（环境工程专业论文）基于模糊数学的公路环境影响综合评价方法.pdf

摘要 基于模糊数学的公路环境影响综合评价方法 硕士研究生：韩国志 指导教师：傅大放教授 学校：东南大学 摘要 本文立足于公路建设项目对环境的综合影响以及我国公路建设的发展形势，结合国内外的研究 成果与经验，研究了我国公路建设项目环境影响综合评价的方法及其应用，重点研究了公路建设项 目环境影响综合评价指标体系、评价因子的筛选、评价因子的赋权、公路建设项目环境影响的综合 评价及其智能化 1 公路建设项目环境影响综合评价指标体系 分析了目前环境影响综合评价指标体系的不足，研究了全面合理的评价指标体系，以及指 标体系中众多因子的层次结构。 2 评价因子的筛选 分析了当前公路建设项目环境影响评价因子的筛选方法，研究了因子筛选的基本思想和原 则，提出一种广泛适用的基于灰色理论的公路建设项目环境影响评价因子的筛选方法。 3 评价因子的赋权 分析了环境影响综合评价中各种权重的确定方法，并运用聚类理论与矩阵理论，提出了一 种新的权重确定理论与方法 4 公路建设项目环境影响的综合评价。 分析了当前的主要的综合评价方法，研究了环境影响的模糊多变、多因索作用的基本特征， 利用模糊数学的基本理论，将定量指标与定性指标相结合，推出一种公路建设项目环境影 响综合评价的数学模型，并结合工程实际加以应用。 5 公路环境影响综合评价计算机辅助设计 运用c + + 开发一种基于上述综合评价技术的程序，易于操作，使公路建设环境影响综合评 价智能化，以适应社会发展的要求。 关键词：环境工程公路环境影响综合评价 评价因子模糊数学 奎壹盔兰堡主兰垡堡兰 t h em e t h o do fi n t e g r a t e d a ss e s s m e n to f h i g h 後ye n v i r o n m e n t a l i m p a c t b a s e do nf u z z yma t h e m a t i c s b y h a r tg u o z h i s u p e r v i s e db y p r o f f ud a - f a n g s o u t h e a s tu n i v e r s i t y a b s t r a c t 1 k s p a p e rb a s e si t s e l fu p o ne n v i r o r a n e n t a li m p a c t o ft h eh i g h w a yc o n s t r u c t i o np r o j e c t , a sw e l la s u p o nt h ed e v e l o p i n gs i t u a t i o no f r o a dc o n s t r u c t i o ni nc h i n a i n t e g r a t i n gt h el a t e s ts c i e n t i f i cr e s u l t sa n d e x p e r i e n c e i nc h i n aa n da b r o a d ，t h ep a p e ri n v e s t i g a t e si n t ot h ei n t e g r a t e da s s e s s m e n t s m e t h o d sa n d a p p l i c a t i o no f e n v i r o n m e n t a li m p a c to f t h eh i g h w a y c o n s t r u c t i o np r o j e c t p a r t i c u l a r l y , t h ep a p e rs t u d i e st h e f o l l o w i n ge l e m e n t so fi n t e g r a t e d a s s e s s m e n to fh i g h w a yc o n s t r u c t i o np r o j e c te n v i r o n m e n t a li m p a c t ，i e i n t e g r a t e d a s s e s s m e n t si n d e xs y s t e m ，f i