汪綠培，陳新新

(1.溫州市甌海區(qū)水利局，浙江 溫州 325000； 2.溫州市甌海區(qū)人民政府 瞿溪街道辦事處，浙江 溫州 325016)

流域河道承載著河流之間的防洪、排澇、引水、供水、生態(tài)、景觀水系之間的作用，是水利工程建設(shè)與水資源可持續(xù)發(fā)展利用的樞紐。流域河道的建設(shè)不僅發(fā)揮著堤岸、護(hù)坡等重要水利工程的功能，而且還包括河道景觀、河道文化、河道環(huán)境等人文內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)人與水的和諧發(fā)展。

近年來，生態(tài)環(huán)境建設(shè)成為熱點(diǎn)問題，在生態(tài)環(huán)境中生態(tài)護(hù)坡與生態(tài)功能成為重點(diǎn)。國內(nèi)研究方面，主要對(duì)生態(tài)護(hù)坡概念、技術(shù)、方法、材料等內(nèi)容進(jìn)行研究，研究方面比較單一，對(duì)護(hù)坡綜合評(píng)價(jià)方面研究尚少，對(duì)護(hù)坡工程類持續(xù)研究也存在一定的局限性。如劉萌[1]以晏黃溝河道進(jìn)行實(shí)地調(diào)查與分析，篩選出生態(tài)護(hù)坡最佳材料組合，并采用層次分析法優(yōu)化護(hù)坡方案；王梅婷等[2]建立了合肥市城市河道生態(tài)護(hù)坡評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用層次分析法進(jìn)行實(shí)例分析，評(píng)價(jià)結(jié)果反映了四里河和南淝河生態(tài)護(hù)坡的特性；卑志鋼等[3]運(yùn)用主成分回歸分析方法和MATLAB 軟件對(duì)上海市青浦區(qū)進(jìn)行計(jì)算對(duì)比，分析的河道淤積成因；許士國等[4]引入模糊多屬性決策模型，建立平原河道生態(tài)型護(hù)坡評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)沈陽市西塘河生態(tài)護(hù)坡工程方案優(yōu)選決策；束波峰[5]運(yùn)用現(xiàn)澆透水生植物高強(qiáng)生態(tài)混凝土技術(shù)在合肥市南淝河某段河堤改造中對(duì)其與加固方案的綜合使用，進(jìn)行了一定的探索。

根據(jù)研究區(qū)域特點(diǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，考慮到浙江省位于華中地區(qū)特殊的地理區(qū)域，從生態(tài)環(huán)境與生態(tài)功能的重要性出發(fā)，以紅旗河片區(qū)河道生態(tài)綜合治理為研究區(qū)域，采用模糊層析-主成分分析法，將兩個(gè)方法的主觀分析與客觀分析相結(jié)合，對(duì)河道的生態(tài)護(hù)坡進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，對(duì)研究區(qū)域的可持續(xù)利用具有一定的參考借鑒。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

邊坡的穩(wěn)定是流域形態(tài)穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)，引入生態(tài)概念，形成生態(tài)系統(tǒng)功能的可持續(xù)發(fā)展的統(tǒng)一整體。生態(tài)護(hù)坡綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要從功能性評(píng)價(jià)、安全性評(píng)價(jià)、環(huán)境性評(píng)價(jià)、適宜性評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)等5個(gè)方面內(nèi)容進(jìn)行綜合選取?？紤]到各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的收集與選取量綱不統(tǒng)一，結(jié)合水利功能性作為生態(tài)護(hù)坡建設(shè)的基礎(chǔ)，重點(diǎn)從安全性、生態(tài)環(huán)境、適宜性、經(jīng)濟(jì)效益4個(gè)方面進(jìn)行生態(tài)護(hù)坡綜合評(píng)價(jià)。

評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取方法多種多樣，選取原則應(yīng)該滿足科學(xué)性、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合、易選取性、獨(dú)立性、層次性、預(yù)測性，在運(yùn)用指標(biāo)量化方法的基礎(chǔ)上，構(gòu)建十字港河水庫水源區(qū)河道生態(tài)護(hù)坡綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，具體指標(biāo)體系見圖1。

