基于模糊物元的高等级公路绿色施工评价研究

张一舒

（山西交通科学研究院集团有限公司，山西太原 030006）

0 引言

由于高等级公路建设对资源的消耗和环境的影响较大，引发了社会的关注，在资源节约型和环境友好型社会创建的时代背景下，更要做好公路绿色施工，以减少对生态环境的破坏。绿色施工评价作为项目管理至关重要的监督环节，是实施并推广绿色施工的保障，应当确保其评价方法的科学性、评价结果的有效性。笔者结合具体工程实例，根据物元评价理论和模糊数学法，对该公路绿色施工水平进行评价，采用评价因素贴近度散点图，识别了绿色施工的主要影响因素，由评价结果可知，该方法具备可行性和有效性，能够反映出项目绿色施工的水平和效果，以及项目在绿色施工方面存在的主要问题，为类似工程实践提供了参考和借鉴。

1 高等级公路绿色施工评价指标体系的构建

1.1 项目概况

项目依托某南北走向高速公路，该次绿色施工评价范围为洞口县至塔子寨，全长91.148 km。项目以“安全、环保、节约、先进、和谐”为设计原则，以建设资源节约、环境友好型高速公路为目标，对加强沿线区域经济发展具有重要意义。

1.2 绿色施工评价指标体系的确定

高等级公路绿色施工评价能够对项目绿色施工能力进行评价，同时对施工单位在绿色施工方面存在的主要问题进行识别和分析，为各参与方建立后续绿色施工管理措施与体系提供决策支持[1]。要开展绿色施工评价首先需要确定评价指标体系，根据全面性原则建立预选指标集合，再结合项目的具体特点筛选指标，选定待评价项目的绿色施工评价指标形成指标集。通常认为绿色施工包含资源与能源的节约利用、降低环境负荷、综合管理3 个指标层，在此基础上结合该项目情况，该文建立了图1所示的绿色施工评价指标。

图1 某高速公路绿色施工评价指标体系

1.3 指标权重的确定

1.3.1 权重确定的方法

在绿色施工评价体系中，权重的确定是关键环节，常用的方法主要有主观评价法和客观评价法。客观评价法通过将因素数据化，评价结果较为客观，但是不符合公路施工线性长、部分指标数据化困难等特点。因此本文采用主观评价法确定指标权重，能够充分发挥专家的经验优势。

1.3.2 层次分析法确定权重

采用函询方法，根据图1 建立的指标体系，制定相应的打分标准后进行专家打分。对同一层次指标采用五级标度法根据重要性等级构造判断矩阵。以二级指标的权重计算为例，其他指标的权重确定过程类似。

a）构造判断矩阵 一级指标的专家判断矩阵如表1所示。

表1 一级指标的专家判断矩阵

b）一致性检验 引入CI度量检验专家思维一致性：CI=(λmax-n)∕n-1，计算CI值为0.0268；引入平均随机一致性指标RI，取RI=0.58；对一致性指标CR进行验证，CR=CI∕RI，计算得CR=0.0462＜0.1，因此认为判断矩阵符合一致性要求。

c）计算指标权重 当满足一致性要求后，求解AW=λmaxw的特征根和特征向量，得出的特征向量即为相应指标的权重。最终计算的一级指标权重如表2所示。

表2 施工绿色评价体系一级指标权重表

采用同样的方式和步骤计算二级、三级指标权重，结果如表3所示。

表3 高速公路绿色施工评价指标及权重表

1.4 评价标准

评价标准的确定对评价结果有直接影响，因此，需要科学合理地设置。根据工程实践经验及专家的意见，制定评价标准如表4所示。

表4 施工绿色评价标准

2 基于模糊物元的高等级公路绿色施工评价步骤

2.1 模糊物元评价的步骤

采用模糊物元对高等级公路绿色施工进行评价，从本质上来讲，是先选取其评价指标项，然后确定各指标权重大小，根据隶属度的函数关系再确定各层级评价指标间的隶属度和权重并计算其大小，根据计算所得结果对公路的绿色施工情况进行评价和分析。模糊物元评价的主要步骤如下：

a）首先选取高等级公路绿色施工模糊物元评价指标。

b）确定高等级公路绿色施工模糊物元评价指标的隶属度函数关系。

c）计算高等级公路绿色施工模糊物元评价指标权重大小。

d）建立高等级公路绿色施工综合评价模糊物元[2]。

2.2 建立评价指标模糊物元

根据1.2 节构建的绿色施工评价指标体系，将评价指标划分为N个不同等级，并考虑n个主要影响因素，得出高等级公路绿色施工评价物元Rn，如式（1）所示，其中Nj表示第j个等级，cij代表第n个因素。

