基于多級模糊綜合評價法的公路建設(shè)方案環(huán)境影響評價研究

鄭麗華 ZHENG Li-hua；何曉東 HE Xiao-dong；李紅 LI Hong；金鑫 JIN Xin

（①四川資陽臨空產(chǎn)業(yè)新城建設(shè)開發(fā)有限公司，資陽 641300；②中信建設(shè)有限責(zé)任公司，北京 100020）

0 引言

公路工程作為典型的生態(tài)影響型建設(shè)項目，在對其進(jìn)行建設(shè)方案設(shè)計時，往往會涉及到被劃定為生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)的區(qū)域，構(gòu)建科學(xué)的環(huán)境影響因素評價體系、確定環(huán)境影響因素評價指標(biāo)對公路建設(shè)方案尤為重要。寧向向[1]等對常吉高速公路建設(shè)方案環(huán)境影響評價指標(biāo)進(jìn)行了研究，通過劃分環(huán)境影響因素層次結(jié)構(gòu)來建立指標(biāo)評價體系，并確定了等級評價標(biāo)準(zhǔn)。李邦武等[2]對海南省公路建設(shè)施工階段建立的環(huán)境影響評價體系，提出了評價指標(biāo)分值計算方法，并確定了各個影響因素評價指標(biāo)權(quán)重。針對在不同地域、不同水文環(huán)境下的公路構(gòu)建多因素的環(huán)境影響評價體系[3]，在公路建設(shè)方案設(shè)計階段評估并降低對環(huán)境的影響十分必要。

公路建設(shè)項目具有大時空跨度的特點(diǎn)，很難建立統(tǒng)一、多因素的環(huán)境影響評價模型，用于評估公路項目在全壽命周期過程中對環(huán)境影響程度[4]。目前有關(guān)公路建設(shè)方案環(huán)境影響的評價仍主要遵循以點(diǎn)帶段的原則進(jìn)行，陳廷方等[5]對公路建設(shè)方案環(huán)境影響因素進(jìn)行了研究，基于地質(zhì)環(huán)境影響因素進(jìn)行了評價指標(biāo)的選取，通過多級模糊綜合評價法對公路建設(shè)方案地質(zhì)環(huán)境影響進(jìn)行評價，并結(jié)合西攀高速公路工程實例對其評價結(jié)果進(jìn)行了驗證；孔艷娜等[6]對公路建設(shè)方案水環(huán)境影響因素進(jìn)行了研究，確定了水環(huán)境影響因素并進(jìn)行了水環(huán)境影響因素評價指標(biāo)的選取，通過多級模糊綜合評價法對公路建設(shè)方案水環(huán)境影響進(jìn)行了評價；這使得對環(huán)境影響的評估不夠全面。一些學(xué)者通過使用多級模糊綜合評價法與改進(jìn)層次分析法建立耦合評價模型，將其引入到對公路建設(shè)方案環(huán)境影響的評價當(dāng)中，實現(xiàn)了對社會環(huán)境影響、生態(tài)環(huán)境影響、聲環(huán)境影響及水環(huán)境影響等指標(biāo)對環(huán)境影響的綜合評價，但通過將指標(biāo)分類為定性、定量、半定量三種屬性后再進(jìn)行多級模糊綜合評價的研究還較少。

依據(jù)公路工程環(huán)境影響評價指標(biāo)及評價標(biāo)準(zhǔn)，將評價指標(biāo)分類為定性、定量、半定量三種屬性，利用多級模糊綜合評價法（Multilevel Fuzzy Comprehensive Assessment，MFCA）[7]確定環(huán)境評價中各級指標(biāo)的權(quán)重值，引入改進(jìn)層次分析法（Improved Analysis Hierarchy Process，IAHP）[8]對公路建設(shè)方案環(huán)境影響進(jìn)行評價，建立MFCA 模型。MFCA 模型實現(xiàn)了多因素、多屬性的公路建設(shè)方案環(huán)境影響綜合評價目標(biāo)。

1 公路建設(shè)方案環(huán)境影響的多級模糊綜合評價

1.1 公路建設(shè)方案環(huán)境影響評價體系建立

進(jìn)行公路建設(shè)方案的環(huán)境影響評價，目的不僅為了保護(hù)環(huán)境，也可追求達(dá)到經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)保效益三者的平衡。環(huán)境影響評價可分為兩部分：自然生態(tài)環(huán)境影響評價和社會影響評價。為更準(zhǔn)確直觀的體現(xiàn)公路建設(shè)方案環(huán)境影響的評價效果，建立以下多因素、多屬性的公路建設(shè)方案環(huán)境影響評價指標(biāo)體系[9-10]，其由5 類一級指標(biāo)，27 項二級指標(biāo)構(gòu)成，其中二級指標(biāo)按屬性分為定性、定量、半定量三種。具體如圖1 所示。