l t r a t i o no fa s s e s s m e n tf a c t o r s ，w e i g h t a d a s s e s s m e n tf a c t o r s ， i n t e g r a t e da s s e s s m e n ta n di t si n t e l l i g e n t i z a t i o no ft h ei n t e g r a t e d a s s e s s m e n to fh i g h w a ye n v l r o l a m e n t a l i m p a c t i i n t e g r a t e da s s e s s m e n ti n d e xs y s t e mo f e n v i r o n m e n t a li m p a c to f h i g h w a y c o n s t r u c t i o np r o j e c t a n a l y z i n g t h ed e f i c i e n c yo fi n d e xs y s t e mo ft h ei n t e g r a t e da s s e s s m e n to f h i g h w a y c o n s t r u c t i o n p r o j e c te n v i r o n m e n t a li m p a c ti nc h i n a , s t u d i e st h ec o m p r e h e n s i v ea n dr e a s o n a b l ea s s e s s m e n t i n d e xs y s t e m ，i m p r o v e st h ed e s i g ni na s s e s s m e n ti n d e xs y s t e ma n dt h e h i b e r a r c h y o ft h e n u m e r o u sf a c t o r si ni n d e x s y s t e m 2 f i l t r a t i o no fa s s e s s m e n tf a e t o r s a n a l y z i n g t h ef i l t r a t i o nm e t h o d so fa s s e s s m e n tf a c t o r so fh i g h w a yc o n s t r u c t i o n p r o j e c t e n v i r o n m e n t a li m p a c t ，s t u d y i n gt h eb a s i cp r i n c i p l ei nf a c t o rf i l t r a t i o n ，a n dp u t t i n gf o r w a r da n e x t e n s i v e l ya p p l i c a b l ef i l t r a t i o nm e t h o do f f a c t o r so fh i g h w a ye n v i r o n m e n t a li m p a c ti n t e g r a t e d a s s e s s m e n tb a s e do n g r e yt h e o r y 3 w e i g h t e da s s e s s m e n tf a c t o r s a n a l y z i n gh o w t od e c i d ee a c hf a c t o r sw e i g h ti ni n t e g r a t e da s s e s s m e n to fe n v i r o n m e n t i m p a c t u s i n gc l a s s f i c a t i o nt h e o r ya n dm a t r i xt h e o r y , t h ea r t i c l ep u t sf o r w a r dan e wm e t h o do nh o wt o d e c i d et h ef a c t o r sw e i