公路工程環境風險評價體系研究

李華慶

安徽省駟馬山引江工程管理處，安徽 馬鞍山 238251

0 引言

公路在國家交通系統中扮演著重要的角色，但隨著公路數量的增長、范圍的擴大、縱深的加強，公路建設給各地的生態保護造成了極大困擾。諸多生態破壞因素的集合為公路建設帶來了較大的安全隱患，導致各類風險產生，嚴重影響了公路建設的施工進度，因此，準確把握公路工程環境風險對整個行業領域的穩定協調發展至關重要。國務院于2018 年3 月正式成立了自然資源部和生態環境部，表明了國家在生態環境監控和管理方面的決心。因此，聚焦公路工程環境風險評價意義重大。

現階段，環境風險的研究也成為國內學術界眾多學者關注的焦點。佟馨等［1］引入嫡權法與物元可拓理論，建立了熵權物元可拓評價模型，從自然環境、通航條件、交通環境三大方面對對長江內河航道的航行風險進行評價。劉惠見等［2］采用土柱模擬試驗并進行相關性分析及聚類分析，對滇池流域不同利用方式下紅壤磷素滲漏環境風險進行評價，得出土地不同利用方式下紅壤磷素滲漏環境風險的大小。郭珊珊等［3］以四川省為例，利用ArcGIS 對耕地承載力現狀進行風險評價，研究表明現階段畜禽糞便的產生己對四川省環境產生威脅。陳朗等［4］通引入模型偏差率（MDR）、毒性相似度及毒力單元（TU）等概念，介紹混配制劑風險評估流程，為建立我國農藥混配制劑的環境風險評估方法體系提供參考。邵金秋等［5］以河北省石家莊市典型歷史污灌區農田為研究對象，對污灌區內土壤和小麥、玉米植株內Cd 的含量進行分析，評價污灌區農田Cd 污染程度、潛在生態風險和潛在環境風險。黃衛清等［6］在構建杭州市“灰霾天氣--機動車尾氣過量排放”的故障樹的基礎上，分析關鍵風險因子對頂上事件“灰霾天氣--機動車尾氣討量徘放”的貢獻和影響程度，全面評價機動車尾氣大氣環境風險。喬治等［7］在構建城市熱環境時空過程MARKOV-CA 預測模型的基礎上，建立了城市熱環境風險評判規則，并對城市熱環境風險時空格局特征進行分析，為防范城市熱島效應提供了理論和技術支撐。

梳理文獻可知環境風險評價的研究已日趨成熟，但對公路工程的環境風險評價卻鮮有學者涉足。究其原因，發現公路工程不僅建設內容復雜，而且線路選址常會穿越沙漠、山丘等地方，建設地點特殊，環境風險難以識別及定量分析。近年來，網絡分析法被國內外眾多學者用于研究指標之間的復雜關系，它利用專家知識，解決了無法定量評估指標的難題。而專家在評判指標對象時存在模糊現象，二元語義評語集利用語義短語進行評價的特點，滿足了專家評判指標的模糊需要，使評判結果更加真實、合理。因此，本文提出了改進的二元語義網絡分析法環境風險評估體系，為公路工程環境風險提供了一套完整的評估思路。

1 環境風險評價指標體系構建

我國對于環境的監管措施較為完善，具有系統的環境保護法律體系，受此啟發，本文將通過梳理相關環境法律條文，總結法律中對相關環境風險的規定，結合公路工程的建設實際，確定公路工程環境風險評價指標體系。

環境管理體系 要求及使用指南（GBT24001-2016（ISO14001-2015）中將環境因素分為：大氣、水、土壤等8 個方面，本文根據指南中對環境風險因素的劃分，結合公路工程實際，建立公路工程環境風險一級指標體系：（1）大氣環境風險（2）水環境風險（3）土壤環境風險（4）固體廢棄物風險（5）原材料及自然資源損耗（6）能源損耗（7）能量釋放風險。

