改進(jìn)群組AHP-FCE法對(duì)路域的生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究

朱濤 盧旺林 張丹 張瑞 劉文娟 田俊良 周敏 李輝

摘要：為了全面準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)公路建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響程度，基于高速公路建設(shè)特點(diǎn)，從社會(huì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、聲環(huán)境、地表水環(huán)境、隧道對(duì)地下水環(huán)境影響及環(huán)境空氣六方面構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合改進(jìn)的群組AHP法，構(gòu)建了改進(jìn)的群組AHP-FCE相結(jié)合的評(píng)價(jià)模型，對(duì)河南省欒川至盧氏高速公路進(jìn)行生態(tài)影響評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，指標(biāo)權(quán)重的比例分配更為合理客觀，凸顯了社會(huì)環(huán)境因素在評(píng)價(jià)中的作用，改進(jìn)模型的評(píng)價(jià)結(jié)果更符合生態(tài)環(huán)境實(shí)際情況相符，表明該方法應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)方面具有較好的適用性和推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià);公路建設(shè);層次分析法（AHP）;改進(jìn)的群組AHP;模糊綜合評(píng)判法（FCE）

中圖分類號(hào)：X826 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）02-000-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.02.003

Abstract：In order to comprehensively and accurately evaluate the impact of highway construction on the ecological environment， and based on the characteristics of highway construction， the evaluation index system is constructed from six aspects： social， ecological， acoustic， surface water， tunnel impact on groundwater and air environment.Combined with the improved group AHP method， an improved evaluation model of group AHP-FCE was constructed to evaluate the ecological impact of the Luanchuan to Lushi section of Henan Province.The results show that the proportion distribution of index weights is more reasonable and objective，highlighting the role of social environmental factors in the assessment.The evaluation results of the improved model are more consistent with the actual situation of the ecological environment， which indicated that the model had good applicability and promotion value for ecological environment assessment.

Key words：Ecological environment impact assessment;Highway construction;Analytic hierarchy process （AHP）;Improved group AHP method;Fuzzy comprehensive evaluation method （FCE）

高速公路以其快捷、方便、覆蓋面廣等特點(diǎn)已成為現(xiàn)代交通運(yùn)輸體系的重要組成部分[1]，一定程度上標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家或地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。然而高速公路在帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的同時(shí)，也帶來了如水土流失、生物多樣性減少[2-4]等環(huán)境問題。如何實(shí)現(xiàn)高速公路建設(shè)的發(fā)展與社會(huì)、自然環(huán)境和諧發(fā)展相統(tǒng)一，開展高速公路生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)就顯得尤為重要。

公路建設(shè)環(huán)境影響評(píng)價(jià)常用的評(píng)價(jià)方法有德爾菲法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、層次分析法、灰色關(guān)聯(lián)分析法、模糊綜合評(píng)判法等等[5-10]。近年來，方法的改進(jìn)和實(shí)證研究報(bào)道不斷增多，如DAEF法、AHP-FCE法、AHP-灰色系統(tǒng)法等[11-14]。然而，無論哪類方法，權(quán)重受專家的主觀判斷、選擇偏好等影響，很難做到準(zhǔn)確客觀[15]。夏萍[16]對(duì)專家權(quán)重的確定方法曾做過探索，并將其用于醫(yī)療保險(xiǎn)業(yè)務(wù)評(píng)價(jià)的權(quán)重確定，既尊重了個(gè)體判斷的結(jié)果及其準(zhǔn)確性程度，又重視群體綜合意見。可見，充分發(fā)揮群組AHP法確定專家權(quán)重的優(yōu)勢(shì)、注重評(píng)價(jià)方法的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)的評(píng)價(jià)具有積極意義。基于此，本文建立了基于社會(huì)、生態(tài)與自然要素下全面的指標(biāo)體系與改進(jìn)的群組AHP-FCE相結(jié)合的模型。對(duì)河南省欒川至盧氏高速公路建設(shè)的生態(tài)環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，驗(yàn)證了改進(jìn)方法的優(yōu)越性及準(zhǔn)確客觀性。

1 方法

1.1 評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

高速公路建設(shè)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)具有多目標(biāo)和多層次性，根據(jù)河南省欒川至盧氏高速公路建設(shè)期的特點(diǎn)，指標(biāo)選取的原則，綜合前人研究成果相及關(guān)領(lǐng)域?qū)＜乙庖奫17-19]，構(gòu)建本高速公路建設(shè)期環(huán)境影響評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，包括社會(huì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、聲環(huán)境、地表水環(huán)境、隧道對(duì)地下水環(huán)境影響及環(huán)境空氣6個(gè)一級(jí)指標(biāo)，21個(gè)二級(jí)指標(biāo)，建立了該項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（圖1）。