g h t 4 i n t e g r a t e da s s e s s m e n to f h i g h w a y e n v i r o n m e n t a li m p a c t a n a l y z i n g t h ec u r r e n tm a i ni n t e g r a t e da s s e s s m e n tm e t h o d s ，a n ds t u d i n gt h ef u z z ya n dc h a n g i n g f e a t u r e so fh i g h w a ye n v i r o n m e n t a l i m p a c t , u s i n gt h eb a s i ct h e o r yo ff u z z ym a t h e m a t i c s n 摘要 i n t e g r a t i n gt h eq u a n t i t a t i v ei n d e xa n dq u a l i t a t i v ei n d e x , t h ea r t i c l eb r i n g sf o r w a r dam a t h e m a t i c m o d e lf o rt h e i n g r a t e da s s e s s m e n to fh i g h w a ye n v i r o n m e n t a li m p a c t ，a n da l s oa p p l i e st o p r a c t i c e 5 t h ei n t e h i g e n t i z e ds y s t e mf o r i n g r a t e da s s e s s m e n t o f b i g h w a ye n v i r o n m e n t a li m p a c t u s i n gc o m p u t e rl a n g u a g ec + + w ec a nd e v e l o pai n t e l l i g e n t i z e ds y s t e mb a s e do l lt h ea b o v e m e n t i o n e da s s e s s m e n tt e c h n o l o g yw i t hs i m p l ya n df r i e n d l yi n t e r f a c ea n de a s yt oo p e r a t e ，w h i c h c a nm a k eh i g h w a ye n v i r o n m e n ti m p a c ti n g r a t ea s s e s s m e n ti n t e l l i g e n t i z e ds oa st o a d a p tt h e d e v e l o p m e n t o f e n v i r o n m e n t a li m p a c ta s s e s s m e n t k e yw o r d s ：e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n gh i g h w a y , e n v i r o n m e n t a l i m p a c ti n t e g r a t e d a s s e s s m e n t ，a s s e s s m e n tf a c t o r , f u z z ym a t h e m a t i c s i i i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括 刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：嗜舻师签名：啦日期：，v 、”y 第一章绪论 1 1 立题的意义与背景 第一章绪论 上世纪以来，随着汽车运输业的日益发达公路建设迅速发展，目前公路已是四通八达，发达 国家已经形成公路网体系包括其中的高速公路网，仅高速公路通车里程就超过1 3 105 k m ，改革 开放以来，我国的公路事业得到了迅猛得发展，公路通车里程与交通量不断增加，尤其商等级公路 里程增加最大。