1.1 大氣環境風險（C1）

《中華人民共和國大氣污染防治法》對大氣環境污染物進行了列舉和詳細說明。筆者根據《中華人民共和國大氣污染防治法》中相關規定，結合公路工程建設全過程可能涉及到的環境風險因素，將大氣環境風險劃分為①尾氣污染（C11）②揮發性有機物釋放（C12）③揚塵污染（C13）3 個二級指標。

1.2 水環境風險（C2）

《中華人民共和國水污染防治法》中羅列了水環境風險為生活污水、熱廢水、工業污水等，據此，本文將水環境風險二級指標分為：①油類污染（C21）②施工廢水排放（C22）③生活污水排放（C23）。

1.3 土壤環境風險（C3）

《中華人民共和國環境保護法》將地面沉降以及水土流失等作為土壤保護的主要工作。筆者通過調研公路施工現場土壤環境，確定土壤環境風險二級指標分為：①水土流失（C31）②土壤污染（C32）③地面沉降（C33）3 類。

1.4 固體廢棄物風險（C4）

《中華人民共和國固體廢棄物污染環境防治法》將固體廢棄物分為工業固體廢物、生活垃圾、危險廢物三大類。工業固體廢棄物對于公路工程而言特指建筑垃圾，除建筑垃圾外，工程渣土是建設過程中產生的可回收利用的固體廢棄物。公路工程建設過程中會產生一定的生活垃圾，但無危險丟棄物；故筆者將固體廢棄物二級指標分為：①建筑垃圾（C41）②生活垃圾（C42）。

1.5 原材料及自然資源損耗（C5）

將二級指標劃分為①原材料損耗（C51）②自然資源損耗（C52）。

1.6 能源損耗（C6）

公路工程能源消耗主要涉及燃油和電能消耗，故燃油耗電（C61）定為能源損耗二級指標。

1.7 能量釋放風險（C7）

環境管理體系 要求及使用指南（GBT24001-2016（ISO14001-2015））中將熱能、輻射、振動、噪聲和光能歸為能量釋放，本文考慮公路工程建設能量釋放的種類，將①噪聲污染（C71）作為二級指標。

根據以上分析，構建公路工程環境風險指標體系：

圖1 公路工程環境風險指標體系

2 環境風險因素評價的理論基礎

2.1 二元語義法

二元語義法可以有效避免評價信息失真，增加計算精度。考慮這一優勢，筆者將二元語義法引入到公路工程環境風險因素的評價中。

二元語義采用二元組（si，ai）來表示語言評價信息，其中si為語言評價集S=（s1，s2，s3…sT）中第i 個語言短語，ai稱為符號轉移植，ai∈［-0.5，0.5］，表示由計算得到的語言信息（si，ai）與語言評價集S 中最接近元素（si，0）之間的偏差。

定義1［8］：若si∈S 是一個語言短語，相應的二元語義形式可以通過函數θ 得到：

θ：S →S×［-5，0.5）

θ（Si）=（Si，0），si∈S （1）

定義2［8］：設實數β ∈［1，T］是語言評價集S 經某種運算得到的實數，其中T 為語言評價集S 中的元素個數，β 可由函數Δ 表示二元語義信息：

Δ：［1，T］→S×［-5，0.5）

式眾round（.）為四舍五入的取整算子。反之，存在一個逆函數Δ-1可將二元語義轉換為實數β：

Δ-1=S×［-5，0.5）→［1，T］

Δ-1（si，ai）=i+ai=β （3）

定義3［9］：設（sx，ax）、（sy，ay）為兩個隨機的二元語義變量，則兩者之間存在以下比較規則：

（1）當x＜y 時，若x+1=y，ax=-ay=0.5，則（sx，ax）=（sy，ay），否則，（sx，ax）＜（sy，ay）。

（2）當x=y 時，若ax=ay，則（sx，ax）=（sy，ay），若ax＜ay，則（sx，ax）＜（sy，ay），若ax＞ay，則（sx，ax）＞（sy，ay）。

