考慮環境保護的公路選線模糊評價方法

張 鄒，梁鍇南，陳 衛，盧 顯

(廣西交通設計集團有限公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

公路路線設計和比選是公路設計過程中的核心步驟之一，良好的公路路線應經濟合理、安全可靠。近年來，在生態文明建設的大背景下，公路選線中的環境保護問題越發突出。在公路建設過程中，公路線形將從不同尺度上對環境造成影響，如平面線形設計對占地類型的影響、縱斷面線形引起的路基高度不同對占地面積的影響、排水設計對周邊環境的影響等[1]。因此，通過適宜的公路選線有效減小公路建設對周圍景觀、生態、環境帶來的負面效應，已成為公路設計工作中的重要問題[2]。

在公路選線過程中，需對不同路線方案開展評價分析。其中，經驗分析法、經濟計算法、專家打分法、灰色理論分析等是近年來常見的評價方法，但上述方法多存在主觀性強、計算復雜、評價不準確等問題[3]。而模糊綜合評價法按照最大隸屬度原則，將定性事物進行定量評價，依照各級評價指標對目標對象展開總體評價，適用于解決難以量化和非確定性的問題。本文采用模糊綜合評價法，針對考慮環境保護的公路選線評價過程，建立評價指標體系，確定各指標權重，并據此建立相應的模糊評價模型[4]。

1 考慮環境保護的公路選線原則

1.1 因地制宜、減少占地

開展公路設計時，依據公路路線走廊帶所處地理位置，有機結合公路線位與地形地貌，減小公路建設占地面積。具體包括：合理布設平面線形，選取環境友好路線，避免穿越森林、濕地等重點環境保護地區；確定合理的斷面形式，減小對周邊環境的影響，高填方路基可采用樁板墻路堤或橋梁穿越，大挖方路基可考慮采用隧道穿越等形式；選取適宜的平縱組合方式，比選可以采用的各類方案，合理設置爬坡車道、避險車道等。

1.2 注重環保，多維保護

環境保護涵蓋廣泛，公路設計中應從多個維度開展保護工作，包括生態環境保護、噪聲環境保護、水環境保護等。在生態環境保護中，應加強對路線及路線周邊的生態環境治理，選取生態友好型防護手段，如采用植草框格梁邊坡，選用生態協調的公路綠化植物等。在噪聲環境保護中，宜采用低噪聲路面，必要時還可采取加裝隔音屏障等降噪措施。在水環境保護中，應合理布設排水設施，避免公路排水設施引起的路側水土流失問題等。

1.3 路側保護，提升景觀

公路路側環境會影響使用者的駕駛特征，進而影響交通安全。同時，路側環境作為公路整體生態環境效應的組成部分，對公路與環境的協調性有較大影響。在路線設計中，還應立足環境保護，對路線沿線生態景觀進行再造改進。比如，面對吸塵降噪和引導行車視線需求，中央分隔帶植物應選取低矮灌木，灌木底部種植草木景觀，合理布設高度分區。通過合理布設經濟適宜、生態協調的路側景觀，有助于進一步促進公路路線與周邊環境融合，發揮公路工程的生態環境作用。

2 考慮環境保護的公路選線模糊評價模型

考慮上述選線原則，可確定一個或多個適宜、環保的公路路線方案，為對上述方案展開進一步比選驗證，需建立公路選線評價模型。本文采用模糊評價方法，建立了相應的考慮環境保護的公路選線模糊評價模型。

首先，根據公路建設中的使用功能、經濟效益、建設成本，考慮公路建成后的環境影響，建立了考慮環境保護的公路選線評價指標體系，涵蓋5個一級指標和18個二級指標，如圖1所示。其中，所考慮的環境評價指標主要包括地形地貌、水土流失、噪聲污染、空氣污染四個方面，其具體內涵如表1所示。

圖1 考慮環境保護的公路路線方案評價體系框架圖

表1 環境評價指標內涵表

依據已建立的指標體系，將其一級指標相對于方案的評判定為二級模糊評判，二級指標相對于一級指標的評判為一級模糊評判。針對各級評判指標，利用專家打分法確定目標層權重A與各指標層權重Ai，如式(1)、式(2)所示。其中，a1～a5為各一級指標相對于目標層的權重數，ai1～aij則為各二級指標相對于一級指標的權重數。

A=|a1a2a3a4a5|

(1)