在2 2 年时间里，我国新修了8 2 万k m 公路，占现有公路总里程的近一半。现在， 全国9 9 3 的乡镇通了公路，9 1 8 的行政村百姓出门有公路。全国公路路网结构改善，到2 0 0 1 年 底全国有路面公路里程达到1 5 4 6 万公里，占总里程的9 1 路面铺有沥青、水泥的等级公路达 1 3 3 。6 万公里，占总里程的7 8 7 ，拥有二车道及以上的宽阔好路2 2 万多公里，其中高速公路1 9 万 公里，仅次于美国，居世界第二位。2 0 0 2 年以来，我国高速公路建设迅猛发展，全国高速公路通车 总里程已经突破2 _ 3 万k m ，2 0 0 2 年新修通40 0 0k m 。我国以高速公路为主干、连接国内全部特大城 市和9 3 的大城市的新的交通主动脉正在逐步形成。 我国公路通车里程发展表表1 1 年份里程( k i n ) 1 9 8 08 8 8 x1 0 5 1 9 9 71 2 2 6 xl o o 2 0 0 l 1 5 4 6 10 6 公路对一个国家或一个地区的经济发展、社会进步和人民生活质量的提高等方面起着极其重要 的作用，公路建设的不断发展，路网水平的不断提高，有利于沟通城乡，加快老少边穷地区脱贫致 富，促进社会经济与旅游事业的发展。但是，人们也逐渐认识到，公路的兴建对人类的生存环境也 起了一定的恶化作用，公路是一种带状长距离人工建筑物，公路建设主体工程要占用大量土地，使 养育万物之母的土地减少，加重了人类耕地缺少的危机。由于公路建设还需要拆迁一定数量的房屋， 迁移电力和通讯设施、水利排灌设施，影响农副业生产及自然环境。公路延伸长达数十到数百公里， 穿越不同的省、市、县，路线对现有的行政区划、城镇布局、农业用地及其排灌系统、林场及水产 养殖区等，会造成分割，从而影响到路线两侧的人际交往、信息传递、原料及产品的交流等社会活 动。 公路建设对沿线地区的生态环境也有不利影响。例如一些有特殊要求的生物种群向偏僻地方或 其他地区迁移，使野生动物的活动区域缩小，领地被重新划分，造成种群变小种群间交流减少， 破坏了生态环境及自然平衡。修建公路需要取土填筑路堤、开挖岗丘形成路堑，改变了原有的地形、 地貌和植被，干扰了动物栖息环境，破坏了土体的自然平衡，引起斜坡失稳水土流失，而且还给 公路本身带来一些隐患，例如路基边坡滑坡和水毁。图l 表示了公路建设肘周围自然生态环境的一 些影响 随着公路的建成投入运营，交通量的不断扩大，各种机动车所产生的废气将对公路临近地区产 生严重盼空气污染。机动车排放的废气中主要包括一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、悬浮微粒等。 这些废气排放到空气中后，将对周围环境以及人体产生极大的危害。从目前对烟尘、一氧化碳、氮 氧化物、二氧化硫这几种主要空气污染物的统计来看，交通运输业产生的大气污染己占我国大气污 染的l o 以上，所以机动车尾气的污染已经是我国主要大气污染源之一吐 为了解决迫在眉睫的环境问题，治理、改善被污染的环境，走可持续发展的道路我们必须全 面正确的认识公路建设对环境的影响，公路建设项目环境影响评价便应运而生。1 9 8 6 年西安公路学 院环境工程研究所对西安临潼高速公路进行了环境影响评价，这是中国第一个进行环境影响评价 的公路建设项目，从此拉开了公路建设项目环境影响评价的序幕。国务院于1 9 9 8 年1 1 月发布的第 2 5 3 号令建设项目环境保护管理条例规定：凡从事对环境有影响的建设项目都必须执行环境影 响报告书的制度a 交通部也颁布了交通建设项目环境保护管理办法和公路建设项目环境影响评 l 东南大学硕士学位论文 价规范，使公路环境影响评价进入制度化阶段】。 对于任何一个环境影响评价具体的评价方法对评价的结果有着直接的影响，虽然交通部早已 制订出“交通环境保护管理办法”、“交通建设项目环境保护管理办法”、公路建设项目环境影响评 价规范( 试行) 等法规及技术规范旭由于编制时问较早或限于当时的技术水平，内容尚不完善，也比较 陈旧，目前叉未能及时修订，如目前评价的通常做法是按照公路沿线环境特征，将环境总体进一步 分成不同环境要素，对各环境要素进行单项评价。单项评价是以有关法规、标准为依据，能准确反 映各环境因子的受影响状况。但是不能全面概括公路建设项目对项目地区环境的综合影响，在体现 可持续发展的内涵方面稍有不足。