1.2 改進(jìn)的群組AHP法確定權(quán)重

新權(quán)重的確定[16]是基于傳統(tǒng)AHP法確定權(quán)重的基礎(chǔ)上，首先建立遞階式層次結(jié)構(gòu)模型、構(gòu)造判斷矩陣、計(jì)算判斷矩陣、進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，通過以上步驟，得到每一位專家對(duì)指標(biāo)給出的權(quán)重系數(shù)及其一致性檢驗(yàn)，將不能用于分析的剔除;其次將個(gè)體判斷矩陣特征值的變化信息用于反映每位專家對(duì)綜合排序向量影響程度的變化，即可據(jù)此計(jì)算每位專家的權(quán)重。把通過一致性檢驗(yàn)的n位專家的個(gè)體排序向量看作待識(shí)別的樣品，通過對(duì)其進(jìn)行聚類分析，本研究用SPSS軟件對(duì)通過一致性檢驗(yàn)的10位專家進(jìn)行系統(tǒng)聚類;最后將專家構(gòu)造的判斷矩陣的一致性程度與各類別的類容量所表達(dá)的信息大小結(jié)合起來確定專家的綜合權(quán)重，根據(jù)公式（1）求得新權(quán)重Wj。

2 結(jié)果與討論

2.1 研究區(qū)概況

欒川至盧氏高速公路路線全長(zhǎng)75.327km，路線總體走向?yàn)橛蓶|向西，東起欒川縣洛欒高速公路，西止于盧氏縣三淅高速公路，全線位于欒川縣和盧氏縣境內(nèi)。全線設(shè)特大橋8座共11260.5m、大橋33座共11901.67m、中橋4座共212.88m、互通式立交7座、隧道24座、匝道收費(fèi)站5處、服務(wù)區(qū)2處、養(yǎng)護(hù)工區(qū)2處、監(jiān)控分中心1處、應(yīng)急救援中心1處、隧道監(jiān)控所2處;建設(shè)互通立交連接線4條，總長(zhǎng)5.604km。

2.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

本文借助yaahp層次分析軟件構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)模型，計(jì)算得到每一位專家對(duì)一級(jí)指標(biāo)給出的權(quán)重系數(shù)及其一致性檢驗(yàn)。選取15位專家中有1位專家構(gòu)建的判斷矩陣不能用于分析，另外4位專家構(gòu)造判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)不合格（CR>0.1），不能使用，已經(jīng)將其在表1中篩除。把一致性檢驗(yàn)合格的10位專家同一指標(biāo)進(jìn)行算術(shù)平均，得出代表專家全體集中意見的傳統(tǒng)綜合權(quán)重，W'1= 0.2365，W'2= 0.2449，W'3= 0.0623，W'4= 0.1552，W'5= 0.1770，W'6= 0.1240。

基于上文中計(jì)算出來的10位專家的傳統(tǒng)一級(jí)指標(biāo)權(quán)重通過SPSS軟件進(jìn)行系統(tǒng)聚類，如圖2，結(jié)果顯示，以距離為16時(shí)聚類成4個(gè)類別：第一類有5位專家，編號(hào)分別為5，7，10，2，6;第二類有1位專家，編號(hào)分別為4;第三類有3位專家，編號(hào)為3，9，1;第4類有1位專家，編號(hào)為8。結(jié)合分類的結(jié)果計(jì)算了專家權(quán)重，再根據(jù)公式（1）進(jìn)一步計(jì)算改進(jìn)的權(quán)重，改進(jìn)的權(quán)重見表2。

2.3 高速公路建設(shè)期對(duì)環(huán)境影響的模糊綜合評(píng)判

本文根據(jù)高速公路建設(shè)對(duì)環(huán)境影響的復(fù)雜，多變的特征，選取模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)河南省欒川至盧氏高速公路建設(shè)期的生態(tài)環(huán)境影響進(jìn)行量化綜合評(píng)價(jià)。首先，建立因素集，A=（A1，A2，A3，A4，A5，A6），其中，A1=（A11，A12，A13，A14），A2=（A21，A22，A23，A24），A3=（A31，A32），A4=（A41，A42，A43，A44，A45），A5=（A51，A52，A53，A54，A55），A6=（A61，A62）。其次將高速公路建設(shè)對(duì)環(huán)境的影響分為5個(gè)級(jí)別，即V=（ V1，V2，V3，V4，V5），并對(duì)每個(gè)評(píng)語賦予一個(gè)數(shù)值，以便將定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變成定量評(píng)價(jià)，即V1=0.2，V2=0.4，V3=0.6，V4=0.8，V5=1.0。其中V1代表極小影響、V2代表較小影響、V3表示一般影響、V4代表較大影響、V5代表極大影響。最后，按照指標(biāo)無量綱化值及隸屬函數(shù)計(jì)算得到最終模糊矩陣：

將改進(jìn)的群組AHP法獲得的權(quán)重集與模糊矩陣按照公式（2），計(jì)算可得，A= （0.2341， 0.3475， 0.2641， 0.1275， 0.0268）。根據(jù)最大隸屬度原則，計(jì)算結(jié)果為0.3475∈[0.2， 0.4]，則二級(jí)綜合評(píng)估等級(jí)為“較小影響”，這與公路建設(shè)環(huán)境影響的實(shí)際情況是相符的，表明運(yùn)用改進(jìn)的群組AHP-FCE法對(duì)公路建設(shè)期環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行的影響評(píng)估是可行的。

