基于模糊物元的高等級公路綠色施工評價研究

張一舒

（山西交通科學研究院集團有限公司，山西太原 030006）

0 引言

由于高等級公路建設對資源的消耗和環境的影響較大，引發了社會的關注，在資源節約型和環境友好型社會創建的時代背景下，更要做好公路綠色施工，以減少對生態環境的破壞。綠色施工評價作為項目管理至關重要的監督環節，是實施并推廣綠色施工的保障，應當確保其評價方法的科學性、評價結果的有效性。筆者結合具體工程實例，根據物元評價理論和模糊數學法，對該公路綠色施工水平進行評價，采用評價因素貼近度散點圖，識別了綠色施工的主要影響因素，由評價結果可知，該方法具備可行性和有效性，能夠反映出項目綠色施工的水平和效果，以及項目在綠色施工方面存在的主要問題，為類似工程實踐提供了參考和借鑒。

1 高等級公路綠色施工評價指標體系的構建

1.1 項目概況

項目依托某南北走向高速公路，該次綠色施工評價范圍為洞口縣至塔子寨，全長91.148 km。項目以“安全、環保、節約、先進、和諧”為設計原則，以建設資源節約、環境友好型高速公路為目標，對加強沿線區域經濟發展具有重要意義。

1.2 綠色施工評價指標體系的確定

高等級公路綠色施工評價能夠對項目綠色施工能力進行評價，同時對施工單位在綠色施工方面存在的主要問題進行識別和分析，為各參與方建立后續綠色施工管理措施與體系提供決策支持[1]。要開展綠色施工評價首先需要確定評價指標體系，根據全面性原則建立預選指標集合，再結合項目的具體特點篩選指標，選定待評價項目的綠色施工評價指標形成指標集。通常認為綠色施工包含資源與能源的節約利用、降低環境負荷、綜合管理3 個指標層，在此基礎上結合該項目情況，該文建立了圖1所示的綠色施工評價指標。

圖1 某高速公路綠色施工評價指標體系

1.3 指標權重的確定

1.3.1 權重確定的方法

在綠色施工評價體系中，權重的確定是關鍵環節，常用的方法主要有主觀評價法和客觀評價法?？陀^評價法通過將因素數據化，評價結果較為客觀，但是不符合公路施工線性長、部分指標數據化困難等特點。因此本文采用主觀評價法確定指標權重，能夠充分發揮專家的經驗優勢。

1.3.2 層次分析法確定權重

采用函詢方法，根據圖1 建立的指標體系，制定相應的打分標準后進行專家打分。對同一層次指標采用五級標度法根據重要性等級構造判斷矩陣。以二級指標的權重計算為例，其他指標的權重確定過程類似。

a）構造判斷矩陣 一級指標的專家判斷矩陣如表1所示。

表1 一級指標的專家判斷矩陣

b）一致性檢驗 引入CI度量檢驗專家思維一致性：CI=(λmax-n)∕n-1，計算CI值為0.0268；引入平均隨機一致性指標RI，取RI=0.58；對一致性指標CR進行驗證，CR=CI∕RI，計算得CR=0.0462＜0.1，因此認為判斷矩陣符合一致性要求。

c）計算指標權重 當滿足一致性要求后，求解AW=λmaxw的特征根和特征向量，得出的特征向量即為相應指標的權重。最終計算的一級指標權重如表2所示。

表2 施工綠色評價體系一級指標權重表

采用同樣的方式和步驟計算二級、三級指標權重，結果如表3所示。

表3 高速公路綠色施工評價指標及權重表

1.4 評價標準

評價標準的確定對評價結果有直接影響，因此，需要科學合理地設置。根據工程實踐經驗及專家的意見，制定評價標準如表4所示。

表4 施工綠色評價標準

2 基于模糊物元的高等級公路綠色施工評價步驟

2.1 模糊物元評價的步驟

采用模糊物元對高等級公路綠色施工進行評價，從本質上來講，是先選取其評價指標項，然后確定各指標權重大小，根據隸屬度的函數關系再確定各層級評價指標間的隸屬度和權重并計算其大小，根據計算所得結果對公路的綠色施工情況進行評價和分析。模糊物元評價的主要步驟如下：

a）首先選取高等級公路綠色施工模糊物元評價指標。

b）確定高等級公路綠色施工模糊物元評價指標的隸屬度函數關系。

c）計算高等級公路綠色施工模糊物元評價指標權重大小。

d）建立高等級公路綠色施工綜合評價模糊物元[2]。

2.2 建立評價指標模糊物元

根據1.2 節構建的綠色施工評價指標體系，將評價指標劃分為N個不同等級，并考慮n個主要影響因素，得出高等級公路綠色施工評價物元Rn，如式（1）所示，其中Nj表示第j個等級，cij代表第n個因素。

