公路工程環(huán)境風(fēng)險評價體系研究

李華慶

安徽省駟馬山引江工程管理處，安徽 馬鞍山 238251

0 引言

公路在國家交通系統(tǒng)中扮演著重要的角色，但隨著公路數(shù)量的增長、范圍的擴大、縱深的加強，公路建設(shè)給各地的生態(tài)保護造成了極大困擾。諸多生態(tài)破壞因素的集合為公路建設(shè)帶來了較大的安全隱患，導(dǎo)致各類風(fēng)險產(chǎn)生，嚴(yán)重影響了公路建設(shè)的施工進度，因此，準(zhǔn)確把握公路工程環(huán)境風(fēng)險對整個行業(yè)領(lǐng)域的穩(wěn)定協(xié)調(diào)發(fā)展至關(guān)重要。國務(wù)院于2018 年3 月正式成立了自然資源部和生態(tài)環(huán)境部，表明了國家在生態(tài)環(huán)境監(jiān)控和管理方面的決心。因此，聚焦公路工程環(huán)境風(fēng)險評價意義重大。

現(xiàn)階段，環(huán)境風(fēng)險的研究也成為國內(nèi)學(xué)術(shù)界眾多學(xué)者關(guān)注的焦點。佟馨等［1］引入嫡權(quán)法與物元可拓理論，建立了熵權(quán)物元可拓評價模型，從自然環(huán)境、通航條件、交通環(huán)境三大方面對對長江內(nèi)河航道的航行風(fēng)險進行評價。劉惠見等［2］采用土柱模擬試驗并進行相關(guān)性分析及聚類分析，對滇池流域不同利用方式下紅壤磷素滲漏環(huán)境風(fēng)險進行評價，得出土地不同利用方式下紅壤磷素滲漏環(huán)境風(fēng)險的大小。郭珊珊等［3］以四川省為例，利用ArcGIS 對耕地承載力現(xiàn)狀進行風(fēng)險評價，研究表明現(xiàn)階段畜禽糞便的產(chǎn)生己對四川省環(huán)境產(chǎn)生威脅。陳朗等［4］通引入模型偏差率（MDR）、毒性相似度及毒力單元（TU）等概念，介紹混配制劑風(fēng)險評估流程，為建立我國農(nóng)藥混配制劑的環(huán)境風(fēng)險評估方法體系提供參考。邵金秋等［5］以河北省石家莊市典型歷史污灌區(qū)農(nóng)田為研究對象，對污灌區(qū)內(nèi)土壤和小麥、玉米植株內(nèi)Cd 的含量進行分析，評價污灌區(qū)農(nóng)田Cd 污染程度、潛在生態(tài)風(fēng)險和潛在環(huán)境風(fēng)險。黃衛(wèi)清等［6］在構(gòu)建杭州市“灰霾天氣--機動車尾氣過量排放”的故障樹的基礎(chǔ)上，分析關(guān)鍵風(fēng)險因子對頂上事件“灰霾天氣--機動車尾氣討量徘放”的貢獻和影響程度，全面評價機動車尾氣大氣環(huán)境風(fēng)險。喬治等［7］在構(gòu)建城市熱環(huán)境時空過程MARKOV-CA 預(yù)測模型的基礎(chǔ)上，建立了城市熱環(huán)境風(fēng)險評判規(guī)則，并對城市熱環(huán)境風(fēng)險時空格局特征進行分析，為防范城市熱島效應(yīng)提供了理論和技術(shù)支撐。

