基于FAHP-FCE的市政项目施工阶段环境影响评价体系研究*

林燕紫

(福建省建筑设计研究院有限公司，福建 福州 350000)

0 引言

城市化进程的加速衍生出多层次化[1]与多中心结构式[2]的发展模式。随着城市规模扩大、人员流动需求增多，市政工程在城市建设与运维中的占比逐渐加大，城市经济发展与市政基础设施建设运维的双向互馈及空间交互作用日渐紧密[3]。

市政项目大多位于城市中心或邻近城市的区域，具有建设投资规模大、施工周期长、建设影响范围大、环境问题突出等特点[4]。尤其在施工阶段，极易对周边环境产生影响，进而诱发环境污染或社会问题。因此，急需建立一套科学合理的市政项目施工阶段环境影响评价体系。

西方发达国家城市现代化进程较快，相应研究开展较早，已建立起相对成熟的城市环境评价体系与城市环境保护制度体系。1964年，“环境影响评价”的概念首次被提出。20世纪70年代，美国制定了《国家环境政策法》，建立了环境影响评价制度(Environmental Impact Assessment，EIA)[5]，并针对施工问题进行了详细的环境影响限定。随后，法国、瑞典、加拿大等国也基于各自国情制定了相关法律和法规[6]。

目前，针对工程项目环境影响评价的研究主要分为两大类：①建立以评价因素为核心的主观性评价模型，以层次分析法、模糊层次分析法及模糊综合评价法为主[7-12]，这类方法因其权重因子获取方便，能够直观反映工程项目实际情况；②收集大量数据整合成数据集，建立机器学习模型计算工程项目的损耗、环境影响并进行适当预测[13-14]，这类方法往往受限于数据的量级与维度，在实际应用中具有一定的局限性[15]。

鉴于此，本文构建了基于FAHP-FCE的市政项目施工阶段环境影响评价体系模型。该模型融合了模糊层次分析法(FAHP)与模糊综合评价法(FCE)，在保留主观性评价的基础上，有效解决了传统层次分析法中一致性判断过于冗杂和一致性判断方法缺乏科学依据的问题。通过建立市政项目施工阶段环境影响评价指标体系，将模型应用于工程实例，为市政项目施工阶段环境影响评价提供新思路。

1 市政项目施工阶段环境影响评价体系构建

层次分析法是指在分析相关因素的基础上，将问题分解为目标层、准则层与指标层，利用层级结构模型对复杂问题的相互影响与内在关系进行深入阐述，将决策思维转换成数学化结构求解[16]。

将市政项目施工阶段环境影响的全要素指标进行拆解，利用模糊层次分析法进行分析，按照各要素的不同属性进行分解[17]，建立市政项目施工阶段环境影响评价指标体系，见表1。

表1 市政项目施工阶段环境影响评价指标体系

2 FAHP-FCE模型原理

2.1 模糊层次分析法概述

模糊层次分析法是一种主观定性与客观定量相结合的方法，将一个复杂问题看作一个由下而上的层次递推系统，并赋予模型模糊数学特性，使分析结果更加科学合理[18]。

2.1.1 建立模糊互补判断矩阵

基于评价指标体系中各指标的重要程度构建模糊互补判断矩阵，记为A，公式为

A=(aij)n×n(i，j=1，2，…，n)

(1)

相对重要性标度法取值见表2。

表2 相对重要性标度法取值

采用专家评审方法对同层次因素进行两两比较，得到模糊互补判断矩阵，即

2.1.2 计算因素相对重要性

对模糊互补判断矩阵的行元素进行行求和计算，得到对应的行和ai。即

从而计算得到模糊一致矩阵B[19]，即

(4)

2.1.3 计算权重向量

为了降低外界因素的影响，按照不同层级对指标进行权重归一化计算，得到各层级排序向量Wi，即

(5)

2.2 模糊综合评价法

2.2.1 构建评价指标与评语集

模糊综合评价法的首要环节是构建评价指标与评语集。假设有m个评价指标，则评价指标论域记为U={u1，u2，…，um}。假设有n个评语，则评语集论域记为V={v1，v2，…，vn}。由此得到市政项目施工阶段环境影响程度评语集，见表3。采用区间中位数作为反映评语等级的系数，即本研究的评语集论域为V=(95，85，75，65，30)T。

