劍湖濕地生態(tài)駁岸評價指標(biāo)靈敏度分析

范　鑫，陳勁松，范春梅，彭爾瑞

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明 650201；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，云南 昆明 650201)

?

劍湖濕地生態(tài)駁岸評價指標(biāo)靈敏度分析

范鑫1，陳勁松2，范春梅2，彭爾瑞2

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明 650201；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，云南 昆明 650201)

通過對劍湖濕地3條入湖河流：格渼江、金龍河、永豐河進(jìn)行實地調(diào)查，結(jié)合以往生態(tài)駁岸評價研究確定劍湖濕地入湖河流生態(tài)駁岸評價指標(biāo)，根據(jù)專家打分結(jié)果，利用yaahp層次分析法輔助軟件得到生態(tài)駁岸評價指標(biāo)的權(quán)重，從而對其進(jìn)行靈敏度分析。研究結(jié)果表明，通過靈敏度分析，可以更清晰地了解每一個生態(tài)駁岸評價指標(biāo)對劍湖濕地3條入湖河流是如何影響的，這樣可以提出更加具有針對性的河道生態(tài)駁岸治理方法。

劍湖濕地；生態(tài)駁岸評價指標(biāo)；靈敏度分析；大理

0　引言

劍湖濕地位于云南省西部大理州劍川縣城東南3km處，是云南高原重要的濕地類型，主要水源補充來自流域內(nèi)植被涵養(yǎng)水源形成的3條主要入湖河流：格渼江、金龍河、永豐河。劍湖水體置換周期較長，同時受到人為活動干擾，環(huán)境問題日益突出，整個湖泊生態(tài)環(huán)境惡化。劍湖濕地3條入湖河流對劍湖的作用與影響極其重大。

駁岸是河道的重要組成部分，它起到連接陸地生態(tài)系統(tǒng)和河流生態(tài)系統(tǒng)的作用。當(dāng)前劍湖3條入湖河道都不同程度地受到污染，其中主要的原因之一就是駁岸方式的采用不當(dāng)。生態(tài)駁岸由于它的可滲透性這一最基本特征，可以改善駁岸生態(tài)狀況，讓我們看到了恢復(fù)河道自然狀態(tài)的希望。

對河道駁岸進(jìn)行靈敏度分析可以知道生態(tài)駁岸評價指標(biāo)如何對劍湖濕地3條入湖河流進(jìn)行影響，可以為今后駁岸的治理提供參考。

1　研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1研究方法

綜合評價是指對以多種屬性描述的對象做出全局性、系統(tǒng)性和整體性的評價。選擇合適的評價方法是綜合評價是否合理有效的關(guān)鍵。生態(tài)駁岸的綜合評價屬于多指標(biāo)綜合性評價，只有通過這些多指標(biāo)因素才能對生態(tài)駁岸狀況做出合理的評價。生態(tài)駁岸綜合評價體系具有明顯的層次性，需要層次確定權(quán)重，利用層次分析法能有效地確定各因素的權(quán)重。

美觀匹茲堡大學(xué)教授TLSaaty提出了層次分析法(TheAnalytic Hierarchy Process)，簡稱AHP。AHP本質(zhì)上是一種決策思維方式，它把復(fù)雜的問題分解為各個組成因素，將這些因素按支配關(guān)系分組形成有序的遞階層次結(jié)構(gòu)，通過兩兩比較的方式確定層次中諸因素的相對重要性，然后綜合人的判斷以決定評價諸因素相對重要性總的順序。AHP體現(xiàn)了人們評價思維的這些特征，即分解、判斷、綜合。

本研究所利用的是yaahp，yaahp(Yet Another AHP)是一個層次分析法(AHP)軟件，提供層次模型構(gòu)造、判斷矩陣數(shù)據(jù)錄入、排序權(quán)重計算以及計算數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能。

1.2數(shù)據(jù)來源

通過對劍湖濕地3條入湖河流：格渼江、金龍河、永豐河進(jìn)行實地調(diào)查，分析總結(jié)3條河流所存在的問題，同時參考生態(tài)駁岸評價研究中采用的指標(biāo)，綜合得出劍湖濕地入湖河流生態(tài)駁岸的評價指標(biāo)。

