模糊綜合評價法在公路項目環(huán)境比選中的應用

程偉斌、李向陽

（1.安徽省交通科學研究院，安徽 合肥 230091；2.廣西交科集團有限公司，廣西 南寧 530007）

0 引言

公路工程線路方案的擬定一方面需要考慮路網(wǎng)合理性及工程的可行性，另一方面還要從環(huán)境角度進行綜合論證，有時環(huán)境制約因素對線路方案起到主導作用，近年來公路項目環(huán)境比選內(nèi)容顯得尤為重要。目前公路項目環(huán)境影響評價中的方案比選主要采用定性分析、人為主觀判定的方法，往往造成方案比選內(nèi)容不充分、說服力不強等問題。本文嘗試以南方某高速公路（簡稱“A 高速”）為例構(gòu)建了方案環(huán)境比選的多層次指標體系，采用模糊評價法對多方案環(huán)境因素進行多級綜合評判。A 高速線路里程約為190km，路基寬為24.5～26m，橋隧比約為21.6%。沿線以山嶺重丘區(qū)為主。受環(huán)境敏感區(qū)、地形及礦產(chǎn)資源等因素對工程選線的制約，工程設(shè)置了兩個路段（分別簡稱“路段一”和“路段二”）南北大走廊帶方案比選（見圖1）。其中，路段一走廊帶內(nèi)分布有自然保護區(qū)、水源保護區(qū)、濕地公園、多處重要礦產(chǎn)資源等，制約因素多，方案比選涉及的環(huán)境因素較為復雜，該段方案比選具有一定的代表性。

圖1 A 高速方案設(shè)置情況

1 方案比選評價指標體系的構(gòu)建

目前國內(nèi)路網(wǎng)規(guī)劃環(huán)評及相關(guān)文獻資料[1]對公路項目環(huán)境影響評價指標的建立均做了較多研究，本文結(jié)合項目特點，并借鑒路網(wǎng)規(guī)劃環(huán)評及相關(guān)文獻資料的成果，從生態(tài)環(huán)境、水環(huán)境、聲環(huán)境、社會環(huán)境等環(huán)境因素入手，建立4 個一級指標體系。對于生態(tài)環(huán)境因素，主要從生態(tài)敏感區(qū)、植被、林地占用、保護動物、保護植物、土石方量等因素考慮，建立6 個二級指標，基本能夠完整描述工程對生態(tài)的影響程度；對于水環(huán)境因素，從水源保護區(qū)及跨越水體敏感程度等兩個方面進行描述；對于聲環(huán)境因素，從評價范圍內(nèi)敏感點數(shù)量、集中敏感點數(shù)量、穿越村莊及城鎮(zhèn)區(qū)域情況等4 個方面進行描述；對社會環(huán)境因素而言，分別從占地、耕地占用、拆遷、穿越城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)、行車安全（事故風險角度）、路網(wǎng)合理性（路網(wǎng)結(jié)構(gòu)合理性及運營里程影響能源消耗及污染物排放）等6 個方面進行考慮。共建立了4 個一級指標，18 個二級指標，詳情如表1 所示。

表1 公路項目環(huán)境比選評價指標體系

表1（續(xù)）

表1 所建立的指標基本涵蓋了制約項目選線的關(guān)鍵性因素，能夠較客觀地描述項目的環(huán)境影響因素，以保證模糊綜合評價的合理性、科學性[2]。

2 方案環(huán)境比選模糊綜合評價

2.1 評判模型

模糊綜合評價模型的建立包含如下內(nèi)容：一是建立評判系統(tǒng)，確定評價因素集；二是確定隸屬度矩陣；三是確定權(quán)重分配向量；四是計算模糊評判集，按大小對方案進行排序和優(yōu)選。

多級模糊綜合評價應先按最低層次的各個因素進行綜合評判，然后再按上一層次的各個因素進行綜合評判，逐層向上進行，直到最后的一個層次(最高層次)，得出最后的綜合評判結(jié)果[3]。

2.2 評價指標隸屬度的確定

定量指標主要包含工程數(shù)量和涉及環(huán)境敏感區(qū)數(shù)量，工程數(shù)量或涉及環(huán)境敏感區(qū)數(shù)量多的方案對環(huán)境影響相對也較大，本文采用最大隸屬函數(shù)模型來模擬各單元因素定量指標的隸屬函數(shù)。定性指標評價集合由最滿意到最不滿意分為{很好，較好，一般，較差，很差}或{小，較小，中等，較大，大}。根據(jù)專家和專業(yè)科技人員的傾向性意見進行評分，得出隸屬函數(shù)為k(vi)=vi/5，vi為評分數(shù)。

