趙云賀，席建鋒，叢曉麗，李 卉，劉天宇

(1.吉林大學(xué) 交通學(xué)院，長(zhǎng)春 130022；2.黑龍江省公路科學(xué)研究院，哈爾濱 150100；3.吉林省高速公路管理局梅河管理分局，吉林 梅河口 135000)

美國(guó)、日本、加拿大等國(guó)家在公路建設(shè)過(guò)程中，較早重視人與自然的和諧，強(qiáng)調(diào)保存自然和歷史原貌，保持生物的連續(xù)性。在環(huán)境污染逐漸惡化、資源匱乏短缺、生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)退化的背景下，綠色公路建設(shè)已然成為中國(guó)公路交通提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要抓手，同時(shí)也是“保護(hù)環(huán)境、尊重生態(tài)、順應(yīng)自然”的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的根本要求。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者分別對(duì)綠色公路的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、建設(shè)技術(shù)以及評(píng)價(jià)方法等進(jìn)行研究[1-3]；馬中南等基于綠色交通和綠色公路的概念提出綠色公路評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的專(zhuān)題技術(shù)內(nèi)容[4]；王晉等從綠色低碳角度對(duì)評(píng)價(jià)綠色公路的指標(biāo)體系進(jìn)行分析[5]；王新岐等從綠色公路建設(shè)的關(guān)鍵控制指標(biāo)和指標(biāo)評(píng)估兩個(gè)方面進(jìn)行研究[6]；其他學(xué)者也分別從全壽命周期、建設(shè)內(nèi)容等角度提出新的綠色公路評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[7-8]。在評(píng)價(jià)方法上，王爽等采用AHP和熵權(quán)法建立評(píng)價(jià)模型，對(duì)裝配式建筑進(jìn)行綠色評(píng)價(jià)[9]。

在總結(jié)一批綠色公路示范工程經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，2018年交通運(yùn)輸部發(fā)布《JT/T1199.1-2018綠色交通設(shè)施評(píng)估技術(shù)要求》(下文簡(jiǎn)稱(chēng)《要求》)，其中，“第1部分綠色公路”明確提出綠色公路的評(píng)價(jià)思路與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，該評(píng)價(jià)體系具有覆蓋范圍廣、系統(tǒng)全面的優(yōu)點(diǎn)[10]。

1 問(wèn)題與解決思路

1.1 問(wèn)題

根據(jù)建立黑龍江省綠色公路評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的需要，現(xiàn)有研究及規(guī)范存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

1)《要求》中評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)量過(guò)多，三級(jí)指標(biāo)項(xiàng)之間存在含義重疊、概念交叉的情況，側(cè)重點(diǎn)不明確且不反映地域特性，因此，需要對(duì)各指標(biāo)項(xiàng)的含義進(jìn)行剖析，以選出適用于黑龍江省的關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)，避免操作繁瑣、工作量大、代表性差等問(wèn)題。

2)由于綠色公路內(nèi)涵豐富、評(píng)價(jià)內(nèi)容較多，且影響因子復(fù)雜，許多評(píng)價(jià)指標(biāo)和影響因子是模糊的概念，不便以數(shù)值形式表達(dá)，但如果單純地或簡(jiǎn)單地采用打分評(píng)價(jià)的方式，會(huì)給綠色公路的評(píng)價(jià)工作帶來(lái)一定的偏差及困難，且《要求》中指標(biāo)項(xiàng)的分值比例無(wú)法較好地體現(xiàn)各省份地域特點(diǎn)、氣候和地理位置等對(duì)綠色公路的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的影響，以及綠色公路本身的建設(shè)應(yīng)用目標(biāo)。

3)《要求》中未明確綠色公路的等級(jí)分值劃分，需要結(jié)合黑龍江省的綠色公路發(fā)展經(jīng)驗(yàn)、建設(shè)工程實(shí)際及未來(lái)發(fā)展理念與需求，明確綠色公路評(píng)價(jià)結(jié)果的等級(jí)劃定標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 解決思路