梳理文獻可知環(huán)境風(fēng)險評價的研究已日趨成熟，但對公路工程的環(huán)境風(fēng)險評價卻鮮有學(xué)者涉足。究其原因，發(fā)現(xiàn)公路工程不僅建設(shè)內(nèi)容復(fù)雜，而且線路選址常會穿越沙漠、山丘等地方，建設(shè)地點特殊，環(huán)境風(fēng)險難以識別及定量分析。近年來，網(wǎng)絡(luò)分析法被國內(nèi)外眾多學(xué)者用于研究指標(biāo)之間的復(fù)雜關(guān)系，它利用專家知識，解決了無法定量評估指標(biāo)的難題。而專家在評判指標(biāo)對象時存在模糊現(xiàn)象，二元語義評語集利用語義短語進行評價的特點，滿足了專家評判指標(biāo)的模糊需要，使評判結(jié)果更加真實、合理。因此，本文提出了改進的二元語義網(wǎng)絡(luò)分析法環(huán)境風(fēng)險評估體系，為公路工程環(huán)境風(fēng)險提供了一套完整的評估思路。

1 環(huán)境風(fēng)險評價指標(biāo)體系構(gòu)建

我國對于環(huán)境的監(jiān)管措施較為完善，具有系統(tǒng)的環(huán)境保護法律體系，受此啟發(fā)，本文將通過梳理相關(guān)環(huán)境法律條文，總結(jié)法律中對相關(guān)環(huán)境風(fēng)險的規(guī)定，結(jié)合公路工程的建設(shè)實際，確定公路工程環(huán)境風(fēng)險評價指標(biāo)體系。

環(huán)境管理體系 要求及使用指南（GBT24001-2016（ISO14001-2015）中將環(huán)境因素分為：大氣、水、土壤等8 個方面，本文根據(jù)指南中對環(huán)境風(fēng)險因素的劃分，結(jié)合公路工程實際，建立公路工程環(huán)境風(fēng)險一級指標(biāo)體系：（1）大氣環(huán)境風(fēng)險（2）水環(huán)境風(fēng)險（3）土壤環(huán)境風(fēng)險（4）固體廢棄物風(fēng)險（5）原材料及自然資源損耗（6）能源損耗（7）能量釋放風(fēng)險。

1.1 大氣環(huán)境風(fēng)險（C1）

《中華人民共和國大氣污染防治法》對大氣環(huán)境污染物進行了列舉和詳細(xì)說明。筆者根據(jù)《中華人民共和國大氣污染防治法》中相關(guān)規(guī)定，結(jié)合公路工程建設(shè)全過程可能涉及到的環(huán)境風(fēng)險因素，將大氣環(huán)境風(fēng)險劃分為①尾氣污染（C11）②揮發(fā)性有機物釋放（C12）③揚塵污染（C13）3 個二級指標(biāo)。

1.2 水環(huán)境風(fēng)險（C2）

《中華人民共和國水污染防治法》中羅列了水環(huán)境風(fēng)險為生活污水、熱廢水、工業(yè)污水等，據(jù)此，本文將水環(huán)境風(fēng)險二級指標(biāo)分為：①油類污染（C21）②施工廢水排放（C22）③生活污水排放（C23）。

1.3 土壤環(huán)境風(fēng)險（C3）

《中華人民共和國環(huán)境保護法》將地面沉降以及水土流失等作為土壤保護的主要工作。筆者通過調(diào)研公路施工現(xiàn)場土壤環(huán)境，確定土壤環(huán)境風(fēng)險二級指標(biāo)分為：①水土流失（C31）②土壤污染（C32）③地面沉降（C33）3 類。

1.4 固體廢棄物風(fēng)險（C4）

《中華人民共和國固體廢棄物污染環(huán)境防治法》將固體廢棄物分為工業(yè)固體廢物、生活垃圾、危險廢物三大類。工業(yè)固體廢棄物對于公路工程而言特指建筑垃圾，除建筑垃圾外，工程渣土是建設(shè)過程中產(chǎn)生的可回收利用的固體廢棄物。公路工程建設(shè)過程中會產(chǎn)生一定的生活垃圾，但無危險丟棄物；故筆者將固體廢棄物二級指標(biāo)分為：①建筑垃圾（C41）②生活垃圾（C42）。

