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        生態(tài)型城市道路評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與方法研究

        2019-09-18 06:51:04祁文洋
        城市道橋與防洪 2019年9期
        關(guān)鍵詞:生態(tài)型指標(biāo)值城市道路

        祁文洋

        (上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司,上海市 200092)

        0 引言

        道路是國(guó)家的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一,由各類道路組成的交通網(wǎng)是國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈和社會(huì)發(fā)展的重要組成部分。處理好道路工程建設(shè)與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系,促進(jìn)道路工程與自然環(huán)境、人類社會(huì)和諧可持續(xù)發(fā)展是我國(guó)道路工程建設(shè)面臨的重要任務(wù)。我國(guó)從2006年開始針對(duì)環(huán)保公路、綠色公路的建設(shè)與評(píng)估已開展了大量研究與實(shí)踐,并取得了豐碩的研究成果[1-2]。而對(duì)于城市道路的研究主要集中于海綿型道路建設(shè)技術(shù),對(duì)其生態(tài)化程度評(píng)價(jià)技術(shù)的研究較少,目前尚無(wú)成熟的評(píng)價(jià)系統(tǒng)[3]。

        鑒于此,為合理評(píng)價(jià)生態(tài)型城市道路的品質(zhì),本文綜合考慮低影響、低碳、安全、智能、美觀、人性化等生態(tài)型城市道路建設(shè)理念,構(gòu)建了生態(tài)型城市道路評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。將Vague集與可拓物元評(píng)價(jià)方法相結(jié)合,建立了Vague復(fù)合物元評(píng)價(jià)模型。通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了此評(píng)價(jià)方法的適用性。

        1 生態(tài)型城市道路評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

        生態(tài)型是指道路的建設(shè)一方面要與環(huán)境具有良好的交互,最大限度地降低對(duì)自然環(huán)境的不利影響;另一方面道路的設(shè)計(jì)應(yīng)以人為本,最大限度地提升道路的服務(wù)品質(zhì)。經(jīng)文獻(xiàn)調(diào)研,目前城市道路設(shè)計(jì)建造研究的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞為海綿、綠色、安全、智能、景觀等。據(jù)此,生態(tài)型城市道路應(yīng)具備良好的雨水管理能力(LC)、綠色循環(huán)能力(GC)、安全控制能力(SC)、智能服務(wù)能力(SCC)、景觀協(xié)調(diào)能力(LCC)。

        依據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)選取原則和ISM的指標(biāo)篩選模型,對(duì)運(yùn)輸樞紐無(wú)縫銜接評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行4層構(gòu)建[4]。第一層為目標(biāo)層,即以評(píng)價(jià)生態(tài)型城市道路品質(zhì)為目的;第二層為準(zhǔn)則層,作為評(píng)價(jià)生態(tài)型城市道路品質(zhì)的不同方面,即低影響和服務(wù)品質(zhì);第3層為子準(zhǔn)則層,是對(duì)第2層的具體分類,包括雨水管理能力、綠色循環(huán)能力、安全控制能力、智能服務(wù)能力、景觀協(xié)調(diào)能力;第4層為指標(biāo)層,是對(duì)各子準(zhǔn)則層屬性的細(xì)分。據(jù)此,生態(tài)型城市道路評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖1所示。

        圖1 生態(tài)型城市道路評(píng)價(jià)指標(biāo)體系圖

        1.1 雨水水量控制效果LC1

        雨水水量控制包括:雨水年徑流總量控制率、單位面積控制容積。可通過(guò)計(jì)算得到具體指標(biāo)值,并根據(jù)指標(biāo)值分析評(píng)價(jià)雨水水量的控制效果。

        1.2 雨水污染控制效果LC2

        雨水污染控制效果包括:雨水徑流污染控制率、雨污分流管網(wǎng)覆蓋率??赏ㄟ^(guò)計(jì)算得到具體指標(biāo)值,并根據(jù)指標(biāo)值分析評(píng)價(jià)雨水污染的控制效果。

        1.3 雨水設(shè)施合理性LC3

        雨水設(shè)施是指對(duì)雨水進(jìn)行滯留、蓄積、過(guò)濾、滲透、凈化與利用的各類雨水管理設(shè)施。其組合布設(shè)一方面考慮功能性的實(shí)現(xiàn),一方面考慮其景觀性,據(jù)此評(píng)價(jià)雨水設(shè)施合理性。

        1.4 排水降噪功能效果GC1

        排水降噪效果主要通過(guò)排水路面實(shí)現(xiàn),可以根據(jù)路面聯(lián)通空隙率、區(qū)域噪聲達(dá)標(biāo)指數(shù)評(píng)價(jià)排水降噪功能效果。

        1.5 緩解城市熱島效應(yīng)GC2

        對(duì)城市熱島效應(yīng)的緩解主要是通過(guò)路面遮熱降溫技術(shù)與綠化實(shí)現(xiàn),可根據(jù)項(xiàng)目所采用降溫路面與綠化植物的功能效果評(píng)價(jià)。