為更好地滿(mǎn)足黑龍江省地域特點(diǎn)和評(píng)價(jià)可操作性要求，在黑龍江省綠色公路評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法構(gòu)建時(shí)應(yīng)著重考慮黑龍江省的地域、氣候、自然資源、風(fēng)土人情、建設(shè)技術(shù)難點(diǎn)等特色。

由于所構(gòu)建的評(píng)價(jià)體系中部分指標(biāo)難以數(shù)值形式進(jìn)行比較，同時(shí)綠色公路等級(jí)評(píng)價(jià)應(yīng)兼顧地域經(jīng)驗(yàn)和工程建設(shè)實(shí)際情況，為了減少采用打分法可能會(huì)帶來(lái)的主觀性與隨意性，增加一定的客觀性和科學(xué)性，本文采用層次分析法(AHP)和熵權(quán)法分別計(jì)算指標(biāo)權(quán)重，并根據(jù)博弈論組合賦權(quán)法將指標(biāo)項(xiàng)的具體分值經(jīng)過(guò)客觀地計(jì)算分析再確定指標(biāo)組合權(quán)重。這是一個(gè)綜合考慮主觀和客觀賦權(quán)因素計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)組合權(quán)重的過(guò)程，其中，層次分析法可綜合考慮地域發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，熵權(quán)法可結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)將指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行量化。

最后，引入可拓理論，建立基于博弈-可拓理論的綠色公路評(píng)價(jià)模型?？赏乩碚摰膬?yōu)點(diǎn)在于可以應(yīng)用指標(biāo)權(quán)重計(jì)算待評(píng)綠色公路物元的等級(jí)關(guān)聯(lián)度，直觀地反映公路綠色等級(jí)。

綠色公路等級(jí)評(píng)價(jià)流程見(jiàn)圖1。

圖1 綠色公路等級(jí)評(píng)價(jià)流程

2 綠色公路評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1 黑龍江省地域特點(diǎn)

黑龍江省的區(qū)域特殊性尤為突出：1)自然資源稟賦優(yōu)越，有全國(guó)最大的林業(yè)、農(nóng)耕地，同時(shí)又是礦產(chǎn)資源大省，且水資源豐富；2)旅游資源豐富，較高冰雪旅游價(jià)值，國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)等自然景觀眾多，邊境開(kāi)放旅游趨勢(shì)明顯；3)多種少數(shù)民族特色匯集，擁有獨(dú)特的歷史遺跡和民俗風(fēng)情；4)低溫嚴(yán)寒、冰雪等氣候條件對(duì)公路建設(shè)與交通安全影響顯著。

2.2 黑龍江省綠色公路建設(shè)現(xiàn)狀

近年來(lái)，黑龍江省基于綠色公路理念和省情，結(jié)合交通運(yùn)輸部對(duì)公路綠色環(huán)保提出的新要求，截止目前共建成2條綠色公路示范工程，共計(jì)254.3 km。該工程將資源節(jié)約利用、生態(tài)保護(hù)、污染防治、品質(zhì)服務(wù)理念融入公路規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、管理、服務(wù)全過(guò)程，通過(guò)實(shí)踐綠色環(huán)保先進(jìn)技術(shù)，如高寒地區(qū)鋼混組合梁力學(xué)特性分析應(yīng)用技術(shù)、高寒林區(qū)及敏感水體路段公路建設(shè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)技術(shù)等，創(chuàng)新探索并形成具有本省特點(diǎn)的綠色公路建設(shè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，極大地提升黑龍江省公路綠色發(fā)展水平。

2.3 黑龍江省綠色公路發(fā)展理念

通過(guò)與黑龍江省公路規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)施工、運(yùn)營(yíng)管理、維修養(yǎng)護(hù)部門(mén)的專(zhuān)業(yè)人員及建設(shè)環(huán)保方面專(zhuān)家進(jìn)行座談與問(wèn)卷調(diào)查，總結(jié)出黑龍江省綠色公路的發(fā)展理念及需求，主要包括：

