基于改良层次分析法的环境影响评价模型在公路绿色施工中的应用研究

关键词：层次分析法；绿色施工；环境影响评价；公路

中图分类号：X820.3 文献标志码：B

前言

随着中国经济的快速发展，公路建设取得了举世瞩目的成就。然而，在公路建设规模的不断扩张下，公路工程对环境的影响越来越大。为了满足可持续发展的要求，绿色施工是当前公路工程施工的主要方式。公路绿色施工是指在保证质量、安全等基本要求的前提下，通过科学管理和技术进步，最大限度地节约资源，减少对环境负面影响的施工活动，实现节能、节地、节水、节材和环境保护。然而，中国目前缺乏对公路绿色施工环境影响评价的相关研究，目前国内外对于公路绿色施工环境影响评价方法主要包括层次分析法和综合指数法等。其中层次分析法（Analytic hierarchy process，AHP）是一种基于主观判断的决策分析方法，其基本原理是将复杂系统看作一个多层次的递阶系统，并采用递阶层次结构模型来描述。为此，研究以某高速公路为例，对高速公路建设过程中所牵涉到的一系列生态环境问题进行了深入的剖析，运用改进的AHP方法，构建出一套完整的环境影响评估指标体系，并构建出一套适合于高速公路建设的综合评估模型，最后通过实例分析以证明该模型的科学性和可行性。期望通过此次研究，能为公路建设项目在实施绿色施工过程中提供参考依据，为提高工程项目建设效率提供借鉴和思路。

1公路绿色施工对自然环境的影响分析

1.1评价指标体系构建

某高速公路路线全长约141.4km，全线为双向四车道。设计行车速度为120km/h，路基宽24.5m，路面宽度为24.5m，总投资约为88.87亿元。该项目采用BOT模式建设，项目建成后将由业主负责运营。该高速公路主要有5方面的建设内容：（1）保护耕地；（2）保护自然环境；（3）节约用地；（4）节能减排；（5）经济社会效益显著。项目建成后，将实现资源集约利用、环境保护与景观协调发展。

为更好地掌握高速公路建设项目对自然环境的影响，研究采用相关的定量方法，从质和量两个方面对指标进行评估。在环境评估中，指标被用来显示并反映出环境的变化趋势，它包括了对自然环境背景的识别和描述、对环境影响的可预测性，以及对实际实施情况与计划目的的偏差进行检测等。

研究运用问卷调查的方法，对各项指标的重要程度采取李克特7分制，以1分为最低，以7分为最高，排除对总体目标有较小影响的因素，使指标体系简单易行，以确保其正确性。

在设计问卷的过程中，研究邀请了领域中有丰富经验的专家、学者和高速公路建设团队一线项目管理者，对调研方法、题项设计和语言表述等问题进行了集体讨论，并在讨论的结果的基础上对问卷进行改进和完善。在问卷调查对象方面，以高速公路施工单位、管理者和设计者作为首要调查对象。最终，将经过筛选后的环境评价指标，在确保指标的准确性和对目标的贡献程度的基础上，构成了高速公路项目绿色施工组织设计的绿色度测算指标体系。

在环境评价指标中，例如水土流失防控措施的合理性、取弃土场设置的合理性等，很难从施工组织设计的内容中或者从计算中获得具体的数值，因此将其纳入定性指标的范畴。所以，在评估的时候，会向高速公路上的权威专家和项目现场的管理者进行咨询，然后，通过使用模糊语言的五级尺度，并用专家打分的方法对这些指标进行量化。而例如生态防护材料的使用率、再生路面材料的使用率等，都可以在施工组织设计的内容基础上，通过计算获得具体的数值，将其称为量化指标。该类指标的评价主要以国家制定的有关法律、法规、权威标准和规范为依据，并结合行业数据库和专家经验。

1.2公路绿色施工评价模型

研究建立的自然环境影响评价指标体系中各种评价指标较多，且对生态环境的影响具有模糊性和不确定性。在此基础上，研究通过结合模糊综合评价法，提出了一种基于改进的AHP评价模型。该模型能够处理定性因素，使其向相反的方向转变，即实现定量评价。在此过程中，多因素、模糊性等情况最大程度上减少，所得评价结果受到的影响自然降低，准确性得到明显提高。同时，评价指标均能被全方面地分析，评价结论更为可靠。

在优化AHP法的基础上，研究通过聚类分析求出专家聚类权值，并根据判断矩阵的一致性程度，获得所需的专家综合权重，而最终的指标权重值则在加权平均后得到。这一目标的实现第一步是构建递阶式层次结构模型，完成一致性检查，得出各指标的权值和一致性检查结果，排除不能进行分析的因素。其次，利用各专家在评价矩阵中的特征值，来体现各专家在评价中对评价矢量的贡献度。