本研究通過對專家發(fā)放調(diào)查問卷，從準(zhǔn)則層開始，逐步確定各層因素相對于上層各因素的重要性權(quán)數(shù)。確定兩兩元素重要性程度比較值按1～9賦值[1]。將決策目標(biāo)生態(tài)駁岸A的重要性比較矩陣、一級指標(biāo)重要性比較矩陣、二級指標(biāo)重要性比較矩陣輸入軟件，得出權(quán)重如圖1。

計算判斷矩陣的最大特征根：

表1　生態(tài)駁岸綜合評價指標(biāo)

根據(jù)以上方法得到穩(wěn)定性B1、生態(tài)性B2、景觀性B3的重要性比較判斷矩陣，判斷矩陣CR分別為：0.0900、0.0932、0.0950，均具有滿意的一致性，判斷矩陣可以接受。

依照上述方法可以得到生態(tài)駁岸評價指標(biāo)權(quán)重匯總表。

表2　生態(tài)駁岸評價指標(biāo)權(quán)重匯總表

2　評價指標(biāo)靈敏度分析

靈敏度分析是研究與分析一個系統(tǒng)(或模型)的狀態(tài)或輸出變化對系統(tǒng)參數(shù)或周圍條件變化的敏感程度的方法。在最優(yōu)化方法中經(jīng)常利用靈敏度分析來研究原始數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或發(fā)生變化時最優(yōu)解的穩(wěn)定性。通過靈敏度分析還可以得出每個參數(shù)對系統(tǒng)或模型的影響大小關(guān)系[5]。因此，靈敏度分析幾乎在所有的運籌學(xué)方法中以及在對各種方案進(jìn)行評價時都是很重要的。

對劍湖濕地入湖河流駁岸評價指標(biāo)進(jìn)行靈敏度分析，可以知道哪些指標(biāo)對駁岸的影響大，哪些指標(biāo)對駁岸的影響小，為今后各條河道駁岸的治理提供具有針對性的意見。

2.1劍湖濕地入湖河流生態(tài)駁岸靈敏度分析

根據(jù)yaahpV10.0軟件權(quán)重求解對生態(tài)效益A的靈敏度分析如圖2。

研究結(jié)果表明，穩(wěn)定性B1對于3條入湖河流得分的影響最大，生態(tài)性B2、景觀性B3次之?？梢姺€(wěn)定性對于駁岸的重要性不言而喻。但這也從另外一個角度說明，人們過于重視駁岸的穩(wěn)定性，這是由于我國歷年來遭受洪澇災(zāi)害所造成的，河道防洪排澇是首先考慮。但隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)有的駁岸設(shè)計水平能夠滿足防洪排澇的需求，在這樣的條件下，駁岸的生態(tài)性應(yīng)該得到重視，因為我國目前生態(tài)環(huán)境正逐步惡化，河道駁岸治理措施中融入生態(tài)性的考慮不僅僅能解決和提升河道原有的輸水功能，還可以滿足河道生態(tài)系統(tǒng)的需要，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)。

2.2穩(wěn)定性靈敏度分析

根據(jù)yaahpV10.0軟件權(quán)重求解對穩(wěn)定性B1的靈敏度分析如圖3。

據(jù)圖3可知，格渼江與金龍河會隨著穩(wěn)定性權(quán)重的增加而減小，說明格渼江與金龍河目前駁岸的穩(wěn)定性較差，需要及時采取措施改進(jìn)其穩(wěn)定性。

對于格渼江，首先應(yīng)當(dāng)降低其駁岸坡度，增加穩(wěn)定性；其次可以根據(jù)吉林省水土保持科學(xué)研究所許曉鴻、王躍邦、劉明義等人提出的用當(dāng)?shù)夭荼局参餅樽o(hù)坡植物，以河柳等灌木為迎水坡腳防浪林的植物護(hù)坡技術(shù)。

