層Ui做綜合評(píng)價(jià)之后所得結(jié)果，則有

(6)

R=(B1，B2，B3，B4，B5)T

(7)

評(píng)價(jià)結(jié)果記為B=WR=(b1，b2，b3，b4，b5)，其中W是準(zhǔn)則層權(quán)重向量。

最終，根據(jù)最大隸屬度原則確定評(píng)判結(jié)果[15]，即評(píng)價(jià)結(jié)果的節(jié)地綠色等級(jí)就是綜合評(píng)價(jià)向量B中所有元素的最大值所在的灰類等級(jí)。

4 實(shí)證研究

蘭中城鐵即蘭州至中川機(jī)場(chǎng)的城際鐵路，線路全長63.136 km，全線共設(shè)蘭州西站、陳官營、福利區(qū)、西固、蘭州新區(qū)和中川機(jī)場(chǎng)6個(gè)車站，于2015年9月30日正式運(yùn)營。該線路在施工期間，合理布設(shè)施工平面，施工臨時(shí)設(shè)施和施工便道布置遵循永臨結(jié)合原則，制定了合理的水土保持措施保護(hù)鐵路沿線周邊土地資源，節(jié)約了不少臨時(shí)性用地?，F(xiàn)選取參與施工及研究綠色鐵路的單位共計(jì)5家，其中施工單位2家，設(shè)計(jì)單位1家，建設(shè)單位1家，咨詢單位1家。從這5家單位中選出5名專家，這5位專家中有1位從事鐵道專業(yè)、1位從事橋梁隧道工程專業(yè)，1位從事結(jié)構(gòu)工程專業(yè)、1位從事巖土工程專業(yè)、1位從事工程管理專業(yè)，5位專家均有高級(jí)工程師及以上職稱，且從事綠色鐵路工作設(shè)計(jì)、施工或建造工作均超過8年，有3位專家擁有征地拆遷相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)超過10年。由選中的5位專家對(duì)蘭中鐵路施工階段綠色鐵路節(jié)地的三級(jí)指標(biāo)進(jìn)行打分，分?jǐn)?shù)依次為5分、4分、3分、2分、1分，分別對(duì)應(yīng)綠色等級(jí)為深綠色、綠色、準(zhǔn)綠色、淺綠色和非綠色，然后對(duì)每個(gè)單位所得分?jǐn)?shù)進(jìn)行加權(quán)平均，共得到5組數(shù)據(jù)，見表3。

表3 專家對(duì)節(jié)地各項(xiàng)指標(biāo)的打分匯總

該項(xiàng)目在進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)樣本中共有4個(gè)二級(jí)指標(biāo)，14個(gè)三級(jí)指標(biāo)，由表4中各專家的打分可得到該項(xiàng)目評(píng)價(jià)樣本矩陣如下

根據(jù)評(píng)價(jià)樣本矩陣，在表3中找到各指標(biāo)對(duì)應(yīng)灰類等級(jí)的白化權(quán)，利用公式(2)、公式(3)求出各級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的總灰類評(píng)價(jià)系數(shù)，最后利用公式(4)和公式(5)可計(jì)算得到各準(zhǔn)則層指標(biāo)的評(píng)價(jià)矩陣如表4所示。

表4 準(zhǔn)則層各指標(biāo)矩陣

對(duì)二級(jí)指標(biāo)各指標(biāo)做綜合評(píng)價(jià)，得

同上，利用公式(6)可分別得到B2、B3、B4，由以上矩陣組成矩陣R如下。

則該項(xiàng)目綠色鐵路施工階段節(jié)地的總體評(píng)價(jià)結(jié)果為

由于max{B}=0.308，由最大隸屬度原則可得，蘭中城際鐵路綠色施工節(jié)地與土地資源保護(hù)方面總體的評(píng)價(jià)等級(jí)為“準(zhǔn)綠色”，同時(shí)也可得到工程綠色施工節(jié)地的綜合得分為2.855，取整得3，對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)為“準(zhǔn)綠色”，具體計(jì)算過程如下

T=B×YT=

5 結(jié)論

(1)通過總結(jié)前人對(duì)綠色鐵路節(jié)地的研究成果，借鑒相關(guān)綠色施工規(guī)范并結(jié)合鐵路施工特點(diǎn)，從臨時(shí)用地節(jié)約、施工平面布置、臨時(shí)水土保持措施、永久水土保持措施4個(gè)方面，構(gòu)建了一套完整的鐵路綠色施工節(jié)地的措施評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

(2)將鐵路節(jié)地的綠色施工等級(jí)劃分為5個(gè)等級(jí)深綠色、綠色、準(zhǔn)綠色、淺綠色、非綠色，首先能夠較容易地對(duì)鐵路綠色施工節(jié)地的綜合綠色度進(jìn)行評(píng)價(jià)，其次還有利于對(duì)施工階段節(jié)地的各項(xiàng)指標(biāo)的綠色度進(jìn)行區(qū)分，找出淺綠色和非綠色的指標(biāo)對(duì)其綠色程度進(jìn)行改善，進(jìn)而提高項(xiàng)目節(jié)地的整體綠色等級(jí)。

(3)通過運(yùn)用蘭中城際鐵路這一實(shí)例進(jìn)行論證，證明了運(yùn)用三角模糊層次法和灰色聚類法相結(jié)合對(duì)鐵路綠色施工節(jié)地措施進(jìn)行評(píng)價(jià)是完全可行的，為鐵路綠色施工節(jié)地措施評(píng)價(jià)提供了一個(gè)科學(xué)合理的評(píng)價(jià)方法。

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