基于改良層次分析法的環(huán)境影響評價模型在公路綠色施工中的應用研究

關鍵詞：層次分析法；綠色施工；環(huán)境影響評價；公路

中圖分類號：X820.3 文獻標志碼：B

前言

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，公路建設取得了舉世矚目的成就。然而，在公路建設規(guī)模的不斷擴張下，公路工程對環(huán)境的影響越來越大。為了滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，綠色施工是當前公路工程施工的主要方式。公路綠色施工是指在保證質(zhì)量、安全等基本要求的前提下，通過科學管理和技術進步，最大限度地節(jié)約資源，減少對環(huán)境負面影響的施工活動，實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護。然而，中國目前缺乏對公路綠色施工環(huán)境影響評價的相關研究，目前國內(nèi)外對于公路綠色施工環(huán)境影響評價方法主要包括層次分析法和綜合指數(shù)法等。其中層次分析法（Analytic hierarchy process，AHP）是一種基于主觀判斷的決策分析方法，其基本原理是將復雜系統(tǒng)看作一個多層次的遞階系統(tǒng)，并采用遞階層次結(jié)構(gòu)模型來描述。為此，研究以某高速公路為例，對高速公路建設過程中所牽涉到的一系列生態(tài)環(huán)境問題進行了深入的剖析，運用改進的AHP方法，構(gòu)建出一套完整的環(huán)境影響評估指標體系，并構(gòu)建出一套適合于高速公路建設的綜合評估模型，最后通過實例分析以證明該模型的科學性和可行性。期望通過此次研究，能為公路建設項目在實施綠色施工過程中提供參考依據(jù)，為提高工程項目建設效率提供借鑒和思路。

1公路綠色施工對自然環(huán)境的影響分析

1.1評價指標體系構(gòu)建

某高速公路路線全長約141.4km，全線為雙向四車道。設計行車速度為120km/h，路基寬24.5m，路面寬度為24.5m，總投資約為88.87億元。該項目采用BOT模式建設，項目建成后將由業(yè)主負責運營。該高速公路主要有5方面的建設內(nèi)容：（1）保護耕地；（2）保護自然環(huán)境；（3）節(jié)約用地；（4）節(jié)能減排；（5）經(jīng)濟社會效益顯著。項目建成后，將實現(xiàn)資源集約利用、環(huán)境保護與景觀協(xié)調(diào)發(fā)展。

為更好地掌握高速公路建設項目對自然環(huán)境的影響，研究采用相關的定量方法，從質(zhì)和量兩個方面對指標進行評估。在環(huán)境評估中，指標被用來顯示并反映出環(huán)境的變化趨勢，它包括了對自然環(huán)境背景的識別和描述、對環(huán)境影響的可預測性，以及對實際實施情況與計劃目的的偏差進行檢測等。

研究運用問卷調(diào)查的方法，對各項指標的重要程度采取李克特7分制，以1分為最低，以7分為最高，排除對總體目標有較小影響的因素，使指標體系簡單易行，以確保其正確性。

在設計問卷的過程中，研究邀請了領域中有豐富經(jīng)驗的專家、學者和高速公路建設團隊一線項目管理者，對調(diào)研方法、題項設計和語言表述等問題進行了集體討論，并在討論的結(jié)果的基礎上對問卷進行改進和完善。在問卷調(diào)查對象方面，以高速公路施工單位、管理者和設計者作為首要調(diào)查對象。最終，將經(jīng)過篩選后的環(huán)境評價指標，在確保指標的準確性和對目標的貢獻程度的基礎上，構(gòu)成了高速公路項目綠色施工組織設計的綠色度測算指標體系。

在環(huán)境評價指標中，例如水土流失防控措施的合理性、取棄土場設置的合理性等，很難從施工組織設計的內(nèi)容中或者從計算中獲得具體的數(shù)值，因此將其納入定性指標的范疇。所以，在評估的時候，會向高速公路上的權(quán)威專家和項目現(xiàn)場的管理者進行咨詢，然后，通過使用模糊語言的五級尺度，并用專家打分的方法對這些指標進行量化。而例如生態(tài)防護材料的使用率、再生路面材料的使用率等，都可以在施工組織設計的內(nèi)容基礎上，通過計算獲得具體的數(shù)值，將其稱為量化指標。該類指標的評價主要以國家制定的有關法律、法規(guī)、權(quán)威標準和規(guī)范為依據(jù)，并結(jié)合行業(yè)數(shù)據(jù)庫和專家經(jīng)驗。

1.2公路綠色施工評價模型

研究建立的自然環(huán)境影響評價指標體系中各種評價指標較多，且對生態(tài)環(huán)境的影響具有模糊性和不確定性。在此基礎上，研究通過結(jié)合模糊綜合評價法，提出了一種基于改進的AHP評價模型。該模型能夠處理定性因素，使其向相反的方向轉(zhuǎn)變，即實現(xiàn)定量評價。在此過程中，多因素、模糊性等情況最大程度上減少，所得評價結(jié)果受到的影響自然降低，準確性得到明顯提高。同時，評價指標均能被全方面地分析，評價結(jié)論更為可靠。

在優(yōu)化AHP法的基礎上，研究通過聚類分析求出專家聚類權(quán)值，并根據(jù)判斷矩陣的一致性程度，獲得所需的專家綜合權(quán)重，而最終的指標權(quán)重值則在加權(quán)平均后得到。這一目標的實現(xiàn)第一步是構(gòu)建遞階式層次結(jié)構(gòu)模型，完成一致性檢查，得出各指標的權(quán)值和一致性檢查結(jié)果，排除不能進行分析的因素。其次，利用各專家在評價矩陣中的特征值，來體現(xiàn)各專家在評價中對評價矢量的貢獻度。

