改进群组AHP-FCE法对路域的生态环境影响评价研究

朱涛 卢旺林 张丹 张瑞 刘文娟 田俊良 周敏 李辉

摘要：为了全面准确的评价公路建设对生态环境的影响程度，基于高速公路建设特點，从社会环境、生态环境、声环境、地表水环境、隧道对地下水环境影响及环境空气六方面构建评价指标体系，结合改进的群组AHP法，构建了改进的群组AHP-FCE相结合的评价模型，对河南省栾川至卢氏高速公路进行生态影响评价。结果表明，指标权重的比例分配更为合理客观，凸显了社会环境因素在评价中的作用，改进模型的评价结果更符合生态环境实际情况相符，表明该方法应用于生态环境评价方面具有较好的适用性和推广价值。

关键词：生态环境影响评价;公路建设;层次分析法（AHP）;改进的群组AHP;模糊综合评判法（FCE）

中图分类号：X826 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）02-000-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.02.003

Abstract：In order to comprehensively and accurately evaluate the impact of highway construction on the ecological environment， and based on the characteristics of highway construction， the evaluation index system is constructed from six aspects：
social， ecological， acoustic， surface water， tunnel impact on groundwater and air environment.Combined with the improved group AHP method， an improved evaluation model of group AHP-FCE was constructed to evaluate the ecological impact of the Luanchuan to Lushi section of Henan Province.The results show that the proportion distribution of index weights is more reasonable and objective，highlighting the role of social environmental factors in the assessment.The evaluation results of the improved model are more consistent with the actual situation of the ecological environment， which indicated that the model had good applicability and promotion value for ecological environment assessment.

Key words：Ecological environment impact assessment;Highway construction;Analytic hierarchy process （AHP）;Improved group AHP method;Fuzzy comprehensive evaluation method （FCE）

高速公路以其快捷、方便、覆盖面广等特点已成为现代交通运输体系的重要组成部分[1]，一定程度上标志着一个国家或地区社会经济的发展水平。然而高速公路在带来巨大经济效益和社会效益的同时，也带来了如水土流失、生物多样性减少[2-4]等环境问题。如何实现高速公路建设的发展与社会、自然环境和谐发展相统一，开展高速公路生态环境评价就显得尤为重要。

公路建设环境影响评价常用的评价方法有德尔菲法、数理统计法、层次分析法、灰色关联分析法、模糊综合评判法等等[5-10]。近年来，方法的改进和实证研究报道不断增多，如DAEF法、AHP-FCE法、AHP-灰色系统法等[11-14]。然而，无论哪类方法，权重受专家的主观判断、选择偏好等影响，很难做到准确客观[15]。夏萍[16]对专家权重的确定方法曾做过探索，并将其用于医疗保险业务评价的权重确定，既尊重了个体判断的结果及其准确性程度，又重视群体综合意见。可见，充分发挥群组AHP法确定专家权重的优势、注重评价方法的优势互补，对于复杂系统的评价具有积极意义。基于此，本文建立了基于社会、生态与自然要素下全面的指标体系与改进的群组AHP-FCE相结合的模型。对河南省栾川至卢氏高速公路建设的生态环境影响进行评价，验证了改进方法的优越性及准确客观性。

1 方法

1.1 评价体系构建

高速公路建设的环境影响评价具有多目标和多层次性，根据河南省栾川至卢氏高速公路建设期的特点，指标选取的原则，综合前人研究成果相及关领域专家意见[17-19]，构建本高速公路建设期环境影响评价的指标体系，包括社会环境、生态环境、声环境、地表水环境、隧道对地下水环境影响及环境空气6个一级指标，21个二级指标，建立了该项目的环境影响评价指标体系（图1）。

1.2 改进的群组AHP法确定权重

新权重的确定[16]是基于传统AHP法确定权重的基础上，首先建立递阶式层次结构模型、构造判断矩阵、计算判断矩阵、进行一致性检验，通过以上步骤，得到每一位专家对指标给出的权重系数及其一致性检验，将不能用于分析的剔除;其次将个体判断矩阵特征值的变化信息用于反映每位专家对综合排序向量影响程度的变化，即可据此计算每位专家的权重。把通过一致性检验的n位专家的个体排序向量看作待识别的样品，通过对其进行聚类分析，本研究用SPSS软件对通过一致性检验的10位专家进行系统聚类;最后将专家构造的判断矩阵的一致性程度与各类别的类容量所表达的信息大小结合起来确定专家的综合权重，根据公式（1）求得新权重Wj。