模糊综合评估方法采用精确的数学方法来描述模糊性现象，借助模糊数学将边界不清晰、不易量化的因素定量化，然后计算各个因素与评价对象的隶属度，根据隶属等级状况进行综合评价。在所改进的AHP评价模型中，该方法主要是构建最底层的模糊评估指标集，并确定相应的模糊评价术语集。在指标评估的基础上，得到所需的模糊隶属度矩阵，即AHP完成评价过程中关键作用的权重矩阵。综合上述条件，才能得到量化的综合评估结果。操作流程主要有四步，首先确定因素集和评价集，再确定模糊隶属矩阵，然后建立权重集，最后进行多级模糊综合运算。在传统AHP中，专家对各个因素的权重判断可能存在主观性和不确定性。而改进方法引入了模糊数学理论，可以允许专家给出模糊权重，更好地反映专家的主观判断。同时，该方法通过模糊关系矩阵的构建，可以简化判断矩阵的构建过程，减少了专家的工作量。

2基于改进的AHP法对研究路段评价分析

研究充分考虑了高速公路建设对环境影响的复杂、多变的特性，以构建的环境评价指标体系为基础，获得了高速公路建设对自然环境影响的综合评价指标集。为了完成对高速公路建设对环境的影响的评估，又将公路对自然环境的影响划分为5个等级，也就是V= （v1，v2，v3，v4，v5），分别对应极小、较小、一般影响、较大和极大的影响。为实现定性向定量评价的转变，所有评语均被赋予其相应的数值，v1～v5则分别对应0.2、0.4、0.6、0.8和1.0，所属范围分别是（0，0.2）、（0.2，0.4）、（0.4，0.6）、（0.6，0.8）和（0.8，1.0）。如表1所示二级指标的评价结果。结果表明，在高速公路建设过程中，各要素的作用大小不同。所以，要对有较大影响的因素，采取相应的环境保护措施加以控制。

研究进行了传统方法与改进方法的权重对比，表2是二级指标传统与改进指标权重值及排序。如表2所示，节能与能源利用占比15.5%，节材与材料资源利用、节水与水资源利用、节地与土地资源保护、环境保护分别对应23.6%、24.5%、6.23%、30.10%。由此可见，环境保护对环境的影响最大，节水和水资源利用次之，但是各指标之间的差异却很小，这表明在传统AHP法中，节材与材料资源利用和节水与水资源利用所占的比重几乎是相同的。在改进的方法中，环境保护影响排序第一，其次是节材与材料资源利用。相比于传统AHP方法，改进的方法强调了节材与材料资源利用影响的重要性。

如表3所示三级指标传统与改进指标权重值及排序结果。由表3可知，各指标的权重变化较小，排序基本上没有变化。在节材与材料资源利用因素中，临时工程可周转材料的使用率是影响最大的因素，其次是生态防护材料的使用率；在节水与水资源利用中，施工驻地节水型器具的使用率是影响最大的因素；在节地与土地资源保护中，施工便道设计的合理性权重值排第一；在节能与能源利用中，节能型机械设备的使用率对环境影响最大；环境保护中边坡植被恢复率为最大影响因素，施工沥青烟减排处理为最小影响因素。

将传统的模糊层次法与所提方法比较，结果如图1所示。由图1可知，改进方法与传统方法相比，二者得到的综合评价结论均属于“一般影响”，从而说明了改进的AHP法在公路建设过程中的应用是可行的。然而，传统的评价方法依靠的是专家的主观判断，因此，评价结果受到了很大的影响，权重分配明显不合理。而所提方法在结合所有专家的判断矩阵一致程度的同时，综合了聚类分析结果。所以，该方法能够对专家的意见进行全面、细致的考量，凸显出一些重要指标的地位，增强了客观性与可靠性。

3结束语

高速公路绿色施工可以提高资源利用率、降低能源消耗、减少环境污染，提高行业整体水平，实现高速公路的可持续发展。研究提出基于改良层次分析法的环境影响评价模型在公路绿色施工中的应用。利用改进AHP法建立了公路绿色施工环境影响评价指标体系，其权重的确定采用客观赋权法，通过专家调查问卷的方式获得指标体系中各指标的权重，从而建立判断矩阵，该方法在计算过程中可有效减少人为因素影响。结果显示，二级指标中，节材与材料资源利用权重占比23.6%，节水与水资源利用占比24.5%，二者相差不大，环境保护占比30.10%，是该级指标中权重最高的；其中，边坡植被恢复率为最大影响因素，占比21.99%，施工沥青烟减排处理为最小影响因素，占比12.35%。