東津河不同生態(tài)護坡技術適用性分析

吳 瑕

(安徽省寧國市財政局，安徽 寧國 242300)

傳統(tǒng)護岸措施可改變河流附近動植物的生長環(huán)境、破壞流域內(nèi)原有的生物食物鏈，對生態(tài)環(huán)境具有較大的負面影響，而生態(tài)護坡技術在保證護坡行洪、排澇以及水土保持等功能的基礎之上還要考慮景觀與生態(tài)效益[1]，有利于濱水區(qū)的景觀環(huán)境和生態(tài)平衡的發(fā)展，已成為護岸技術的必然發(fā)展趨勢。生態(tài)護坡技術可分為許多不同的類型，如三維植物網(wǎng)、綠化混凝土、連鎖水工砌塊、三維排水柔性生態(tài)袋、以及椰網(wǎng)植生帶護坡等[2]，這些不同的生態(tài)護坡技術在不同的工程中具有相異的適用性，因此有必要對其進行適用性評價，以因地制宜選擇出最適合的護坡方案[3]。目前，不同護坡技術的比較大多基于定性分析[4]，其精細化化水平不高，繆曹富和陸華山提出了基于AHP-FL模型的河道不同類型護坡技術綜合評價法[5]，為實際工程中不同類型護坡技術的選用提供了有效的定量分析方法；但是，該方法目前只應用于傳統(tǒng)護坡技術與生態(tài)護坡之間的比較，而沒有用于評價不同細分生態(tài)護坡技術的適用性。鑒于此，本文以安徽省寧國市東津河為例，基于AHP-FL模型評價了三維植物網(wǎng)、連鎖水工砌塊和綠化混凝土護坡在該河護岸工程中的適用性，以為該地區(qū)的水生態(tài)文明建設提供科學參考，并為生態(tài)護坡技術的選用提供經(jīng)驗。

1 分析方法

1.1 研究區(qū)域概況

安徽省寧國市位于皖東南，市域面積2487km2，總人口38.59萬，境內(nèi)主要為長江下游水陽江水系，有大小河流515條，河道總長2103.8km，河網(wǎng)密度859m/km2，流域面積2369.4km2。寧國市被列為安徽省首批水生態(tài)文明城市建設，目前已摸索出了一條“構筑生態(tài)屏障，防止水土流失，調整林業(yè)結構，實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展”的工作原則，大力實施綠色護岸工程，保護了河堤、改善了環(huán)境，效益明顯[6]。東津河位于寧國市境內(nèi)，是水陽江上游三源(東津河、中津河、西津河)之一，流域面積1323km2，總落差410m，主河道長74km。目前，東津河的防洪標準較低，例如，其城區(qū)段防洪能力僅為5年一遇，遠未達到城市20至50年一遇的防洪標準要求[7]，因此對其進行護坡改造工程具有較強的必要性。隨著人們對生態(tài)環(huán)境認識的進一步提高，東津河未來的護坡類型必然將以生態(tài)護坡為主，而目前關于不同生態(tài)護坡技術在東津河工程中的適用性則幾乎未被定量地分析過。

1.2 生態(tài)護坡技術

生態(tài)護坡技術可細分為許多不同的類型，如植草、土工材料植草、特種混凝土、基材類、以及噴播類護坡等，在各種生態(tài)護坡技術中，三維植物網(wǎng)護坡技術已經(jīng)在黃河小浪底工程溫孟灘段黃河大堤防護等工程中得到了應用，連鎖水工砌塊護坡技術已經(jīng)在廈門深青溪、瑤山溪綜合治理等工程中得到了應用，綠化混凝土護坡技術已經(jīng)在重慶開縣新城防洪護岸等工程工程中得到了應用；這幾類生態(tài)護坡技術已經(jīng)在實際工程案例中得到了廣泛的檢驗，具有經(jīng)濟合理、技術成熟、施工方便等特點，因此被選為本文的重點研究對象。

1.3 AHP-FL評價法

AHP-FL模型由繆曹富和陸華山提出，可用于定量評價不同護坡技術在某項案例中的適用性，該方法可分解為兩部分，分別為層次分析(AHP)和模糊邏輯評價(FL)。其中AHP部分主要用于確定層次結構與權重值，其表達式包括：

(1)

C=M×Zi，i=1，2，3，4

(2)

式中，M—目標層，Z—準則層，F(xiàn)—方案層，q—各因子的權重值，C—組合權重集。

AHP-FL模型中的FL部分主要用于確定各因子的隸屬度及綜合評價指數(shù)。該方法采用閆曉惠等人提出的FL評價步驟[8]來確定方案層各因子的隸屬度，主要采用“優(yōu)”、“中”、“差”三個類別集合。綜合評價指數(shù)的公式包括：

