陈 磊，王立成

(大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁大连116024)

0 前 言

绿色建筑工程由理念到实践，在发达国家逐步完善，形成了较为成熟的设计评估方法[1]。多个绿色评价工具已经在实践中得到应用。例如，出现最早的英国建筑研究院环境评估方法(BREEAM)，目前应用最广泛的美国能源及环境设计先导计划(LEED)，以及多国参与制定的绿色建筑挑战(GBC)，虽然这些方法有一定的局限性[2-5]，但总体来说，这些评估体系的制定和推广对各国在工程建设中倡导“绿色”概念，引导建造者注重绿色和可持续发展发挥了重要作用。

国内相关研究起步较晚，但是发展很快，目前对于绿色指标评价体系的理论分析以及模型建立开展的研究较多[6-8]，实际应用也有了部分成果。建设部于2001年组织编写了《中国生态住宅技术评估手册》，2006年颁布了《绿色建筑评价标准》，同时一些地区如北京、上海等分别制定了各自的绿色建筑标准。然而这些标准更多的是给出定性的评价而缺乏将定性指标定量化方法的研究，评价过程缺乏客观约束而容易受人为因素影响[9]，而且缺乏技术措施间的权重，因此缺乏一定的科学性和合理性[10]。

为了实现将北京2008年奥运会办成“绿色奥运”的承诺，“绿色奥运建筑评估体系研究”课题于2002年10月立项，历时14个月。该课题力图通过建立严格的、可操作的建设全过程监督管理机制，落实到招标、设计、施工、调试及运行管理的每个环节，来实现奥运建筑的绿色化[11]。该项研究成为国内绿色指标评价体系从理论走向实际工程应用的标志。

港口工程作为一项大规模基础工程，其建设会对原有生态造成重要影响，在港口运行过程中产生的废物也会对环境产生很大破坏，环境问题已成为制约港口健康可持续发展的重要因素之一。然而到目前为止，我国港口的绿色化还未引起社会各界的重视，理论研究较少，存在问题较多，如港口的生态破坏严重，绿色评价体系不完善等[12]。因此，对港口从建设、维护运营全过程进行绿色化显得尤为重要。为了满足这一需求，本文将绿色指标评价体系引入港口工程，建立适用于港口工程全寿命周期的绿色指标评价体系。分析过程采用模糊层次分析法(FAHP)，并对方法进行如下改进:①用三标度法取代九标度法；②用梯形模糊数来表示模糊数值；③将定量指标利用效益型指标、成本型指标和适中型指标三种模型进行转化。最后通过实例进行模拟评价来验证方法的可行性。

1 港口工程绿色指标评价体系

1.1 建立指标体系

应用层次分析法解决实际问题，首先需明确要分析和决策的问题，并将其条理化、层次化，从而建立递阶层次结构，由于绿色指标涉及因素众多，不同因素间关系错综复杂，因此制定绿色指标体系要遵循以下原则[13]:①系统性原则；②科学性原则；③全面性原则；④定性评价和定量评价相结合的原则；⑤客观性原则；⑥适用性原则。

根据以上原则，本文建立港口工程绿色指标体系如表1所示。

1.2 确定权重

为了表示两事物间的相对重要性，层次分析法采用标度来量化判断语言，目前广泛应用的是九标度法。在使用九标度法过程中，由于专家和决策者很难掌握标度的标准，因此做出的判断矩阵往往不满足一致性，此时要对不满足一致性要求的矩阵重新确定或对判断矩阵进行修正，使分析过程变的繁琐[14]。

文献[15]提出三标度法来克服这一弱点:假设指标体系中某层次第k个因素Ak与下一层次中B1，B2，B3，…Bn因素有联系，采用如下准则两两比较B1，B2，B3，…，Bn元素间相对重要关系 :

