基于層次分析法的寧?？h生態(tài)護岸選型研究

中圖分類號：TV85文獻標(biāo)識碼：BDOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2025.06.001

引用格式：，，，等.基于層次分析法的寧?？h生態(tài)護岸選型研究[J].中國水土保持，2025（6）：1-3，6.

傳統(tǒng)護岸多采用漿砌石、混凝土等硬質(zhì)材料，主要從抗沖防洪等安全角度考慮，忽視了水體、護岸的生態(tài)交互，不利于水生動植物的繁衍棲息，影響水體的自凈功能。自20世紀(jì)90年代以來，對生態(tài)護岸的研究與應(yīng)用開始得到重視，并取得了一定的進展[1]根據(jù)材料的組成可將生態(tài)護岸分為天然材料護岸、天然材料與人工材料相結(jié)合的護岸。河道生態(tài)護岸選型方法不同，評價指標(biāo)的選取也不同。目前對生態(tài)護岸的評價以層次分析法為主，從穩(wěn)定性、生態(tài)性、經(jīng)濟性、社會性等角度，選取具有代表性的指標(biāo)，結(jié)合專家打分，得到不同生態(tài)護岸的評分[2]，由此可擇優(yōu)選型。寧海縣位于浙江省寧波市南部沿海，全縣流域面積大于 10km² 的獨立水系有13條。筆者以浙江省寧?？h平原河道為例，基于層次分析法，對生態(tài)護岸的選型進行研究，以期為同類項目提供參考。

1評價指標(biāo)體系

1.1評價指標(biāo)體系的建立

參考《水力計算手冊》、《水利工程生態(tài)護岸設(shè)計規(guī)程》（T/GDHES001—2022），結(jié)合現(xiàn)有研究成果和寧海縣堤岸工程規(guī)劃，考慮指標(biāo)的完整性、系統(tǒng)性、代表性、簡潔性、可操作性，運用層次分析法構(gòu)建寧?？h平原河道生態(tài)護岸綜合評價指標(biāo)體系（見表1）。評價體系分3層，即目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。目標(biāo)層即寧?？h幸福河湖生態(tài)護岸綜合評價；準(zhǔn)則層包括護岸的安全穩(wěn)定性、生態(tài)功能性、經(jīng)濟社會性3個方面；指標(biāo)層包括護坡抗沖性、耐久性、護坡穩(wěn)定性等6項定量指標(biāo)，以及材料環(huán)保性、施工難易度、整體協(xié)調(diào)性3項定性指標(biāo)。

1）護坡抗沖性。用不沖流速 v 表示，依據(jù)《水利工程生態(tài)護岸設(shè)計規(guī)程》（T/GDHES001—2022）附錄B中的規(guī)定，考慮到寧?？h平原河道流速較低，確認(rèn) vgt; 2m/s 時滿足平原河道護坡抗沖性要求。

2）耐久性。用使用壽命 χ_t 表示，以護岸主體結(jié)構(gòu)在保持正常運行狀態(tài)下的使用時間來表征。對于塊石、混凝土護岸，正常使用壽命可達(dá) 50a ;對于格賓石籠擋墻護岸，其鋼絲銹蝕斷裂后即認(rèn)定護岸失去正常使用功能，鋼絲在有腐蝕的環(huán)境下能正常使用30a左右；對于土工袋、抗沖植生毯等護岸，土工織物的使用壽命為 20～40a 。由此，認(rèn)定 tgt;50 a為最好。

3）護坡穩(wěn)定性。用坡度系數(shù) ?_m 表示， m 越大表明坡度越緩，植被固坡能力越強，根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286—2013），為控制建設(shè)成本， m 不宜大于5。

4）通道暢通度。即護岸與空氣、植物、水體的交互能力，用護岸材料孔隙率 p 表示。參考《格賓網(wǎng)石籠擋土墻的設(shè)計和計算方法》《生態(tài)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（CECS361—2013）、《水利工程生態(tài)護岸設(shè)計規(guī)程》（T/GDHES001—2022），認(rèn)定格賓石籠的孔隙率為 30%～40% ，生態(tài)混凝土孔隙率為 25%～30% ，多孔混凝土孔隙率為 25%～30% ?；谏鷳B(tài)護岸，認(rèn)定孔隙率 p?50% 時通道暢通度好， plt;10% 時通道暢通度差。