方案比選前應對各方案進行初步篩查，對于穿越法律法規(guī)禁止穿越區(qū)域的線路方案提前予以排除，確保比選方案均為可實施的項目[4]。

根據(jù)A 高速路段南、北方案線路設(shè)置情況得出兩個方案環(huán)境比選指標評分和隸屬度，詳情如表2 所示。

表2 將4 個一級指標、18 個二級指標中的定性指標通過評分計算出隸屬度，對于定量指標，通過最大隸屬函數(shù)模型計算出隸屬度，實現(xiàn)了各指標的定量化表述，是下一步模糊綜合評價的基礎(chǔ)[5]。

表2 A 高速線路方案環(huán)境比選體系表（南線、北線）

2.3 權(quán)重向量的確定

模型中各評判因素的權(quán)重反映了各自對方案的影響程度，直接表現(xiàn)在評判結(jié)果中。為避免產(chǎn)生較大的主觀隨意性，本文一、二級指標均采用二元對比模糊矩陣法來確定各因素的權(quán)重[6]。

二元對比模糊矩陣法是通過兩兩對比，并綜合評比得到需要評價的一組研究對象的重要性排序[7]。

設(shè)φj(vi)表示vi相對于vj的權(quán)重，φi(vj)表示vj相對于vi的權(quán)重。以下給出一種二元對比模糊矩陣法權(quán)重的確定方法（見表3）。

表3 二元對比模糊矩陣法權(quán)重的確定方法

2.3.1 二級指標模糊評價權(quán)重的確定

根據(jù)二元對比模糊矩陣法得出生態(tài)環(huán)境、水環(huán)境、聲環(huán)境、社會環(huán)境二級指標的二元對比矩陣，并得出各因素二級指標的權(quán)重。

生態(tài)環(huán)境因素優(yōu)化權(quán)重為：A1={0.38，0.14，0.08，0.18，0.18，0.05}；水環(huán)境因素優(yōu)化權(quán)重為：A2={0.69，0.31}；聲環(huán)境因素優(yōu)化權(quán)重為：A3={0.16，0.25，0.25，0.35}；社會環(huán)境因素優(yōu)化權(quán)重為：A4={0.15，0.17，0.17，0.21，0.15，0.15}。

2.3.2 一級指標模糊評價權(quán)重的確定

根據(jù)二元對比模糊矩陣法得出一級指標的二元對比矩陣，并得出一級指標優(yōu)化權(quán)重為：A={0.37，0.26，0.26，0.11}。

2.4 模糊綜合評價

2.4.1 二級模糊綜合評價

各因素二級模糊綜合評價結(jié)果為：Bi=Ai×Ri。

A1={0.38，0.14，0.08，0.18，0.18，0.05}；A2={0.69，0.31}；A3={0.16，0.25，0.25，0.35}；A4={0.15，0.17，0.17，0.21，0.15，0.15}。

生態(tài)環(huán)境因素二級模糊綜合評價結(jié)果為：B1=A1×R1={0.82，0.40}，南線方案綜合評價值為0.82，大于北線方案0.40，因此從生態(tài)環(huán)境角度評價，南線方案較優(yōu)；水環(huán)境因素二級模糊綜合評價結(jié)果為：B2=A2×R2={0.66，0.87}，南線方案綜合評價值為0.66，小于北線方案0.87，因此從水環(huán)境角度評價，北線方案較優(yōu)；聲環(huán)境因素二級模糊綜合評價結(jié)果為：B3=A3×R3={0.56，0.50}，南線方案綜合評價值為0.56，大于北線方案0.50，因此從聲環(huán)境角度評價，南線方案較優(yōu)；社會環(huán)境因素二級模糊綜合評價結(jié)果為：B4=A4×R4={0.47，0.68}，南線方案綜合評價值為0.47，大于北線方案0.68，因此從社會環(huán)境角度評價，北線方案較優(yōu)。

2.4.2 一級模糊綜合評價

一級模糊綜合評價由二級模糊綜合矩陣結(jié)果構(gòu)成。一級模糊綜合評價結(jié)果表明：南線方案綜合評價值為0.67，大于北線方案綜合評價值0.58，南線方案較優(yōu)。這一結(jié)果與采用常規(guī)定性分析方法所得的結(jié)果一致。

3 結(jié)論

第一，采用模糊綜合評價法可使得方案比選的環(huán)境優(yōu)劣程度得到定量區(qū)分，但目前國內(nèi)尚未見到用于工程實例中。本文為解決目前公路項目環(huán)境影響評價方案環(huán)境比選因子選取和權(quán)重不清晰的問題進行了有益的嘗試，具有一定的參考意義和應用價值。第二，評價指標的賦值（特別是定性指標）受人為主觀因素的影響，對某些指標如林地生態(tài)環(huán)境破壞和水土流失等采用3S 技術(shù)，可一定程度上提高定性指標賦值的準確性和合理性。第三，本文對具體項目方案比選的指標體系進行了研究，下一步還需要研究指標體系的一般特征，對不同影響類型的公路項目分別進行研究，建立評價指標體系庫，以服務(wù)于各種類型公路項目環(huán)境比選。