2 結果与讨论

2.1 研究区概况

栾川至卢氏高速公路路线全长75.327km，路线总体走向为由东向西，东起栾川县洛栾高速公路，西止于卢氏县三淅高速公路，全线位于栾川县和卢氏县境内。全线设特大桥8座共11260.5m、大桥33座共11901.67m、中桥4座共212.88m、互通式立交7座、隧道24座、匝道收费站5处、服务区2处、养护工区2处、监控分中心1处、应急救援中心1处、隧道监控所2处;建设互通立交连接线4条，总长5.604km。

2.2 指标权重的确定

本文借助yaahp层次分析软件构造评价指标模型，计算得到每一位专家对一级指标给出的权重系数及其一致性检验。选取15位专家中有1位专家构建的判断矩阵不能用于分析，另外4位专家构造判断矩阵的一致性检验不合格（CR>0.1），不能使用，已经将其在表1中筛除。把一致性检验合格的10位专家同一指标进行算术平均，得出代表专家全体集中意见的传统综合权重，W"1= 0.2365，W"2= 0.2449，W"3= 0.0623，W"4= 0.1552，W"5= 0.1770，W"6= 0.1240。

基于上文中计算出来的10位专家的传统一级指标权重通过SPSS软件进行系统聚类，如图2，结果显示，以距离为16时聚类成4个类别：第一类有5位专家，编号分别为5，7，10，2，6;第二类有1位专家，编号分别为4;第三类有3位专家，编号为3，9，1;第4类有1位专家，编号为8。结合分类的结果计算了专家权重，再根据公式（1）进一步计算改进的权重，改进的权重见表2。

2.3 高速公路建设期对环境影响的模糊综合评判

本文根据高速公路建设对环境影响的复杂，多变的特征，选取模糊综合评价法对河南省栾川至卢氏高速公路建设期的生态环境影响进行量化综合评价。首先，建立因素集，A=（A1，A2，A3，A4，A5，A6），其中，A1=（A11，A12，A13，A14），A2=（A21，A22，A23，A24），A3=（A31，A32），A4=（A41，A42，A43，A44，A45），A5=（A51，A52，A53，A54，A55），A6=（A61，A62）。其次将高速公路建设对环境的影响分为5个级别，即V=（ V1，V2，V3，V4，V5），并对每个评语赋予一个数值，以便将定性评价转变成定量评价，即V1=0.2，V2=0.4，V3=0.6，V4=0.8，V5=1.0。其中V1代表极小影响、V2代表较小影响、V3表示一般影响、V4代表较大影响、V5代表极大影响。最后，按照指标无量纲化值及隶属函数计算得到最终模糊矩阵：

将改进的群组AHP法获得的权重集与模糊矩阵按照公式（2），计算可得，A= （0.2341， 0.3475， 0.2641， 0.1275， 0.0268）。根据最大隶属度原则，计算结果为0.3475∈[0.2， 0.4]，则二级综合评估等级为“较小影响”，这与公路建设环境影响的实际情况是相符的，表明运用改进的群组AHP-FCE法对公路建设期环境质量进行的影响评估是可行的。

3 结论

用构建的改进的群组AHP-FCE法，对栾川至卢氏段高速公路建设期进行了评价，主要结论如下：（1）首次系统从社会环境、生态环境及自然环境三方面构建了6个一级指标，21个二级指标的评价指标体系，较全面的展现了高速公路建设项目所产生的影响，丰富了高速公路建设的评价指标体系。（2）提出了改进的群组AHP-FCE法，并建立了二级评估模型。将此模型首次用于公路建设环境影响的评估，评价结果为较小影响，评价结果更逼近选取段高速公路建设环境的实际情况，表明该方法应用于生态环境方面具有较好的适用性和推广应用价值。

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收稿日期：2020-01-15

基金项目：河南省交通运输厅科技项目（2017J4-1）

作者简介：朱涛（1986-），男，硕士学历，高级工程师，研究方向为交通环境保护。