鳳大高速公路營運期環(huán)境影響評價模型研究

朱俊澍，陳赟

（1.長沙理工大學(xué)交通運輸工程學(xué)院，湖南　長沙　410004；2.湖南省交通科學(xué)研究院，湖南　長沙　410015）

鳳大高速公路營運期環(huán)境影響評價模型研究

朱俊澍1，2，陳赟1

（1.長沙理工大學(xué)交通運輸工程學(xué)院，湖南長沙410004；2.湖南省交通科學(xué)研究院，湖南長沙410015）

結(jié)合鳳大（鳳凰—大興）高速公路的實際特點，從水環(huán)境影響、空氣環(huán)境影響、社會環(huán)境影響、生態(tài)環(huán)境影響和其他影響等方面建立鳳大高速公路營運期環(huán)境影響評價指標(biāo)體系及評價模型并進行評價分析，根據(jù)評價結(jié)果，提出了加強鳳大公路營運期環(huán)境保護的建議與措施。

工程經(jīng)濟；高速公路；環(huán)境影響；營運期

高速公路在帶來巨大經(jīng)濟效益和社會效益的同時，也帶來了日益嚴重的環(huán)境問題，如交通噪聲、汽車廢氣、水質(zhì)污染等。雖然國內(nèi)外很多學(xué)者和專家在高速公路環(huán)境保護領(lǐng)域作了大量、詳細、深刻的探討，但因為公路環(huán)境影響評價的復(fù)雜性、系統(tǒng)性及工作量龐大等特點，要想對高速公路環(huán)境影響作出全面、徹底的分析評價仍然存在很大困難。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，道路建設(shè)規(guī)模、通車里程的不斷擴大，交通量的不斷增加，公路對沿線自然環(huán)境的負面影響范疇和程度也逐漸增大。因此，研究公路對沿線自然環(huán)境的影響已成為當(dāng)今社會非常重要的課題。當(dāng)前中國高速公路環(huán)境影響評價研究還處于起步階段，相應(yīng)的理論還比較生疏，更談不上應(yīng)用，主要表現(xiàn)在：1）評價因子選擇及權(quán)重的確定主要依靠相關(guān)人員的經(jīng)驗，具有很大的主觀性、波動性，不具有很強的說服力；2）對于各單因子的定性、定量評價方法都具有一定的局限性，導(dǎo)致評價結(jié)果產(chǎn)生較大的主觀性和很大的波動性；3）對地質(zhì)災(zāi)害危險性評估及動植物生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能價值損失還欠考慮，也難以計算；4）高速公路環(huán)境影響評價應(yīng)用本來就較少，更不要說經(jīng)歷了長期現(xiàn)實檢驗的工程項目了，所以當(dāng)前各評價指標(biāo)、方法等的有效性仍有待進一步檢驗和認可。

1　工程概況

鳳大（鳳凰—大興）高速公路屬于杭州—瑞麗高速公路中的一段，已于2013年10月31日建成通車。該高速公路的建成通車，對于促進沿線經(jīng)濟水平提升、銅仁市與湘西州跨區(qū)域的旅游業(yè)開發(fā)合作及銅仁鳳凰機場的發(fā)展都有重大意義。

鳳大高速公路經(jīng)過鳳凰縣5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、27個村，沿線串起了沱江、南長城遺跡、黃絲橋古城、阿拉營鎮(zhèn)、牛堰水庫。主線全長約31 km，按雙向四車道標(biāo)準建設(shè)，標(biāo)準路基寬度為24.5 m，設(shè)計速度為80 km/h。項目總投資近20億元，建設(shè)工期為3年。

2　高速公路營運期環(huán)境影響評價指標(biāo)體系和評價模型的構(gòu)建

2.1評價指標(biāo)體系

鳳大高速公路營運期環(huán)境影響因素包括水環(huán)境影響、空氣環(huán)境影響、社會環(huán)境影響、生態(tài)環(huán)境影響和其他影響等5個方面，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建的鳳大高速公路營運期環(huán)境影響評價指標(biāo)體系見圖1。

圖1　鳳大高速公路營運期環(huán)境影響評價指標(biāo)體系

2.2 評價模型

2.2.1建立層次模型

利用層次分析法對項目效益進行分解，同層次的元素間是并列關(guān)系，相鄰上下層元素間是隸屬關(guān)系（見圖2）。

圖2　層次分析結(jié)構(gòu)模型

2.2.2構(gòu)造判斷矩陣

建立層次結(jié)構(gòu)后，對同一層次的各指標(biāo)分別進行兩兩比較，采用1～9比例標(biāo)度法（見表1）判斷每一層次各指標(biāo)的相對重要性，構(gòu)造判斷矩陣：

