东津河不同生态护坡技术适用性分析

吴 瑕

(安徽省宁国市财政局，安徽 宁国 242300)

传统护岸措施可改变河流附近动植物的生长环境、破坏流域内原有的生物食物链，对生态环境具有较大的负面影响，而生态护坡技术在保证护坡行洪、排涝以及水土保持等功能的基础之上还要考虑景观与生态效益[1]，有利于滨水区的景观环境和生态平衡的发展，已成为护岸技术的必然发展趋势。生态护坡技术可分为许多不同的类型，如三维植物网、绿化混凝土、连锁水工砌块、三维排水柔性生态袋、以及椰网植生带护坡等[2]，这些不同的生态护坡技术在不同的工程中具有相异的适用性，因此有必要对其进行适用性评价，以因地制宜选择出最适合的护坡方案[3]。目前，不同护坡技术的比较大多基于定性分析[4]，其精细化化水平不高，缪曹富和陆华山提出了基于AHP-FL模型的河道不同类型护坡技术综合评价法[5]，为实际工程中不同类型护坡技术的选用提供了有效的定量分析方法；但是，该方法目前只应用于传统护坡技术与生态护坡之间的比较，而没有用于评价不同细分生态护坡技术的适用性。鉴于此，本文以安徽省宁国市东津河为例，基于AHP-FL模型评价了三维植物网、连锁水工砌块和绿化混凝土护坡在该河护岸工程中的适用性，以为该地区的水生态文明建设提供科学参考，并为生态护坡技术的选用提供经验。

1 分析方法

1.1 研究区域概况

安徽省宁国市位于皖东南，市域面积2487km2，总人口38.59万，境内主要为长江下游水阳江水系，有大小河流515条，河道总长2103.8km，河网密度859m/km2，流域面积2369.4km2。宁国市被列为安徽省首批水生态文明城市建设，目前已摸索出了一条“构筑生态屏障，防止水土流失，调整林业结构，实现持续发展”的工作原则，大力实施绿色护岸工程，保护了河堤、改善了环境，效益明显[6]。东津河位于宁国市境内，是水阳江上游三源(东津河、中津河、西津河)之一，流域面积1323km2，总落差410m，主河道长74km。目前，东津河的防洪标准较低，例如，其城区段防洪能力仅为5年一遇，远未达到城市20至50年一遇的防洪标准要求[7]，因此对其进行护坡改造工程具有较强的必要性。随着人们对生态环境认识的进一步提高，东津河未来的护坡类型必然将以生态护坡为主，而目前关于不同生态护坡技术在东津河工程中的适用性则几乎未被定量地分析过。

1.2 生态护坡技术

生态护坡技术可细分为许多不同的类型，如植草、土工材料植草、特种混凝土、基材类、以及喷播类护坡等，在各种生态护坡技术中，三维植物网护坡技术已经在黄河小浪底工程温孟滩段黄河大堤防护等工程中得到了应用，连锁水工砌块护坡技术已经在厦门深青溪、瑶山溪综合治理等工程中得到了应用，绿化混凝土护坡技术已经在重庆开县新城防洪护岸等工程工程中得到了应用；这几类生态护坡技术已经在实际工程案例中得到了广泛的检验，具有经济合理、技术成熟、施工方便等特点，因此被选为本文的重点研究对象。

1.3 AHP-FL评价法

AHP-FL模型由缪曹富和陆华山提出，可用于定量评价不同护坡技术在某项案例中的适用性，该方法可分解为两部分，分别为层次分析(AHP)和模糊逻辑评价(FL)。其中AHP部分主要用于确定层次结构与权重值，其表达式包括：

(1)

C=M×Zi，i=1，2，3，4

(2)

式中，M—目标层，Z—准则层，F—方案层，q—各因子的权重值，C—组合权重集。

AHP-FL模型中的FL部分主要用于确定各因子的隶属度及综合评价指数。该方法采用闫晓惠等人提出的FL评价步骤[8]来确定方案层各因子的隶属度，主要采用“优”、“中”、“差”三个类别集合。综合评价指数的公式包括：

E=M×L

(3)

(4)

式中,E—准则层各因子的评价指数，M—某方案层各因子的相对权重，L—方案层各因子的优劣隶属度，R—综合评价指数。AHP-FL模型各参数的具体取值方法与确定过程可参见文献[5]。

1.4 评价指标与权重

评价指标与权重值的选用主要参考缪曹富和陆华山的研究成果，该评价体系以护坡技术适用度为最终的目标层，以基本功能、生态功能、建设与经济、社会效益4项因素为准则层，以稳定性能、自净能力、管理维护、整体协调性等16项指标为方案层。各层指标及其权重值见表1。

