考慮環(huán)境保護(hù)的公路選線模糊評(píng)價(jià)方法

張 鄒，梁鍇南，陳 衛(wèi)，盧 顯

(廣西交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

公路路線設(shè)計(jì)和比選是公路設(shè)計(jì)過(guò)程中的核心步驟之一，良好的公路路線應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠。近年來(lái)，在生態(tài)文明建設(shè)的大背景下，公路選線中的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題越發(fā)突出。在公路建設(shè)過(guò)程中，公路線形將從不同尺度上對(duì)環(huán)境造成影響，如平面線形設(shè)計(jì)對(duì)占地類型的影響、縱斷面線形引起的路基高度不同對(duì)占地面積的影響、排水設(shè)計(jì)對(duì)周邊環(huán)境的影響等[1]。因此，通過(guò)適宜的公路選線有效減小公路建設(shè)對(duì)周圍景觀、生態(tài)、環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)，已成為公路設(shè)計(jì)工作中的重要問(wèn)題[2]。

在公路選線過(guò)程中，需對(duì)不同路線方案開(kāi)展評(píng)價(jià)分析。其中，經(jīng)驗(yàn)分析法、經(jīng)濟(jì)計(jì)算法、專家打分法、灰色理論分析等是近年來(lái)常見(jiàn)的評(píng)價(jià)方法，但上述方法多存在主觀性強(qiáng)、計(jì)算復(fù)雜、評(píng)價(jià)不準(zhǔn)確等問(wèn)題[3]。而模糊綜合評(píng)價(jià)法按照最大隸屬度原則，將定性事物進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，依照各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)目標(biāo)對(duì)象展開(kāi)總體評(píng)價(jià)，適用于解決難以量化和非確定性的問(wèn)題。本文采用模糊綜合評(píng)價(jià)法，針對(duì)考慮環(huán)境保護(hù)的公路選線評(píng)價(jià)過(guò)程，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，確定各指標(biāo)權(quán)重，并據(jù)此建立相應(yīng)的模糊評(píng)價(jià)模型[4]。

1 考慮環(huán)境保護(hù)的公路選線原則

1.1 因地制宜、減少占地

開(kāi)展公路設(shè)計(jì)時(shí)，依據(jù)公路路線走廊帶所處地理位置，有機(jī)結(jié)合公路線位與地形地貌，減小公路建設(shè)占地面積。具體包括：合理布設(shè)平面線形，選取環(huán)境友好路線，避免穿越森林、濕地等重點(diǎn)環(huán)境保護(hù)地區(qū)；確定合理的斷面形式，減小對(duì)周邊環(huán)境的影響，高填方路基可采用樁板墻路堤或橋梁穿越，大挖方路基可考慮采用隧道穿越等形式；選取適宜的平縱組合方式，比選可以采用的各類方案，合理設(shè)置爬坡車道、避險(xiǎn)車道等。

1.2 注重環(huán)保，多維保護(hù)

環(huán)境保護(hù)涵蓋廣泛，公路設(shè)計(jì)中應(yīng)從多個(gè)維度開(kāi)展保護(hù)工作，包括生態(tài)環(huán)境保護(hù)、噪聲環(huán)境保護(hù)、水環(huán)境保護(hù)等。在生態(tài)環(huán)境保護(hù)中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)路線及路線周邊的生態(tài)環(huán)境治理，選取生態(tài)友好型防護(hù)手段，如采用植草框格梁邊坡，選用生態(tài)協(xié)調(diào)的公路綠化植物等。在噪聲環(huán)境保護(hù)中，宜采用低噪聲路面，必要時(shí)還可采取加裝隔音屏障等降噪措施。在水環(huán)境保護(hù)中，應(yīng)合理布設(shè)排水設(shè)施，避免公路排水設(shè)施引起的路側(cè)水土流失問(wèn)題等。

1.3 路側(cè)保護(hù)，提升景觀

公路路側(cè)環(huán)境會(huì)影響使用者的駕駛特征，進(jìn)而影響交通安全。同時(shí)，路側(cè)環(huán)境作為公路整體生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的組成部分，對(duì)公路與環(huán)境的協(xié)調(diào)性有較大影響。在路線設(shè)計(jì)中，還應(yīng)立足環(huán)境保護(hù)，對(duì)路線沿線生態(tài)景觀進(jìn)行再造改進(jìn)。比如，面對(duì)吸塵降噪和引導(dǎo)行車視線需求，中央分隔帶植物應(yīng)選取低矮灌木，灌木底部種植草木景觀，合理布設(shè)高度分區(qū)。通過(guò)合理布設(shè)經(jīng)濟(jì)適宜、生態(tài)協(xié)調(diào)的路側(cè)景觀，有助于進(jìn)一步促進(jìn)公路路線與周邊環(huán)境融合，發(fā)揮公路工程的生態(tài)環(huán)境作用。

