基于FAHP-FCE的市政項目施工階段環境影響評價體系研究*

林燕紫

(福建省建筑設計研究院有限公司，福建 福州 350000)

0 引言

城市化進程的加速衍生出多層次化[1]與多中心結構式[2]的發展模式。隨著城市規模擴大、人員流動需求增多，市政工程在城市建設與運維中的占比逐漸加大，城市經濟發展與市政基礎設施建設運維的雙向互饋及空間交互作用日漸緊密[3]。

市政項目大多位于城市中心或鄰近城市的區域，具有建設投資規模大、施工周期長、建設影響范圍大、環境問題突出等特點[4]。尤其在施工階段，極易對周邊環境產生影響，進而誘發環境污染或社會問題。因此，急需建立一套科學合理的市政項目施工階段環境影響評價體系。

西方發達國家城市現代化進程較快，相應研究開展較早，已建立起相對成熟的城市環境評價體系與城市環境保護制度體系。1964年，“環境影響評價”的概念首次被提出。20世紀70年代，美國制定了《國家環境政策法》，建立了環境影響評價制度(Environmental Impact Assessment，EIA)[5]，并針對施工問題進行了詳細的環境影響限定。隨后，法國、瑞典、加拿大等國也基于各自國情制定了相關法律和法規[6]。

目前，針對工程項目環境影響評價的研究主要分為兩大類：①建立以評價因素為核心的主觀性評價模型，以層次分析法、模糊層次分析法及模糊綜合評價法為主[7-12]，這類方法因其權重因子獲取方便，能夠直觀反映工程項目實際情況；②收集大量數據整合成數據集，建立機器學習模型計算工程項目的損耗、環境影響并進行適當預測[13-14]，這類方法往往受限于數據的量級與維度，在實際應用中具有一定的局限性[15]。

鑒于此，本文構建了基于FAHP-FCE的市政項目施工階段環境影響評價體系模型。該模型融合了模糊層次分析法(FAHP)與模糊綜合評價法(FCE)，在保留主觀性評價的基礎上，有效解決了傳統層次分析法中一致性判斷過于冗雜和一致性判斷方法缺乏科學依據的問題。通過建立市政項目施工階段環境影響評價指標體系，將模型應用于工程實例，為市政項目施工階段環境影響評價提供新思路。

1 市政項目施工階段環境影響評價體系構建

層次分析法是指在分析相關因素的基礎上，將問題分解為目標層、準則層與指標層，利用層級結構模型對復雜問題的相互影響與內在關系進行深入闡述，將決策思維轉換成數學化結構求解[16]。

將市政項目施工階段環境影響的全要素指標進行拆解，利用模糊層次分析法進行分析，按照各要素的不同屬性進行分解[17]，建立市政項目施工階段環境影響評價指標體系，見表1。

表1 市政項目施工階段環境影響評價指標體系

2 FAHP-FCE模型原理

2.1 模糊層次分析法概述

模糊層次分析法是一種主觀定性與客觀定量相結合的方法，將一個復雜問題看作一個由下而上的層次遞推系統，并賦予模型模糊數學特性，使分析結果更加科學合理[18]。

2.1.1 建立模糊互補判斷矩陣

基于評價指標體系中各指標的重要程度構建模糊互補判斷矩陣，記為A，公式為

A=(aij)n×n(i，j=1，2，…，n)

(1)

相對重要性標度法取值見表2。

表2 相對重要性標度法取值

采用專家評審方法對同層次因素進行兩兩比較，得到模糊互補判斷矩陣，即

2.1.2 計算因素相對重要性

對模糊互補判斷矩陣的行元素進行行求和計算，得到對應的行和ai。即

從而計算得到模糊一致矩陣B[19]，即

(4)

2.1.3 計算權重向量

為了降低外界因素的影響，按照不同層級對指標進行權重歸一化計算，得到各層級排序向量Wi，即

(5)

2.2 模糊綜合評價法

2.2.1 構建評價指標與評語集

模糊綜合評價法的首要環節是構建評價指標與評語集。假設有m個評價指標，則評價指標論域記為U={u1，u2，…，um}。假設有n個評語，則評語集論域記為V={v1，v2，…，vn}。由此得到市政項目施工階段環境影響程度評語集，見表3。采用區間中位數作為反映評語等級的系數，即本研究的評語集論域為V=(95，85，75，65，30)T。