圖1 公路建設(shè)方案環(huán)境影響評價指標(biāo)體系

1.2 公路建設(shè)方案環(huán)境影響評價因素集與等級

1.2.1 公路建設(shè)方案環(huán)境影響評價因素集的確定

MFCA 是將因素域C 按照各個因素的所屬屬性劃分，使其成為n 個互不相交的子集C={c1，c2，c3，…，cn-1，cn}，主因素ci又由次因素中的m 個指標(biāo)決定，即Cm={ci1，ci2，ci3，…，ci（m-1），cim}。由圖1 可知，公路建設(shè)方案環(huán)境影響評價因素集為C={c1，c2，c3，c4，c5}，其中c1，c2，c3，c4，c5分別為社會環(huán)境影響評價，生態(tài)環(huán)境影響評價，大氣環(huán)境影響評價，聲環(huán)境影響評價和水環(huán)境影響評價，即c1={c11，c12，c13，c14，c15，c16，c17，c18}，c2={c21，c22，c23，c24，c25，c26，c27}，c3={c31}，c4={c41，c42，c43，c44，c45，c46}，c5={c51，c52，c53，c54，c55}。

1.2.2 公路建設(shè)方案環(huán)境影響評價等級集的確定

評價等級集一般可建立為R=（r1，r2，r3，…，rm），本文中采取五個評價等級，m=5。即R=（r1，r2，r3，r4，r5），其中r1為對環(huán)境有顯著負(fù)面影響，r2為對環(huán)境有較小負(fù)面影響，r3為對環(huán)境無影響，r4為對環(huán)境有較小正面影響，r5為對環(huán)境有顯著正面影響。

為便于評價，將r1賦值為100，將r2賦值為80，將r3賦值為60，將r4賦值為40，將r5賦值為20，即R=（100，80，60，40，20）。

1.3 公路建設(shè)方案環(huán)境影響評價矩陣與權(quán)重確定

1.3.1 公路建設(shè)方案環(huán)境影響評價矩陣確定

將IAHP 用于公路建設(shè)方案環(huán)境影響權(quán)重的確定，首先建立如圖1 所示的評價層次體系，將各個評價指標(biāo)的重要性在同層次內(nèi)進(jìn)行成對比較，再將得出的環(huán)境影響因素重要性量化排序值用于構(gòu)造公路建設(shè)方案環(huán)境影響評價矩陣。

為評估環(huán)境影響因素i、j 的重要性，采用因素i、j 的比較量化值kij參與評價，其通過式（1）得出：

則評價矩陣為T=tijn×n

1.3.2 公路建設(shè)方案環(huán)境影響權(quán)重確定

各個評價指標(biāo)的單一權(quán)重值由式（3）得出，并通過式（4）對單一權(quán)重值進(jìn)行歸一化處理。

其中g(shù)i即為第i 個因素所對應(yīng)的歸一化權(quán)重值，n 是在同一層次下評價的指標(biāo)個數(shù)。

1.4 多級模糊綜合評價模型建立及結(jié)果判定

1.4.1 一級評價

其中，fnm即為cn對rm的評價指標(biāo)隸屬度，利用式（6）合成運(yùn)算。

其中，B 為一級評價結(jié)果，gi為指標(biāo)所占權(quán)重。

建立隸屬函數(shù)r（x），設(shè)相鄰兩個評價等級分級的評價標(biāo)準(zhǔn)為vj和vj+1，有：

其中，P 為指標(biāo)得分。

則對社會環(huán)境的分屬一級評價指標(biāo)有：

同樣的，對生態(tài)環(huán)境的分屬一級評價指標(biāo)有：

對聲環(huán)境的分屬一級評價指標(biāo)有：

對水環(huán)境的分屬一級評價指標(biāo)有：

對大氣環(huán)境的分屬一級評價指標(biāo)有：

1.4.2 二級評價及結(jié)果判定

一級評價指標(biāo)是二級評價的基礎(chǔ)，用前文方法可得關(guān)系矩陣F 和權(quán)重向量G：

二級評價結(jié)果N 由式（18）得出：

綜合評價結(jié)果H 由式（19）得出：

其中R 為評價集，G 為權(quán)重向量，N 為二級評價結(jié)果。

將0-100 劃分為5 個評價等級，其中區(qū)間[80-100]為對環(huán)境有顯著負(fù)面影響，[60-80] 為對環(huán)境有較小負(fù)面影響，[40-60]為對環(huán)境無影響，[20-40]為對環(huán)境有較小正面影響，[0-20]為對環(huán)境有顯著正面影響。