1)生態(tài)環(huán)保為首要目標(biāo)。黑龍江省自然資源豐富，少數(shù)民族風(fēng)情突出，旅游特點(diǎn)顯著，保護(hù)當(dāng)?shù)厮?、?dòng)物魚(yú)類(lèi)生活原貌、植被原生態(tài)恢復(fù)、當(dāng)?shù)乇┖妥匀痪坝^旅游特色尤為重要。

2)重點(diǎn)考慮資源節(jié)約利用。黑龍江省是中國(guó)農(nóng)業(yè)、林業(yè)大省，提高土地資源集約利用率、改擴(kuò)建工程舊路材料利用率，土地生態(tài)原貌恢復(fù)應(yīng)為重點(diǎn)，最大程度減少建設(shè)項(xiàng)目的資源浪費(fèi)。

3)提升工程品質(zhì)與服務(wù)。最大程度利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，提升設(shè)計(jì)選線合理性，工程建設(shè)—運(yùn)營(yíng)管理—維修養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)性，同時(shí)拓展邊境旅游服務(wù)品質(zhì)。

4)加強(qiáng)能源節(jié)約措施。施工養(yǎng)護(hù)過(guò)程使用集中供電、聲控、光控等措施及變頻技術(shù)等設(shè)備，或利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔可再生能源。

2.4 綠色公路評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

通過(guò)實(shí)地勘察調(diào)研黑龍江省地域特殊性，在《要求》的基礎(chǔ)上，依據(jù)簡(jiǎn)明、實(shí)用的指標(biāo)集構(gòu)建原則，篩選適用于評(píng)價(jià)黑龍江省綠色公路發(fā)展的指標(biāo)。最終確定從綠色公路的“資源集約利用”“生態(tài)環(huán)?！薄肮?jié)能低碳”“品質(zhì)服務(wù)”四方面遴選出14個(gè)指標(biāo)項(xiàng)，并將各項(xiàng)控制指標(biāo)分層級(jí)歸類(lèi)，建立3層評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(見(jiàn)圖2)。

圖2 黑龍江省綠色公路評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

其中，“資源集約利用”涉及綠色公路發(fā)展對(duì)自然資源的占用情況；“生態(tài)環(huán)?！鄙婕熬G色公路發(fā)展對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的影響；“節(jié)能低碳”涉及綠色公路發(fā)展對(duì)能源消耗和碳排放的控制情況；“品質(zhì)服務(wù)”涉及綠色公路發(fā)展的新趨勢(shì)，以及綠色公路發(fā)展對(duì)公路服務(wù)模式的拓展情況。

3 評(píng)價(jià)模型與方法

3.1 綠色等級(jí)評(píng)價(jià)模型

根據(jù)待評(píng)綠色公路Nj的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)ci進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的設(shè)計(jì)，利用可拓物元理論[11-13]，待評(píng)綠色公路Nj、指標(biāo)參數(shù)ci及其量值Vji組成的有序三元組構(gòu)成待評(píng)綠色公路等級(jí)物元Rj

(1)

確定待評(píng)物元Rj的經(jīng)典域Ro和節(jié)域Rp為

(2)

(3)

式中:vo為標(biāo)準(zhǔn)事物No關(guān)于其特征ci的量值范圍；aoi和boi分別為上限和下限；vp為節(jié)域事件Np關(guān)于其特征ci的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)全部的量值范圍；api和bpi分別為上限和下限。

計(jì)算Nj的第i個(gè)指標(biāo)關(guān)于等級(jí)t的關(guān)聯(lián)度

kti(vtj)=

(4)