2.3 建立隶属度物元

通过建立隶属度物元比较两因素间的隶属性，该次高等级公路绿色施工评价体系将指标分为N1（优）、N2（良）、N3（中）、N4（及格）、N5（不及格）5 个等级，进而建立各等级的三角形隶属度函数。式（2）中Rmn为对应的N个等级下n维模糊复合物元，其中ujik表示xik对第j等级的隶属度。

2.4 建立评价指标的权重物元

式（2）中各等级的隶属度较为分散，需要通过建立因素权重物元进行集中。因此建立式（3）和式（4）所示的次要因素权重物元Rvik和主要因素权重物元Rvi，其中vik表示第k项因素占第i项因素的比重。

2.5 确定集中模糊复合物元

通过式（5）计算集中模糊物元Rb：

2.6 对绿色施工水平进行综合评价

首先需要确定资源节约利用、环境负荷减少、综合管理的模糊物元RX，如式（6）所示，其中vi表示第i项因素的权重，xji表示第i项因素对第j等级的隶属度加权值。

在建立三大指标的模糊物元后，建立式（7）所示的综合评价模糊复合物元。为了提高评价的客观性，将式（6）中xji最小值、最大值和平均值均作为评价指标，得到公式（8），其中ej表示第j等级的综合评价值。

由此可以建立式（9）、式（10）所示的评价模糊复合物元Re及综合评价模糊物元RE。

3 高速公路绿色施工评价

3.1 高速公路绿色施工评价权重物元的建立

根据表1 确定高速公路绿色施工评价指标的权重物元。得到三大指标权重物元如下。

3.1.1 资源节约利用指标权重物元

三级因素权重物元R1vik：

3.1.2 环境负荷减少指标权重物元

3.1.3 综合管理权重物元

3.1.4 确定项目评价指标权重物元Rvi

3.2 高速公路绿色施工评价隶属度物元建立

3.3 高速公路绿色施工单项评价

根据上述计算出的权重和隶属度物元，对绿色施工从资源节约利用、环境负荷减少和综合管理3 个方面逐一进行单项评价。根据式（5）得到资源节约利用评价因素、环境负荷减少、综合管理的集中模糊复合物元的计算公式分别为：

将三大指标的模糊物元集中后建立复合物元Rb：

由式（6）计算单项评价复合物元Rx：

3.4 高速公路绿色施工综合评价

结合式（9）、式（10）计算高速公路绿色施工综合评价物元RD：

由RD可知dmax=d3，根据表4评价标准可知，对应的公路绿色施工评价结果为中，表明其绿色施工效果不高。

3.5 高速公路绿色施工水平不高的主要原因分析

采用贴近度集合N对项目绿色施工的各影响因素进行分析，并将各影响因素进行了排序，表5所示为排名前5 位的影响因素，根据各影响因素的贴近度排序情况，采取有针对性的措施，从而提高项目的绿色施工技术和水平。

表5 影响高速公路绿色施工的主要因素

4 结论

本文结合具体工程实例，以某高速公路项目为依托，建立了高速公路绿色施工评价三级指标体系，即：3个一级指标、12 个二级指标、29 个三级指标。然后基于模糊物元理论建立了权重物元、隶属度物元、绿色施工单项评价物元、综合评价物元，对该高速公路项目的绿色施工水平进行了评价。评价结果表明，当前该高速公路的绿色施工等级为中，说明其绿色施工效果一般。同时本文采用评价因素贴近度集合，通过识别影响该项目绿色施工的五大主要因素，为项目采取更具有针对性的必要措施提供了方向和依据。