本论文就是从综合发展的角度，对公路环境影响综合评价作一些 探讨，主要是在方法论方面作了一些研究。 公路交通的建设一方面促进了社会与经济的发展，另一方面又对环境带来了不利的影响，随着 公路环境问题的日益突出以及可持续发展的要求，公路建设项目对环境综台影响的评价变得越来越 突出。在进行公路项目建设的同时，用科学的方法全面正确地评价其对环境地综合影响是一个重要 的课题。 1 2 国内外研究概况 1 2 1 国外研究概况 公路建设对人类生存环境造成的不利影响，己引起世界各国的高度重视。早在1 9 7 0 年，德国的 汉斯洛伦茨博士就提出了人与自然环境密切相关的道路设计方法，力求使设计出的公路既具有快 速、安全行驶的优美线形及良好的行驶环境，又具有保护景观与野生动物、防止噪音等措施。在公 路行业，欧洲共同体8 5 3 3 7 号指令通过了1 9 8 8 年高速公路( 环境影响评价) 法，强调在所有技 术、规划和决策过程中，都要尽早考虑环境问题。近年来美国公路科研的一个重要动向，是日益重 视对环境的保护，合理开发和利用宝贵的国有资源，尽可能地弥补由于公路建设和交通流量的增长 而对大气质量、水资源、绿地湿地等造成的破坏，使人、车、路和生态环境得以协调发展。法国、 英国、日本等发达国家都十分重视公路建设中的环境保护问题，在公路建设中，很注意在满足技术 要求的同时维护沿线原有的地形、地貌、保护植被、保护自然生态。世界银行公路项目管理程序中。 对拟建道路给周围环境将会产生的影响和所采取环境保护的对策措施十分重视，并认为这是对该项 目决定贷款与否的关键。目前世界各国都努力把“环境影响评价( e 1 a ) ”的程序、审批、法律责任 制度化法律化。世界道路协会为此设置了专门的技术委员会，主要就是研究公路环境影响的评价方 法，为公路规划、设计及管理提供一个环境要求的准绳”j 。 西班牙在进行公路环境影响评价的过程中，开发了评估公路环境影响的电脑模式i m c a ，该模 型能进行公路环境影响的各单项评价。 1 9 9 9 年，意大利的m a r i oe n e a ig i u s e p p es a l e m i 开始把模糊概念引入环境影响评价，尝试量化 评价结果 4 1 。 由于目前科技的飞速发展和计算机技术在环境研究领域的广泛运用，大多环境监控已经基本实 现计算机控制和数据处理。国外已有大量用于环境评价的通用软件，如德国的“c a d n a a 环境噪声 预测评价模拟软件系统”，英国剑桥环境研究公司“大气扩散模型系统( ad ms ) ”，美国的 “q u a l 2 e 水环境污染预测数值模拟”。但是大部分评价软件都是单项评价方法。 地理信息系统。简称g i s ，是反映人们赖以生存的现实世界( 资源与环境) 的现状与发展变迁 的各类空间数据以及描述这些空间数据的属性，在计算机的支持下，以一定的格式输入、储存、检 索、显示与综合分析应用的技术系统，简单的讲。地理信息系统就是整个地球或者部分区域的资源、 环境在计算机中的缩影。公路环境管理与环境影响评价中的大部分的信心都与地理位置有关，可以 存储在地理信息系统的数据库中，g i s 具有强大的图形处理与属性处理功能，能综合处理图形、数 据、声音等可以用来收集、展示各种各样的环境信息，并进一步进行评价分析 5 1 。而且存储在其中 的各个时期的公路环境数据能体现公路环境的动态发展，实现公路环境管理的可持续发展。目前国 外已经开始使用g i s 进行公路环境影响的研究与分析。 但到目前为止，国外关于公路环境影响综合评价方法的研究很少，也没有相应的实例报导。 2 第一章绪论 1 2 2 国内研究概况 真正意义上的公路环境影响评价在我国开始较晚，始于八十年代，1 9 8 6 年西安公路学院环境工 程研究所对西安一临潼高速公路进行了环境影响评价。这是中国第一个进行环境影响评价的公路建 设项目，从此拉开了公路建设项目环境影响评价的序幕。为了更好地保护环境，实现可持续发展， 我国对公路环境影响评价进行了大量的研究与实践，目的使公路环境影响评价工作具有科学性、先 进性和实用性。 在法规标准方面，1 9 9 6 年7 月交通部相继颁布了交通建设项目环境保护管理办法的部长令 和公路建设项目环境影响评价规范( 试行) ，求对汽车专用公路及其它有特殊意义公路的新建、 改建项目进行社会环境、生态环境、环境空气质量和环境噪声的影响评价。关于建设项目环境影响 评价的还有宪法、中华人民共和国环境保护法等法律依据。 