2 實例分析

應(yīng)用上述建立的多級模糊綜合評價體系與模型，將烏尉高速項目建設(shè)方案所涉及區(qū)域作為研究區(qū)，并對其進(jìn)行公路建設(shè)方案環(huán)境影響評價。

2.1 研究區(qū)地質(zhì)、水資源及動植物分布概況

烏尉高速項目位于新疆烏魯木齊及巴州境內(nèi)，路線全長324.15 千米。工程區(qū)域地質(zhì)情況復(fù)雜多變。如烏魯木齊為多斷層地區(qū)，尉犁縣縣境南部是塔克拉瑪干沙漠北緣，沙漠向北伸入塔里木河平原，與綠洲相互交錯。工程區(qū)域水資源分布豐富。如焉耆縣境內(nèi)主要河流開都河是新疆八大河流之一；工程區(qū)域野生動植物資源分布廣泛，如托克遜縣野生動物種類繁多，雪豹、棕熊、天鵝等國家保護(hù)動物多有分布。和靜縣內(nèi)有各類野生名貴中藥材300 余種，同時有著世界上面積最大的野生胡楊林。

可見烏尉高速項目所涉及地區(qū)水系分布眾多，地質(zhì)情況復(fù)雜，野生動植物數(shù)量豐富多樣，因此對建設(shè)方案進(jìn)行環(huán)境影響評價尤為必要。

2.2 一級評價

如圖1 所示，本文中公路建設(shè)方案環(huán)境影響評價指標(biāo)體系由社會環(huán)境影響、生態(tài)環(huán)境影響、大氣環(huán)境影響、聲環(huán)境影響和水環(huán)境影響5 個二級指標(biāo)，及其下屬的27 個一級指標(biāo)構(gòu)成。

按前文方法確定第一層次的評價因子權(quán)重向量G：

第二層次的評價因子權(quán)重向量為：

社會環(huán)境的一級評價指標(biāo)權(quán)重向量：

G1=（0.185，0.168，0.137，0.183，0.119，0.060，0.101，0.042）

聲環(huán)境的一級評價指標(biāo)權(quán)重向量：

聲環(huán)境的一級評價指標(biāo)權(quán)重向量：

水環(huán)境的一級評價指標(biāo)權(quán)重向量：

大氣環(huán)境的一級評價指標(biāo)權(quán)重向量：

首先對于社會環(huán)境影響、生態(tài)環(huán)境影響、大氣環(huán)境影響、聲環(huán)境影響和水環(huán)境影響進(jìn)行一級評價指標(biāo)評價。

社會環(huán)境影響一級指標(biāo)評價結(jié)果：

同樣方法可得，生態(tài)環(huán)境影響一級指標(biāo)評價結(jié)果：

聲環(huán)境影響一級指標(biāo)評價結(jié)果：

水環(huán)境影響一級指標(biāo)評價結(jié)果：

大氣環(huán)境影響一級指標(biāo)評價結(jié)果：

2.3 二級評價及結(jié)果判定

由式（18）得出二級評價結(jié)果，即：

由式（19）得出綜合評價結(jié)果H，即：

綜上得出，綜合評價結(jié)果為71.02，處于60-80 之間。依據(jù)評定等級判定，認(rèn)為烏尉高速項目建設(shè)方案對環(huán)境有較小負(fù)面影響。該項目建設(shè)方案在社會環(huán)境、水環(huán)境和大氣環(huán)境影響方面的環(huán)保措施明顯不足，尤其大氣環(huán)境方面欠缺。應(yīng)進(jìn)一步增加環(huán)保資金投入，優(yōu)化方案設(shè)計，同時增加監(jiān)督落實舉措，以降低對環(huán)境的負(fù)面影響。

3 結(jié)語

①將多級模糊綜合評價法（MFCA）、改進(jìn)層次分析法（IAHP）二者耦合建立了MFCA 公路建設(shè)方案環(huán)境影響評價模型，實現(xiàn)了多因素、多屬性的公路建設(shè)方案環(huán)境影響綜合評價目標(biāo)，使評價結(jié)果更具有代表性。

②公路建設(shè)方案環(huán)境影響評價過程中綜合考慮了5個二級指標(biāo)，及其下屬的27 個一級指標(biāo)，其中將一級指標(biāo)劃分為定性、定量、半定量三種屬性，降低了主觀因素對評價結(jié)果的影響，這對于提高評價結(jié)果準(zhǔn)確度具有積極意義。

③運(yùn)用本文MFCA 公路建設(shè)方案環(huán)境影響評價模型對烏尉高速項目建設(shè)方案進(jìn)行評價，并針對評價結(jié)果提出進(jìn)一步實施建議。