基于河道護(hù)坡技術(shù)的水土保持治理效益評價
——以遼寧大凌河流域?yàn)槔?/h1>

2017-05-09 17:54:27劉春華

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關(guān)鍵詞：大凌河護(hù)坡分析法

劉春華

(彰武縣水土保持局，遼寧 彰縣 123200)

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基于河道護(hù)坡技術(shù)的水土保持治理效益評價
——以遼寧大凌河流域?yàn)槔?/p>

劉春華

(彰武縣水土保持局，遼寧 彰縣 123200)

為了解決大凌河流域水土流失嚴(yán)重狀況，針對當(dāng)?shù)氐乃亮魇Р扇×艘匀盗猩鷳B(tài)護(hù)坡、土壤生物工程和復(fù)合式生物穩(wěn)定技術(shù)為主的河道生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。選擇將層次分析法和Topsis法兩者有效結(jié)合的方法，針對大凌河流域水土保持工作效益進(jìn)行了全方位評價，得到如下結(jié)論：水生植物面積、治理面積、林地面積是整個大凌河流域水土保持治理效益評價體系的關(guān)鍵點(diǎn)；整個大凌河流域的水土流失現(xiàn)象被有效控制，整體態(tài)勢向良性發(fā)展。層次分析法和Topsis法兩者有效結(jié)合是科學(xué)可行的，適用于各個地區(qū)的水土保持工作效益評價工作。

大凌河流域；河道生態(tài)護(hù)坡；水土保持；治理效益評價

大凌河流域地理位置十分優(yōu)越，是遼寧省西部地區(qū)工業(yè)和農(nóng)業(yè)重要的生產(chǎn)基地，但該流域內(nèi)水土流失現(xiàn)象嚴(yán)重，水土流失面積大約占總面積的一半約為6502.5km2。為保證大凌河流域的可持續(xù)性發(fā)展，加快流域所在地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國將大凌河流域劃為水土流失重點(diǎn)治理區(qū)域，并圍繞生態(tài)護(hù)坡技術(shù)展開了一系列的水土保持全面治理活動。

河道生態(tài)護(hù)坡技術(shù)取得了一定的治理成果，但是由其大凌河流域的區(qū)域復(fù)雜性和水土流失的嚴(yán)重性，如何對已經(jīng)完工的河道生態(tài)護(hù)坡項(xiàng)目進(jìn)行治理評價，以及形成一套完整的評價方法還比較少見。本文以大凌河流域?yàn)檠芯繀^(qū)域，進(jìn)行了針對河道生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的研究，探討了如何評價其水土保持治理效益。

1 研究內(nèi)容

1.1 研究區(qū)概況

大凌河流域地理位置十分優(yōu)越，位于遼寧省的東南部，是遼寧省西部較為重要的河流之一，河流有三處發(fā)源地，途徑遼寧、內(nèi)蒙古、河北，后經(jīng)凌海市流入渤海。大凌河在遼寧西部地區(qū)快速發(fā)展歷程中，起著舉足輕重的的作用，整個河流的匯水面積為2.35萬km2,長度為397km,年均徑流量為16.67 億m3。

大凌河含沙量較高，但水質(zhì)較好。流域所在區(qū)域?qū)儆诎敫珊?、半濕潤地區(qū)，降水量分配極不均勻，全年80%的降水量主要集中在7-8月份，降水量分布極不均勻且降水形式多為暴雨或特大暴雨，極易引起洪水、滑坡等自然災(zāi)害的發(fā)生，導(dǎo)致水土流失嚴(yán)重，土地資源不斷變少，并且一度是得大凌河成為遼寧省內(nèi)水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)。該流域的侵蝕類型主要是水力侵蝕，侵蝕的程度不同依次劃分為輕度、中度、強(qiáng)度、極強(qiáng)度侵蝕。其中輕度和中度侵蝕最為嚴(yán)重，約占整個水流流失面積的82.9%。

1.2 研究區(qū)治理方案

大凌河流域水土流失現(xiàn)象主要集中發(fā)生在河道兩岸的坡面上，由于降水量不集中，主要是集中于7、8月份，邊坡和堤頂面受到雨水的沖刷，不僅導(dǎo)致河岸嚴(yán)重水土流失，而且也對水環(huán)境產(chǎn)生不良影響。造成河流兩岸水土流失現(xiàn)象嚴(yán)重的原因還包括不合理的土地利用模式和河流兩岸的生態(tài)環(huán)境遭到破壞。河道護(hù)坡技術(shù)在大凌河流域水土流失綜合治理工作中發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。

為了實(shí)現(xiàn)遏制河流兩岸水土流失的目標(biāo)，依據(jù)大凌河目前的生態(tài)環(huán)境狀況，選擇了全系列生態(tài)護(hù)坡技術(shù)、土壤生物工程技術(shù)以及復(fù)合式生物穩(wěn)定技術(shù)作為主要是治理方式來控制水土流失狀況，并選取了不同種類的植物體作為主要的護(hù)坡材料[1]。