式中：aij>0；aij=1/aji；aii=1；n為判斷矩陣階數(shù)。

表1　1～9標(biāo)度的含義

面對多位專家提出的不盡相同的權(quán)值，采取以下原則進行取舍或平均：專家原則，充分考慮專家意見；當(dāng)意見分歧較大時，采取眾數(shù)原則；當(dāng)某一種意見占主要地位時，采取中數(shù)原則。

2.2.3判斷矩陣一致性檢驗

判斷矩陣一致性程度指標(biāo)CI=（λmax-n）/（n -1），當(dāng)CI=0時，λmax=n，認為判斷矩陣具有完全的一致性；CI數(shù)值越大，即λmax-n值越大，判斷矩陣的一致性越差。

用隨機一致性比率CR代替CI作為判斷矩陣一致性的檢驗指標(biāo)，CR=CI/RI，其中平均隨機一致性指標(biāo)RI的取值見表2。當(dāng)CR≤0.10時，認為判斷矩陣通過一致性檢驗，否則必須調(diào)整和修正判斷矩陣。

表2　平均隨機一致性指標(biāo)RI的取值

2.2.4隸屬度矩陣的確定

模糊綜合評價法是一種以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的綜合評價方法，它根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評價轉(zhuǎn)化為定量評價，具有結(jié)果明確、系統(tǒng)性強的特點，能比較好地解決模糊、難以量化的問題，適合各種非確定性問題。

（1）確定評價等級。首先建立評價集，它是評判者對評判對象可能作出的各種總的評價結(jié)果組成的集合，一般根據(jù)評價對象而定。對于高速公路營運期環(huán)境影響評價，可建立四個等級，即：

（2）確定評價指標(biāo)樣本矩陣。對于n個評價指標(biāo)，假設(shè)有r位專家參與評價，選項為高、較高、中、低4個。統(tǒng)計各評價指標(biāo)相對應(yīng)的評價等級的評價總數(shù)dij（i=1，2，…，12；j=1，2，3，4），得矩陣如下：

按下式計算綜合評價結(jié)果：

綜合評價結(jié)果B是一個向量，描述的是受評者綜合狀況分類程度。根據(jù)B所提供的信息，可按照最大隸屬度原則確定受評者所屬評價等級。

3　鳳大高速公路營運期環(huán)境影響綜合評價

3.1數(shù)據(jù)收集與處理

設(shè)計調(diào)查問卷，對鳳大高速公路營運期環(huán)境影響評價指標(biāo)進行調(diào)查，收集原始數(shù)據(jù)。共發(fā)放25份調(diào)查問卷，得到有效問卷20份，問卷回收率和有效率均為80％。

對調(diào)查數(shù)據(jù)進行計算，取平均數(shù)，四舍五入后保留整數(shù)得到判斷矩陣。表3為目標(biāo)層的判斷矩陣。

3.2指標(biāo)權(quán)重的確定

經(jīng)過計算，得目標(biāo)層判斷矩陣的最大特征值λmax=5.021 3，特征向量（即權(quán)重向量）W=［0.370 5， 0.370 5，0.077，0.143 9，0.047 1]，CI=0.005 3， CR=0.004 8<0.1，判斷矩陣通過一致性檢驗。

表3　目標(biāo)層的判斷矩陣

準則層水環(huán)境的影響：λ1max=3.003 7，W1= （0.581 5 0.309 0 0.109 5）T，CI=0.001 8，CR =0.003 2<0.1，其判斷矩陣通過一致性檢驗。

準則層空氣環(huán)境的影響：λ2max=3.038 5，W2= （0.648 3 0.122 0 0.229 7）T，CI=0.019 3，CR =0.033 9<0.1，其判斷矩陣通過一致性檢驗。

準則層社會環(huán)境的影響：λ3max=3，W3=（0.222 2 0.666 7 0.111 1）T，CI=0，CR=0<0.1，其判斷矩陣通過一致性檢驗。

準則層生態(tài)環(huán)境的影響：λ4max=3.018，W4= （0.163 3 0.297 4 0.540 3）T，CI=0.009，CR= 0.002<0.1，其判斷矩陣通過一致性檢驗。