表3 市政施工阶段环境影响程度评语集

2.2.2 构建模糊综合评判矩阵

对表1中的 5个一级指标Bi(i=1，2，3，4，5)和14个二级指标Cij(i=1，2，3，4，5；j=1，2，…，m)采用专家打分法，计算各层级权重值，得到指标层与目标层的模糊指标集W={w1，w2，…，wi，…，wn}。其中，wi为对应层级的权重值，以此求得模糊一致关系矩阵R，即

(6)

式中，Ri=(ri1，ri2，…，rin)表示第i个准则的单因素评价；rij表示第i个准则的第j个因素的评价。

利用权向量矩阵W与模糊一致关系矩阵R构建模糊综合评判矩阵Q；由模糊综合评判矩阵Q和评语集向量V相乘得到市政施工阶段环境影响的FAHP-FCE模型定量综合评价结果Z，公式如下

Q=W×R

(7)

Z=Q×V

(8)

3 实例分析

3.1 项目概况

某市政项目位于我国南部沿海地区某城市的主城区核心区域。拟建道路周边有文物建筑、历史建筑等，所在区域规划的建设用地主要为居住用地、道路与交通设施用地，部分道路两侧有拟建安置房、景观公园、小学、幼儿园等，项目施工环境复杂，对施工阶段的环境影响要求相对较高，适用于本文所建立的市政项目施工阶段环境影响评价体系。

3.2 模型应用

3.2.1 确定指标权重与结果分析

按照评价指标体系(表1)，采取专家打分的方式得到二级指标权重分值。邀请16名相关人员进行问卷调查和打分，其中，项目负责人1人，施工负责人1人，设计负责人1人，施工技术负责人1人，其他项目管理人员8人，受项目直接影响的居民4人。共收集有效问卷16份。采取加权平均的方法求得准则层与指标层权重，见表4。各准则层对应的模糊一致判断矩阵见表5。

表4 准则层与指标层权重

表5 各准则层对应的模糊一致判断矩阵

分析表4可知：空气污染(0.209 0)、噪声污染(0.234 8)和社会影响(0.220 3)的权重值明显大于水环境污染(0.168 8)与废弃物污染(0.167 2)，与工程实际环境影响情况相符。主要原因在于，以噪声污染为主的这三类环境因素直接影响项目周边人员的日常生活，对项目周边人员的身心状态造成直接影响。

从指标层相关数据可知，同层级中多个指标的权重分级明显。在空气污染指标层中，土体材料储存区域扬尘、土体材料运输过程扬尘与混凝土搅拌混合产生扬尘污染对环境影响作用更加明显。其余两种指标权重值较小的原因是这两种因素影响作用效果周期较短，同时针对这两种影响因素采取了有效的预防措施；在社会影响指标层中，施工区域生态环境影响权重占比较低，原因在于该项目在施工过程中尽可能地避免了对生态环境的影响。

3.2.2 模糊综合评价

下面以B1为例阐述单层级模糊综合评价运算步骤。首先，按照表3与式(6)构建模糊综合评价矩阵R1。其中，列向量从左至右分别表示认为评价指标对市政施工阶段环境影响程度极小、较小、小、较大、极大的专家所占比例。公式如下

(1)

由表4可知，B1的权重向量为W1=(0.212 0，0.219 7，0.236 9，0.172 1，0.159 2)，利用式(7)得到评价结果Q1，即

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

同理，计算得到Bi(i=2，3，4，5)的单层次模糊综合评价结果为

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)计算得到该市政项目施工阶段环境影响模糊综合评价结果Q，即

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

为了得到精准的评价结果，采取式(8)进行定量综合评价，结果为

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

由于该结果位于[70，90)的区间内，可知该项目的综合评价结果为“影响小”。但是，数值更趋向于影响较大，因此需要采取有针对性的专项整治行动措施。建议从噪声污染、社会影响与空气污染三个层面进行优化整治。

