魏 珍

(青海省交通建設(shè)管理有限公司 西寧 810000)

1 工程概況

G0611張掖至汶川高速公路同仁至賽爾龍段(以下簡(jiǎn)稱本項(xiàng)目)是目前青海省全力打造的重點(diǎn)綠色品質(zhì)工程項(xiàng)目,項(xiàng)目沿線自然景觀豐富度極高,草原、雪山、彩林交相輝映,且地域文化多樣,民族文化、自然風(fēng)光相得益彰。基于“綠色公路”“交旅融合”背景,在項(xiàng)目建設(shè)中需解決遇河架橋、逢山開路或修建隧道等功能性做法與生態(tài)景觀之間的矛盾以及典型節(jié)點(diǎn)的景觀營(yíng)造,同時(shí)建設(shè)中需采用路域生態(tài)護(hù)坡建植,減少生態(tài)破壞。

2 綠色公路的概念

綠色公路是指以環(huán)境保護(hù)、節(jié)約資源和可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的公路建設(shè),綠色公路是綠色交通整體中的一部分,更是整個(gè)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中重要的一環(huán)。綠色公路不是一個(gè)單項(xiàng)的任務(wù),也不是一條公路就能完成的任務(wù),是基于未來(lái)發(fā)展的整體交通系統(tǒng)的任務(wù)。

2016年交通運(yùn)輸部印發(fā)《關(guān)于實(shí)施綠色公路建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》,明確了綠色公路的發(fā)展思路和建設(shè)目標(biāo),要求在設(shè)計(jì)、建設(shè)中做到更加低碳、更加環(huán)保,同時(shí)綠色公路是公路建設(shè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必要趨勢(shì)[1]。有別于常規(guī)公路,綠色公路在建設(shè)過(guò)程中有較為鮮明的特點(diǎn):

(1)針對(duì)環(huán)保和綠色等作專項(xiàng)設(shè)計(jì)。一般公路項(xiàng)目建設(shè)程序包括工可、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)全過(guò)程。綠色公路建設(shè)主要從源頭抓起,在工可和設(shè)計(jì)階段就融入綠色公路的理念和思想,作專項(xiàng)綠色設(shè)計(jì),而不僅僅是施工階段才做一些簡(jiǎn)單的生態(tài)修復(fù)或者綠化美化措施。

(2)生態(tài)保護(hù)貫穿公路的全壽命周期。設(shè)計(jì)階段,在項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)時(shí)提前考慮環(huán)保選線,提前避讓自然保護(hù)區(qū)、水源地等特殊的生態(tài)敏感區(qū);施工階段,推行標(biāo)準(zhǔn)化施工,有效提升施工質(zhì)量;運(yùn)營(yíng)階段,將公路運(yùn)營(yíng)和維護(hù)。統(tǒng)一納入設(shè)計(jì)和建設(shè)中統(tǒng)籌考慮,突出全壽命理念,有效降低公路運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)成本。

3 綠色公路選線制約因素

路線通常是公路項(xiàng)目的骨架,選線是否合理直接關(guān)系到公路在路網(wǎng)中的作用以及公路自身功能是否能夠得到很好的發(fā)揮[2]。公路選線是公路工程在建設(shè)前期非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié),尤其是青海地區(qū)高速公路的選線更為重要,是關(guān)系到公路本身的投資成本、運(yùn)輸效率以及公路在整個(gè)交通網(wǎng)中能否發(fā)揮積極效應(yīng)的一項(xiàng)關(guān)鍵性工作[3]。

按照公路選線的要求,分析依托工程同賽高速的路線布設(shè)區(qū)域,分析整理影響公路選線的重要因素,并對(duì)此采用相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行建模、分析和計(jì)算。選擇影響公路選線的因素時(shí)主要從以下方面進(jìn)行考慮:

3.1 地形、地質(zhì)對(duì)山區(qū)高速公路選線的影響

通常工程項(xiàng)目所在地區(qū)的地形、地質(zhì)、地貌對(duì)公路的線路走向、線形設(shè)計(jì)和道路類型的確定有著很大的相關(guān)性。同賽高速公路所處山區(qū)地形坡度大,地勢(shì)高低起伏。在這種地區(qū),路線在平、縱、橫三個(gè)方面受到了較多的限制[4]。因此,在公路選線時(shí),首先要了解清楚道路沿線水文地質(zhì)、地貌等特點(diǎn),根據(jù)路線的總體走向主要工程控制點(diǎn)和布局,進(jìn)行多方案比選。

路域的地質(zhì)現(xiàn)象不僅包括液化土、鹽漬土、軟土、采空區(qū)、巖溶等平原區(qū)的常見(jiàn)現(xiàn)象,還包括巖堆、碎落、滑塌、泥石流等特殊的不良地質(zhì)現(xiàn)象。通常,這些不利的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件,會(huì)對(duì)道路的穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生非常不利的影響,尤其在一些地質(zhì)不良地區(qū),比如淤泥沼澤地、濕陷性黃土、溶洞、地下水豐富地區(qū),在決定路線走向及橋隧布局方面都要重點(diǎn)考慮到這些不良地質(zhì)條件。此外,在進(jìn)行路線設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)其前置工作巖土勘察勘探要盡量詳盡,設(shè)計(jì)人員要依此切實(shí)掌握巖石的種類進(jìn)行圍巖分級(jí),而且要對(duì)巖層走向和傾斜度有一定預(yù)判,據(jù)此設(shè)計(jì)相應(yīng)的支護(hù)措施以治理不良地質(zhì)帶來(lái)的隱患[5]。