在具体的环境影响评价方法理论方面国内相关机构与单位也进行了大量的研究，西南交通大 学的陈斌、魏庆曜等开展了基于多级关联灰度模型的公路建设社会经济环境影响评价方法的研究f j 。 郑新奇以山东省为例，进行了以基于g s 和g i s 的区域生态环境质量综合评价【b 】。李修刚，王炜等开 发了用于道路环境影响综合评价的基于g i s 的图形叠置法【9 】。长沙交通学院的曾胜、张起森进行了 模糊综合评价方法的研究。 交通部进行过的项目和课题有： 1 ) 基于g 1 s 的公路环境影响评价模型的设计与开发 2 ) 公路交通环境影响评价技术规定的研究 3 ) 高等级公路对沿线生态环境影响的研究 目前，关于公路环境影响综合评价的方法以及量化还处在研究初期。 1 3 论文的主要研究内容 公路建设项目环境影响综合评价是一个复杂的综合体，是社会环境影响、生态环境影响、声环 境的影响、大气环境影响的综合分析与评价，涉及到多个学科与技术的交叉应用。 在我国进行过的公路建设项目环境影响评价工作中，公路环境影响综合评价、计算机辅助设计 ( c a d ) 做的比较少，现有公路环境影响预测模型需要进一步完善，同时也缺少自主开发的用于公 路环境影响的计算机软件。 本文针对现有环境影响评价的不足，进行了一些研究，主要的研究内容如下： 1 公路建设项目环境影响综合评价指标体系的研究。分析了目前环境影响综合评价指标体系， 以及指标体系中众多因子的层次结构。 2 评价因子的筛选方法的研究。分析了当前公路建设项目环境影响评价因子的筛选方法，研 究了因子筛选的基本思想和原则，从灰色理论的角度提出一种筛选的思路。 3 评价因子的赋权方法的研究。分析了环境影响综合评价中各种权重的确定方法，并运用聚 类理论与矩阵理论，提出了一种新的权重确定理论与方法 4 公路建设项目环境影响的综合评价技术的研究。分析了当前的主要的综合评价方法，研究 了环境影响的模糊多变、多因素作用的基本特征，利用模糊数学的基本理论，将定量指标 与定性指标相结合，推出一种公路建设项目环境影响综合评价的数学模型，并结合工程实 际加以应用。 5 公路环境影响综合评价计算机辅助设计。运用c + + 开发一种综合评价的程序，易于操作， 使公路建设环境影响综合评价智能化，以适应社会发展的要求。 3 东南大学硕士学位论文 第二章公路环境影响综合评价指标体系结构 对于公路环境影响评价工程而言，应该包含三个方面：评价的标准、评价指标、评价方法，在 评价标准已经确定的情况下，首先要明确评价的环境因子包含的内容范围，即首先要建立评价指标 体系，每个地区或者国家的环境状况与技术是不同的，所以指标体系也是不一样的，环境指标体系 建立以后，在实际的评价工作中，还要进一步对其中的因子进行筛选，因为在实际公路建设过程中， 可能对某些环境因子的影响很小，可以忽略，那么在评价中，这些环境因子可以不评价。同时，由 于各个地区的环境质量与现状的差异，不同环境因子对地区环境影响的程度应该有所区别，即还要 确定评价因子在整个评价体系中的权重。例如某个地区的大气环境质量如果很差，那么在公路建设 环境影响综合评价中，应该提高大气环境因子的权重。综上所述，对于公路环境影响综合评价而言， 指标体系的建立应该有如下程序： 2 1 环境影响综合评价的指标体系 进行公路建设项目环境影响综合评价的首要任务是评价指标体系的建立。也就是建立一个全面 的可供筛选的评价因子体系。公路是一条带状建筑物，对沿线周围环境的影响是复杂的，根据环境 影响综合评价的目的与宗旨，公路建设项目按照公路沿线地区的环境特征划分若干环境功能区，综 合分析各功能区的主要影响项目指标，选取能反应沿线地区环境质量、具有一定代表性的环境因子 建立评价指标体系。公路沿线地区的环境是一个多因素耦舍的复杂的动态系统，包括社会环境、生 态环境、水环境、声环境、大气环境几个方面因此公路环境影响综合评价的一级指标体系可选为 社会环境、生态环境、水环境、声环境、大气环境。 公路建设对社会环境的影响主要体现在：1 ) 对公路沿线地区社会、经济发展规划的影响：2 ) 对沿线地区居民生活质量与房屋拆迁的影响；3 ) 对沿线基础殴施的影响；4 ) 对沿线资源利用的影 响；5 ) 对沿线景观的影响。 公路建设对生态环境的影响主要体现在： 沿线森林、人工林和草原等天然植被地影响； 农作物中铅含量的影响。 