5）植被覆蓋度。用植被莖葉在護岸上的垂直投影長度占護岸全長的比例 F（%） 表示，基于生態(tài)護岸，認(rèn)定 Flt;30% 時覆蓋度差， Fgt;60% 時覆蓋度好。

6）材料環(huán)保性。根據(jù)護岸斷面中人工材料和自然材料的占比、護岸孔隙率等綜合定性判斷。

7）建設(shè)成本。用生態(tài)護岸設(shè)計斷面建設(shè)成本 c 表示，包括護岸和護坡的建設(shè)成本。參考寧海縣工程建設(shè)成本，認(rèn)定 C?1 000 元/ 時建設(shè)成本低， C? 3000元/ 時建設(shè)成本較高。

8）施工難易度。不同護岸所需的材料不同，施工工藝和方法也不盡相同，施工難度各有區(qū)別。根據(jù)護岸材料獲取、運輸、施工工藝、施工機械、場地施工條件等綜合定性判斷。

9）整體協(xié)調(diào)性。依據(jù)景觀優(yōu)美度，以及生態(tài)護岸與周邊景觀、人文休閑娛樂等適宜程度綜合定性判斷。

1.2 評價指標(biāo)賦分標(biāo)準(zhǔn)

每個單項指標(biāo)賦分10分，得分小于0分時按0分計，超過10分時按10分計?；谝陨险J(rèn)定結(jié)果，各指標(biāo)賦分標(biāo)準(zhǔn)見表2?？紤]各指標(biāo)的取值范圍、單位各有不同，為統(tǒng)一評分標(biāo)準(zhǔn)，對各指標(biāo)的賦分進行率定，通過對數(shù)據(jù)進行無量綱化處理，得到各指標(biāo)評分

2 評價模型

1）層次分析法。該方法是一種常用的決策分析方法，它通過專家打分來構(gòu)建判斷矩陣，進而確定各因素的相對重要性。為保證判斷矩陣的合理性，需對其進行一致性檢驗，計算公式為

R_c=I_c/I_R

式中： I_c 為一致性指標(biāo)； λ_max 為判斷矩陣的最大特征值； n 為判斷矩陣的階數(shù)； R_c 為檢驗系數(shù)，一般認(rèn)為 R_c lt;0.1 時判斷矩陣符合一致性檢驗； I_R 為平均隨機一致性指標(biāo)。

基于層次分析法，構(gòu)建寧海縣平原河道生態(tài)護岸綜合評價指標(biāo)判斷矩陣，經(jīng)一致性檢驗后計算各指標(biāo)權(quán)重平均值，以此確定各指標(biāo)的最終權(quán)重值，見表3。從準(zhǔn)則層來看，安全穩(wěn)定性權(quán)重最大，指標(biāo)最重要，其次是生態(tài)功能性；從單項指標(biāo)來看，護坡抗沖性權(quán)重最大，其次為通道暢通度和耐久性。

2）綜合評分。將各指標(biāo)實值無量綱化處理后，按生態(tài)護岸綜合評價指標(biāo)賦分標(biāo)準(zhǔn)得到各指標(biāo)評分，再乘以權(quán)重得到綜合評分，以此為據(jù)可判優(yōu)劣。計算公式為

式中： N 為生態(tài)護岸綜合評分； B_i 為第 i 個準(zhǔn)則層的權(quán)重； C_ij 為第 i 個準(zhǔn)則層中第 j 個指標(biāo)所占的權(quán)重； X_ij 為第 i 個準(zhǔn)則層中第 j 個指標(biāo)的評分； l 為準(zhǔn)則層的個數(shù)；k 為指標(biāo)層中指標(biāo)的個數(shù)