準則層其他影響：λ5max=3.019，W5=（0.122 4 0.320 4 0.558 2）T，CI=0.01，CR=0.02<0.1，其判斷矩陣通過一致性檢驗。

3.3層次總排序（見表4）

表4　單項指標(biāo)權(quán)重最終排序

單項指標(biāo)權(quán)重計算結(jié)果如下：

3.4隸屬度矩陣的確定

通過對鳳大高速公路的實地調(diào)查，采用統(tǒng)計分析法計算確定隸屬度矩陣。針對鳳大高速公路營運期環(huán)境影響評價的15個單項指標(biāo)，結(jié)合評價集設(shè)計問卷，由公路部門管理者、公路使用者、沿線社區(qū)居民、同行專家打分確定隸屬度矩陣。共發(fā)放調(diào)查表400份，有效答卷382份。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果，得到隸屬度矩陣：

3.5模糊綜合評價

3.5.1對準則層進行模糊判斷

水環(huán)境影響的模糊判斷結(jié)果如下：

空氣環(huán)境影響的模糊判斷結(jié)果如下：

社會環(huán)境影響的模糊判斷結(jié)果如下：

生態(tài)環(huán)境影響的模糊判斷結(jié)果如下：

其他影響的模糊判斷結(jié)果如下：

3.5.2對目標(biāo)進行模糊判斷

根據(jù)單項指標(biāo)權(quán)重與隸屬度矩陣，通過模型計算，得：

3.6評價結(jié)果分析

（1）鳳大高速公路營運期環(huán)境影響中，對水環(huán)境的影響、對空氣環(huán)境的影響所占比例較大，其次為對生態(tài)環(huán)境的影響，遠遠超過對社會環(huán)境的影響和其他影響，與實際調(diào)查情況基本一致。

（2）鳳大高速公路營運期環(huán)境影響中，對社區(qū)發(fā)展的影響、對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響、聲環(huán)境污染、固體廢棄物污染、對景觀的影響等較小，這是鳳大高速公路采取了相應(yīng)措施的結(jié)果。

（3）水環(huán)境影響的模糊判斷結(jié)果為（0.051 5， 0.491 5，0.360 6，0.096 3），根據(jù)最大隸屬度原則，其評價結(jié)果為“較高”；根據(jù)水環(huán)境的權(quán)重向量，其主要影響因素為沿線交通工程設(shè)施污水對水體的污染?？諝猸h(huán)境影響的模糊判斷結(jié)果為（0.084 6， 0.371 9，0.370 3，0.173 3），評價等級介于“較高”與“中”之間；根據(jù)空氣環(huán)境的權(quán)重向量，汽車尾氣污染物對大氣環(huán)境的污染為主要影響因素。社會環(huán)境影響的模糊判斷結(jié)果為（0.341 5，0.463 1，0.159 1， 0.036 4），評價結(jié)果為“較高”；根據(jù)社會環(huán)境的權(quán)重向量，對沿線基礎(chǔ)設(shè)施的干擾為主要影響因素。生態(tài)環(huán)境影響的模糊判斷結(jié)果為（0.054 6，0.466 5， 0.356 0，0.123 9），評價結(jié)果為“較高”；根據(jù)生態(tài)環(huán)境的權(quán)重向量，對沿線陸生動植物的危害為主要影響因素。其他影響的模糊判斷結(jié)果為（0.162 3， 0.433 4，0.306 8，0.098 5），評價結(jié)果為“較高”；根據(jù)其他影響的權(quán)重向量，聲環(huán)境污染為主要影響因素。

（4）鳳大高速公路營運期環(huán)境影響的模糊判斷結(jié)果為（0.093 2，0.455 6，0.356 2，0.126 1），評價結(jié)果為“較高”；15個評價指標(biāo)對環(huán)境影響的重要性存在很大差異，其中沿線交通工程設(shè)施污水對水體的污染、橋面徑流對周圍水體水質(zhì)的污染和汽車尾氣污染物對大氣環(huán)境的污染等方面的影響較大，與實際情況相吻合。