1 ) 对沿线野生植物与动物及其栖息地地影响：2 ) 对 3 ) 对沿线的水土流失的影响；4 ) 对农业土壤质量及 公路建设对沿线水环境的影响，例如路基施工废水，通过路基两侧的边沟排j 并渗入到地下，会对 地表水和地下水产生污染。 对声环境的影响主要体现在：1 ) 建设期施工产生的嗓音对公路沿线学校、医院、村镇居民点生 活与工作的影响：2 ) 营运期公路交通噪音对公路沿线学校、医院、村镇居民点生活与工作的影响。 对大气环境的影响主要体现在：1 ) 建设期扬尘对公路沿线地区大气产生的影响：2 ) 沥青混凝 士在搅拌过程中沥青烟尘对大气环境的影响：3 ) 公路营运期汽车尾气对大气环境产生的影响。 公路环境影响综合评价的指标体系可如下表示： 4 一一+ 一 第二章公路环境影响综合评价指标体系结构 公路环境影响综合评价指标体系表2 环评内容评价范围 备注 社区发展的影响沿线的实际影响1 ) 社会环境中的因 范围子比较直观。在 居民生活质量与房屋拆迁的影响项目直接影响地 评价中可以直接 区筛选。 基础设施的影响( 水利、电力、通讯沿线两侧各2 0 0 m 2 ) 实际影响范围一 社等)范围 般取项目直接影 会资源开发项目直接影响地 响地区 环 区3 ) 文物古迹应该是 境资源利用土地利用沿线永久利用的 县级以上文物保 的影响地区 护单位 文物古迹沿线两侧各2 0 0 m 范围 自然人文环境的影响沿线两侧各2 0 0 m 范甩 声沿线两侧各2 0 0 m 环 交通噪声的影响范围 境 生野生动植物及栖息地的影响沿线两侧各对于动物可按其活 态水土流失的影响3 0 0 m 5 0 0 范围动规律适当扩大评 环 农业土壤及作物中铅含量的影响 价范围 境 p h 值沿线两侧各2 0 0 m一般水域 水 c o d 范围 环 b o d 石油类 沿线两侧各 地方政府规定的饮 境 悬浮物 1 0 0 0 m 范围 用水源地 一氧化碳沿线两侧各2 0 0 m一般地区 环 氮氧化物范围 境 总悬浮颗粒物 空 总烃沿线两侧各3 0 0 m 城镇、风景区、文物 气 范围古迹附近 2 2 环境影响综合评价因子的筛选 2 2 1 列表筛选法 上节分析了公路环境综合影响评价指标体系，但是不同的公路项目环境影响评价对各个评价因 子的评价要求不同，根据不同公路建设项目中评价因子对环境影响的不同，有些评价因子需要做重 点评价，有的做一般评价，而有的评价因子对环境的影响很小，可以不作评价。现行的交通部颁布 的公路建设项目环境影响评价规范中，关于指标体系的构建，提出了列表筛选法，用一张表把 公路建设中不同时期的建设活动和各个评价因子联系在一起，表示各个时期建设活动对各评价因子 的影响程度。如下表所示： 东南大学硕士学位论文 公路环境影响评价因子筛选矩阵表2 2 施工期的影响 负无正 显著 不可逆长期累积 社 社区发展 会居民生活 环 质量与房 境屋拆迁 基础设施 资源利用 景观环境 从公路环境影响评价的宗旨来看，评价因子的筛选既要体现功能区客观的环境质量与主要影响 因子，又要兼顾公路建设项目对功能区的积极意义。对于社会环境与生态环境而言，其中的因子由 于比较直观，可以直接筛选，但是对于有质量标准的那些因子。要考虑事先确定的评价级别对因子 筛选的影响。列表筛选法的特点是简单与直观，易于操作。但是没有充分考虑到主要影响因子的客 观时效性以及环境质量标准对评价因子筛选的影响，本文基于灰色理论中的灰色关联分析方法，提 出一种公路环境影响评价因子的筛选方法。 2 2 。2 灰色关联分析法 2 2 2 1 灰色理论简介 灰色系统理论是我国控制论专家邓聚龙教授于19 8 2 年创立的。这一理论刚一诞生，就受到国 内外学术界和广大实际工作者的极大关注，不少著名学者和专家给予充分肯定和支持，许多中青年 学者纷纷加入灰色系统理论的研究行列，以极大的热情开展理论探索及在不同领域中的应用研究工 作。短短几年的时间，它已迅速地渗透到经济、气象、生态、水利、生物、军事、医学、教育、水 电能源、地质勘探、交通运输、过程控制、环境保护等众多领域，其理论研究和应用研究都有了很 大的进展。我国科技工作者主持的一大批灰色系统理论研究课题获得了国家和省、市科学基金资助， 已有二百多项灰色系统理论及应用成果获得国家和省、部级奖励。在灰色系统理论的带动下，相继 产生了“灰色水文学”、“灰色育种学”、“灰色医学”、“灰色控制理论”、“灰色混沌理论”、“区域经 济灰色分析”等一批新兴交叉学科，灰色系统理论正以蓬勃的生机向前发展。 