3.2 地標(biāo)物對(duì)公路選線的影響

地標(biāo)物是社會(huì)環(huán)境的一個(gè)總稱,主要包括房屋、城市規(guī)劃區(qū)、耕地、文物和水域等。修建公路必然要占領(lǐng)一定的土地資源,而土地資源作為最基本的自然資源之一,是人們賴以生存的基礎(chǔ)。公路布線應(yīng)適當(dāng)處理同各種地物之間的關(guān)系,要合理利用有限的土壤資源。一般在選線時(shí)必須對(duì)紅線內(nèi)的林草地、需拆遷的房屋建筑、地下管線設(shè)施、河流狀況、人文景觀等資源的使用狀況和相關(guān)規(guī)劃進(jìn)行調(diào)查、分析、評(píng)價(jià),然后在取得相關(guān)主管部門批示文件的基礎(chǔ)上,邀請(qǐng)相關(guān)業(yè)內(nèi)專家論證,最終確定路線線位。

3.3 植被對(duì)山區(qū)高速公路選線的影響

同賽高速路域境內(nèi)植被稀少而且珍貴,對(duì)生態(tài)起到保護(hù)作用,公路選線對(duì)它的影響主要在于所選定的路線,公路修建占用植被資源,造成植被生物量損失。同時(shí),對(duì)野生動(dòng)植物及其棲息地也產(chǎn)生影響,以及加劇水土流失侵蝕強(qiáng)度,遭到破壞后將很難再恢復(fù)。因此,對(duì)于高原峽谷區(qū)植被非常珍貴的地區(qū),一般采用最小環(huán)境成本法來(lái)確定線路方案,以此來(lái)限制公路建設(shè)對(duì)植被的破壞程度[6]。

4 基于AHP確定選線制約因素

4.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)層次分析法原理和結(jié)構(gòu)模型建立的步驟、方法,針對(duì)研究?jī)?nèi)容建立綠色公路選線模型。如圖1所示,其中最高層綠色公路選線是待定的決策,最低層中所列出的高程、坡度、地標(biāo)物、地質(zhì)是在公路選線決策時(shí)的備選方案,中間層中所列的設(shè)計(jì)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)合理、綠色環(huán)保、社會(huì)意義是綠色公路選線時(shí)所考慮和決策的準(zhǔn)則。圖中高層為目標(biāo)層,最低層為因素層。

圖1 綠色公路選線層次結(jié)構(gòu)模型

4.2 構(gòu)造判斷矩陣

在綠色公路選線的結(jié)構(gòu)模型中確定各個(gè)不同因素的權(quán)重時(shí),不能僅僅依靠一些表觀的、定性的結(jié)論,這類結(jié)論對(duì)決策結(jié)果的輸出影響較小。一般采用矩陣法對(duì)各個(gè)因素進(jìn)行相互比較,并按其重要性程度評(píng)定等級(jí)[7]。

根據(jù)上述原理,建立綠色公路選線制約因素重要性量化值一覽表,初步形成判斷矩陣。

4.3 層次單排序及其一致性檢驗(yàn)

對(duì)應(yīng)于判斷矩陣最大特征根λmax的特征向量,經(jīng)歸一化(使向量中各元素之和等于1)后記為W[8]。W的元素為同一層次因素對(duì)于上一層次因素某因素相對(duì)重要性的排序權(quán)值,這一過(guò)程稱為層次單排序[8]。其中,n階一致矩陣的唯一非零特征根為n;n階正互反陣A的最大特征根λ≥n, 當(dāng)且僅當(dāng)λ=n時(shí),A為一致矩陣[8]。

一致性指標(biāo)用EI表示,EI越小,說(shuō)明一致性越大。

EI=(λ-n)/(n-1)

(1)

EI=0,有完全的一致性;EI接近于0,有滿意的一致性;EI越大,不一致越嚴(yán)重。為衡量EI的大小,引入隨機(jī)一致性指標(biāo)FI:

FI=(5EI1+EI2+…In)/n

(2)

其對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表1—7:

表1 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)FI標(biāo)準(zhǔn)值

表3 環(huán)境影響判斷矩陣

將EI和表1中的指標(biāo)FI進(jìn)行比較,得出檢驗(yàn)系數(shù)EF:

EF=EI/FI

(3)

在判定時(shí),若ER<0.1 ,即該判斷矩陣通過(guò)一致性檢驗(yàn),否則就不具有滿意一致性[9]。

5 結(jié)論

綜上所述,同賽高速沿線地形復(fù)雜、生態(tài)環(huán)境脆弱、沿線房屋建筑較密集,針對(duì)項(xiàng)目路域環(huán)境特征,在選線過(guò)程中再考慮經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、地質(zhì)安全諸因素的基礎(chǔ)上,正確把握公路選線與技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、社會(huì)性、環(huán)保性等制約關(guān)系,遵循最大程度減少環(huán)境破壞和節(jié)約成本的原則,對(duì)青海地區(qū)綠色公路選線決策進(jìn)行研究。篩選出制約高原峽谷區(qū)公路選線因素,選擇了地質(zhì)、地標(biāo)物、高程和坡度四個(gè)因素作為層次決策基礎(chǔ),通過(guò)層次分析法得出各影響因素的最終權(quán)重值,為下一步的選線提供參考依據(jù)。在確定公路選線關(guān)鍵因素時(shí)采用層次分析法具有一定的局限性和主觀性,可以采用更為客觀的科學(xué)方法確定因素權(quán)重,以減少主觀因素的干擾。