圖1 生態(tài)護(hù)坡綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)指標(biāo)量化方法，定量指標(biāo)相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算的指標(biāo)值，并設(shè)有與指標(biāo)值呈線性關(guān)系的分值；定性指標(biāo)是采用一種主觀性打分方法 ，即德爾菲法，選取一定專業(yè)領(lǐng)域的專家，根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)和主觀性進(jìn)行打分，預(yù)測統(tǒng)計(jì)分布特征并反饋，專家進(jìn)行修正打分，經(jīng)過反復(fù)修正打分，最終確定打分值。根據(jù)河道特點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)，評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分為4個(gè)級(jí)別，即1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)，具體各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 生態(tài)護(hù)坡綜合評(píng)價(jià)各個(gè)指標(biāo)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2 評(píng)價(jià)方法[6-7]

目前，區(qū)域河道生態(tài)護(hù)坡評(píng)價(jià)方法研究的主要方法有多目標(biāo)決策法、灰色關(guān)聯(lián)度法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、投影尋蹤法、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)、主成分分析法等，每種方法都有具有相應(yīng)的適用范圍和條件。本文選用模糊層次分析和主成分分析法對(duì)生態(tài)護(hù)坡進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，考慮到各個(gè)指標(biāo)間的相互獨(dú)立性和量綱不統(tǒng)一性，避免權(quán)重的均一性導(dǎo)致指標(biāo)之間的非公平。

具體計(jì)算步驟如下：

1) 模糊層析分析主要是權(quán)重的確定，存在對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的主觀性，采用Z-Score法進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，運(yùn)用層次分析法中0.1～0.9標(biāo)度法，通過轉(zhuǎn)換來判斷模糊矩陣的一致性。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 研究區(qū)概況

紅旗河片區(qū)位于京杭大運(yùn)河與西塘河之間，下轄6條河流，面積超過11×104m2。自北向南依次為南洋河、周家河、紅旗河、后橫港、連通港以及貫通南北的十字港。

十字港河，南起西塘河，北至錢家浜，全長2 487m?，F(xiàn)河寬6～30 m，規(guī)劃控制河寬20～25 m，規(guī)劃河底標(biāo)高為0.00 m，常水位1.35 m，整體南北走向，屬于運(yùn)河水系。

3.2 數(shù)據(jù)來源

參考紅旗河片區(qū)河道治理水利工程調(diào)查評(píng)價(jià)與水資源優(yōu)化配置分析的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系相關(guān)研究成果，根據(jù)浙江省水資源公報(bào)與浙江省統(tǒng)計(jì)年鑒等相關(guān)資料的收集，以2016現(xiàn)狀年的數(shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行生態(tài)護(hù)坡綜合評(píng)價(jià)。

3.3 穩(wěn)定評(píng)價(jià)分析

針對(duì)紅旗河片區(qū)河道綜合治理，擬選取西塘河采用堤防河流生態(tài)帶、錢家浜采用生態(tài)混凝土護(hù)坡、十字港河采用石籠谷坊3中生態(tài)護(hù)坡形式，運(yùn)用模糊層次-主成分分析法進(jìn)行生態(tài)護(hù)坡綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)模型層次分析法，通過分別確定定性分值和定量分值，以獲得相應(yīng)的評(píng)價(jià)值。根據(jù)評(píng)價(jià)值與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算各個(gè)指標(biāo)的隸屬度，確定模糊綜合矩陣，相應(yīng)求出各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值。運(yùn)用德爾菲法確定打分值與權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，求出各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值，具體計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重及評(píng)價(jià)值