2.3 建立隸屬度物元

通過建立隸屬度物元比較兩因素間的隸屬性，該次高等級公路綠色施工評價體系將指標分為N1（優）、N2（良）、N3（中）、N4（及格）、N5（不及格）5 個等級，進而建立各等級的三角形隸屬度函數。式（2）中Rmn為對應的N個等級下n維模糊復合物元，其中ujik表示xik對第j等級的隸屬度。

2.4 建立評價指標的權重物元

式（2）中各等級的隸屬度較為分散，需要通過建立因素權重物元進行集中。因此建立式（3）和式（4）所示的次要因素權重物元Rvik和主要因素權重物元Rvi，其中vik表示第k項因素占第i項因素的比重。

2.5 確定集中模糊復合物元

通過式（5）計算集中模糊物元Rb：

2.6 對綠色施工水平進行綜合評價

首先需要確定資源節約利用、環境負荷減少、綜合管理的模糊物元RX，如式（6）所示，其中vi表示第i項因素的權重，xji表示第i項因素對第j等級的隸屬度加權值。

在建立三大指標的模糊物元后，建立式（7）所示的綜合評價模糊復合物元。為了提高評價的客觀性，將式（6）中xji最小值、最大值和平均值均作為評價指標，得到公式（8），其中ej表示第j等級的綜合評價值。

由此可以建立式（9）、式（10）所示的評價模糊復合物元Re及綜合評價模糊物元RE。

3 高速公路綠色施工評價

3.1 高速公路綠色施工評價權重物元的建立

根據表1 確定高速公路綠色施工評價指標的權重物元。得到三大指標權重物元如下。

3.1.1 資源節約利用指標權重物元

三級因素權重物元R1vik：

3.1.2 環境負荷減少指標權重物元

3.1.3 綜合管理權重物元

3.1.4 確定項目評價指標權重物元Rvi

3.2 高速公路綠色施工評價隸屬度物元建立

3.3 高速公路綠色施工單項評價

根據上述計算出的權重和隸屬度物元，對綠色施工從資源節約利用、環境負荷減少和綜合管理3 個方面逐一進行單項評價。根據式（5）得到資源節約利用評價因素、環境負荷減少、綜合管理的集中模糊復合物元的計算公式分別為：

將三大指標的模糊物元集中后建立復合物元Rb：

由式（6）計算單項評價復合物元Rx：

3.4 高速公路綠色施工綜合評價

結合式（9）、式（10）計算高速公路綠色施工綜合評價物元RD：

由RD可知dmax=d3，根據表4評價標準可知，對應的公路綠色施工評價結果為中，表明其綠色施工效果不高。

3.5 高速公路綠色施工水平不高的主要原因分析

采用貼近度集合N對項目綠色施工的各影響因素進行分析，并將各影響因素進行了排序，表5所示為排名前5 位的影響因素，根據各影響因素的貼近度排序情況，采取有針對性的措施，從而提高項目的綠色施工技術和水平。

表5 影響高速公路綠色施工的主要因素

4 結論

本文結合具體工程實例，以某高速公路項目為依托，建立了高速公路綠色施工評價三級指標體系，即：3個一級指標、12 個二級指標、29 個三級指標。然后基于模糊物元理論建立了權重物元、隸屬度物元、綠色施工單項評價物元、綜合評價物元，對該高速公路項目的綠色施工水平進行了評價。評價結果表明，當前該高速公路的綠色施工等級為中，說明其綠色施工效果一般。同時本文采用評價因素貼近度集合，通過識別影響該項目綠色施工的五大主要因素，為項目采取更具有針對性的必要措施提供了方向和依據。