2 考慮環(huán)境保護(hù)的公路選線模糊評(píng)價(jià)模型

考慮上述選線原則，可確定一個(gè)或多個(gè)適宜、環(huán)保的公路路線方案，為對(duì)上述方案展開(kāi)進(jìn)一步比選驗(yàn)證，需建立公路選線評(píng)價(jià)模型。本文采用模糊評(píng)價(jià)方法，建立了相應(yīng)的考慮環(huán)境保護(hù)的公路選線模糊評(píng)價(jià)模型。

首先，根據(jù)公路建設(shè)中的使用功能、經(jīng)濟(jì)效益、建設(shè)成本，考慮公路建成后的環(huán)境影響，建立了考慮環(huán)境保護(hù)的公路選線評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，涵蓋5個(gè)一級(jí)指標(biāo)和18個(gè)二級(jí)指標(biāo)，如圖1所示。其中，所考慮的環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括地形地貌、水土流失、噪聲污染、空氣污染四個(gè)方面，其具體內(nèi)涵如表1所示。

圖1 考慮環(huán)境保護(hù)的公路路線方案評(píng)價(jià)體系框架圖

表1 環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)內(nèi)涵表

依據(jù)已建立的指標(biāo)體系，將其一級(jí)指標(biāo)相對(duì)于方案的評(píng)判定為二級(jí)模糊評(píng)判，二級(jí)指標(biāo)相對(duì)于一級(jí)指標(biāo)的評(píng)判為一級(jí)模糊評(píng)判。針對(duì)各級(jí)評(píng)判指標(biāo)，利用專家打分法確定目標(biāo)層權(quán)重A與各指標(biāo)層權(quán)重Ai，如式(1)、式(2)所示。其中，a1～a5為各一級(jí)指標(biāo)相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重?cái)?shù)，ai1～aij則為各二級(jí)指標(biāo)相對(duì)于一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重?cái)?shù)。

A=|a1a2a3a4a5|

(1)

Ai=|ai1ai2…aij|

(2)

式中：j——i指標(biāo)層內(nèi)二級(jí)指標(biāo)個(gè)數(shù)。

建立評(píng)價(jià)表，對(duì)照評(píng)選方案的各二級(jí)指標(biāo)分別進(jìn)行打分評(píng)價(jià)，指標(biāo)層評(píng)價(jià)表如表2所示。依據(jù)上述評(píng)價(jià)表，即可獲得二級(jí)指標(biāo)模糊判斷矩陣Ri，將指標(biāo)層權(quán)重Ai與二級(jí)指標(biāo)模糊判斷矩陣Ri相乘后即可得到一級(jí)指標(biāo)模糊判斷矩陣層Bi，組合各矩陣層后得到一級(jí)指標(biāo)模糊判斷矩陣B，隨后將目標(biāo)層權(quán)重A與一級(jí)指標(biāo)模糊判斷矩陣B相乘后即可得到各方案的模糊評(píng)價(jià)功能評(píng)分S，如式(3)～(5)所示。

表2 Ui指標(biāo)層評(píng)價(jià)表

(3)

(4)

S=A×B

(5)

3 算例說(shuō)明

3.1 路線概況

以下以某新建二級(jí)公路為例，對(duì)上述考慮環(huán)境保護(hù)的公路選線模糊評(píng)價(jià)模型給出具體算例。該路線位于廣西西南部，沿線地勢(shì)起伏較大，經(jīng)過(guò)部分環(huán)境敏感區(qū)域，在研究路線方案時(shí)需有效控制工程規(guī)模，充分考慮環(huán)境保護(hù)因素。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘和專家評(píng)審，共提出三種路線方案。

方案1全長(zhǎng)為10.15 km，該路線順應(yīng)地形，順山布線，平面以平曲線為主，平面交點(diǎn)37個(gè)，平均每1 km交點(diǎn)個(gè)數(shù)為3.644個(gè)，平曲線總長(zhǎng)度為8 769.276 m，占路線長(zhǎng)度的86.359%，圓曲線最小半徑為125.080 m。方案1所經(jīng)地區(qū)為山嶺重丘地區(qū)，主要沿山坡緩坡一側(cè)繞行，地形條件一般。