3生態(tài)護岸評價模型應(yīng)用

3.1 工程概況

選擇寧?？h寧東新城二干渠一期整治工程為研究對象。工程位于寧?？h寧東新城，項目區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，四季分明，雨水充沛，光熱條件較優(yōu)；年均氣溫 16.2^°C ，年均無霜期 230d ;年均降水量1646.7mm ，降水大多集中在5一9月，約占全年降水量的 65.8% 。地貌類型為山前海相沉積平原，地勢平坦，僅東側(cè)分布有丘陵，周邊農(nóng)田密集，河網(wǎng)密布，地面高程 1.5～3.0m 。出露土層上部以海相沉積的黏土和淤泥為主，下部以沖洪積圓礫層為主。根據(jù)毛嶼港流域防洪排澇需求，結(jié)合《寧海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)（寧東新城）排澇規(guī)劃（2017年）》等，確定工程建設(shè)的主要任務(wù)為收集河道沿線平原澇水南排入海，提升區(qū)域的排澇能力。建設(shè)內(nèi)容為治理河道 1.068km ，其中主線長0.803km 岸距寬 20m ，支線長 0.265km 、岸距寬14m ;設(shè)計二干渠河道級別4級、排澇標(biāo)準(zhǔn)20a一遇。

3.2 護岸選型

根據(jù)工程特點及規(guī)劃要求，護岸采取堤岸分離、帶平臺的下直上斜復(fù)合式擋墻結(jié)構(gòu)，設(shè)置寬 2m 的親水平臺，護坡垂直投影長 3m ，坡度系數(shù)為2。根據(jù)河道沿線情況，工程設(shè)計擋墻 + 護坡的護岸結(jié)構(gòu)，選取格賓石籠擋墻、生態(tài)砌塊擋墻作為擋墻結(jié)構(gòu)，干砌石、植草、抗沖植生毯、格賓石籠、聯(lián)鎖塊植草5種護坡，利用生態(tài)護岸評價模型進行方案比選，其結(jié)果見表4、表5。

3.3 評價結(jié)果

由表4、表5可知，生態(tài)砌塊擋墻 + 抗沖植生毯護坡組合的方案綜合評分最高，為最優(yōu)護岸類型。對于同一護坡，在其余條件相同情況下，與生態(tài)砌塊擋墻組合的安全穩(wěn)定性、生態(tài)功能性、經(jīng)濟社會性優(yōu)于與格賓石籠擋墻組合；對于同一擋墻結(jié)構(gòu)，5種護坡綜合得分排序均為抗沖植生毯護坡 gt; 格賓石籠護坡 gt; 植草護坡gt;聯(lián)鎖塊植草護坡 gt; 干砌石護坡。由此可見，生態(tài)砌塊擋墻與抗沖植生毯護坡組合的安全穩(wěn)定性、生態(tài)功能性、經(jīng)濟社會性優(yōu)于與其他護坡組合。

4結(jié)束語

在河道整治項目中，生態(tài)護岸的選擇是一個較為復(fù)雜的過程，影響因素眾多。本研究參考《水力計算手冊》、《水利工程生態(tài)護岸設(shè)計規(guī)程》（T/GDHES001—2022），結(jié)合現(xiàn)有研究成果和寧?？h堤岸工程規(guī)劃，基于層次分析法構(gòu)建了寧?？h平原河道生態(tài)護岸綜合評價指標(biāo)體系及賦分標(biāo)準(zhǔn)，建立了生態(tài)護岸綜合評價模型，并以寧?？h二干渠一期整治工程為例進行了應(yīng)用。結(jié)果表明：寧?？h二干渠一期整治工程最佳護岸類型為生態(tài)砌塊擋墻 + 抗沖植生毯護坡組合；建立的生態(tài)護岸綜合評價指標(biāo)體系和模型可操作性強，能客觀、定量地評價各護岸的安全穩(wěn)定性、生態(tài)功能性、經(jīng)濟社會性，有效降低人為判定的主觀影響，可推廣應(yīng)用。

參考文獻：

[1］賈天寧.基于層次分析法的生態(tài)護岸適用性評價及應(yīng)用研究[D].鄭州：華北水利水電大學(xué)，2022：1-2.

［2］黃迪.大沽河生態(tài)護岸技術(shù)的試驗與評價研究[D].青島：青島理工大學(xué)，2016：19-20.

（責(zé)任編輯 張緒蘭）