3 結(jié)論

用構(gòu)建的改進(jìn)的群組AHP-FCE法，對(duì)欒川至盧氏段高速公路建設(shè)期進(jìn)行了評(píng)價(jià)，主要結(jié)論如下：（1）首次系統(tǒng)從社會(huì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境及自然環(huán)境三方面構(gòu)建了6個(gè)一級(jí)指標(biāo)，21個(gè)二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，較全面的展現(xiàn)了高速公路建設(shè)項(xiàng)目所產(chǎn)生的影響，豐富了高速公路建設(shè)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。（2）提出了改進(jìn)的群組AHP-FCE法，并建立了二級(jí)評(píng)估模型。將此模型首次用于公路建設(shè)環(huán)境影響的評(píng)估，評(píng)價(jià)結(jié)果為較小影響，評(píng)價(jià)結(jié)果更逼近選取段高速公路建設(shè)環(huán)境的實(shí)際情況，表明該方法應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境方面具有較好的適用性和推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]Han， L. VULNERABILITY ASSESSMENT FOR CASCADING FAILURE IN THE HIGHWAY TRAFFIC SYSTEM. in Transportation Research Board.2015.

[2]Nematollahi， S.， S. Fakheran and A. Soffianian， Ecological impact assessment of road networks at landscape scale using spatial road disturbance index （SPROADI）. Journal of Environmental Engineering & Landscape Management， 2017，25（3）：297-304.

[3]錢亦兵，雷加強(qiáng)與徐新文， 吐烏大公路建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的不良影響及對(duì)策[J].干旱區(qū)地理，2001，24（2）：165-171.

[4]涂美珍，基于GIS的南方林區(qū)公路建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的綜合評(píng)價(jià)[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2016.

[5]Hu， Q. and H.P. Lu. Rough Set Comprehensive Evaluation Model for Environmental Security Effect of Highway Construction Projects. in International Conference on Energy & Environment Technology.2009.

[6]Zhang， X.B.， et al. Study on fuzzy AHP comprehensive evaluation of the landscape ecology system in highway. in International Conference on Fuzzy Theory & Its Applications.2013.

[7]Akay， A.O.， M. Demir and M. Akgul， Assessment of risk factors in forest road design and construction activities with fuzzy analytic hierarchy process approach in Turkey. Environmental Monitoring and Assessment，2018，190（9）：561.

[8]Lyu， H.， et al.， Assessment of Social-Economic Risk of Chinese Dual Land Use System Using Fuzzy AHP. Sustainability，2018，10（7）：2451.

[9]Wendai Lv， S.J.K.A.， Atmospheric environmental quality assessment method based on analytic hierarchy process. 2019，941.

[10]Lin， S.， J. Lu and Y. Fan， An Ecological Early Warning Indicator System for Environmental Protection of Scenic Areas. Sustainability， 2019，11（8}，ARTICLE-NUMBER = {2344）.

[11]荊麗波.道路生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究[D]北京：北京林業(yè)大學(xué)，2008.

[12]王忠偉，陳軍.基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的林區(qū)公路生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)[J].森林工程，2010，26（3）：46-48.

[13]劉瑞超.高速公路對(duì)區(qū)域發(fā)展影響的評(píng)價(jià)體系研究——以山東省為例[J].地理科學(xué)，2012，32（7）：798-806.

[14]徐添花.高速公路綠色施工評(píng)價(jià)研究[D].長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2011.

[15]高潔，李錦飛.灰色關(guān)聯(lián)分析在物流中心選址決策中的應(yīng)用[J].工業(yè)工程，2004，7（3）：44-46.

[16]夏萍.層次分析法中求權(quán)重的一種改進(jìn)[J].中國(guó)衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)，2011，28（2）：151-154.

[17]Robinson，C.， P.N. Duinker and K.F. Beazley， A conceptual framework for understanding， assessing， and mitigating ecological effects of forest roads. Dossiers Environnement，2010，18（1）：61-86.

[18]Jaeger， J.A.G.， et al.， Predicting when animal populations are at risk from roads： an interactive model of road avoidance behavior. Ecological Modelling，2005，185（2）：329-348.

[19]Coffin， A.W.， From roadkill to road ecology： A review of the ecological effects of roads. J Transp Geogr，2007，15（5）：p.396-406.

[20]范順利，郭蘇，武朋飛.基于AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法的規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)有效性研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2017，42（7）：176-179.

收稿日期：2020-01-15

基金項(xiàng)目：河南省交通運(yùn)輸廳科技項(xiàng)目（2017J4-1）

作者簡(jiǎn)介：朱濤（1986-），男，碩士學(xué)歷，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榻煌ōh(huán)境保護(hù)。