從表2可知，根據(jù)指標(biāo)層的12個(gè)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果，在3中生態(tài)護(hù)坡形式中，采用堤防河流生態(tài)帶建設(shè)表現(xiàn)出較好的安全性、生態(tài)環(huán)境、適宜性，從成本角度考慮，堤防河流生態(tài)帶建設(shè)成本低，同時(shí)也易于維護(hù)施工。生態(tài)混凝土護(hù)坡建設(shè)表現(xiàn)出來較差，因?yàn)樯a(chǎn)工藝比較不完美，成本高，對(duì)護(hù)坡周邊土壤與地下水交換存在一定障礙性。石籠谷坊生態(tài)護(hù)坡的優(yōu)越性介于堤防河流生態(tài)帶和生態(tài)混凝土護(hù)坡之間，安全性和景觀性有待改善和提高。

運(yùn)用主成分分析法進(jìn)行計(jì)算分析，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，并計(jì)算特征值與累計(jì)方差貢獻(xiàn)率，并提取主因子，得到主因子分析表，見表3。

表3 主成分提取分析

根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)中一般認(rèn)為的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到85%以上的要求，說明包含12項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)所有信息。為滿足更多的信息，故提取3個(gè)主因子，即第1主因子，特征值為10.509；第2主因子，特征值為1.806；第3主因子，特征值為1.589，作為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。具體主因子載荷矩陣見表4。

表4 主因子載荷矩陣

從表4載荷矩陣中可以看出，第1主因子中B11、B21、B23、B32、B33、B41具有較高的載荷。由此可見，影響生態(tài)護(hù)坡綜合評(píng)價(jià)的主要因素有安全穩(wěn)定性、物種多樣性、水環(huán)境修復(fù)效果、整體協(xié)調(diào)性、植被覆蓋率、工程年費(fèi)用。

根據(jù)3個(gè)主成分所確定各主成分的特征值與所提取主成分特征值之和的比值，建立主成分綜合評(píng)價(jià)模型，計(jì)算公式為:

P=0.756P1+0.129P2+0.114P3

綜合評(píng)價(jià)值計(jì)算結(jié)果見表5。

表5 河道生態(tài)護(hù)坡綜合評(píng)價(jià)值

由綜合評(píng)價(jià)值計(jì)算結(jié)果可知，西塘河的堤防河流生態(tài)帶綜合評(píng)價(jià)值最好，錢家浜的生態(tài)混凝土護(hù)坡相對(duì)較差，十字港河的石籠谷坊護(hù)坡效果處于兩者之間。堤防河流生態(tài)帶護(hù)坡具有傳統(tǒng)的河道護(hù)坡效果，同時(shí)還具有防止水土流失的功能，還融入了生態(tài)景觀和生態(tài)文化等諸多方面，實(shí)現(xiàn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

本文采用模糊層次分析和主成分分析法進(jìn)行計(jì)算，模糊層次分析法對(duì)以上3種護(hù)坡進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，西塘河的堤防河流生態(tài)帶得分2.364；錢家浜的生態(tài)混凝土護(hù)坡得分-1.936；十字港河的石籠谷坊護(hù)坡得分0.545。結(jié)果表明，西塘河的堤防河流生態(tài)帶表現(xiàn)效果好，與主成分分析法得到的排序結(jié)果一致。

4 結(jié) 論

生態(tài)護(hù)坡是河道建設(shè)的基本內(nèi)容，關(guān)系到河道類型、河道環(huán)境、水文地質(zhì)等具體情況。通過構(gòu)建生態(tài)護(hù)坡綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用模糊層次分析法-主成分分析法進(jìn)行評(píng)價(jià)計(jì)算，由于兩種方法存在指標(biāo)計(jì)算間的差異性，前者要求指標(biāo)具有定量分析，具有一定的數(shù)量；后者需要指標(biāo)數(shù)量不宜過多，因此指標(biāo)選取尤為重要。生態(tài)護(hù)坡類型具有多樣性，考慮到每種生態(tài)護(hù)坡都具有各自的特點(diǎn)，進(jìn)行評(píng)價(jià)方法的選取也尤為重要，采用多種方法進(jìn)行評(píng)價(jià)比較，使評(píng)價(jià)結(jié)果更具有合理性，更能體現(xiàn)出生態(tài)護(hù)坡用于改善河道生態(tài)治理的建設(shè)水平。