        1.6 節(jié)能減排效果GC3

        道路節(jié)能減排的主要技術(shù)措施包括:路面再生利用技術(shù)、常溫鋪裝技術(shù)、高耐久路面結(jié)構(gòu),以及LED路側(cè)照明設(shè)施等。該指標(biāo)是通過(guò)各項(xiàng)技術(shù)設(shè)施的應(yīng)用情況評(píng)價(jià)。

        1.7 道路交通安全評(píng)價(jià)SC1

        道路交通安全是道路服務(wù)的必然需求,主要是通過(guò)道路線形、線形協(xié)調(diào)性、橫斷面合理性、交通設(shè)計(jì)合理性等確保道路交通安全,可采用模型分析等手段進(jìn)行道路交通安全的分析評(píng)價(jià)。

        1.8 道路安全設(shè)施功能SC2

        道路安全設(shè)施的設(shè)置是保障行車安全的有效手段,包括:吸能防撞護(hù)欄等道路安全設(shè)施的設(shè)置,對(duì)其設(shè)置功能效果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

        1.9 綠化視覺(jué)功能效果SC3

        綠化視覺(jué)效果是指綠化植物對(duì)駕駛員視覺(jué)誘導(dǎo)與緩解視覺(jué)疲勞的效果。在綠化植物布設(shè)時(shí),應(yīng)考慮與道路線形的協(xié)調(diào),有效搭配植物種類和色彩,據(jù)此對(duì)綠化植物布設(shè)的功能效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

        1.10 智能路面技術(shù)應(yīng)用SSC1

        智能路面技術(shù)包括:壓電路面、融冰路面、自愈合路面、光伏路面等。該指標(biāo)根據(jù)路面的智能化應(yīng)用程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

        1.11 交通信息交互效果SSC2

        交通信息的交互主要通過(guò)交通信號(hào)燈、交通監(jiān)控系統(tǒng)、交通實(shí)施預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。對(duì)各類系統(tǒng)的應(yīng)用形式與能耐效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

        1.12 智能輔助交通設(shè)施SSC3

        智能輔助交通設(shè)施包括:交通信號(hào)燈、公交站牌以及信息終端等。提升交通信號(hào)燈的智能化水平、提升公交信息發(fā)布的時(shí)效性均有利于提升居民出行便利程度。據(jù)此對(duì)智能輔助交通設(shè)施的設(shè)置與服務(wù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

        1.13 道路空間合理性LCC1

        道路空間合理性評(píng)價(jià)參考指標(biāo)包括:建筑高度與道路寬度的協(xié)調(diào)性、道路機(jī)動(dòng)車道和人非機(jī)動(dòng)車道的比例等,以及行人活動(dòng)空間等。

        1.14 景觀與安全協(xié)調(diào)LCC2

        道路的綠化植物景觀、人文景觀等應(yīng)與道路線形與斷面相協(xié)調(diào),避免出現(xiàn)景觀布設(shè)造成的交通或視線干擾。

        1.15 景觀與環(huán)境協(xié)調(diào)LCC3

        道路自然景觀、人文景觀均應(yīng)與環(huán)境相協(xié)調(diào),例如:綠化植物等應(yīng)采用本地物種搭配,人文景觀經(jīng)結(jié)合本地歷史文化設(shè)計(jì)。可通過(guò)資料調(diào)研分析手段進(jìn)行評(píng)價(jià)。

        2 基于Vague復(fù)合物元的評(píng)價(jià)方法

        2.1 Vague復(fù)合物元

        在可拓學(xué)中,物元是以事物、特征及事物關(guān)于該特征的量值三者組成的有序三元組[5],表達(dá)式為:物元=(生態(tài)型城市道路,評(píng)價(jià)指標(biāo),評(píng)級(jí)等級(jí)量值),記為 R=(N,C,V)。例如,某條生態(tài)型城市道路有 n 個(gè)評(píng)級(jí)指標(biāo),表示為 C=(c1,c2,···,cn);m個(gè)評(píng)級(jí)等級(jí),評(píng)價(jià)等級(jí)表示為 N= (N1,N2,···,Nm)。第j個(gè)特征的第i個(gè)指標(biāo)的量值表示為vij,如指標(biāo)的量值取Vague值,則vij=[tij,1-fij],(i=1,2,···,n;j=1,2,···,m)。這就組成了 j個(gè)等級(jí)和 i個(gè)指標(biāo)的Vague物元Rnm[6-7]。

        對(duì)于生態(tài)型城市道路評(píng)價(jià)中的定性指標(biāo)可以由專家對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià),再將專家意見運(yùn)用語(yǔ)言變量進(jìn)行表示。表1給出了Vague語(yǔ)言的變量集,可根據(jù)表1將專家意見轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的Vague值。