Ai=|ai1ai2…aij|

(2)

式中：j——i指標層內二級指標個數。

建立評價表，對照評選方案的各二級指標分別進行打分評價，指標層評價表如表2所示。依據上述評價表，即可獲得二級指標模糊判斷矩陣Ri，將指標層權重Ai與二級指標模糊判斷矩陣Ri相乘后即可得到一級指標模糊判斷矩陣層Bi，組合各矩陣層后得到一級指標模糊判斷矩陣B，隨后將目標層權重A與一級指標模糊判斷矩陣B相乘后即可得到各方案的模糊評價功能評分S，如式(3)～(5)所示。

表2 Ui指標層評價表

(3)

(4)

S=A×B

(5)

3 算例說明

3.1 路線概況

以下以某新建二級公路為例，對上述考慮環境保護的公路選線模糊評價模型給出具體算例。該路線位于廣西西南部，沿線地勢起伏較大，經過部分環境敏感區域，在研究路線方案時需有效控制工程規模，充分考慮環境保護因素。經過現場踏勘和專家評審，共提出三種路線方案。

方案1全長為10.15 km，該路線順應地形，順山布線，平面以平曲線為主，平面交點37個，平均每1 km交點個數為3.644個，平曲線總長度為8 769.276 m，占路線長度的86.359%，圓曲線最小半徑為125.080 m。方案1所經地區為山嶺重丘地區，主要沿山坡緩坡一側繞行，地形條件一般。

方案2全長為11.04 km，該路線前段為沿溪線，后段展線上山，展線端線形稍差，平面交點41個，平均每1 km交點個數為3.713個，平曲線總長度為9 724.571 m，占路線長度的88.085%，圓曲線最小半徑為125.020 m，部分路段視距較差。方案2前段沿溪建設，后段為展線，地形條件一般。

方案3全長為10.36 km，路線前段與方案1基本一致，后段提前下坡，平面以平曲線為主，平面共設置交點35個，平均每1 km交點個數為3.378個，平曲線總長度為8 111.832 m，占路線長度的78.280%，圓曲線最小半徑為125 m。方案3所經地區為山嶺重丘地區，主要沿山坡繞行，為實現較優線形，填挖規模較大。

3.2 路線方案模糊評價

為充分保證選用方案安全可靠、環境友好、美觀舒適、經濟適宜，采用所提出的考慮環境保護的公路選線模糊評價模型對路線方案展開模糊評價。首先，由專家根據設計需求，確定了工程路線方案的目標層權重A與各指標層權重Ai，如表3所示。

表3 指標權重表

依據上述模糊評價模型，由12位評審專家組成的路線評價組按照滿分10分的原則對表2中的指標進行客觀、公正地打分，隨即形成相應的二級模糊判斷矩陣Bi，按式(4)即可計算得到目標層模糊判斷矩陣B，進而按式(4)計算得到各方案的模糊評價功能評分S。具體計算流程如下文所示。

對于行駛安全指標，專家對各方案的打分結果如表4所示。

表4 行駛安全指標層評價表

根據表4可知，行駛安全指標的模糊判斷矩陣為：

將指標層權重與模糊判斷矩陣相乘即可得到相應的目標層判斷行：

類似的，可對其他二級指標進行計算：

合并上述目標層判斷行，可得到目標層模糊判斷矩陣B：

最終，計算各個方案的模糊功能評分：

S=A×B

通過模糊綜合評價方法，可以計算得到各個方案的模糊功能評分，方案1為8.364 9,方案2為7.847 0，方案3為8.265 7。可以看出，方案1的模糊功能評分最高，因此確定其為最佳路線方案。從方案分析中可以看出，方案1在有較高線形指標的同時，兼顧較小的填挖面積，能夠較好地保護沿線環境，符合生態環境保護要求，與模糊評價結果基本一致，印證了上述模糊評價模型的合理性。

4 結語

為減小公路路線設計對周邊生態環境的影響，需在路線設計過程中貫徹生態環保理念。而在路線方案的綜合評價比選過程中，采用模糊綜合評價方法能夠解決公路路線方案評價中影響因素復雜、因素量化困難的問題，為公路路線方案比選提供了新的解決方案。本文建立考慮環境保護的模糊綜合評價模型，并進行了算例驗證，為公路路線方案比選提供了新的思路，對于提升公路方案綜合評價的科學性，增強公路建設過程中的生態文明屬性具有重要意義。