基于多级模糊综合评价法的公路建设方案环境影响评价研究

郑丽华 ZHENG Li-hua；何晓东 HE Xiao-dong；李红 LI Hong；金鑫 JIN Xin

（①四川资阳临空产业新城建设开发有限公司，资阳 641300；②中信建设有限责任公司，北京 100020）

0 引言

公路工程作为典型的生态影响型建设项目，在对其进行建设方案设计时，往往会涉及到被划定为生态保护红线区的区域，构建科学的环境影响因素评价体系、确定环境影响因素评价指标对公路建设方案尤为重要。宁向向[1]等对常吉高速公路建设方案环境影响评价指标进行了研究，通过划分环境影响因素层次结构来建立指标评价体系，并确定了等级评价标准。李邦武等[2]对海南省公路建设施工阶段建立的环境影响评价体系，提出了评价指标分值计算方法，并确定了各个影响因素评价指标权重。针对在不同地域、不同水文环境下的公路构建多因素的环境影响评价体系[3]，在公路建设方案设计阶段评估并降低对环境的影响十分必要。

公路建设项目具有大时空跨度的特点，很难建立统一、多因素的环境影响评价模型，用于评估公路项目在全寿命周期过程中对环境影响程度[4]。目前有关公路建设方案环境影响的评价仍主要遵循以点带段的原则进行，陈廷方等[5]对公路建设方案环境影响因素进行了研究，基于地质环境影响因素进行了评价指标的选取，通过多级模糊综合评价法对公路建设方案地质环境影响进行评价，并结合西攀高速公路工程实例对其评价结果进行了验证；孔艳娜等[6]对公路建设方案水环境影响因素进行了研究，确定了水环境影响因素并进行了水环境影响因素评价指标的选取，通过多级模糊综合评价法对公路建设方案水环境影响进行了评价；这使得对环境影响的评估不够全面。一些学者通过使用多级模糊综合评价法与改进层次分析法建立耦合评价模型，将其引入到对公路建设方案环境影响的评价当中，实现了对社会环境影响、生态环境影响、声环境影响及水环境影响等指标对环境影响的综合评价，但通过将指标分类为定性、定量、半定量三种属性后再进行多级模糊综合评价的研究还较少。

依据公路工程环境影响评价指标及评价标准，将评价指标分类为定性、定量、半定量三种属性，利用多级模糊综合评价法（Multilevel Fuzzy Comprehensive Assessment，MFCA）[7]确定环境评价中各级指标的权重值，引入改进层次分析法（Improved Analysis Hierarchy Process，IAHP）[8]对公路建设方案环境影响进行评价，建立MFCA 模型。MFCA 模型实现了多因素、多属性的公路建设方案环境影响综合评价目标。

1 公路建设方案环境影响的多级模糊综合评价

1.1 公路建设方案环境影响评价体系建立

进行公路建设方案的环境影响评价，目的不仅为了保护环境，也可追求达到经济、社会、环保效益三者的平衡。环境影响评价可分为两部分：自然生态环境影响评价和社会影响评价。为更准确直观的体现公路建设方案环境影响的评价效果，建立以下多因素、多属性的公路建设方案环境影响评价指标体系[9-10]，其由5 类一级指标，27 项二级指标构成，其中二级指标按属性分为定性、定量、半定量三种。具体如图1 所示。

图1 公路建设方案环境影响评价指标体系

1.2 公路建设方案环境影响评价因素集与等级

1.2.1 公路建设方案环境影响评价因素集的确定

MFCA 是将因素域C 按照各个因素的所属属性划分，使其成为n 个互不相交的子集C={c1，c2，c3，…，cn-1，cn}，主因素ci又由次因素中的m 个指标决定，即Cm={ci1，ci2，ci3，…，ci（m-1），cim}。由图1 可知，公路建设方案环境影响评价因素集为C={c1，c2，c3，c4，c5}，其中c1，c2，c3，c4，c5分别为社会环境影响评价，生态环境影响评价，大气环境影响评价，声环境影响评价和水环境影响评价，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 公路建设方案环境影响评价等级集的确定

评价等级集一般可建立为R=（r1，r2，r3，…，rm），本文中采取五个评价等级，m=5。即R=（r1，r2，r3，r4，r5），其中r1为对环境有显著负面影响，r2为对环境有较小负面影响，r3为对环境无影响，r4为对环境有较小正面影响，r5为对环境有显著正面影响。

为便于评价，将r1赋值为100，将r2赋值为80，将r3赋值为60，将r4赋值为40，将r5赋值为20，即R=（100，80，60，40，20）。

1.3 公路建设方案环境影响评价矩阵与权重确定

1.3.1 公路建设方案环境影响评价矩阵确定

将IAHP 用于公路建设方案环境影响权重的确定，首先建立如图1 所示的评价层次体系，将各个评价指标的重要性在同层次内进行成对比较，再将得出的环境影响因素重要性量化排序值用于构造公路建设方案环境影响评价矩阵。