模糊綜合評估方法采用精確的數(shù)學方法來描述模糊性現(xiàn)象，借助模糊數(shù)學將邊界不清晰、不易量化的因素定量化，然后計算各個因素與評價對象的隸屬度，根據(jù)隸屬等級狀況進行綜合評價。在所改進的AHP評價模型中，該方法主要是構(gòu)建最底層的模糊評估指標集，并確定相應的模糊評價術語集。在指標評估的基礎上，得到所需的模糊隸屬度矩陣，即AHP完成評價過程中關鍵作用的權(quán)重矩陣。綜合上述條件，才能得到量化的綜合評估結(jié)果。操作流程主要有四步，首先確定因素集和評價集，再確定模糊隸屬矩陣，然后建立權(quán)重集，最后進行多級模糊綜合運算。在傳統(tǒng)AHP中，專家對各個因素的權(quán)重判斷可能存在主觀性和不確定性。而改進方法引入了模糊數(shù)學理論，可以允許專家給出模糊權(quán)重，更好地反映專家的主觀判斷。同時，該方法通過模糊關系矩陣的構(gòu)建，可以簡化判斷矩陣的構(gòu)建過程，減少了專家的工作量。

2基于改進的AHP法對研究路段評價分析

研究充分考慮了高速公路建設對環(huán)境影響的復雜、多變的特性，以構(gòu)建的環(huán)境評價指標體系為基礎，獲得了高速公路建設對自然環(huán)境影響的綜合評價指標集。為了完成對高速公路建設對環(huán)境的影響的評估，又將公路對自然環(huán)境的影響劃分為5個等級，也就是V= （v1，v2，v3，v4，v5），分別對應極小、較小、一般影響、較大和極大的影響。為實現(xiàn)定性向定量評價的轉(zhuǎn)變，所有評語均被賦予其相應的數(shù)值，v1～v5則分別對應0.2、0.4、0.6、0.8和1.0，所屬范圍分別是（0，0.2）、（0.2，0.4）、（0.4，0.6）、（0.6，0.8）和（0.8，1.0）。如表1所示二級指標的評價結(jié)果。結(jié)果表明，在高速公路建設過程中，各要素的作用大小不同。所以，要對有較大影響的因素，采取相應的環(huán)境保護措施加以控制。

研究進行了傳統(tǒng)方法與改進方法的權(quán)重對比，表2是二級指標傳統(tǒng)與改進指標權(quán)重值及排序。如表2所示，節(jié)能與能源利用占比15.5%，節(jié)材與材料資源利用、節(jié)水與水資源利用、節(jié)地與土地資源保護、環(huán)境保護分別對應23.6%、24.5%、6.23%、30.10%。由此可見，環(huán)境保護對環(huán)境的影響最大，節(jié)水和水資源利用次之，但是各指標之間的差異卻很小，這表明在傳統(tǒng)AHP法中，節(jié)材與材料資源利用和節(jié)水與水資源利用所占的比重幾乎是相同的。在改進的方法中，環(huán)境保護影響排序第一，其次是節(jié)材與材料資源利用。相比于傳統(tǒng)AHP方法，改進的方法強調(diào)了節(jié)材與材料資源利用影響的重要性。

如表3所示三級指標傳統(tǒng)與改進指標權(quán)重值及排序結(jié)果。由表3可知，各指標的權(quán)重變化較小，排序基本上沒有變化。在節(jié)材與材料資源利用因素中，臨時工程可周轉(zhuǎn)材料的使用率是影響最大的因素，其次是生態(tài)防護材料的使用率；在節(jié)水與水資源利用中，施工駐地節(jié)水型器具的使用率是影響最大的因素；在節(jié)地與土地資源保護中，施工便道設計的合理性權(quán)重值排第一；在節(jié)能與能源利用中，節(jié)能型機械設備的使用率對環(huán)境影響最大；環(huán)境保護中邊坡植被恢復率為最大影響因素，施工瀝青煙減排處理為最小影響因素。

將傳統(tǒng)的模糊層次法與所提方法比較，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，改進方法與傳統(tǒng)方法相比，二者得到的綜合評價結(jié)論均屬于“一般影響”，從而說明了改進的AHP法在公路建設過程中的應用是可行的。然而，傳統(tǒng)的評價方法依靠的是專家的主觀判斷，因此，評價結(jié)果受到了很大的影響，權(quán)重分配明顯不合理。而所提方法在結(jié)合所有專家的判斷矩陣一致程度的同時，綜合了聚類分析結(jié)果。所以，該方法能夠?qū)＜业囊庖娺M行全面、細致的考量，凸顯出一些重要指標的地位，增強了客觀性與可靠性。

3結(jié)束語

高速公路綠色施工可以提高資源利用率、降低能源消耗、減少環(huán)境污染，提高行業(yè)整體水平，實現(xiàn)高速公路的可持續(xù)發(fā)展。研究提出基于改良層次分析法的環(huán)境影響評價模型在公路綠色施工中的應用。利用改進AHP法建立了公路綠色施工環(huán)境影響評價指標體系，其權(quán)重的確定采用客觀賦權(quán)法，通過專家調(diào)查問卷的方式獲得指標體系中各指標的權(quán)重，從而建立判斷矩陣，該方法在計算過程中可有效減少人為因素影響。結(jié)果顯示，二級指標中，節(jié)材與材料資源利用權(quán)重占比23.6%，節(jié)水與水資源利用占比24.5%，二者相差不大，環(huán)境保護占比30.10%，是該級指標中權(quán)重最高的；其中，邊坡植被恢復率為最大影響因素，占比21.99%，施工瀝青煙減排處理為最小影響因素，占比12.35%。