方案2全長(zhǎng)為11.04 km，該路線前段為沿溪線，后段展線上山，展線端線形稍差，平面交點(diǎn)41個(gè)，平均每1 km交點(diǎn)個(gè)數(shù)為3.713個(gè)，平曲線總長(zhǎng)度為9 724.571 m，占路線長(zhǎng)度的88.085%，圓曲線最小半徑為125.020 m，部分路段視距較差。方案2前段沿溪建設(shè)，后段為展線，地形條件一般。

方案3全長(zhǎng)為10.36 km，路線前段與方案1基本一致，后段提前下坡，平面以平曲線為主，平面共設(shè)置交點(diǎn)35個(gè)，平均每1 km交點(diǎn)個(gè)數(shù)為3.378個(gè)，平曲線總長(zhǎng)度為8 111.832 m，占路線長(zhǎng)度的78.280%，圓曲線最小半徑為125 m。方案3所經(jīng)地區(qū)為山嶺重丘地區(qū)，主要沿山坡繞行，為實(shí)現(xiàn)較優(yōu)線形，填挖規(guī)模較大。

3.2 路線方案模糊評(píng)價(jià)

為充分保證選用方案安全可靠、環(huán)境友好、美觀舒適、經(jīng)濟(jì)適宜，采用所提出的考慮環(huán)境保護(hù)的公路選線模糊評(píng)價(jià)模型對(duì)路線方案展開(kāi)模糊評(píng)價(jià)。首先，由專家根據(jù)設(shè)計(jì)需求，確定了工程路線方案的目標(biāo)層權(quán)重A與各指標(biāo)層權(quán)重Ai，如表3所示。

表3 指標(biāo)權(quán)重表

依據(jù)上述模糊評(píng)價(jià)模型，由12位評(píng)審專家組成的路線評(píng)價(jià)組按照滿分10分的原則對(duì)表2中的指標(biāo)進(jìn)行客觀、公正地打分，隨即形成相應(yīng)的二級(jí)模糊判斷矩陣Bi，按式(4)即可計(jì)算得到目標(biāo)層模糊判斷矩陣B，進(jìn)而按式(4)計(jì)算得到各方案的模糊評(píng)價(jià)功能評(píng)分S。具體計(jì)算流程如下文所示。

對(duì)于行駛安全指標(biāo)，專家對(duì)各方案的打分結(jié)果如表4所示。

表4 行駛安全指標(biāo)層評(píng)價(jià)表

根據(jù)表4可知，行駛安全指標(biāo)的模糊判斷矩陣為：

將指標(biāo)層權(quán)重與模糊判斷矩陣相乘即可得到相應(yīng)的目標(biāo)層判斷行：

類似的，可對(duì)其他二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算：

合并上述目標(biāo)層判斷行，可得到目標(biāo)層模糊判斷矩陣B：

最終，計(jì)算各個(gè)方案的模糊功能評(píng)分：

S=A×B

通過(guò)模糊綜合評(píng)價(jià)方法，可以計(jì)算得到各個(gè)方案的模糊功能評(píng)分，方案1為8.364 9,方案2為7.847 0，方案3為8.265 7。可以看出，方案1的模糊功能評(píng)分最高，因此確定其為最佳路線方案。從方案分析中可以看出，方案1在有較高線形指標(biāo)的同時(shí)，兼顧較小的填挖面積，能夠較好地保護(hù)沿線環(huán)境，符合生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求，與模糊評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致，印證了上述模糊評(píng)價(jià)模型的合理性。

4 結(jié)語(yǔ)

為減小公路路線設(shè)計(jì)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響，需在路線設(shè)計(jì)過(guò)程中貫徹生態(tài)環(huán)保理念。而在路線方案的綜合評(píng)價(jià)比選過(guò)程中，采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法能夠解決公路路線方案評(píng)價(jià)中影響因素復(fù)雜、因素量化困難的問(wèn)題，為公路路線方案比選提供了新的解決方案。本文建立考慮環(huán)境保護(hù)的模糊綜合評(píng)價(jià)模型，并進(jìn)行了算例驗(yàn)證，為公路路線方案比選提供了新的思路，對(duì)于提升公路方案綜合評(píng)價(jià)的科學(xué)性，增強(qiáng)公路建設(shè)過(guò)程中的生態(tài)文明屬性具有重要意義。