基于模糊物元的高等級(jí)公路綠色施工評(píng)價(jià)研究

張一舒

（山西交通科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司，山西太原 030006）

0 引言

由于高等級(jí)公路建設(shè)對(duì)資源的消耗和環(huán)境的影響較大，引發(fā)了社會(huì)的關(guān)注，在資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)創(chuàng)建的時(shí)代背景下，更要做好公路綠色施工，以減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。綠色施工評(píng)價(jià)作為項(xiàng)目管理至關(guān)重要的監(jiān)督環(huán)節(jié)，是實(shí)施并推廣綠色施工的保障，應(yīng)當(dāng)確保其評(píng)價(jià)方法的科學(xué)性、評(píng)價(jià)結(jié)果的有效性。筆者結(jié)合具體工程實(shí)例，根據(jù)物元評(píng)價(jià)理論和模糊數(shù)學(xué)法，對(duì)該公路綠色施工水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用評(píng)價(jià)因素貼近度散點(diǎn)圖，識(shí)別了綠色施工的主要影響因素，由評(píng)價(jià)結(jié)果可知，該方法具備可行性和有效性，能夠反映出項(xiàng)目綠色施工的水平和效果，以及項(xiàng)目在綠色施工方面存在的主要問題，為類似工程實(shí)踐提供了參考和借鑒。

1 高等級(jí)公路綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

1.1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目依托某南北走向高速公路，該次綠色施工評(píng)價(jià)范圍為洞口縣至塔子寨，全長(zhǎng)91.148 km。項(xiàng)目以“安全、環(huán)保、節(jié)約、先進(jìn)、和諧”為設(shè)計(jì)原則，以建設(shè)資源節(jié)約、環(huán)境友好型高速公路為目標(biāo)，對(duì)加強(qiáng)沿線區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

1.2 綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確定

高等級(jí)公路綠色施工評(píng)價(jià)能夠?qū)?xiàng)目綠色施工能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)對(duì)施工單位在綠色施工方面存在的主要問題進(jìn)行識(shí)別和分析，為各參與方建立后續(xù)綠色施工管理措施與體系提供決策支持[1]。要開展綠色施工評(píng)價(jià)首先需要確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，根據(jù)全面性原則建立預(yù)選指標(biāo)集合，再結(jié)合項(xiàng)目的具體特點(diǎn)篩選指標(biāo)，選定待評(píng)價(jià)項(xiàng)目的綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)形成指標(biāo)集。通常認(rèn)為綠色施工包含資源與能源的節(jié)約利用、降低環(huán)境負(fù)荷、綜合管理3 個(gè)指標(biāo)層，在此基礎(chǔ)上結(jié)合該項(xiàng)目情況，該文建立了圖1所示的綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)。

圖1 某高速公路綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.3 指標(biāo)權(quán)重的確定

1.3.1 權(quán)重確定的方法

在綠色施工評(píng)價(jià)體系中，權(quán)重的確定是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，常用的方法主要有主觀評(píng)價(jià)法和客觀評(píng)價(jià)法?？陀^評(píng)價(jià)法通過將因素?cái)?shù)據(jù)化，評(píng)價(jià)結(jié)果較為客觀，但是不符合公路施工線性長(zhǎng)、部分指標(biāo)數(shù)據(jù)化困難等特點(diǎn)。因此本文采用主觀評(píng)價(jià)法確定指標(biāo)權(quán)重，能夠充分發(fā)揮專家的經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)。