表3 市政施工階段環境影響程度評語集

2.2.2 構建模糊綜合評判矩陣

對表1中的 5個一級指標Bi(i=1，2，3，4，5)和14個二級指標Cij(i=1，2，3，4，5；j=1，2，…，m)采用專家打分法，計算各層級權重值，得到指標層與目標層的模糊指標集W={w1，w2，…，wi，…，wn}。其中，wi為對應層級的權重值，以此求得模糊一致關系矩陣R，即

(6)

式中，Ri=(ri1，ri2，…，rin)表示第i個準則的單因素評價；rij表示第i個準則的第j個因素的評價。

利用權向量矩陣W與模糊一致關系矩陣R構建模糊綜合評判矩陣Q；由模糊綜合評判矩陣Q和評語集向量V相乘得到市政施工階段環境影響的FAHP-FCE模型定量綜合評價結果Z，公式如下

Q=W×R

(7)

Z=Q×V

(8)

3 實例分析

3.1 項目概況

某市政項目位于我國南部沿海地區某城市的主城區核心區域。擬建道路周邊有文物建筑、歷史建筑等，所在區域規劃的建設用地主要為居住用地、道路與交通設施用地，部分道路兩側有擬建安置房、景觀公園、小學、幼兒園等，項目施工環境復雜，對施工階段的環境影響要求相對較高，適用于本文所建立的市政項目施工階段環境影響評價體系。

3.2 模型應用

3.2.1 確定指標權重與結果分析

按照評價指標體系(表1)，采取專家打分的方式得到二級指標權重分值。邀請16名相關人員進行問卷調查和打分，其中，項目負責人1人，施工負責人1人，設計負責人1人，施工技術負責人1人，其他項目管理人員8人，受項目直接影響的居民4人。共收集有效問卷16份。采取加權平均的方法求得準則層與指標層權重，見表4。各準則層對應的模糊一致判斷矩陣見表5。

表4 準則層與指標層權重

表5 各準則層對應的模糊一致判斷矩陣

分析表4可知：空氣污染(0.209 0)、噪聲污染(0.234 8)和社會影響(0.220 3)的權重值明顯大于水環境污染(0.168 8)與廢棄物污染(0.167 2)，與工程實際環境影響情況相符。主要原因在于，以噪聲污染為主的這三類環境因素直接影響項目周邊人員的日常生活，對項目周邊人員的身心狀態造成直接影響。

從指標層相關數據可知，同層級中多個指標的權重分級明顯。在空氣污染指標層中，土體材料儲存區域揚塵、土體材料運輸過程揚塵與混凝土攪拌混合產生揚塵污染對環境影響作用更加明顯。其余兩種指標權重值較小的原因是這兩種因素影響作用效果周期較短，同時針對這兩種影響因素采取了有效的預防措施；在社會影響指標層中，施工區域生態環境影響權重占比較低，原因在于該項目在施工過程中盡可能地避免了對生態環境的影響。

3.2.2 模糊綜合評價

下面以B1為例闡述單層級模糊綜合評價運算步驟。首先，按照表3與式(6)構建模糊綜合評價矩陣R1。其中，列向量從左至右分別表示認為評價指標對市政施工階段環境影響程度極小、較小、小、較大、極大的專家所占比例。公式如下

(1)

由表4可知，B1的權重向量為W1=(0.212 0，0.219 7，0.236 9，0.172 1，0.159 2)，利用式(7)得到評價結果Q1，即

Q1=W1×R1=(0.102 7，0.233 8，0.443 9，0.192 1，0.027 5)

同理，計算得到Bi(i=2，3，4，5)的單層次模糊綜合評價結果為

Q2=(0，0.084 4，0.334 4，0.498 4，0.082 8)

Q3=(0.621 3，0.187 5，0.125 0，0.066 4，0)

Q4=(0.611 8，0.238 7，0.149 6，0，0)

Q5=(0.085 1，0.256 3，0.309 5，0.260 8，0.098 3)

按照式(7)計算得到該市政項目施工階段環境影響模糊綜合評價結果Q，即

Q=W×R=(0.247 8，0.196 7，0.285 6，0.225 8，0.046 8)

為了得到精準的評價結果，采取式(8)進行定量綜合評價，結果為

Z=Q×V=(0.247 8，0.196 7，0.285 6，0.225 8，0.046 8)×(95，85，75，65，30)T=77.733

由于該結果位于[70，90)的區間內，可知該項目的綜合評價結果為“影響小”。但是，數值更趨向于影響較大，因此需要采取有針對性的專項整治行動措施。建議從噪聲污染、社會影響與空氣污染三個層面進行優化整治。