4　加強營運期環(huán)境保護的建議和措施

（1）鳳大高速公路建設(shè)期間不僅臨時用地（36.69 hm2）占用了林地和旱地，對公路沿線農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)造成一定的不利影響，而且沿線存在7處高填深挖路段，雖然施工后通過合理的恢復(fù)措施減小了其影響，但運營期間還需做好公路沿線的綠化及植被的恢復(fù)。另外，沿線的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)如廖家橋鎮(zhèn)、沱江鎮(zhèn)及都里鄉(xiāng)的水土流失現(xiàn)象較嚴重，需對周邊環(huán)境加強監(jiān)管和治理，尤其是對高挖深填的路段需加強邊坡防護，針對環(huán)境相對脆弱的區(qū)域定期進行檢查及修復(fù)，防止大面積水土流失現(xiàn)象的發(fā)生。

（2）加強營運期管理，確保工程設(shè)施完整、生產(chǎn)環(huán)境安全。建議加強環(huán)保教育培訓(xùn)，提高整體的環(huán)保管理能力，使安全事故的發(fā)生率降到最低。

（3）對公路的排水設(shè)施加強管理，并做好經(jīng)常性的巡查及養(yǎng)護。

（4）加強對環(huán)境的保護力度，公路管理部門設(shè)置相關(guān)環(huán)境管理機構(gòu)，并委托環(huán)保部門對評價當(dāng)中所規(guī)定的監(jiān)測點定期進行空氣環(huán)境監(jiān)測。

（5）對收費人員進行技能培訓(xùn)，提高員工的工作能力，減少車輛滯留現(xiàn)象，進而減少汽車尾氣排放對沿線空氣環(huán)境的影響。對收費站員工和相關(guān)司乘人員進行必要的環(huán)保教育，防止固體廢棄物對環(huán)境的污染。對沿線的固體廢棄物按路段分批承包，及時進行收集處理，并加強對固體廢棄物污染治理情況的監(jiān)督。

（6）對服務(wù)區(qū)內(nèi)的油煙排放設(shè)施定期進行檢查、維修，減少服務(wù)區(qū)油煙對環(huán)境的影響。

（7）對車輛的超速及超載等情況進行強制處理，并在居民區(qū)設(shè)置隔音屏及禁鳴標(biāo)志，把噪音降到最低，防止擾民。

（8）對路堤邊坡、排水溝邊及立交路段等的綠化進行統(tǒng)一規(guī)劃，保證其協(xié)調(diào)性。在可能的情況下，在村莊路段兩側(cè)構(gòu)建多層次的綠化林帶，形成一道立體屏障，并在村鎮(zhèn)與公路之間的空地建立四旁林，加強對交通噪聲的阻隔、吸收作用。

5　結(jié)語

環(huán)境影響評價是一個較為復(fù)雜的問題，單純的文字性敘述不能進行深入、全面的分析。該文利用層次分析法和模糊綜合評價法構(gòu)建高速公路營運期環(huán)境影響評價模型，用層次分析法計算權(quán)重，用模糊綜合評價法計算評價結(jié)果。通過數(shù)值計算對高速公路營運期環(huán)境影響進行評價，更加直觀、形象，評價結(jié)果更具說服力。高速公路營運期環(huán)境影響評價不僅是可持續(xù)發(fā)展思想在高速公路項目環(huán)境后評價中的具體應(yīng)用，也是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的手段，符合新時期綠色環(huán)境的要求。

［1］Li Li-ping，Xu Guang-li，Lu Xiao-li.A novel fuzzy route selection method based on multi-norm decision making［A].2010 2nd International Conference on Computer Engineering and Technology［C].2010.

［2］Nozawa H，Endo s，Mifune N.Analysis of environment impact estimation methods for railway environment managcment system［R].Railway Technical Research Institute，2004.

［3］周正祥，魏紅倩，張?？?，等.高速公路大氣環(huán)境影響后評價指標(biāo)體系及量化模型［J].公路與汽運，2007（5）.

［4］Sherwood B，Burton J，Cutler D.Wildlife and roads：the ecological impact［M].Imperial College Press，2002.

［5］徐明.高速公路運營對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展影響評價［D].長沙：長沙理工大學(xué)，2012.

［6］蔡月.HR公路項目環(huán)境影響評價研究［D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2013.

［7］牛方方.高速公路營運期節(jié)能措施及效果研究［D].西安：長安大學(xué)，2013.

［8］王曉寧，李換平，付亞君.基于初步設(shè)計方案的高速公路環(huán)境影響評價研究［J].公路與汽運，2015（5）.

［9］趙勇，孫中黨，吳明作.高速公路建設(shè)項目對生態(tài)環(huán)境影響綜合評價研究［J].安全與環(huán)境工程，2003（3）.

X828

A

1671-2668（2016）01-0229-05

2015-12-04