社会、经济、农业、工业、生态等许多系统，是根据研究对象所属的领域和范围命名的。但在 控制理论中，人们常用颜色的深浅形容信息的明确程度，如用“黑”表示信息未知，用“白”表示 信息完全明确，用“灰”表示部分信息明确、部分信息不明确。相应地，信息完全明确的系统称为 白色系统：信息完全不明确的系统称为黑色系统；部分信息明确、部分信息不明确的系统称为灰色 系统a 灰色系统理论的研究对象是“部分信息己知、部分信息未知”的“贫信息”不确定系统，它 通过“部分”已知信息的生成、开发，实现对现实世界的确切描述和认识。其研究的主要内容包括 以灰色朦胧集为基础的理论体系，以灰色关联空间为依托的分析系统，以灰色序列生成为基础的方 法体系，以灰色模型( gm ) 为核心的模型体系，以系统分析、评估、建模、预测、决策、控制、优 化为主体的技术体系【1 1 1 。 灰色系统理论是从信息的非完备性出发研究和处理复杂系统的理论，它不是从系统内部特殊的 规律出发去研究系统，而是通过对系统某一层次的观测资料加以数学处理，达到在更高层次上了解 系统内部变化趋势、相互关系等机制。它的数学方法是非统计方法，在系统数据较少和条件不能满 足要求的情况下，更具有实用性。近年来，灰色理论用于环境质量评价中也取得了很大进展，并引 起了广大环境科学工作者的极大兴趣。归纳起来，主要有灰色聚类、灰色关联度以及灰色局势分析 理论在环境质量评价中的应用。 6 苎三主垒堕! 堇墅婴堡鱼堡堕塑堡堕墨堕塑 一 2 2 2 2 灰色关联分析方法模型 1 灰色关联分析的基本步骤为： ( 1 、确定参考数列和比较数列。设x o = x o ( k ) i k = l ，2 ，n ) 为比较数列。设x i _ ( x i ( k ) i k = 1 ， 2 ，n ( i _ 1 ，2 ，m ) 为参考数列。对参考数列及比较数列，均需作生成处理。 ( 2 ) 求灰关联系数 数列x 。与x 的关联系数为： ，、m i n m ，i n a 。( 尼) + p m a x m 。a x a ，( 七) 孝r 坼) = 葫而面面赢意厂 其中，a i p 来进行选择。 2 2 2 ，3 实例应用 i 工程背景 某高速公路在进行运营期环境影响评价时，指标体系分为两级，分别为社会环境、声环境、大气 环境、生态环境每一项包含若干候选因子，对于大气环境，根据评价大纲要求及地区客观现状， 进行二级评价。候选评价因子因子有总悬浮颗粒物( t s p ) 、氨氧化物( n o 。) 、一氧化碳( c o ) 。在 具体进行评价时，根据公路沿线的敏感点分布、工程位置及地形条件等因素分成若干功能区进行评 价。其中某段按照项目评价大纲的要求，进行连续6 天的有效现状监测采样。采样、分析均按国家 规范执行。结果如下： 某高速公路某段大气环境质量监测结果统计表( 标准状态，单位：m g m 3 ) 表2 - - 3 l23456 总悬浮颗粒物( t s p ) 0 1 20 1 6o 1 4o 1 3o 1 20 15 氮氧化物( n o x ) 0 1 0 2o ，1 0 5o ，1 0 80 1 0 60 1 0 4o1 0 3 一氧化碳( c 0 )2 8 l 2 8 52 8 32 8 62 8 02 8 2 7 东南大学硕士学位论文 2 大气环境候选评价因子灰关联度的计算 选取大气环境质量标准为参考数列，各因子大气环境质量标准如下； 浓度限值 污染物名称取值时间 一级标准二级标准三级标准 总悬浮颗粒物 目平均 o 1 2o 3 0o 5 0 t s p 氮氧化物 目平均 o 0 5o 1 0o 1 5 n o x 一氧化碳 日平均 4 0 04 0 06 0 0 c o 由于比较数列与参考数列单位一致所以可以不作归一化处理。直接进行关联度的计算。在这 里，a i ( k ) 是指因子k 时刻监测值相对于i 级别标准值的差( i _ 1 ，2 ，3 ) ，m i n m i n i ( k ) 是因子k 时刻监 测值相对于i 级别标准值的最小差( i = l ，2 ，3 ) ，m a x m a x a i ( k ) 是因子k 时刻监测值相对于i 级别标准 值的最大差( i = l ，2 ，3 ) 。对于因子t s p 而言，以质量标准为参考数列，根据上述公式可以求得连续六 天t s p 监测值对应各个级别的。( k ) 。列表如下： t s p 相对于各质量级