3.3 評價結果分析與優化建議

3.3.1 噪聲污染

工程施工過程中使用的機械設備(如大型挖掘機、起重機、拌和機等)會產生大量噪聲，在一定程度上造成周圍環境的噪聲值增高。此外，運輸工具會產生車輛行駛噪聲，對環境的影響不可忽視。

從表4可知，施工設備噪聲污染的權重值(0.662 5)明顯高于車輛運輸過程中產生的噪聲污染(0.337 5)，因此，提出以下優化建議：

(1)應注意選用效率高、噪聲低的機械設備，做到正確操作，并注意加強對機械設備的維護保養，以減少設備運行噪聲。

(2)在施工時，應盡量采用低噪聲的機械設備。在選取高噪聲設備時，應避免靠近和直對鄰近居民點。

(3)合理選擇施工方法和施工時間，避免午間/夜間施工，防止施工擾民。

3.3.2 社會影響

該項目位于主城區人員密集區域，社會影響不容忽視。從權重值比例可知，施工期間對已建成功能區域的權屬功能影響(0.408 3)與施工期間造成的人員通勤問題(0.347 4)明顯高于施工區域生態環境影響(0.244 3)。因此，提出以下優化建議：

(1)在施工前，應向工程所在區域發布公告，減少施工干擾造成的不利社會影響。

(2)應與相關方緊密聯系，提前設計并告知施工路線，便于進行交通轉換。

(3)在施工期間，應根據規劃的施工段落路網狀況合理安排交通轉換，增設醒目、清晰的臨時指向牌和標識牌。

(4)盡可能縮短施工工期和封閉寬度。如果無法設置臨時通行道路時，應提前向目標區域告知，避免對居民通行及功能區域的正常運行造成負面影響。

3.3.3 空氣污染

在項目施工期間，取土填方、挖掘、棄土等施工行為，以及混凝土配料揚塵和運輸車輛的揚塵均會不同程度地使空氣中總懸浮顆粒物濃度增高。除此之外，施工機械外排尾氣也會污染大氣環境。通過分析表4中空氣污染指標層權重比例可知，應從混凝土攪拌混合產生揚塵污染(0.236 9)、土體材料運輸過程揚塵(0.219 7)與土體材料儲存區域揚塵(0.212 0)三個角度進行優化調整，具體建議如下：

(1)施工場地應盡量不靠近居民點，水泥料場、混凝土攪拌機材料庫不應設在人流量較大的區域，建議采取成品攪拌搬運到工地的方法。

(2)運輸道路及施工場地要做好灑水工作，以減少場地和運輸過程中揚塵對居民的影響。

(3)針對土體材料儲存區域揚塵問題，應重視施工場地圍擋設置、物料堆放合理覆蓋、土方開挖濕法作業、渣土車輛密閉運輸等。

4 結語

綜上所述，本文構建了以空氣污染、噪聲污染、水環境污染、廢棄物污染與社會影響為一級指標層的市政項目施工階段環境影響評價指標體系，建立了一種基于FAHP-FCE的市政項目施工階段環境影響評價方法。通過對實際項目進行分析，得出以下結論：

(1)建立了相對完善的市政項目施工階段環境影響評價指標體系，將空氣污染、噪聲污染、水環境污染、廢棄物污染、社會影響作為一級指標層，并在此基礎上對一級指標進行針對性劃分。

(2)構建了一種基于FAHP-FCE的主觀性評價方法，在各專家意見打分評價的基礎上對目標層進行系統性評價，極大地減少了專家主觀性對評價模型的影響，能夠為項目管理人員提供科學、直觀的判斷依據。

(3)以某市政項目為例，選取16名相關專家驗證該方法的實用性。結果顯示，該項目在施工階段對環境的影響程度為“影響小”。但是，從數值的傾向性可知，該項目有擴大其環境影響程度的趨勢。

(4)基于指標層權重分析，選取噪聲污染、社會影響和空氣污染三個主要影響因素進行評價與優化改進。研究可知，基于 FAHP-FCE的評價算法能夠在耗費較小人力、物力的基礎上降低市政項目在施工過程中的環境影響，具有較強的科學性和實用性。