李華慶
安徽省駟馬山引江工程管理處,安徽 馬鞍山 238251
公路在國家交通系統(tǒng)中扮演著重要的角色,但隨著公路數(shù)量的增長、范圍的擴(kuò)大、縱深的加強(qiáng),公路建設(shè)給各地的生態(tài)保護(hù)造成了極大困擾。諸多生態(tài)破壞因素的集合為公路建設(shè)帶來了較大的安全隱患,導(dǎo)致各類風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生,嚴(yán)重影響了公路建設(shè)的施工進(jìn)度,因此,準(zhǔn)確把握公路工程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)對(duì)整個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的穩(wěn)定協(xié)調(diào)發(fā)展至關(guān)重要。國務(wù)院于2018 年3 月正式成立了自然資源部和生態(tài)環(huán)境部,表明了國家在生態(tài)環(huán)境監(jiān)控和管理方面的決心。因此,聚焦公路工程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)意義重大。
現(xiàn)階段,環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的研究也成為國內(nèi)學(xué)術(shù)界眾多學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。佟馨等[1]引入嫡權(quán)法與物元可拓理論,建立了熵權(quán)物元可拓評(píng)價(jià)模型,從自然環(huán)境、通航條件、交通環(huán)境三大方面對(duì)對(duì)長江內(nèi)河航道的航行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。劉惠見等[2]采用土柱模擬試驗(yàn)并進(jìn)行相關(guān)性分析及聚類分析,對(duì)滇池流域不同利用方式下紅壤磷素滲漏環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià),得出土地不同利用方式下紅壤磷素滲漏環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的大小。郭珊珊等[3]以四川省為例,利用ArcGIS 對(duì)耕地承載力現(xiàn)狀進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),研究表明現(xiàn)階段畜禽糞便的產(chǎn)生己對(duì)四川省環(huán)境產(chǎn)生威脅。陳朗等[4]通引入模型偏差率(MDR)、毒性相似度及毒力單元(TU)等概念,介紹混配制劑風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程,為建立我國農(nóng)藥混配制劑的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法體系提供參考。邵金秋等[5]以河北省石家莊市典型歷史污灌區(qū)農(nóng)田為研究對(duì)象,對(duì)污灌區(qū)內(nèi)土壤和小麥、玉米植株內(nèi)Cd 的含量進(jìn)行分析,評(píng)價(jià)污灌區(qū)農(nóng)田Cd 污染程度、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。黃衛(wèi)清等[6]在構(gòu)建杭州市“灰霾天氣--機(jī)動(dòng)車尾氣過量排放”的故障樹的基礎(chǔ)上,分析關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因子對(duì)頂上事件“灰霾天氣--機(jī)動(dòng)車尾氣討量徘放”的貢獻(xiàn)和影響程度,全面評(píng)價(jià)機(jī)動(dòng)車尾氣大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。喬治等[7]在構(gòu)建城市熱環(huán)境時(shí)空過程MARKOV-CA 預(yù)測模型的基礎(chǔ)上,建立了城市熱環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判規(guī)則,并對(duì)城市熱環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空格局特征進(jìn)行分析,為防范城市熱島效應(yīng)提供了理論和技術(shù)支撐。
梳理文獻(xiàn)可知環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究已日趨成熟,但對(duì)公路工程的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)卻鮮有學(xué)者涉足。究其原因,發(fā)現(xiàn)公路工程不僅建設(shè)內(nèi)容復(fù)雜,而且線路選址常會(huì)穿越沙漠、山丘等地方,建設(shè)地點(diǎn)特殊,環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)難以識(shí)別及定量分析。近年來,網(wǎng)絡(luò)分析法被國內(nèi)外眾多學(xué)者用于研究指標(biāo)之間的復(fù)雜關(guān)系,它利用專家知識(shí),解決了無法定量評(píng)估指標(biāo)的難題。而專家在評(píng)判指標(biāo)對(duì)象時(shí)存在模糊現(xiàn)象,二元語義評(píng)語集利用語義短語進(jìn)行評(píng)價(jià)的特點(diǎn),滿足了專家評(píng)判指標(biāo)的模糊需要,使評(píng)判結(jié)果更加真實(shí)、合理。因此,本文提出了改進(jìn)的二元語義網(wǎng)絡(luò)分析法環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系,為公路工程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)提供了一套完整的評(píng)估思路。