式中:vji為待評(píng)綠色公路Nj關(guān)于其評(píng)價(jià)指標(biāo)ci所確定的取值范圍，即經(jīng)典域；vpi為Nj關(guān)于評(píng)價(jià)指標(biāo)ci所確定的所有取值范圍，即節(jié)域；voi為Nj的經(jīng)典域關(guān)于某等級(jí)t隸屬度范圍的差值；ρ(vji,vpi)、ρ(vji,voi)為距離函數(shù)，計(jì)算見(jiàn)式(5)。

(5)

計(jì)算Nj關(guān)于等級(jí)t的加權(quán)關(guān)聯(lián)度kti(Nj)

(6)

根據(jù)關(guān)聯(lián)度最大識(shí)別原則，如果Nj滿(mǎn)足式(7)，則可判定其綠色等級(jí)屬于t0。

kt0i(Nj)=max{kti(Nj)|t=1,2,…,l}.

(7)

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

3.2.1 層次分析法

層次分析法(AHP)是一種主觀賦權(quán)方法[14]，適用于難以定量描述的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定。建立分層級(jí)的結(jié)構(gòu)模型，利用1～9標(biāo)度法，根據(jù)指標(biāo)項(xiàng)之間兩兩相關(guān)的重要度構(gòu)造判斷矩陣，經(jīng)過(guò)歸一化處理后計(jì)算權(quán)重值，再通過(guò)一致性檢驗(yàn)驗(yàn)證所計(jì)算的權(quán)重值是否合理。

3.2.2 熵權(quán)法

熵權(quán)法是一種客觀賦權(quán)方法[15]，對(duì)指標(biāo)項(xiàng)所蘊(yùn)藏的客觀信息進(jìn)行權(quán)衡，通過(guò)熵值衡量某一評(píng)價(jià)指標(biāo)在不同評(píng)價(jià)方案中的差異程度，熵值越大，說(shuō)明信息越豐富，即重要性越高。

3.2.3 博弈論組合賦權(quán)法

博弈論組合賦權(quán)法[16]的實(shí)質(zhì)是通過(guò)對(duì)不同方法計(jì)算的基本權(quán)重與組合權(quán)重間的偏差極小化，在不同方法確定的基本權(quán)重之間謀求1個(gè)最優(yōu)組合狀態(tài)，見(jiàn)式(8)、(9)。

(8)

(9)

式中：w為任一組合權(quán)重集；βk為組合系數(shù)，βk>0；L為不同計(jì)算方法數(shù)；wg為第g種方法計(jì)算得到的基本權(quán)重集。

根據(jù)矩陣微分性質(zhì)，以求取最優(yōu)組合系數(shù)，經(jīng)歸一化處理后代入式(10)，計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的組合權(quán)重。

(10)

4 實(shí)例應(yīng)用

選取黑龍江省2017—2019年期間建設(shè)的2條示范公路工程作為實(shí)例分析對(duì)象，對(duì)本文所建立的模型及方法進(jìn)行驗(yàn)證和應(yīng)用。

4.1 等級(jí)評(píng)價(jià)物元

結(jié)合現(xiàn)階段公路建設(shè)工程實(shí)際與參考專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，將黑龍江省綠色公路等級(jí)劃分為5個(gè)等級(jí)，分別為優(yōu)秀[90～100]、良好[80～90)、中等[70～80)、合格[60～70)、不合格(0～60)。

綠色公路等級(jí)劃分的經(jīng)典域?yàn)?/p>

Ro=

(11)

綠色公路等級(jí)劃分的節(jié)域?yàn)?/p>

(12)

將選取的2條公路工程定義為N1,N2工程。通過(guò)對(duì)5名專(zhuān)家進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查得到2條公路的各評(píng)價(jià)指標(biāo)值，從而得到待評(píng)綠色公路等級(jí)物元為

(13)

4.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

采用層次分析法與熵權(quán)法分別得到指標(biāo)權(quán)重值，見(jiàn)表1的第二列與第三列。再根據(jù)博弈論組合賦權(quán)法確定權(quán)重向量的最優(yōu)線性組合系數(shù)(β1,β2)，歸一化處理后為(0.625 8，0.374 2)，計(jì)算得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的組合權(quán)重，見(jiàn)表1的第四列。