對于金龍河，其周邊就是生態(tài)防護(hù)林，雖然對固土保水及駁岸的穩(wěn)定性起到了一定作用，但植被種類少，低矮草、灌木數(shù)量極其稀少，造成嚴(yán)重的水土流失。應(yīng)當(dāng)豐富金龍河駁岸的植被種類與數(shù)量，駁岸與河水交界處可利用本地植物茭草。西南林業(yè)大學(xué)李衛(wèi)東等人的研究表明，茭草對于入湖泥沙攔截效果明顯。也可以采用三維植被網(wǎng)駁岸的方法進(jìn)行處理[3，4]，它主要是指利用活性植物并結(jié)合土工合成材料等工程材料，在坡面構(gòu)建一個具有自身生長能力的防護(hù)系統(tǒng)，通過植物的生長對邊坡進(jìn)行加固的一門新技術(shù)。根據(jù)邊坡地形地貌、土質(zhì)和區(qū)域氣候的特點，在邊坡表面覆蓋一層土工合成材料，并按一定的組合與間距種植多種植物，通過植物的生長活動達(dá)到根系加筋、莖葉防沖蝕的目的，可在坡面形成茂密的植被覆蓋，在表土層形成盤根錯節(jié)的根系，有效抑制暴雨徑流對邊坡的侵蝕，增加土體的抗剪強度，減小空隙水壓力和土體自重力，從而大幅度提高邊坡的穩(wěn)定性和抗沖刷能力。

2.3生態(tài)性靈敏度分析

根據(jù)yaahpV10.0軟件權(quán)重求解對生態(tài)性B2的靈敏度分析如圖4。

根據(jù)圖4可知，永豐河會隨著生態(tài)性權(quán)重的增加而減小，說明永豐河目前駁岸的生態(tài)性較差，需要采取措施改進(jìn)其生態(tài)性。

當(dāng)前，若要把永豐河所有的硬質(zhì)駁岸全部替換成生態(tài)駁岸，需要耗費大量的財力物力，并且會影響到雨季的防洪排澇。這里建議將局部處于水流較緩、水位變化不大的駁岸改造為生態(tài)駁岸，并逐年替換現(xiàn)有的硬質(zhì)駁岸。這樣逐步地替換施工，可以在枯水期進(jìn)行，比較下來投資較小，工期較短，還可以采取不同的生態(tài)駁岸進(jìn)行比較試驗，從而得出最利于永豐河的生態(tài)駁岸形式。

2.4景觀性靈敏度分析

根據(jù)yaahpV10.0軟件權(quán)重求解對景觀性B3的靈敏度分析如圖5。

根據(jù)圖5可知，格渼江與永豐河會隨著景觀性權(quán)重的增加而減小，說明格渼江與永豐河目前駁岸的景觀性較差。就現(xiàn)狀來看，金龍河的景觀性得分優(yōu)于格渼江與永豐河是因為其周邊防護(hù)林栽種所致。

總體看來，3條河流的景觀性均處在較差的水平，景觀性的改善還應(yīng)當(dāng)在解決了駁岸的穩(wěn)定性與生態(tài)性之后再來考慮。當(dāng)駁岸的穩(wěn)定性與生態(tài)性處理好之后，景觀效果便會有所體現(xiàn)。

2.5生態(tài)駁岸指標(biāo)靈敏度分析

根據(jù)yaahpV10.0軟件權(quán)重求解對穩(wěn)定性指標(biāo)的靈敏度分析如圖6。

將結(jié)構(gòu)類型B11的權(quán)重設(shè)定為1.000時，穩(wěn)定性指標(biāo)靈敏度分析如圖7。

可以明顯看到的是，隨著結(jié)構(gòu)類型B11權(quán)重的增加，格渼江權(quán)重下降，金龍河權(quán)重下降，永豐河權(quán)重上升，說明格渼江與金龍河的結(jié)構(gòu)類型需要進(jìn)行改善。

按照以上方法，分別把駁岸指標(biāo)權(quán)重設(shè)為1.000，可得各個指標(biāo)與3條河流權(quán)重的變化情況。

表3　各指標(biāo)權(quán)重值為1.000時三條河流的權(quán)重變化

指標(biāo)名稱格渼江金龍河永豐河指標(biāo)未變化時0.24340.29390.4627結(jié)構(gòu)類型B110.2233下降0.2840下降0.4926上升材料耐久度B120.2801上升0.1962下降0.5237上升坡高、坡度B130.2604上升0.1882下降0.5514上升洪水沖刷度B140.2604上升0.1882下降0.5514下降水土流失強度B150.2400下降0.5962上升0.1638下降種群生物量B210.1876下降0.3756上升0.4368下降種群復(fù)雜程度B220.2616上升0.3634下降0.4349下降種群年齡結(jié)構(gòu)B230.2513上升0.3379下降0.4468上升根系固土強度B240.3125上升0.2477下降0.4398下降阻水強度B250.2097下降0.2521下降0.5382上升調(diào)節(jié)微氣候B260.1938下降0.3549上升0.4513下降植被覆蓋率B310.2397下降0.3283上升0.4320下降景觀構(gòu)成情況B320.2471上升0.3162上升0.4366上升景觀多樣性B330.2397下降0.3283上升0.4320下降河道環(huán)境B340.2428下降0.2678下降0.4894上升