2 分析结果

2.1 适用度评价因子隶属度

采用AHP-FL评价法得到东津河不同生态护坡技术适用性分析中方案层各因子的优劣隶属度，结果列于表1中。

表1 生态护坡技术适用度评价指标与权重

根据表1可得知不同生态护坡技术在东津河案例中各个评价方面的性能，例如：在防洪能力方面，绿化混凝土护坡技术隶属于“优”集合的隶属度最高为0.803，三维植物网护坡技术最低、为0.693，因此，在东津河的具体条件下，3种护坡技术在防洪能力方面由强到弱依次为绿化混凝土、连锁水工砌块和三维植物网护坡；在水土保持方面，3种护坡技术由强到弱依次为三维植物网、连锁水工砌块和绿化混凝土护坡；在工程造价方面，3种护坡技术由低到高依次为连锁水工砌块、三维植物网和绿化混凝土护坡；在公众认可度方面，3种护坡技术由高到低依次为连锁水工砌块、三维植物网和绿化混凝土；同理可得其它各方面的优劣度。

2.2 权重化隶属度

适用度评价因子隶属度仅表示不同生态护坡技术在各个方面的性能，但没有考虑这些方面本身的重要性，因此需要将表1所示的隶属度进行权重化，结果如表2所示。权重化隶属度是性能与重要性的综合反映，在数值方面为隶属度与相对权重值的乘积。例如，三维植物网护坡在防洪能力方面隶属于“优”集合的隶属度为0.693，防洪能力本身的相对权重值为0.526，则权重化隶属度值为两者乘积、即36.452%。

表2 适用度评价因子的隶属度值

表3 适用度评价因子的权重化隶属度值 单位：%

2.3 不同生态护坡技术综合适用度

根据表3数据，利用AHP-FL模型计算准则层各因子的评价指数值，如图1所示。从基本功能角度看，东津河护坡工程最适宜采用绿化混凝土护坡技术；从生态功能角度看，最适宜采用三维植物网护坡技术；从建设与经济角度看，最适宜采用连锁水工砌块护坡技术；从社会效益角度看，最适宜采用连锁水工砌块护坡技术。由于各个层面具有相同的重要性，取以上各项的平均值，得到东津河不同生态护坡技术的综合适用度值，三维植物网护坡技术、连锁水工砌块护坡技术、绿化混凝土护坡技术的结果分别为85.989、86.711和84.847。因此，在东津河生态护岸工程中，最适宜采用连锁水工砌块护坡技术，其次为三维植物网护坡技术，最后为绿化混凝土护坡技术。

图1 东津河不同生态护坡技术适用度指数

3 结论

采用AHP-FL模型进行了东津河不同生态护坡技术的适用性分析，结果表明各种生态护坡技术从最适宜到不适宜排序依次为：连锁水工砌块护坡技术、三维植物网护坡技术、绿化混凝土护坡技术。据笔者所知，本文首次将AHP-FL模型应用在生态护坡技术的对比分析中，该方法操作简单、过程明确、结果直观，具有很高的推广价值；但在权重值的确定过程中还是不可避免地具有一定的主观性，在以后的研究中可以重点探讨权重值更为客观化的确定方法。

[1] 张蛟龙. 河道生态护坡关键技术及生态功能[J]. 水利规划与设计, 2016(01): 82- 84．

[2] 宋睿, 高礼洪, 邱辉, 等. 多种生态护坡技术在丽水市瓯江堤防工程中的应用研究[J]. 浙江水利科技, 2015, 43(01): 67- 71．

[3] 吴事陆. 城市河道生态护坡工程设计分析[J]. 水利技术监督, 2016(02): 24- 25．

[4] 宋岩. 海城市河道治理生态护坡方案研究[J]. 水利规划与设计, 2017(04): 101- 104．

[5] 缪曹富, 陆华山. 基于APH-FL模型的河道不同类型护坡技术综合评价[J]. 水利规划与设计, 2017(08): 31- 37．

[6] 鄢永辉. 宁国市水生态文明城市建设思考[J]. 江淮水利科技, 2015(06): 38- 40．

[7] 刘声喜. 宁国市绿色护岸工程成效分析[J]. 林业科技开发, 2001(z1): 61- 62．

[8] 闫晓惠, 陈新, 张博威. 模糊逻辑在水利工程环境评价中的应用探析[J]. 科技展望, 2015(23): 065．