1.2.1 全系列生態(tài)護(hù)坡

從河流坡面的底部往上分別種養(yǎng)上沉水植物(金魚藻、狐尾藻)、浮葉植物(睡蓮、眼子菜)等多種各類植物體，直至種植到坡面頂部為止[2]。形成了一個全方位多層次的生態(tài)環(huán)境防護(hù)網(wǎng)，不僅有效的控制了水土流失現(xiàn)象還美化了河道兩岸的環(huán)境。根據(jù)大凌河兩岸的水土流失狀況，對于一些周圍有居民生活的河流區(qū)域和輕度、中度侵蝕的河流區(qū)域的坡面采用了全系列生態(tài)護(hù)坡，區(qū)域面積大約為總工程量的85%。

1.2.2 土壤生物工程護(hù)坡

為了提高邊坡的穩(wěn)定性和牢固性，科學(xué)合理的將一些易存活、生命力頑強(qiáng)的植物體的根、枝扦插、種植在大凌河流域兩岸邊坡，以期利用植物生長將土壤加固，從而控制水土流失現(xiàn)象[3]。在大凌河流域整個土壤生物工程面積可達(dá)到4026m2。

1.2.3 復(fù)合式生物穩(wěn)定技術(shù)

對于水力侵蝕程度較為嚴(yán)重的區(qū)域，將活性植物和工程舉措兩者有效的結(jié)合起來，充分利用錨桿、植生基質(zhì)、植物體，從而實(shí)現(xiàn)對兩岸邊坡的治理和防護(hù)[4]。在大凌河流域內(nèi)選取部分坡面較為陡峭的部分進(jìn)行復(fù)合式生物工程，實(shí)施面積可達(dá)170m.

2 研究方法

本文選用了系統(tǒng)多目標(biāo)決策評價方法對基于河道護(hù)坡技術(shù)的遼寧大凌河流域的水土保持治理效益進(jìn)行評價。利用層次分析法對各個評價指標(biāo)進(jìn)行賦值權(quán)重工作，區(qū)別出各項(xiàng)評價指標(biāo)的貢獻(xiàn)大小[5]。對于不同時期的水土保持治理效益采用Topsis分析法與權(quán)重值相結(jié)合的方式進(jìn)行科學(xué)合理的評判，得出不同時期的水土保持治理工作的效益級別[6]。通過建立該水土保持治理效益評價體系以及最后得出的評價結(jié)果，對今后的大凌河流域水土保持工作的規(guī)劃和方向具有重要參考意義。

2.1 層次分析法原理

層次分析法的作用是把一個難以解決的問題轉(zhuǎn)化為多個相異的層次，并對每個層次里的不同元素進(jìn)行對比，從而可以得到不同的權(quán)重值，合理的對不同因素控制的事物進(jìn)行多指標(biāo)評價[7]。

遞接層次機(jī)構(gòu)原理、標(biāo)度原理和排序原理三者涵蓋了層次分析法的基本原理。運(yùn)用層次分析法解決復(fù)雜問題時，第一步是研究問題的性質(zhì)，從而明確制定整個系統(tǒng)的評價目標(biāo)，然后通過上述研究，繼而將整個系統(tǒng)劃分成不同的影響因素層和指標(biāo)層，按照制定的步驟明確全部判斷矩陣的最大特征值。待上述步驟完成之后，根據(jù)計(jì)算公式CI=(λmax-n)/(n-1)得出一致性指標(biāo)CI的數(shù)值，查閱相關(guān)資料確定對應(yīng)的具有隨機(jī)性的一致性指標(biāo)RI的數(shù)值。通過公式CI=CI/RI最終得出隨機(jī)的一致性比值。通常情況下，當(dāng)最終計(jì)算結(jié)果大于或等于0.1時，判斷矩陣的一致性偏差比較小，可以有效的進(jìn)行層次單排序工作；當(dāng)最終計(jì)算結(jié)果大于0.1時，判斷矩陣的誤差較大，需重新修改矩形，直至計(jì)算結(jié)果滿足要求。

2.2Topsis法原理

Topsis法經(jīng)常應(yīng)用于多目標(biāo)策略的分析案例中，它的基本應(yīng)用原理是將初始數(shù)據(jù)的矩陣進(jìn)行歸一化計(jì)算，進(jìn)而得出整個分析案例中的最佳方法和最差方法，然后求出各個評價指標(biāo)到最佳方法和最差方法之間的距離值，并將最后求出的和最佳方法的相對接近度作為評判根據(jù)[8]。假設(shè)整個案例有x個待評價個體，每個評價個體含有的評價指標(biāo)數(shù)量為y個，則評價指標(biāo)矩陣T:

(1)

對各項(xiàng)指標(biāo)分別進(jìn)行歸一化計(jì)算:

(2)

最終通過計(jì)算得出：

(3)

將通過層次分析法得出的每隔評價指標(biāo)的權(quán)重Wj和矩陣Z*結(jié)合起來，得到：

(4)