1.3.2 層次分析法確定權(quán)重

采用函詢方法，根據(jù)圖1 建立的指標(biāo)體系，制定相應(yīng)的打分標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行專家打分。對(duì)同一層次指標(biāo)采用五級(jí)標(biāo)度法根據(jù)重要性等級(jí)構(gòu)造判斷矩陣。以二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算為例，其他指標(biāo)的權(quán)重確定過程類似。

a）構(gòu)造判斷矩陣 一級(jí)指標(biāo)的專家判斷矩陣如表1所示。

表1 一級(jí)指標(biāo)的專家判斷矩陣

b）一致性檢驗(yàn) 引入CI度量檢驗(yàn)專家思維一致性：CI=(λmax-n)∕n-1，計(jì)算CI值為0.0268；引入平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI，取RI=0.58；對(duì)一致性指標(biāo)CR進(jìn)行驗(yàn)證，CR=CI∕RI，計(jì)算得CR=0.0462＜0.1，因此認(rèn)為判斷矩陣符合一致性要求。

c）計(jì)算指標(biāo)權(quán)重 當(dāng)滿足一致性要求后，求解AW=λmaxw的特征根和特征向量，得出的特征向量即為相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重。最終計(jì)算的一級(jí)指標(biāo)權(quán)重如表2所示。

表2 施工綠色評(píng)價(jià)體系一級(jí)指標(biāo)權(quán)重表

采用同樣的方式和步驟計(jì)算二級(jí)、三級(jí)指標(biāo)權(quán)重，結(jié)果如表3所示。

表3 高速公路綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)及權(quán)重表

1.4 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的確定對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果有直接影響，因此，需要科學(xué)合理地設(shè)置。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及專家的意見，制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。

表4 施工綠色評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2 基于模糊物元的高等級(jí)公路綠色施工評(píng)價(jià)步驟

2.1 模糊物元評(píng)價(jià)的步驟

采用模糊物元對(duì)高等級(jí)公路綠色施工進(jìn)行評(píng)價(jià)，從本質(zhì)上來講，是先選取其評(píng)價(jià)指標(biāo)項(xiàng)，然后確定各指標(biāo)權(quán)重大小，根據(jù)隸屬度的函數(shù)關(guān)系再確定各層級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)間的隸屬度和權(quán)重并計(jì)算其大小，根據(jù)計(jì)算所得結(jié)果對(duì)公路的綠色施工情況進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析。模糊物元評(píng)價(jià)的主要步驟如下：

a）首先選取高等級(jí)公路綠色施工模糊物元評(píng)價(jià)指標(biāo)。

b）確定高等級(jí)公路綠色施工模糊物元評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度函數(shù)關(guān)系。

c）計(jì)算高等級(jí)公路綠色施工模糊物元評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重大小。

d）建立高等級(jí)公路綠色施工綜合評(píng)價(jià)模糊物元[2]。

2.2 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊物元

根據(jù)1.2 節(jié)構(gòu)建的綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，將評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為N個(gè)不同等級(jí)，并考慮n個(gè)主要影響因素，得出高等級(jí)公路綠色施工評(píng)價(jià)物元Rn，如式（1）所示，其中Nj表示第j個(gè)等級(jí)，cij代表第n個(gè)因素。

2.3 建立隸屬度物元

通過建立隸屬度物元比較兩因素間的隸屬性，該次高等級(jí)公路綠色施工評(píng)價(jià)體系將指標(biāo)分為N1（優(yōu)）、N2（良）、N3（中）、N4（及格）、N5（不及格）5 個(gè)等級(jí)，進(jìn)而建立各等級(jí)的三角形隸屬度函數(shù)。式（2）中Rmn為對(duì)應(yīng)的N個(gè)等級(jí)下n維模糊復(fù)合物元，其中ujik表示xik對(duì)第j等級(jí)的隸屬度。

2.4 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重物元

式（2）中各等級(jí)的隸屬度較為分散，需要通過建立因素權(quán)重物元進(jìn)行集中。因此建立式（3）和式（4）所示的次要因素權(quán)重物元Rvik和主要因素權(quán)重物元Rvi，其中vik表示第k項(xiàng)因素占第i項(xiàng)因素的比重。

2.5 確定集中模糊復(fù)合物元

通過式（5）計(jì)算集中模糊物元Rb：

2.6 對(duì)綠色施工水平進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)