        表1 Vague語(yǔ)言變量集一覽表

        2.2 確定指標(biāo)權(quán)重

        權(quán)重是決策者根據(jù)重要性賦予指標(biāo)的不同值,各指標(biāo)的權(quán)重為ωi(i=1,2,···,n)>0,且研究表明采用自由結(jié)構(gòu)熵權(quán)法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重更為合理[8]。自由結(jié)構(gòu)熵權(quán)法的具體步驟為:首先利用Delphi法,形成基本重要矩陣,其次通過(guò)熵值的隸屬度計(jì)算,形成熵值重要度矩陣,再次消除“認(rèn)識(shí)盲度”,得到重要度綜合權(quán)重,最后進(jìn)行歸一化處理,得到綜合權(quán)重向量。

        2.3 確定評(píng)價(jià)等級(jí)

        采用相似度量法,建立待評(píng)價(jià)項(xiàng)目指標(biāo)值與評(píng)價(jià)系統(tǒng)中不同等級(jí)指標(biāo)值之間的函數(shù)關(guān)系。相似度量法公式如下所示:

        式中:Mz(x,yi)是指待評(píng)價(jià)項(xiàng)目 x 的某一個(gè)指標(biāo)值與第i個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)對(duì)應(yīng)指標(biāo)值的相似度,[tx,1-fx],[tyi,1-fyi]是指第i個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的指標(biāo)值。

        待評(píng)價(jià)項(xiàng)目與某個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的相似度計(jì)算公式如下:

        式中:kj為待評(píng)價(jià)項(xiàng)目與第j個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的綜合相似度;Wi為第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重;Mij(xi,yij)是待評(píng)價(jià)項(xiàng)目x與第j個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)中第i個(gè)指標(biāo)值的相似度。

        依據(jù)相似度的定義,待評(píng)價(jià)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)等級(jí)就是待評(píng)價(jià)項(xiàng)目與評(píng)價(jià)等級(jí)相似度最大,即綜合相似度量值kj最大值。

        3 實(shí)例分析

        現(xiàn)以上海市虹口區(qū)天潼路改造方案的生態(tài)型品質(zhì)評(píng)價(jià)為例,說(shuō)明Vague復(fù)合物元評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用。天潼路(河南北路-吳淞路)改造項(xiàng)目長(zhǎng)704 m,是一個(gè)功能復(fù)合的區(qū)域,同時(shí)具有商務(wù)辦公、商業(yè)購(gòu)物、居住社區(qū),由于通行能力不足,進(jìn)行了拓寬改造[9]。

        為有效評(píng)價(jià)生態(tài)型城市道路品質(zhì),將每個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)區(qū)間分為五級(jí),即評(píng)價(jià)集{N1、N2、N3、N4、N5}為{一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)、五級(jí)},相當(dāng)于{優(yōu)秀、良好、中等、一般、差},按照Vague語(yǔ)言變量分別劃分為{(0.8,10、(0.6,0.8)、(0.4,0.6)、(0.2,0.4)、(0,0.2)}。

        請(qǐng)專家對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行打分,采用自由結(jié)構(gòu)熵權(quán)法,確定各指標(biāo)權(quán)重如表2所列。對(duì)天潼路項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)并將評(píng)價(jià)結(jié)果轉(zhuǎn)化為Vague值后列入表2中。

        表2 生態(tài)型城市道路評(píng)價(jià)體系指標(biāo)權(quán)重與Vague值一覽表

        分別按照式(1)、式(2)計(jì)算天潼路項(xiàng)目綜合相 似 度 。 經(jīng) 計(jì) 算 ,k1、k2、k3、k4、k5分 別 為 0.805、0.922、0.892、0.848、0.796。據(jù)此,天潼路評(píng)價(jià)等級(jí)為二級(jí),即良好。按照式(2)計(jì)算各項(xiàng)能力等級(jí),并繪制于圖2中??梢钥闯?,天潼路具有較好的景觀性、安全性和服務(wù)性,而在綠色循環(huán)和雨水管理方面尚有一定的改善空間。

        圖2 天潼路評(píng)價(jià)指標(biāo)分析示意圖

        綜上可見,生態(tài)型城市道路評(píng)價(jià)系統(tǒng)可用以評(píng)價(jià)道路設(shè)計(jì)建造方案,評(píng)價(jià)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)方案的量化,便于方案的分析與探討,以及方案的改進(jìn)。

        4 結(jié) 語(yǔ)

        (1)本文提出生態(tài)型城市道路應(yīng)具備良好的雨水管理能力、綠色循環(huán)能力、安全控制能力、智能服務(wù)能力、景觀協(xié)調(diào)能力?;诖恕?gòu)建了生態(tài)型城市道路指標(biāo)體系。

        (2)將Vague集理論與物元評(píng)價(jià)方法相結(jié)合,提出了生態(tài)型城市道路評(píng)價(jià)方法,并進(jìn)行了實(shí)例分析。結(jié)果表明該評(píng)價(jià)系統(tǒng)具有較好的可操作性,可用以道路設(shè)計(jì)方案的分析與改進(jìn)。

        (3)尚需進(jìn)行各類城市道路實(shí)際案例的評(píng)價(jià)分析,以驗(yàn)證評(píng)價(jià)系統(tǒng)的有效性,并進(jìn)一步研究完善評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,優(yōu)化指標(biāo)權(quán)重。

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