为评估环境影响因素i、j 的重要性，采用因素i、j 的比较量化值kij参与评价，其通过式（1）得出：

则评价矩阵为T=tijn×n

1.3.2 公路建设方案环境影响权重确定

各个评价指标的单一权重值由式（3）得出，并通过式（4）对单一权重值进行归一化处理。

其中gi即为第i 个因素所对应的归一化权重值，n 是在同一层次下评价的指标个数。

1.4 多级模糊综合评价模型建立及结果判定

1.4.1 一级评价

其中，fnm即为cn对rm的评价指标隶属度，利用式（6）合成运算。

其中，B 为一级评价结果，gi为指标所占权重。

建立隶属函数r（x），设相邻两个评价等级分级的评价标准为vj和vj+1，有：

其中，P 为指标得分。

则对社会环境的分属一级评价指标有：

同样的，对生态环境的分属一级评价指标有：

对声环境的分属一级评价指标有：

对水环境的分属一级评价指标有：

对大气环境的分属一级评价指标有：

1.4.2 二级评价及结果判定

一级评价指标是二级评价的基础，用前文方法可得关系矩阵F 和权重向量G：

二级评价结果N 由式（18）得出：

综合评价结果H 由式（19）得出：

其中R 为评价集，G 为权重向量，N 为二级评价结果。

将0-100 划分为5 个评价等级，其中区间[80-100]为对环境有显著负面影响，[60-80] 为对环境有较小负面影响，[40-60]为对环境无影响，[20-40]为对环境有较小正面影响，[0-20]为对环境有显著正面影响。

2 实例分析

应用上述建立的多级模糊综合评价体系与模型，将乌尉高速项目建设方案所涉及区域作为研究区，并对其进行公路建设方案环境影响评价。

2.1 研究区地质、水资源及动植物分布概况

乌尉高速项目位于新疆乌鲁木齐及巴州境内，路线全长324.15 千米。工程区域地质情况复杂多变。如乌鲁木齐为多断层地区，尉犁县县境南部是塔克拉玛干沙漠北缘，沙漠向北伸入塔里木河平原，与绿洲相互交错。工程区域水资源分布丰富。如焉耆县境内主要河流开都河是新疆八大河流之一；工程区域野生动植物资源分布广泛，如托克逊县野生动物种类繁多，雪豹、棕熊、天鹅等国家保护动物多有分布。和静县内有各类野生名贵中药材300 余种，同时有着世界上面积最大的野生胡杨林。

可见乌尉高速项目所涉及地区水系分布众多，地质情况复杂，野生动植物数量丰富多样，因此对建设方案进行环境影响评价尤为必要。

2.2 一级评价

如图1 所示，本文中公路建设方案环境影响评价指标体系由社会环境影响、生态环境影响、大气环境影响、声环境影响和水环境影响5 个二级指标，及其下属的27 个一级指标构成。

按前文方法确定第一层次的评价因子权重向量G：

第二层次的评价因子权重向量为：

社会环境的一级评价指标权重向量：

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

声环境的一级评价指标权重向量：

声环境的一级评价指标权重向量：

水环境的一级评价指标权重向量：

大气环境的一级评价指标权重向量：

首先对于社会环境影响、生态环境影响、大气环境影响、声环境影响和水环境影响进行一级评价指标评价。

社会环境影响一级指标评价结果：

同样方法可得，生态环境影响一级指标评价结果：

声环境影响一级指标评价结果：

水环境影响一级指标评价结果：

大气环境影响一级指标评价结果：

2.3 二级评价及结果判定

由式（18）得出二级评价结果，即：

由式（19）得出综合评价结果H，即：

综上得出，综合评价结果为71.02，处于60-80 之间。依据评定等级判定，认为乌尉高速项目建设方案对环境有较小负面影响。该项目建设方案在社会环境、水环境和大气环境影响方面的环保措施明显不足，尤其大气环境方面欠缺。应进一步增加环保资金投入，优化方案设计，同时增加监督落实举措，以降低对环境的负面影响。

3 结语

①将多级模糊综合评价法（MFCA）、改进层次分析法（IAHP）二者耦合建立了MFCA 公路建设方案环境影响评价模型，实现了多因素、多属性的公路建设方案环境影响综合评价目标，使评价结果更具有代表性。

②公路建设方案环境影响评价过程中综合考虑了5个二级指标，及其下属的27 个一级指标，其中将一级指标划分为定性、定量、半定量三种属性，降低了主观因素对评价结果的影响，这对于提高评价结果准确度具有积极意义。

③运用本文MFCA 公路建设方案环境影响评价模型对乌尉高速项目建设方案进行评价，并针对评价结果提出进一步实施建议。