山区线形标准组合与生态环境保护

赵文彦

（山西省交通规划勘察设计院，山西太原 030012）

0 引言

山区地域辽阔，自然地理条件复杂，地形、地质条件及生态环境差，常常是岭峰交错、崎岖曲折、高低起伏。公路路线走廊多为沿河、沿溪、越岭或走山脊；有受地形制约的悬崖陡壁，“V’形沟谷、斜坡、起伏频繁的重丘山地；有受地质病害制约的泥石流、滑坡等；更有受生态环境制约的地下水发育的灌木、湿地等地带。在山区公路建设中公路路线线形标准掌握得好坏，直接影响到道路构筑物的设置、设计、对周围环境的破坏程度以及公路建设费用。而交通部颁布的标准、规范是适用于全国的、具有普遍指导意义的标准，有些技术指标在平原地区容易实现，而在山区则较困难。因此如何选取适用于山区的线形指标组合是很值得我们研究的问题之一。本文通过对山区高速公路线形指标组合研究来减小对生态环境的影响[1-9]。

1 山区线形标准与生态环境

伴随着科学技术的发展，公路选线技术得到了大幅提高，已由原来的地质选线、环境选线发展到平、纵、横一体化设计，设计出的线形既能保证运营安全又能很大程度减小对生态环境的破坏。但山区地形复杂，公路设计难度大，不同的线形指标组合将会产生不同的影响。如：（1）公路线形标准组合掌握得好坏，直接影响到道路构筑物的设置、设计、对周围环境的破坏程度以及公路建设费用[1]。（2）不同的线形标准组合所造成的填挖方量是不同的，填挖方量的多少又影响到公路边坡防护、土石方运输、取弃土场地的水土保持等因素。（3）采用不良的线形指标组合容易引起公路交通安全问题，与当今“以人为本”的指导思想相违背。

2 山区公路技术标准组合的合理确定

对于山区高速公路，应采取因地制宜、从实际出发的思想，根据不同路段的具体情况对技术标准组合进行适当变化。合理的变化不仅不会影响公路的使用功能，相反，会有利于环境保护，减小工程量。结合山区高速公路的特点，一般应从以下几方面入手分析技术标准的变化。

（1）根据路段交通量的变化对技术标准组合作必要的调整。

（2）山区地形条件十分复杂，变化较大，路线布置的区域所经过的地形类别有河谷、山间平原和山岭。因此应对不同地形类别的路线指标拟定技术标准组合。

（3）平面分离的分离式路基，由于两条路线所处的路线走廊不同，其面对的自然环境会有所差异，可考虑采用不同的技术标准组合[3]。

3 山区线形标准组合研究

山区公路线形指标组合的确定是公路线形设计的重要内容，涉及到交通安全、运行的经济成本、生态环境影响等多方面的问题，不同的线形指标组合将会产生不同的效果。以往人们只是凭借自己的经验进行确定，带有很大的主观成分。在此我们从系统工程的观点出发，兼顾以上各个方面，进行线形标准的确定。

3.1 山区线形标准组合的评价指标

影响山区高速公路线形指标组合的因素是多方面的，且关系错综复杂。本文在构建评价指标体系时，主要是从线形指标组合的影响因素来分析，按生态环境、运行的经济成本、交通安全等方面来进行分类，目的是能够选出既安全、又经济、对生态环境影响小的指标组合方案。具体选择了13个指标作为山区公路路幅方案布设的评价指标，见图1。

图1 山区路线方案评价指标体系

3.2 山区线形指标组合评价模型

公路线形指标组合的确定是公路线形设计的重要内容，涉及到交通安全、运行的经济成本、环境影响等多方面的问题，不同的线形指标组合将会产生不同的效果。本文应用主客观综合评价法从几个方面对线形指标组合进行综合评价。用多目标的观点予以综合考虑，全面权衡利弊得失，从而为系统决策选择最优方案提供科学的依据。

设有限可行的指标组合方案集A={A1，A2，…，An}；综合评判选取的指标集 U={u1，u2，…，um}。

（1）评判指标集

子集Ui上的评判指标∈Ui对应于 l个治理方案，个体评判的指标属性值可表示（i=1，2，…，s）。

评判指标体系包含有定性与定量指标，在构造评判矩阵时要将评判矩阵的属性值交换到[0，1]区间，并按指标类型进行规范化处理。指标类型基本上可分为效益型（数值越大越好）指标和成本型（数值越小越好）指标[4]。

（2）指标权重的确定

在综合评价或优选中，各分目标的权重确定是一个重要的问题，它直接涉及到交通安全、运行的经济成本、环境生态等各方面指标在整体指标中占有的分量如何？各个评价指标对整体而言各占多大的比重？在此我们采用主客观赋权法确定权重。

在每一类因素中，根据各个因素的重要程度，赋予每个因素以相应的权数。设第i类中的第j个因素u（iji=1，2，…，m；j=1，2，…,n）的权数为aij，则因素权重集为：

（3）山区线形指标组合方案综合排序

山区线形指标组合的综合评价采用主客观综合评价法进行：

a.对任一综合评价值，依次对所有方案A（jj=1，2，…，l）进行综合评判，可获得指标子集U（ii=1，2，…，s）的指标特征矩阵：

相应的权重为：

权重归一化：

则可得山区指标组合方案的综合评判结果：

b.为反映决策者对于组态的偏好要求，应用均衡度变权进行综合比较：

在

4 实例分析

4.1 项目概况

山区某高速公路在初步设计中对已定路线方案提出3种不同的指标组合方案，见表1，我们采用主客观综合评价法选择最优组合方案。

表1 指标组合方案

4.2 山区线形指标组合方案综合评定

（1）山区边坡坡度影响因素值

影响因素见表2。

表2 备选方案有关因素量化值

（2）各指标权重计算

取指标组合A为基点，综合评价值取为0.35。将规格化指标值代入主客观权重模型进行计算并代入式（4）进行归一化，得各分目标归一化权重：

w=[0.059 1 0.045 4 0.069 8 0.110 8 0.118 1 0.058 6 0.118 7 0.065 5 0.114 6 0.118 7 0.060 4 0.060 3]

（3）线形标准组合综合评价

采用MATLAB计算线形指标组合方案综合评价值为：

Zonghe=[0.190 1 0.283 9 0.422 4]

由综合评价值可知：指标组合C指标组合B指标组合A。

4.3 结果分析

实践表明应用主客观综合评判模型对山区指标组合方案综合比选，能针对其特点较好地反映客观实际。所选指标组合技术上可行，运行安全，与地形协调好，对山体破坏小，对生态环境影响比较小，能够有效地保护自然景观。从生态保护角度对山区线形指标方案进行比选可以有效保护生态环境。评判结果是合理可取的。

5 结语

山区高速公路建设对山区生态环境影响严重，本文从山区公路线形指标组合比选的角度展开探讨，并运用主客观综合评价法综合生态环境、运行的经济成本、交通安全等因素建立评价模型，评选既能保护生态环境又经济合理的指标组合方案，试图从山区指标组合评选的角度减小公路建设对生态环境的影响。

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