对所有因素两两比较即得到比较矩阵，文献[15]提出采用极差法或极比法将比较矩阵转化为判断矩阵，此方法保证判断矩阵自然满足一致性，避免使用九标度法建立判断矩阵产生的不一致性造成的繁琐计算。由于层次分析法主要通过对同一层元素进行排序来确定权重，在运用三标度法时需要预先给出最高排序相对最低排序之间的差距程度(ck)，在实际应用中为了突出差距可将 ck值取大一些，为了缩小差距可将ck值取小一些。为应用上的方便，ck值一般通过专家或决策者直接赋予。而ck值源于人的主观判断，是一个模糊的概念，因此采用模糊数表示更加科学合理，文献[16]推荐ck的梯形模糊数如表2所示。通过三标度法可得到Ak的模糊判断矩阵表示如下:

表1 港口工程绿色指标体系

表2 ck的梯形模糊数

第三步:将～b′进行归一化处理后，得到各指标的相对权重用表示，则=(li，mi，ni，si)。其中

从而确定模糊权重向量 ～W如下:

1.3 评价单因素指标

1.3.1 定性指标

由于影响港口工程结构绿色指标评价的因素是多方面的，既有技术方面的内容，又存在人们主观方面的要求，从而造成指标体系中的各项指标既有定性指标又有定量指标。

对于定性指标需建立评语集，不论评价指标有多少级，评语集只有1个。根据港口工程绿色评价的特点建立评语集为{差，较差，一般，较好，好}，用梯形模糊数表示如表3所示。

表3 评语集的梯形模糊数[16]

表1建立港口绿色指标体系中定性指标包括:可再生能源的利用；自然采光条件的利用；雨水、海水的收集利用等。

1.3.2 定量指标

文献[17]将定量指标分为效益型指标(又称越大越好型)、成本型指标(又称越小越好型)以及适中型指标三种，为方便定量指标评价将指标采用下列公式规范化:

式中:ri表示设计方案定量指标，r′i表示规范化后的定量指标，n为方案个数，ra表示适中型的最优指标。

表1建立的设计指标体系中定量指标包含成本型指标:设计成本；建设成本；维护成本。效益型指标:绿化率；消防设施投入资金；除消防以外其它安全措施投入资金；环保材料的花费；环保设备的投入。

绿化率作为对于环境的有益因素，绿化率越大，环境对工程污染的恢复性越强，参考相关文献得到数据:住宅小区绿化率一般控制在30%～60%，城市总体绿化率一般在5%～60%[18]。考虑港口工程的实际情况，并征询专家意见，针对港口工程绿化率制定以下标准:绿化率在10%以下对应评价为差；在10%～20%为较差；在20%～35%为一般；在35%～50%为较好；50%以上为非常好。

绿化率计算公式[19]:

1.4 综合评价

设第j个指标为定量指标，对其通过式(4)～式(6)转化，再进行模糊化得到模糊评语集{～fj}如下:

则Ak的模糊评价矩阵可表示为:

从指标体系最底层开始，所有的模糊评价矩阵乘以相应的权重向量，得到最终模糊评价结果，表示如下:

1.5 结果处理

将模糊评价结果去模糊化，为方便绿色度的评价，将评语集用参数表示如表4。

表4 参数化的评语集

结合文献[20]对评语集与评价等级的研究，再综合港口工程实际状况，建立绿色评价标准如表5所示。

表5 绿色评价标准

根据该评价标准，即可实现对港口工程绿色评价。

2 案例分析

大连某海港陆域总面积约713 200 m2，水域面积约320 km2，规划要求年通货量不低于3 000万t，设计使用50 a。设计方案:码头采用重力式钢筋混凝土大圆筒结构，围堰护岸采用斜坡式抛石结构。引桥采用高桩梁板结构，计划建设总投资约14×108元，其中设计费用约为3000×104元，建设费用约为8×108元，后期维护成本约为每年50×104元。其他可供选择方案略。

2.1 确定权重

邀请10位相关领域专家对设计指标体系进行权重打分，这里只给出一位专家对U11层因素的权重打分，如表6所示。

由专家确定 ck值为(5，6，7，8)。采用三标度确定可再生资源的利用(U11)下一层各指标的模糊权重如下:

表6 可再生资源的利用

2.2 评价单因素指标

2.2.1 定性指标

邀请与该项目有关的甲方代表、设计方代表、施工方代表等10位专家参与定性指标评价。将结果用梯形模糊数(表3)转化后求平均。U11各因素评价结果如表7所示。

表7 定性指标评价

2.2.2 定量指标

由设计方案及其它可供选择方案提供的数据，用式(4)～式(6)转化得到定量指标评价如表8所示。

表8 定量指标评价

2.3 评价结果

根据式(10)～式(13)求得港口工程的综合模糊评评价，用式(2)去模糊化后得到评价结果如表9所示。

表9 评价结果

根据表5给出的评价标准，认为该港口工程的绿色评价为合格。

3 结 论

(1)本文总结了国内外绿色评价工具的研究现状，阐述了评价港口工程绿色度的重要性，根据港口工程全寿命周期设计的理论研究并结合港口工程实际状况，建立了将可持续发展、环境保护等环境指标与用户满意程度相结合的港口工程全寿命周期绿色指标评价体系。

(2)采用模糊层次分析法对建立的绿色指标评价体系进行了分析。在模糊层次法中，采用三标度法确定同一层中不同指标之间的权重，并将相对重要性系数ck以及单因素评价集采用梯形模糊数表示，解决了定性指标定量化的问题。算例分析表明，本文建立的港口工程绿色指标评价体系及其模糊层次分析方法能够用于港口工程绿色度的评价中。

[1]代志红.绿色施工与评价研究[D].武汉:武汉理工大学，2010:2-3.

[2]Todd JA，Crawley D，Geissler S，et al.Comparative assessment of environmental performance tools and the role of the Green Building Challenge[J].Building Research&Information，2001，29(5):324-335.

[3]Ali H H，AlNsairatS F.Developing a green building assessmenttool for developing countries-case of Jordan[J].Building&Environment，2009 ，44(5):1053-1064.

[4]Appu H，PerttiV.A critical review of building environmental assessment tools[J].Environmental Impact Assessment Review，2008，28(7):469-482.

[5]Tam C M，Tam V W Y，Tsui W S.Green construction assessmentfor environmentalmanagement in the construction industry of Hong Kong[J].International Journal of Project Management，2004，22(7):563-571.

[6]赵永香.基于层次分析法的绿色建筑综合评价体系研究[J].长江大学学报(自然科学版理工卷)，2010，7(3):646-648.

[7]王丹丹.港口绿色评价指标体系[J].物流科技，2011，34(7):68-71.

[8]李 艳.浅谈绿色工程项目管理评价体系[J].海南大学学报(自然科学版)，2009，27(1):8-14.

[9]杨 文.我国绿色建筑评估体系的探索研究[D].重庆:重庆大学，2008:39-41.

[10]黄一翔，栗德祥.关于国内生态住宅评价标准的指导性分析——从《中国生态住宅技术评估手册》到《绿色建筑评价标准》[J].华中建筑，2006，24(10):107-109.

[11]陈晓红.绿色施工及绿色施工评价研究[D].武汉:华中科技大学，2005:8-9.

[12]吴鹏华.绿色生态港口建设初探[J].海洋环境科学，2009，28(3):338-340，344.

[13]王子博.基于模糊层次分析法的城市快速路施工风险评价研究[D].天津:天津理工大学，2009:56-57.

[14]曹黎侠，冯孝周.新的改进AHP算法研究及应用[J].计算机技术与发展，2010，20(12):115-117 ，121.

[15]孙家乐，蒋德鹏.层次分析法中一致判断矩阵的构造方法[J].东南大学学报(自然科学版)，1991，21(3):69-75.

[16]Zheng G Z，ZhuN，Tian Z，et al.Application of a trapezoidal fuzzy AHP method for work safety evaluation and early warning rating of hot and humid environments[J].Safety Science，2012，50(2):228-239.

[17]Wang L C，Song Y P，Feng S.Lectotype optimization of offshore platforms by use of three-scale fuzzy analytical hierarchy process[J].China Ocean Engineering，2001，15(2):153-164.

[18]邓 理，郭松青，解清生，等.城市拆迁空地对城市绿化率的影响[J].水土保持研究，2006，13(3):244-246.

[19]武文婷.不同性质城市广场绿化率指标分析[J].南京林业大学学报(自然科学版)，2007，31(3):129-132.

[20]董 雯.基于模糊层次分析法的物流外包决策模型研究[D].西安:西安石油大学，2008:36-39.