從表3可以清晰地看出各個駁岸指標(biāo)對于3條入湖河流的影響，可以為今后的河道駁岸生態(tài)治理提供具有針對性的指導(dǎo)意見。

3　結(jié)論

通過靈敏度分析，我們不僅可以看出各個評價指標(biāo)對劍湖濕地3條入湖河流駁岸的影響程度，還可以看出當(dāng)這些評價指標(biāo)開始變化時，對3條河流駁岸造成的影響是如何變化的。從而可以得到以下結(jié)論：

(1) 從評價指標(biāo)靈敏度分析可知，穩(wěn)定性B1對于3條入湖河流得分的影響最大，生態(tài)性B2、景觀性B3次之。格渼江與金龍河會隨著穩(wěn)定性權(quán)重的增加而減小，說明格渼江與金龍河目前駁岸的穩(wěn)定性較差。永豐河會隨著生態(tài)性權(quán)重的增加而減小，說明永豐河目前駁岸的生態(tài)性較差。格渼江與永豐河會隨著景觀性權(quán)重的增加而減小，說明格渼江與永豐河目前駁岸的景觀性較差。

(2) 對于格渼江，在進(jìn)行駁岸生態(tài)治理時，應(yīng)側(cè)重改善其結(jié)構(gòu)類型、洪水沖刷、種群生物數(shù)量、阻水強度、調(diào)節(jié)微氣候的能力、植被覆蓋率以及景觀多樣性、河道環(huán)境。

(3) 對于金龍河，在進(jìn)行駁岸生態(tài)治理時，應(yīng)側(cè)重改善其結(jié)構(gòu)類型、材料耐久度、坡高坡度、水土流失、種群復(fù)雜程度、種群年齡結(jié)構(gòu)、阻水強度、根系故土強度以及河道環(huán)境。

(4) 對于永豐河，在進(jìn)行駁岸生態(tài)治理時，應(yīng)側(cè)重改善其種群生物數(shù)量、種群復(fù)雜程度、根系固土強度、調(diào)節(jié)微氣候、植被覆蓋率以及景觀多樣性。

[1]王宗軍.綜合評價的方法、問題及其研究趨勢[J].管理科學(xué)學(xué)報，1998(1):1-5.

[2]Elizabeth E,Noble，Pedro P,Sanchez．A note on the information content of aconsistent pair wise comparisonjudgment matrix of an AHP decision maker[J]．Theory and Decision，1993(2)：99-108．

[3]張寶森，荊學(xué)禮，何麗．三維植被網(wǎng)技術(shù)的護(hù)坡機理及應(yīng)用[J]．中國水土保持,2001(3)：32-33．

[4]伍木根．網(wǎng)布被草坪圩堤護(hù)坡技術(shù)[J]．中國水土保持,2000(2):31-32．

[5]Steinberg AM．Application of relaxed solutions to minimum sensitivity optimalcontrol[J]．Journal of Optimization Theory and Applications，1972,9(3):178-186．

Sensitivity Analysis of Ecological Revetment Index in Jian Lake Wetland

FAN Xin1, CHEN Jin-song2, FAN Chun-mei2, PENG Er-rui2

(1.College of Resources and Environment, Yunnan Agricultural University, Kunming Yunnan 650201, China)

The in-situ investigation was conducted inGemei River, Jinlong River, and Yongfeng River in the Jian Lake wetland. The evaluation index system of river ecological revetment was built up according to previous research on this topic. YAAHP software was adopted to identify the weight of each index based on experts' markings to the indices. The sensibility of the weights was analyzed as well. The results explained how the indices influenced the rivers through the sensitive analysis, which would provide more practical measures to river treatment.

Jian Lake wetland;ecological revetment evaluation index; sensitivity analysis; Dali

2016-05-06

云南省教育廳科研基金項目(2014Y191)。

X82

A

1673-9655(2016)05-0077-07