凤大高速公路营运期环境影响评价模型研究

朱俊澍，陈赟

（1.长沙理工大学交通运输工程学院，湖南　长沙　410004；2.湖南省交通科学研究院，湖南　长沙　410015）

凤大高速公路营运期环境影响评价模型研究

朱俊澍1，2，陈赟1

（1.长沙理工大学交通运输工程学院，湖南长沙410004；2.湖南省交通科学研究院，湖南长沙410015）

结合凤大（凤凰—大兴）高速公路的实际特点，从水环境影响、空气环境影响、社会环境影响、生态环境影响和其他影响等方面建立凤大高速公路营运期环境影响评价指标体系及评价模型并进行评价分析，根据评价结果，提出了加强凤大公路营运期环境保护的建议与措施。

工程经济；高速公路；环境影响；营运期

高速公路在带来巨大经济效益和社会效益的同时，也带来了日益严重的环境问题，如交通噪声、汽车废气、水质污染等。虽然国内外很多学者和专家在高速公路环境保护领域作了大量、详细、深刻的探讨，但因为公路环境影响评价的复杂性、系统性及工作量庞大等特点，要想对高速公路环境影响作出全面、彻底的分析评价仍然存在很大困难。随着经济的快速发展，道路建设规模、通车里程的不断扩大，交通量的不断增加，公路对沿线自然环境的负面影响范畴和程度也逐渐增大。因此，研究公路对沿线自然环境的影响已成为当今社会非常重要的课题。当前中国高速公路环境影响评价研究还处于起步阶段，相应的理论还比较生疏，更谈不上应用，主要表现在：1）评价因子选择及权重的确定主要依靠相关人员的经验，具有很大的主观性、波动性，不具有很强的说服力；2）对于各单因子的定性、定量评价方法都具有一定的局限性，导致评价结果产生较大的主观性和很大的波动性；3）对地质灾害危险性评估及动植物生态系统的服务功能价值损失还欠考虑，也难以计算；4）高速公路环境影响评价应用本来就较少，更不要说经历了长期现实检验的工程项目了，所以当前各评价指标、方法等的有效性仍有待进一步检验和认可。

1　工程概况

凤大（凤凰—大兴）高速公路属于杭州—瑞丽高速公路中的一段，已于2013年10月31日建成通车。该高速公路的建成通车，对于促进沿线经济水平提升、铜仁市与湘西州跨区域的旅游业开发合作及铜仁凤凰机场的发展都有重大意义。

凤大高速公路经过凤凰县5个乡镇、27个村，沿线串起了沱江、南长城遗迹、黄丝桥古城、阿拉营镇、牛堰水库。主线全长约31 km，按双向四车道标准建设，标准路基宽度为24.5 m，设计速度为80 km/h。项目总投资近20亿元，建设工期为3年。

2　高速公路营运期环境影响评价指标体系和评价模型的构建

2.1评价指标体系

凤大高速公路营运期环境影响因素包括水环境影响、空气环境影响、社会环境影响、生态环境影响和其他影响等5个方面，以此为基础构建的凤大高速公路营运期环境影响评价指标体系见图1。

图1　凤大高速公路营运期环境影响评价指标体系

2.2 评价模型

2.2.1建立层次模型

利用层次分析法对项目效益进行分解，同层次的元素间是并列关系，相邻上下层元素间是隶属关系（见图2）。

图2　层次分析结构模型

2.2.2构造判断矩阵

建立层次结构后，对同一层次的各指标分别进行两两比较，采用1～9比例标度法（见表1）判断每一层次各指标的相对重要性，构造判断矩阵：

式中：aij>0；aij=1/aji；aii=1；n为判断矩阵阶数。

表1　1～9标度的含义

面对多位专家提出的不尽相同的权值，采取以下原则进行取舍或平均：专家原则，充分考虑专家意见；当意见分歧较大时，采取众数原则；当某一种意见占主要地位时，采取中数原则。

2.2.3判断矩阵一致性检验

判断矩阵一致性程度指标CI=（λmax-n）/（n -1），当CI=0时，λmax=n，认为判断矩阵具有完全的一致性；CI数值越大，即λmax-n值越大，判断矩阵的一致性越差。