E=M×L

(3)

(4)

式中,E—準則層各因子的評價指數(shù)，M—某方案層各因子的相對權重，L—方案層各因子的優(yōu)劣隸屬度，R—綜合評價指數(shù)。AHP-FL模型各參數(shù)的具體取值方法與確定過程可參見文獻[5]。

1.4 評價指標與權重

評價指標與權重值的選用主要參考繆曹富和陸華山的研究成果，該評價體系以護坡技術適用度為最終的目標層，以基本功能、生態(tài)功能、建設與經(jīng)濟、社會效益4項因素為準則層，以穩(wěn)定性能、自凈能力、管理維護、整體協(xié)調性等16項指標為方案層。各層指標及其權重值見表1。

2 分析結果

2.1 適用度評價因子隸屬度

采用AHP-FL評價法得到東津河不同生態(tài)護坡技術適用性分析中方案層各因子的優(yōu)劣隸屬度，結果列于表1中。

表1 生態(tài)護坡技術適用度評價指標與權重

根據(jù)表1可得知不同生態(tài)護坡技術在東津河案例中各個評價方面的性能，例如：在防洪能力方面，綠化混凝土護坡技術隸屬于“優(yōu)”集合的隸屬度最高為0.803，三維植物網(wǎng)護坡技術最低、為0.693，因此，在東津河的具體條件下，3種護坡技術在防洪能力方面由強到弱依次為綠化混凝土、連鎖水工砌塊和三維植物網(wǎng)護坡；在水土保持方面，3種護坡技術由強到弱依次為三維植物網(wǎng)、連鎖水工砌塊和綠化混凝土護坡；在工程造價方面，3種護坡技術由低到高依次為連鎖水工砌塊、三維植物網(wǎng)和綠化混凝土護坡；在公眾認可度方面，3種護坡技術由高到低依次為連鎖水工砌塊、三維植物網(wǎng)和綠化混凝土；同理可得其它各方面的優(yōu)劣度。

2.2 權重化隸屬度

適用度評價因子隸屬度僅表示不同生態(tài)護坡技術在各個方面的性能，但沒有考慮這些方面本身的重要性，因此需要將表1所示的隸屬度進行權重化，結果如表2所示。權重化隸屬度是性能與重要性的綜合反映，在數(shù)值方面為隸屬度與相對權重值的乘積。例如，三維植物網(wǎng)護坡在防洪能力方面隸屬于“優(yōu)”集合的隸屬度為0.693，防洪能力本身的相對權重值為0.526，則權重化隸屬度值為兩者乘積、即36.452%。

表2 適用度評價因子的隸屬度值

表3 適用度評價因子的權重化隸屬度值 單位：%

2.3 不同生態(tài)護坡技術綜合適用度

根據(jù)表3數(shù)據(jù)，利用AHP-FL模型計算準則層各因子的評價指數(shù)值，如圖1所示。從基本功能角度看，東津河護坡工程最適宜采用綠化混凝土護坡技術；從生態(tài)功能角度看，最適宜采用三維植物網(wǎng)護坡技術；從建設與經(jīng)濟角度看，最適宜采用連鎖水工砌塊護坡技術；從社會效益角度看，最適宜采用連鎖水工砌塊護坡技術。由于各個層面具有相同的重要性，取以上各項的平均值，得到東津河不同生態(tài)護坡技術的綜合適用度值，三維植物網(wǎng)護坡技術、連鎖水工砌塊護坡技術、綠化混凝土護坡技術的結果分別為85.989、86.711和84.847。因此，在東津河生態(tài)護岸工程中，最適宜采用連鎖水工砌塊護坡技術，其次為三維植物網(wǎng)護坡技術，最后為綠化混凝土護坡技術。

圖1 東津河不同生態(tài)護坡技術適用度指數(shù)

3 結論

采用AHP-FL模型進行了東津河不同生態(tài)護坡技術的適用性分析，結果表明各種生態(tài)護坡技術從最適宜到不適宜排序依次為：連鎖水工砌塊護坡技術、三維植物網(wǎng)護坡技術、綠化混凝土護坡技術。據(jù)筆者所知，本文首次將AHP-FL模型應用在生態(tài)護坡技術的對比分析中，該方法操作簡單、過程明確、結果直觀，具有很高的推廣價值；但在權重值的確定過程中還是不可避免地具有一定的主觀性，在以后的研究中可以重點探討權重值更為客觀化的確定方法。

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