3.3 评价结果分析与优化建议

3.3.1 噪声污染

工程施工过程中使用的机械设备(如大型挖掘机、起重机、拌和机等)会产生大量噪声，在一定程度上造成周围环境的噪声值增高。此外，运输工具会产生车辆行驶噪声，对环境的影响不可忽视。

从表4可知，施工设备噪声污染的权重值(0.662 5)明显高于车辆运输过程中产生的噪声污染(0.337 5)，因此，提出以下优化建议：

(1)应注意选用效率高、噪声低的机械设备，做到正确操作，并注意加强对机械设备的维护保养，以减少设备运行噪声。

(2)在施工时，应尽量采用低噪声的机械设备。在选取高噪声设备时，应避免靠近和直对邻近居民点。

(3)合理选择施工方法和施工时间，避免午间/夜间施工，防止施工扰民。

3.3.2 社会影响

该项目位于主城区人员密集区域，社会影响不容忽视。从权重值比例可知，施工期间对已建成功能区域的权属功能影响(0.408 3)与施工期间造成的人员通勤问题(0.347 4)明显高于施工区域生态环境影响(0.244 3)。因此，提出以下优化建议：

(1)在施工前，应向工程所在区域发布公告，减少施工干扰造成的不利社会影响。

(2)应与相关方紧密联系，提前设计并告知施工路线，便于进行交通转换。

(3)在施工期间，应根据规划的施工段落路网状况合理安排交通转换，增设醒目、清晰的临时指向牌和标识牌。

(4)尽可能缩短施工工期和封闭宽度。如果无法设置临时通行道路时，应提前向目标区域告知，避免对居民通行及功能区域的正常运行造成负面影响。

3.3.3 空气污染

在项目施工期间，取土填方、挖掘、弃土等施工行为，以及混凝土配料扬尘和运输车辆的扬尘均会不同程度地使空气中总悬浮颗粒物浓度增高。除此之外，施工机械外排尾气也会污染大气环境。通过分析表4中空气污染指标层权重比例可知，应从混凝土搅拌混合产生扬尘污染(0.236 9)、土体材料运输过程扬尘(0.219 7)与土体材料储存区域扬尘(0.212 0)三个角度进行优化调整，具体建议如下：

(1)施工场地应尽量不靠近居民点，水泥料场、混凝土搅拌机材料库不应设在人流量较大的区域，建议采取成品搅拌搬运到工地的方法。

(2)运输道路及施工场地要做好洒水工作，以减少场地和运输过程中扬尘对居民的影响。

(3)针对土体材料储存区域扬尘问题，应重视施工场地围挡设置、物料堆放合理覆盖、土方开挖湿法作业、渣土车辆密闭运输等。

4 结语

综上所述，本文构建了以空气污染、噪声污染、水环境污染、废弃物污染与社会影响为一级指标层的市政项目施工阶段环境影响评价指标体系，建立了一种基于FAHP-FCE的市政项目施工阶段环境影响评价方法。通过对实际项目进行分析，得出以下结论：

(1)建立了相对完善的市政项目施工阶段环境影响评价指标体系，将空气污染、噪声污染、水环境污染、废弃物污染、社会影响作为一级指标层，并在此基础上对一级指标进行针对性划分。

(2)构建了一种基于FAHP-FCE的主观性评价方法，在各专家意见打分评价的基础上对目标层进行系统性评价，极大地减少了专家主观性对评价模型的影响，能够为项目管理人员提供科学、直观的判断依据。

(3)以某市政项目为例，选取16名相关专家验证该方法的实用性。结果显示，该项目在施工阶段对环境的影响程度为“影响小”。但是，从数值的倾向性可知，该项目有扩大其环境影响程度的趋势。

(4)基于指标层权重分析，选取噪声污染、社会影响和空气污染三个主要影响因素进行评价与优化改进。研究可知，基于 FAHP-FCE的评价算法能够在耗费较小人力、物力的基础上降低市政项目在施工过程中的环境影响，具有较强的科学性和实用性。