用随机一致性比率CR代替CI作为判断矩阵一致性的检验指标，CR=CI/RI，其中平均随机一致性指标RI的取值见表2。当CR≤0.10时，认为判断矩阵通过一致性检验，否则必须调整和修正判断矩阵。

表2　平均随机一致性指标RI的取值

2.2.4隶属度矩阵的确定

模糊综合评价法是一种以模糊数学为基础的综合评价方法，它根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，具有结果明确、系统性强的特点，能比较好地解决模糊、难以量化的问题，适合各种非确定性问题。

（1）确定评价等级。首先建立评价集，它是评判者对评判对象可能作出的各种总的评价结果组成的集合，一般根据评价对象而定。对于高速公路营运期环境影响评价，可建立四个等级，即：

（2）确定评价指标样本矩阵。对于n个评价指标，假设有r位专家参与评价，选项为高、较高、中、低4个。统计各评价指标相对应的评价等级的评价总数dij（i=1，2，…，12；j=1，2，3，4），得矩阵如下：

按下式计算综合评价结果：

综合评价结果B是一个向量，描述的是受评者综合状况分类程度。根据B所提供的信息，可按照最大隶属度原则确定受评者所属评价等级。

3　凤大高速公路营运期环境影响综合评价

3.1数据收集与处理

设计调查问卷，对凤大高速公路营运期环境影响评价指标进行调查，收集原始数据。共发放25份调查问卷，得到有效问卷20份，问卷回收率和有效率均为80％。

对调查数据进行计算，取平均数，四舍五入后保留整数得到判断矩阵。表3为目标层的判断矩阵。

3.2指标权重的确定

经过计算，得目标层判断矩阵的最大特征值λmax=5.021 3，特征向量（即权重向量）W=［0.370 5， 0.370 5，0.077，0.143 9，0.047 1]，CI=0.005 3， CR=0.004 8<0.1，判断矩阵通过一致性检验。

表3　目标层的判断矩阵

准则层水环境的影响：λ1max=3.003 7，W1= （0.581 5 0.309 0 0.109 5）T，CI=0.001 8，CR =0.003 2<0.1，其判断矩阵通过一致性检验。

准则层空气环境的影响：λ2max=3.038 5，W2= （0.648 3 0.122 0 0.229 7）T，CI=0.019 3，CR =0.033 9<0.1，其判断矩阵通过一致性检验。

准则层社会环境的影响：λ3max=3，W3=（0.222 2 0.666 7 0.111 1）T，CI=0，CR=0<0.1，其判断矩阵通过一致性检验。

准则层生态环境的影响：λ4max=3.018，W4= （0.163 3 0.297 4 0.540 3）T，CI=0.009，CR= 0.002<0.1，其判断矩阵通过一致性检验。

准则层其他影响：λ5max=3.019，W5=（0.122 4 0.320 4 0.558 2）T，CI=0.01，CR=0.02<0.1，其判断矩阵通过一致性检验。

3.3层次总排序（见表4）

表4　单项指标权重最终排序

单项指标权重计算结果如下：

3.4隶属度矩阵的确定

通过对凤大高速公路的实地调查，采用统计分析法计算确定隶属度矩阵。针对凤大高速公路营运期环境影响评价的15个单项指标，结合评价集设计问卷，由公路部门管理者、公路使用者、沿线社区居民、同行专家打分确定隶属度矩阵。共发放调查表400份，有效答卷382份。根据调查统计结果，得到隶属度矩阵：

3.5模糊综合评价

3.5.1对准则层进行模糊判断

水环境影响的模糊判断结果如下：

空气环境影响的模糊判断结果如下：

社会环境影响的模糊判断结果如下：

生态环境影响的模糊判断结果如下：

其他影响的模糊判断结果如下：

3.5.2对目标进行模糊判断

根据单项指标权重与隶属度矩阵，通过模型计算，得：

3.6评价结果分析

（1）凤大高速公路营运期环境影响中，对水环境的影响、对空气环境的影响所占比例较大，其次为对生态环境的影响，远远超过对社会环境的影响和其他影响，与实际调查情况基本一致。