我國對(duì)于環(huán)境的監(jiān)管措施較為完善,具有系統(tǒng)的環(huán)境保護(hù)法律體系,受此啟發(fā),本文將通過梳理相關(guān)環(huán)境法律條文,總結(jié)法律中對(duì)相關(guān)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)定,結(jié)合公路工程的建設(shè)實(shí)際,確定公路工程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。
環(huán)境管理體系 要求及使用指南(GBT24001-2016(ISO14001-2015)中將環(huán)境因素分為:大氣、水、土壤等8 個(gè)方面,本文根據(jù)指南中對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素的劃分,結(jié)合公路工程實(shí)際,建立公路工程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)一級(jí)指標(biāo)體系:(1)大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)(2)水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)(3)土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)(4)固體廢棄物風(fēng)險(xiǎn)(5)原材料及自然資源損耗(6)能源損耗(7)能量釋放風(fēng)險(xiǎn)。
《中華人民共和國大氣污染防治法》對(duì)大氣環(huán)境污染物進(jìn)行了列舉和詳細(xì)說明。筆者根據(jù)《中華人民共和國大氣污染防治法》中相關(guān)規(guī)定,結(jié)合公路工程建設(shè)全過程可能涉及到的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素,將大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)劃分為①尾氣污染(C11)②揮發(fā)性有機(jī)物釋放(C12)③揚(yáng)塵污染(C13)3 個(gè)二級(jí)指標(biāo)。
《中華人民共和國水污染防治法》中羅列了水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)為生活污水、熱廢水、工業(yè)污水等,據(jù)此,本文將水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)二級(jí)指標(biāo)分為:①油類污染(C21)②施工廢水排放(C22)③生活污水排放(C23)。
《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》將地面沉降以及水土流失等作為土壤保護(hù)的主要工作。筆者通過調(diào)研公路施工現(xiàn)場土壤環(huán)境,確定土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)二級(jí)指標(biāo)分為:①水土流失(C31)②土壤污染(C32)③地面沉降(C33)3 類。
《中華人民共和國固體廢棄物污染環(huán)境防治法》將固體廢棄物分為工業(yè)固體廢物、生活垃圾、危險(xiǎn)廢物三大類。工業(yè)固體廢棄物對(duì)于公路工程而言特指建筑垃圾,除建筑垃圾外,工程渣土是建設(shè)過程中產(chǎn)生的可回收利用的固體廢棄物。公路工程建設(shè)過程中會(huì)產(chǎn)生一定的生活垃圾,但無危險(xiǎn)丟棄物;故筆者將固體廢棄物二級(jí)指標(biāo)分為:①建筑垃圾(C41)②生活垃圾(C42)。
將二級(jí)指標(biāo)劃分為①原材料損耗(C51)②自然資源損耗(C52)。
公路工程能源消耗主要涉及燃油和電能消耗,故燃油耗電(C61)定為能源損耗二級(jí)指標(biāo)。
環(huán)境管理體系 要求及使用指南(GBT24001-2016(ISO14001-2015))中將熱能、輻射、振動(dòng)、噪聲和光能歸為能量釋放,本文考慮公路工程建設(shè)能量釋放的種類,將①噪聲污染(C71)作為二級(jí)指標(biāo)。
根據(jù)以上分析,構(gòu)建公路工程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系:
圖1 公路工程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系
二元語義法可以有效避免評(píng)價(jià)信息失真,增加計(jì)算精度??紤]這一優(yōu)勢,筆者將二元語義法引入到公路工程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素的評(píng)價(jià)中。
二元語義采用二元組(si,ai)來表示語言評(píng)價(jià)信息,其中si為語言評(píng)價(jià)集S=(s1,s2,s3…sT)中第i 個(gè)語言短語,ai稱為符號(hào)轉(zhuǎn)移植,ai∈[-0.5,0.5],表示由計(jì)算得到的語言信息(si,ai)與語言評(píng)價(jià)集S 中最接近元素(si,0)之間的偏差。
定義1[8]:若si∈S 是一個(gè)語言短語,相應(yīng)的二元語義形式可以通過函數(shù)θ 得到:
θ:S →S×[-5,0.5)
θ(Si)=(Si,0),si∈S (1)
定義2[8]:設(shè)實(shí)數(shù)β ∈[1,T]是語言評(píng)價(jià)集S 經(jīng)某種運(yùn)算得到的實(shí)數(shù),其中T 為語言評(píng)價(jià)集S 中的元素個(gè)數(shù),β 可由函數(shù)Δ 表示二元語義信息:
Δ:[1,T]→S×[-5,0.5)