首先需要確定資源節(jié)約利用、環(huán)境負(fù)荷減少、綜合管理的模糊物元RX，如式（6）所示，其中vi表示第i項(xiàng)因素的權(quán)重，xji表示第i項(xiàng)因素對(duì)第j等級(jí)的隸屬度加權(quán)值。

在建立三大指標(biāo)的模糊物元后，建立式（7）所示的綜合評(píng)價(jià)模糊復(fù)合物元。為了提高評(píng)價(jià)的客觀性，將式（6）中xji最小值、最大值和平均值均作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，得到公式（8），其中ej表示第j等級(jí)的綜合評(píng)價(jià)值。

由此可以建立式（9）、式（10）所示的評(píng)價(jià)模糊復(fù)合物元Re及綜合評(píng)價(jià)模糊物元RE。

3 高速公路綠色施工評(píng)價(jià)

3.1 高速公路綠色施工評(píng)價(jià)權(quán)重物元的建立

根據(jù)表1 確定高速公路綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重物元。得到三大指標(biāo)權(quán)重物元如下。

3.1.1 資源節(jié)約利用指標(biāo)權(quán)重物元

三級(jí)因素權(quán)重物元R1vik：

3.1.2 環(huán)境負(fù)荷減少指標(biāo)權(quán)重物元

3.1.3 綜合管理權(quán)重物元

3.1.4 確定項(xiàng)目評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重物元Rvi

3.2 高速公路綠色施工評(píng)價(jià)隸屬度物元建立

3.3 高速公路綠色施工單項(xiàng)評(píng)價(jià)

根據(jù)上述計(jì)算出的權(quán)重和隸屬度物元，對(duì)綠色施工從資源節(jié)約利用、環(huán)境負(fù)荷減少和綜合管理3 個(gè)方面逐一進(jìn)行單項(xiàng)評(píng)價(jià)。根據(jù)式（5）得到資源節(jié)約利用評(píng)價(jià)因素、環(huán)境負(fù)荷減少、綜合管理的集中模糊復(fù)合物元的計(jì)算公式分別為：

將三大指標(biāo)的模糊物元集中后建立復(fù)合物元Rb：

由式（6）計(jì)算單項(xiàng)評(píng)價(jià)復(fù)合物元Rx：

3.4 高速公路綠色施工綜合評(píng)價(jià)

結(jié)合式（9）、式（10）計(jì)算高速公路綠色施工綜合評(píng)價(jià)物元RD：

由RD可知dmax=d3，根據(jù)表4評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可知，對(duì)應(yīng)的公路綠色施工評(píng)價(jià)結(jié)果為中，表明其綠色施工效果不高。

3.5 高速公路綠色施工水平不高的主要原因分析

采用貼近度集合N對(duì)項(xiàng)目綠色施工的各影響因素進(jìn)行分析，并將各影響因素進(jìn)行了排序，表5所示為排名前5 位的影響因素，根據(jù)各影響因素的貼近度排序情況，采取有針對(duì)性的措施，從而提高項(xiàng)目的綠色施工技術(shù)和水平。

表5 影響高速公路綠色施工的主要因素

4 結(jié)論

本文結(jié)合具體工程實(shí)例，以某高速公路項(xiàng)目為依托，建立了高速公路綠色施工評(píng)價(jià)三級(jí)指標(biāo)體系，即：3個(gè)一級(jí)指標(biāo)、12 個(gè)二級(jí)指標(biāo)、29 個(gè)三級(jí)指標(biāo)。然后基于模糊物元理論建立了權(quán)重物元、隸屬度物元、綠色施工單項(xiàng)評(píng)價(jià)物元、綜合評(píng)價(jià)物元，對(duì)該高速公路項(xiàng)目的綠色施工水平進(jìn)行了評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，當(dāng)前該高速公路的綠色施工等級(jí)為中，說明其綠色施工效果一般。同時(shí)本文采用評(píng)價(jià)因素貼近度集合，通過識(shí)別影響該項(xiàng)目綠色施工的五大主要因素，為項(xiàng)目采取更具有針對(duì)性的必要措施提供了方向和依據(jù)。