（2）凤大高速公路营运期环境影响中，对社区发展的影响、对农业生产的影响、声环境污染、固体废弃物污染、对景观的影响等较小，这是凤大高速公路采取了相应措施的结果。

（3）水环境影响的模糊判断结果为（0.051 5， 0.491 5，0.360 6，0.096 3），根据最大隶属度原则，其评价结果为“较高”；根据水环境的权重向量，其主要影响因素为沿线交通工程设施污水对水体的污染。空气环境影响的模糊判断结果为（0.084 6， 0.371 9，0.370 3，0.173 3），评价等级介于“较高”与“中”之间；根据空气环境的权重向量，汽车尾气污染物对大气环境的污染为主要影响因素。社会环境影响的模糊判断结果为（0.341 5，0.463 1，0.159 1， 0.036 4），评价结果为“较高”；根据社会环境的权重向量，对沿线基础设施的干扰为主要影响因素。生态环境影响的模糊判断结果为（0.054 6，0.466 5， 0.356 0，0.123 9），评价结果为“较高”；根据生态环境的权重向量，对沿线陆生动植物的危害为主要影响因素。其他影响的模糊判断结果为（0.162 3， 0.433 4，0.306 8，0.098 5），评价结果为“较高”；根据其他影响的权重向量，声环境污染为主要影响因素。

（4）凤大高速公路营运期环境影响的模糊判断结果为（0.093 2，0.455 6，0.356 2，0.126 1），评价结果为“较高”；15个评价指标对环境影响的重要性存在很大差异，其中沿线交通工程设施污水对水体的污染、桥面径流对周围水体水质的污染和汽车尾气污染物对大气环境的污染等方面的影响较大，与实际情况相吻合。

4　加强营运期环境保护的建议和措施

（1）凤大高速公路建设期间不仅临时用地（36.69 hm2）占用了林地和旱地，对公路沿线农业和林业生产造成一定的不利影响，而且沿线存在7处高填深挖路段，虽然施工后通过合理的恢复措施减小了其影响，但运营期间还需做好公路沿线的绿化及植被的恢复。另外，沿线的部分乡镇如廖家桥镇、沱江镇及都里乡的水土流失现象较严重，需对周边环境加强监管和治理，尤其是对高挖深填的路段需加强边坡防护，针对环境相对脆弱的区域定期进行检查及修复，防止大面积水土流失现象的发生。

（2）加强营运期管理，确保工程设施完整、生产环境安全。建议加强环保教育培训，提高整体的环保管理能力，使安全事故的发生率降到最低。

（3）对公路的排水设施加强管理，并做好经常性的巡查及养护。

（4）加强对环境的保护力度，公路管理部门设置相关环境管理机构，并委托环保部门对评价当中所规定的监测点定期进行空气环境监测。

（5）对收费人员进行技能培训，提高员工的工作能力，减少车辆滞留现象，进而减少汽车尾气排放对沿线空气环境的影响。对收费站员工和相关司乘人员进行必要的环保教育，防止固体废弃物对环境的污染。对沿线的固体废弃物按路段分批承包，及时进行收集处理，并加强对固体废弃物污染治理情况的监督。

（6）对服务区内的油烟排放设施定期进行检查、维修，减少服务区油烟对环境的影响。

（7）对车辆的超速及超载等情况进行强制处理，并在居民区设置隔音屏及禁鸣标志，把噪音降到最低，防止扰民。

（8）对路堤边坡、排水沟边及立交路段等的绿化进行统一规划，保证其协调性。在可能的情况下，在村庄路段两侧构建多层次的绿化林带，形成一道立体屏障，并在村镇与公路之间的空地建立四旁林，加强对交通噪声的阻隔、吸收作用。

5　结语

环境影响评价是一个较为复杂的问题，单纯的文字性叙述不能进行深入、全面的分析。该文利用层次分析法和模糊综合评价法构建高速公路营运期环境影响评价模型，用层次分析法计算权重，用模糊综合评价法计算评价结果。通过数值计算对高速公路营运期环境影响进行评价，更加直观、形象，评价结果更具说服力。高速公路营运期环境影响评价不仅是可持续发展思想在高速公路项目环境后评价中的具体应用，也是实现可持续发展的手段，符合新时期绿色环境的要求。

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2015-12-04