表1 黑龍江省綠色公路評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

4.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)于等級(jí)的關(guān)聯(lián)度計(jì)算

根據(jù)所建立的綠色等級(jí)評(píng)價(jià)模型計(jì)算得到黑龍江省綠色公路等級(jí)t的關(guān)聯(lián)度K，再結(jié)合上述計(jì)算得到的各評(píng)價(jià)指標(biāo)最終的組合權(quán)重向量，最終得到N1，N2工程關(guān)于等級(jí)t的加權(quán)關(guān)聯(lián)度(見(jiàn)表2)。

表2 N1，N2工程關(guān)于等級(jí)t的加權(quán)關(guān)聯(lián)度

依據(jù)關(guān)聯(lián)度最大識(shí)別原則，確定N1工程綠色等級(jí)為中等，N2工程綠色等級(jí)為良好。

4.4 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

通過(guò)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重(見(jiàn)圖3)，在14個(gè)指標(biāo)項(xiàng)中，“土地資源節(jié)約利用”指標(biāo)權(quán)重占比較高，說(shuō)明黑龍江省公路建設(shè)過(guò)程中在土地節(jié)約利用方面較為重視，著重考慮了本省作為農(nóng)業(yè)、林業(yè)大省的地域特殊性；同時(shí)，“野生動(dòng)物保護(hù)”“土體保護(hù)及污染防護(hù)”“植被保護(hù)恢復(fù)”3項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重占比較高，表明在公路設(shè)計(jì)建設(shè)過(guò)程中應(yīng)把土體污染流失防護(hù)、自然生態(tài)資源保護(hù)作為要點(diǎn)。

圖3 指標(biāo)權(quán)重對(duì)比

雖然“清潔能源利用”“施工標(biāo)準(zhǔn)化”指標(biāo)權(quán)重值最大，“水資源節(jié)約利用”指標(biāo)權(quán)重值居中，但在工程建設(shè)中此3項(xiàng)指標(biāo)建設(shè)情況不足；“旅游服務(wù)拓展”指標(biāo)權(quán)重占比偏低，但在工程設(shè)計(jì)與建設(shè)中采

取了較多針對(duì)性措施?？梢?jiàn)，具體工程建設(shè)與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的側(cè)重點(diǎn)有一定偏離，表明黑龍江省綠色公路現(xiàn)階段發(fā)展中存在考慮不周的問(wèn)題，在未來(lái)綠色公路規(guī)劃建設(shè)中應(yīng)加強(qiáng)利用現(xiàn)代施工新技術(shù)，以節(jié)約資源成本為前提，充分發(fā)揮本省旅游資源價(jià)值和地方少數(shù)民族風(fēng)情特色的同時(shí)，盡早融入低碳、節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展理念。

5 結(jié) 論

1)依據(jù)黑龍江省地域特點(diǎn)與公路綠色建設(shè)的發(fā)展方向，構(gòu)建1個(gè)包括4個(gè)一級(jí)指標(biāo)、14個(gè)二級(jí)指標(biāo)的黑龍江省綠色公路評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

2)采用層次分析法(AHP)和熵權(quán)法分別計(jì)算指標(biāo)權(quán)重，運(yùn)用博弈論組合賦權(quán)法從主觀和客觀2個(gè)角度計(jì)算指標(biāo)組合權(quán)重，量化反映黑龍江省公路工程在綠色公路建設(shè)方面的具體情況。

3)建立的基于博弈-可拓理論的綠色公路評(píng)價(jià)方法，能在全面準(zhǔn)確評(píng)價(jià)公路綠色發(fā)展程度的同時(shí)，找出評(píng)價(jià)對(duì)象現(xiàn)階段綠色發(fā)展中的優(yōu)勢(shì)和存在的短板。