將由每一列的最大值和最小值組成的最佳、最差方法向量設(shè)為：

Z+=(Zmax1Zmax2…Zmaxy)

Z-=(Zmin1Zmin2…Zmaxy)

(5)

將第i個評價個體和最佳方案、最差方案之間的距離為：

(6)

第i個評價個體和最佳方法的相似接近度:

(7)

CI的數(shù)值越大表示方案可行度高，綜合效益好[9]。

3 評價結(jié)果與分析

3.1 評價指標(biāo)的選擇

深入研究了大凌河流域的實(shí)際狀況，結(jié)合相關(guān)資料，將林地面積、草地面積、田地面積、水生植物面積作為評價水土保持治理效益的指標(biāo)項(xiàng)目，通過治理的面積反映出治理的效果(表)，構(gòu)建合理的大凌河流域水土保持治理效益的評價體系。

表1 2008—2015年大凌河流域水土保持治理效益各評價指標(biāo)值

3.2 層次分析結(jié)果

將大凌河流域水土保持治理效益各評價指標(biāo)的使用層次分析法進(jìn)行判定。由于CIj=0不變，所以CR=0<1,由此可得所進(jìn)行的判定工作最后的排列順序是正確無誤，各個評價指標(biāo)項(xiàng)是符合案例要求的。通過層次分析可以得出每個不同評價指標(biāo)的權(quán)重值，然后根據(jù)權(quán)重值對各個評價指標(biāo)重要性進(jìn)行排序；在大凌河流域水土保持治理工作中，水生植物面積、治理面積、林地面積是整個水土保持治理效益評價體系的關(guān)鍵點(diǎn)，以后的水土保持治理效益評價體系應(yīng)該圍繞這幾個關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行構(gòu)建。

由表2可以得出，大凌河流域各個評價指標(biāo)中，水生植物面積、治理面積、林地面積最為關(guān)鍵，其權(quán)重值已占全部權(quán)重的74%，在整個水土保持治理工作中處于一個重要地位，是促使整個大凌河流域水土保持效益有明顯提高的關(guān)鍵因子。以后進(jìn)行水土保持治理工作時，應(yīng)以該評價結(jié)果為參考，大力增加水生植物面積、治理面積、林地面積的比例，但同時也不能忽視其他指標(biāo)項(xiàng)給整個大凌河流域的水土保持治理工作帶來的影響，要充分發(fā)揮每個指標(biāo)項(xiàng)的作用，是大凌河流域水土保持治理效益達(dá)到最大化。

表2 評價指標(biāo)項(xiàng)排列順序結(jié)果

3.3Topsis結(jié)果分析

為使層次分析法對大凌河流域水土保持工作效益的評價更具有說服力，更為準(zhǔn)確，通過Topsis發(fā)再次對大凌河流域水土保持工作效益展開評價工作，通過一系列計(jì)算得到2008—2015年的評分值為：0.34，0.38，0.30，0.46，0.49，0.55，0.63，0.76，0.89。

將Topsis結(jié)果和層次分析法得到的結(jié)果進(jìn)行線性回歸分析[10]，可以看出兩者的擬合度十分高，相似系數(shù)約為0.9726，驗(yàn)證了兩者評價方法對大凌河流域水土保持工作效益的評價都是可靠的，對其他地區(qū)的水土保持工作重要的借鑒意義。

4 結(jié) 語

本次評價工作參考了大量大凌河流域的有關(guān)資料，將層次分析法和Topsis法兩者有效的結(jié)合起來，對大凌河流域水土保持工作效益進(jìn)行了全方位評價，得到如下結(jié)論：

1)層次分析法可以準(zhǔn)確得出每個不同評價指標(biāo)的權(quán)重值，并對各個評價指標(biāo)的重要性進(jìn)行排序；水生植物面積、治理面積、林地面積是整個大凌河流域水土保持治理效益評價體系的關(guān)鍵點(diǎn)，以后的水土保持治理效益評價體系應(yīng)該圍繞這幾個關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行構(gòu)建。

2)大凌河流域的水土保持治理工作在開展初期效果不佳，尤其是2010年效益最差。這是因?yàn)榇罅韬恿饔虻乃帘３种卫砉ぷ鏖_展初期認(rèn)識不足，各個方面都在摸索展開，導(dǎo)致水土流失狀況沒有得到良好的控制；隨著時間的推移，河道護(hù)坡技術(shù)的順利進(jìn)展，治理效益逐步提升，說明整個大嶺河流域的水土流失現(xiàn)象被有效控制，整體態(tài)勢向良性發(fā)展。

3)層次分析法和Topsis法兩者有效結(jié)合是科學(xué)可行的，不僅能夠得到準(zhǔn)確的判定結(jié)果，而且適用于各個地區(qū)的水土保持工作效益評價工作。

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1007-7596(2017)02-0168-04

2017-02-13

劉春華(1971-)，男，遼寧阜新人，工程師，從事水土保持監(jiān)督執(zhí)法和水政監(jiān)察等工作。

S

B

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