定義4［9］：設為一組集成的二元語義，每一個二元語義具有一定的權重，設二元語義集權重集為W=（w1，w2，w3…wn），則二元語義加權平均算子為：

2.2 網絡分析法

網絡分析法克服了評價對象之間完全獨立的弊端，在確定相對權重時將對象之間可能存在的相互作用關系考慮進去，增加了決策的真實度和合理性，使決策更加貼近實際，更具指導意義。網絡分析法在解決問題時，借助超級決策軟件（Super Decision，SD），可以提高計算效率和準確度。

2.3 改進的二元語義網絡分析法

設P={p1，p2，p3…pn}為決策目標集合，n 為決策目標個數。E={e1，e2，e3…er}為決策群體，r 表示決策者人數。設各決策者的所占權重G={g1，g2，g3…gr}，且；S={s0，s1，s2…sT}為語言評價集，Sijr 為決策者er從語言評價集選擇的合適的因素對評價對象pi相對于pj重要性程度的描述，所有決策者對決策目標的語言決策矩陣sr可表示為：

根據定義1，將公式（1）運用于sr中，得到轉換成二元語義形式的判斷矩陣

定義5［10］：對于二元語義判斷矩陣B=［（sij，0）］n×n，定義U=（uij）n×n為二元語義判斷矩陣的過渡矩陣，其中，

公式（5）中，（T+1）是集合S 中的元素個數。

定理1［11］：對于二元語義判斷矩陣B=［（sij，0）］n×n，對i，j，當bij＞bji時，則uij＞uji，uij，uji是過渡矩陣U=（uij）n×n中的元素。

由定理1 可知，過渡矩陣U 和二元語義判斷矩陣B 指標權重系數相同，因此過渡矩陣替代判斷矩陣具有可行性。

定理2：二元語義判斷矩陣B 的過渡矩陣U 是模糊互補矩陣。

證明：證明U 是模糊互補矩陣，只需證明uij+uji=1，uii=0.5。

1）證明uij+uji=1

判斷矩陣B 中的元素滿足bij

r=（su，0），bjir=（sT-u，0），由公式（3）可知：

Δ-1（su，0）=u+0，Δ-1（sT-u，0）=T-u

由公式（5）可知，

2）證明uii=0.5

2.4 模糊互補矩陣與一致判斷矩陣的關系

定理3［11］：設A=（aij）n×n是［1/M，M］標度的一致判斷矩陣，令uij=0.5（logMaij+1），則U=（uij）n×n為模糊互補矩陣。反之，若U=（uij）n×n為模糊互補矩陣，令aij=M（2uij-1），則A=（aij）n×n為［1/M，M］標度的一致判斷矩陣。

3 公路工程環境風險因素評價流程

步驟1：構建語言評價集。構建公路工程環境風險定性描述的語言集合，作為風險評價的語義標準。

步驟2：建立語言決策矩陣。專家對各元素進行互相比較，并從語言評價集中選取合適的語義進行描述，專家描述結果最終形成相對模糊的語言決策矩陣。

步驟3：建立二元語義形式判斷矩陣。利用公式（1）可完成轉換，本文假設所有專家具有相同的信度，其所占權重為，即，則結合公式（4）得到綜合二元語義矩陣H=（hij）n×n：

步驟4：根據公式（5）將綜合二元語義矩陣H=（hij）n×n轉化為模糊互補矩陣。

步驟5：構建一致判斷矩陣。運用定理3 公式轉換得到一致判斷矩陣。

步驟6：應用網絡分析法計算各指標權重。借助超級決策軟件（Super Decision，SD）算法，實現公路工程環境風險各指標權重的計算。

4 結語

綜上所述，通過法律條文梳理，結合公路工程實際，從大氣環境、水環境、土壤環境、固體廢棄物、原材料及自然資源、能源消耗、能量釋放七個方面構建了公路工程環境風險評價指標體系。并綜合二元語義和網絡分析法優勢，提出改進的二元語義網絡分析法，為公路工程環境風險評價提供了一套完整的思路。