式眾round(.)為四舍五入的取整算子。反之,存在一個(gè)逆函數(shù)Δ-1可將二元語義轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)β:
Δ-1=S×[-5,0.5)→[1,T]
Δ-1(si,ai)=i+ai=β (3)
定義3[9]:設(shè)(sx,ax)、(sy,ay)為兩個(gè)隨機(jī)的二元語義變量,則兩者之間存在以下比較規(guī)則:
(1)當(dāng)x<y 時(shí),若x+1=y,ax=-ay=0.5,則(sx,ax)=(sy,ay),否則,(sx,ax)<(sy,ay)。
(2)當(dāng)x=y 時(shí),若ax=ay,則(sx,ax)=(sy,ay),若ax<ay,則(sx,ax)<(sy,ay),若ax>ay,則(sx,ax)>(sy,ay)。
定義4[9]:設(shè)為一組集成的二元語義,每一個(gè)二元語義具有一定的權(quán)重,設(shè)二元語義集權(quán)重集為W=(w1,w2,w3…wn),則二元語義加權(quán)平均算子為:
網(wǎng)絡(luò)分析法克服了評(píng)價(jià)對(duì)象之間完全獨(dú)立的弊端,在確定相對(duì)權(quán)重時(shí)將對(duì)象之間可能存在的相互作用關(guān)系考慮進(jìn)去,增加了決策的真實(shí)度和合理性,使決策更加貼近實(shí)際,更具指導(dǎo)意義。網(wǎng)絡(luò)分析法在解決問題時(shí),借助超級(jí)決策軟件(Super Decision,SD),可以提高計(jì)算效率和準(zhǔn)確度。
設(shè)P={p1,p2,p3…pn}為決策目標(biāo)集合,n 為決策目標(biāo)個(gè)數(shù)。E={e1,e2,e3…er}為決策群體,r 表示決策者人數(shù)。設(shè)各決策者的所占權(quán)重G={g1,g2,g3…gr},且;S={s0,s1,s2…sT}為語言評(píng)價(jià)集,Sijr 為決策者er從語言評(píng)價(jià)集選擇的合適的因素對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象pi相對(duì)于pj重要性程度的描述,所有決策者對(duì)決策目標(biāo)的語言決策矩陣sr可表示為:
根據(jù)定義1,將公式(1)運(yùn)用于sr中,得到轉(zhuǎn)換成二元語義形式的判斷矩陣
定義5[10]:對(duì)于二元語義判斷矩陣B=[(sij,0)]n×n,定義U=(uij)n×n為二元語義判斷矩陣的過渡矩陣,其中,
公式(5)中,(T+1)是集合S 中的元素個(gè)數(shù)。
定理1[11]:對(duì)于二元語義判斷矩陣B=[(sij,0)]n×n,對(duì)i,j,當(dāng)bij>bji時(shí),則uij>uji,uij,uji是過渡矩陣U=(uij)n×n中的元素。
由定理1 可知,過渡矩陣U 和二元語義判斷矩陣B 指標(biāo)權(quán)重系數(shù)相同,因此過渡矩陣替代判斷矩陣具有可行性。
定理2:二元語義判斷矩陣B 的過渡矩陣U 是模糊互補(bǔ)矩陣。
證明:證明U 是模糊互補(bǔ)矩陣,只需證明uij+uji=1,uii=0.5。
1)證明uij+uji=1
判斷矩陣B 中的元素滿足bij
r=(su,0),bjir=(sT-u,0),由公式(3)可知:
Δ-1(su,0)=u+0,Δ-1(sT-u,0)=T-u
由公式(5)可知,
2)證明uii=0.5
定理3[11]:設(shè)A=(aij)n×n是[1/M,M]標(biāo)度的一致判斷矩陣,令uij=0.5(logMaij+1),則U=(uij)n×n為模糊互補(bǔ)矩陣。反之,若U=(uij)n×n為模糊互補(bǔ)矩陣,令aij=M(2uij-1),則A=(aij)n×n為[1/M,M]標(biāo)度的一致判斷矩陣。
步驟1:構(gòu)建語言評(píng)價(jià)集。構(gòu)建公路工程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)定性描述的語言集合,作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的語義標(biāo)準(zhǔn)。
步驟2:建立語言決策矩陣。專家對(duì)各元素進(jìn)行互相比較,并從語言評(píng)價(jià)集中選取合適的語義進(jìn)行描述,專家描述結(jié)果最終形成相對(duì)模糊的語言決策矩陣。
步驟3:建立二元語義形式判斷矩陣。利用公式(1)可完成轉(zhuǎn)換,本文假設(shè)所有專家具有相同的信度,其所占權(quán)重為,即,則結(jié)合公式(4)得到綜合二元語義矩陣H=(hij)n×n:
步驟4:根據(jù)公式(5)將綜合二元語義矩陣H=(hij)n×n轉(zhuǎn)化為模糊互補(bǔ)矩陣。
步驟5:構(gòu)建一致判斷矩陣。運(yùn)用定理3 公式轉(zhuǎn)換得到一致判斷矩陣。
步驟6:應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)分析法計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重。借助超級(jí)決策軟件(Super Decision,SD)算法,實(shí)現(xiàn)公路工程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)各指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算。
綜上所述,通過法律條文梳理,結(jié)合公路工程實(shí)際,從大氣環(huán)境、水環(huán)境、土壤環(huán)境、固體廢棄物、原材料及自然資源、能源消耗、能量釋放七個(gè)方面構(gòu)建了公路工程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。并綜合二元語義和網(wǎng)絡(luò)分析法優(yōu)勢,提出改進(jìn)的二元語義網(wǎng)絡(luò)分析法,為公路工程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供了一套完整的思路。