1.5 原材料及自然資源損耗（C5）

將二級指標(biāo)劃分為①原材料損耗（C51）②自然資源損耗（C52）。

1.6 能源損耗（C6）

公路工程能源消耗主要涉及燃油和電能消耗，故燃油耗電（C61）定為能源損耗二級指標(biāo)。

1.7 能量釋放風(fēng)險（C7）

環(huán)境管理體系 要求及使用指南（GBT24001-2016（ISO14001-2015））中將熱能、輻射、振動、噪聲和光能歸為能量釋放，本文考慮公路工程建設(shè)能量釋放的種類，將①噪聲污染（C71）作為二級指標(biāo)。

根據(jù)以上分析，構(gòu)建公路工程環(huán)境風(fēng)險指標(biāo)體系：

圖1 公路工程環(huán)境風(fēng)險指標(biāo)體系

2 環(huán)境風(fēng)險因素評價的理論基礎(chǔ)

2.1 二元語義法

二元語義法可以有效避免評價信息失真，增加計算精度?？紤]這一優(yōu)勢，筆者將二元語義法引入到公路工程環(huán)境風(fēng)險因素的評價中。

二元語義采用二元組（si，ai）來表示語言評價信息，其中si為語言評價集S=（s1，s2，s3…sT）中第i 個語言短語，ai稱為符號轉(zhuǎn)移植，ai∈［-0.5，0.5］，表示由計算得到的語言信息（si，ai）與語言評價集S 中最接近元素（si，0）之間的偏差。

定義1［8］：若si∈S 是一個語言短語，相應(yīng)的二元語義形式可以通過函數(shù)θ 得到：

θ：S →S×［-5，0.5）

θ（Si）=（Si，0），si∈S （1）

定義2［8］：設(shè)實數(shù)β ∈［1，T］是語言評價集S 經(jīng)某種運算得到的實數(shù)，其中T 為語言評價集S 中的元素個數(shù)，β 可由函數(shù)Δ 表示二元語義信息：

Δ：［1，T］→S×［-5，0.5）

式眾round（.）為四舍五入的取整算子。反之，存在一個逆函數(shù)Δ-1可將二元語義轉(zhuǎn)換為實數(shù)β：

Δ-1=S×［-5，0.5）→［1，T］

Δ-1（si，ai）=i+ai=β （3）

定義3［9］：設(shè)（sx，ax）、（sy，ay）為兩個隨機的二元語義變量，則兩者之間存在以下比較規(guī)則：

（1）當(dāng)x＜y 時，若x+1=y，ax=-ay=0.5，則（sx，ax）=（sy，ay），否則，（sx，ax）＜（sy，ay）。

（2）當(dāng)x=y 時，若ax=ay，則（sx，ax）=（sy，ay），若ax＜ay，則（sx，ax）＜（sy，ay），若ax＞ay，則（sx，ax）＞（sy，ay）。

定義4［9］：設(shè)為一組集成的二元語義，每一個二元語義具有一定的權(quán)重，設(shè)二元語義集權(quán)重集為W=（w1，w2，w3…wn），則二元語義加權(quán)平均算子為：

2.2 網(wǎng)絡(luò)分析法

網(wǎng)絡(luò)分析法克服了評價對象之間完全獨立的弊端，在確定相對權(quán)重時將對象之間可能存在的相互作用關(guān)系考慮進去，增加了決策的真實度和合理性，使決策更加貼近實際，更具指導(dǎo)意義。網(wǎng)絡(luò)分析法在解決問題時，借助超級決策軟件（Super Decision，SD），可以提高計算效率和準(zhǔn)確度。

2.3 改進的二元語義網(wǎng)絡(luò)分析法

設(shè)P={p1，p2，p3…pn}為決策目標(biāo)集合，n 為決策目標(biāo)個數(shù)。E={e1，e2，e3…er}為決策群體，r 表示決策者人數(shù)。設(shè)各決策者的所占權(quán)重G={g1，g2，g3…gr}，且；S={s0，s1，s2…sT}為語言評價集，Sijr 為決策者er從語言評價集選擇的合適的因素對評價對象pi相對于pj重要性程度的描述，所有決策者對決策目標(biāo)的語言決策矩陣sr可表示為：

根據(jù)定義1，將公式（1）運用于sr中，得到轉(zhuǎn)換成二元語義形式的判斷矩陣

定義5［10］：對于二元語義判斷矩陣B=［（sij，0）］n×n，定義U=（uij）n×n為二元語義判斷矩陣的過渡矩陣，其中，

公式（5）中，（T+1）是集合S 中的元素個數(shù)。

定理1［11］：對于二元語義判斷矩陣B=［（sij，0）］n×n，對i，j，當(dāng)bij＞bji時，則uij＞uji，uij，uji是過渡矩陣U=（uij）n×n中的元素。

由定理1 可知，過渡矩陣U 和二元語義判斷矩陣B 指標(biāo)權(quán)重系數(shù)相同，因此過渡矩陣替代判斷矩陣具有可行性。

定理2：二元語義判斷矩陣B 的過渡矩陣U 是模糊互補矩陣。

證明：證明U 是模糊互補矩陣，只需證明uij+uji=1，uii=0.5。

1）證明uij+uji=1

判斷矩陣B 中的元素滿足bij

r=（su，0），bjir=（sT-u，0），由公式（3）可知：

Δ-1（su，0）=u+0，Δ-1（sT-u，0）=T-u

由公式（5）可知，

2）證明uii=0.5

2.4 模糊互補矩陣與一致判斷矩陣的關(guān)系

定理3［11］：設(shè)A=（aij）n×n是［1/M，M］標(biāo)度的一致判斷矩陣，令uij=0.5（logMaij+1），則U=（uij）n×n為模糊互補矩陣。反之，若U=（uij）n×n為模糊互補矩陣，令aij=M（2uij-1），則A=（aij）n×n為［1/M，M］標(biāo)度的一致判斷矩陣。

3 公路工程環(huán)境風(fēng)險因素評價流程

步驟1：構(gòu)建語言評價集。構(gòu)建公路工程環(huán)境風(fēng)險定性描述的語言集合，作為風(fēng)險評價的語義標(biāo)準(zhǔn)。

步驟2：建立語言決策矩陣。專家對各元素進行互相比較，并從語言評價集中選取合適的語義進行描述，專家描述結(jié)果最終形成相對模糊的語言決策矩陣。

步驟3：建立二元語義形式判斷矩陣。利用公式（1）可完成轉(zhuǎn)換，本文假設(shè)所有專家具有相同的信度，其所占權(quán)重為，即，則結(jié)合公式（4）得到綜合二元語義矩陣H=（hij）n×n：

步驟4：根據(jù)公式（5）將綜合二元語義矩陣H=（hij）n×n轉(zhuǎn)化為模糊互補矩陣。

步驟5：構(gòu)建一致判斷矩陣。運用定理3 公式轉(zhuǎn)換得到一致判斷矩陣。

步驟6：應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)分析法計算各指標(biāo)權(quán)重。借助超級決策軟件（Super Decision，SD）算法，實現(xiàn)公路工程環(huán)境風(fēng)險各指標(biāo)權(quán)重的計算。

4 結(jié)語

綜上所述，通過法律條文梳理，結(jié)合公路工程實際，從大氣環(huán)境、水環(huán)境、土壤環(huán)境、固體廢棄物、原材料及自然資源、能源消耗、能量釋放七個方面構(gòu)建了公路工程環(huán)境風(fēng)險評價指標(biāo)體系。并綜合二元語義和網(wǎng)絡(luò)分析法優(yōu)勢，提出改進的二元語義網(wǎng)絡(luò)分析法，為公路工程環(huán)境風(fēng)險評價提供了一套完整的思路。