李海文，鮑學(xué)英

川藏鐵路高原脆弱區(qū)沿線(xiàn)受損生態(tài)空間修復(fù)狀況綜合評(píng)價(jià)

李海文，鮑學(xué)英

(蘭州交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

基于川藏鐵路青藏高原地區(qū)環(huán)境脆弱，且鐵路沿線(xiàn)生態(tài)空間修復(fù)在環(huán)境保護(hù)和水土保持中的重要作用，從土壤生態(tài)修復(fù)、植被修復(fù)、水環(huán)境修復(fù)、自然資源修復(fù)、大氣環(huán)境修復(fù)以及工程措施修復(fù)等6個(gè)方面建立綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。利用博弈論(GT)將IGAHP法和向量夾角余弦法加權(quán)組合，確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重；運(yùn)用二維云模型從效果和經(jīng)濟(jì)性2方面對(duì)鐵路沿線(xiàn)生態(tài)空間修復(fù)狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，借助MATLAB繪制二維云圖，并計(jì)算貼近度，進(jìn)一步確定評(píng)價(jià)結(jié)果。選取川藏鐵路拉林段作為評(píng)價(jià)對(duì)象，對(duì)其沿線(xiàn)受損生態(tài)空間的修復(fù)狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，驗(yàn)證了該模型的適用性和有效性。

高原脆弱區(qū)；生態(tài)空間修復(fù)；博弈論；IGAHP法；向量夾角余弦法；二維云模型

近年來(lái)，隨著鐵路的不斷建設(shè)對(duì)鐵路沿線(xiàn)的土壤、植被、水環(huán)境、大氣環(huán)境等生態(tài)空間造成了嚴(yán)重的破壞，導(dǎo)致水土流失、泥石流等惡性地質(zhì)災(zāi)害經(jīng)常發(fā)生，對(duì)鐵路運(yùn)輸、沿線(xiàn)居民的生命安全、財(cái)產(chǎn)安全造成了極大的威脅，因此如何進(jìn)行受損生態(tài)空間修復(fù)、保護(hù)自然環(huán)境成為社會(huì)各界專(zhuān)家學(xué)者重點(diǎn)研究的問(wèn)題。目前許多學(xué)者對(duì)生態(tài)修復(fù)的技術(shù)及生態(tài)修復(fù)對(duì)水土保持的作用等進(jìn)行研究，于德志[1]對(duì)生態(tài)修復(fù)在水土保持生態(tài)建設(shè)中的優(yōu)化作用進(jìn)行了分析；CAI等[2]利用物種分布模型(SDM)分析了物種空間優(yōu)化對(duì)生態(tài)修復(fù)的作用；HE等[3]利用循環(huán)模型分析了邊坡生態(tài)修復(fù)對(duì)氣候變化的影響。但是，上述文獻(xiàn)只是對(duì)修復(fù)技術(shù)、影響等進(jìn)行了探討，并沒(méi)有對(duì)生態(tài)修復(fù)的效果和經(jīng)濟(jì)性給出具體的分析說(shuō)明，基于此研究現(xiàn)狀，本文以川藏鐵路高原脆弱區(qū)為研究對(duì)象，對(duì)其沿線(xiàn)受損生態(tài)空間修復(fù)從效果和經(jīng)濟(jì)性?xún)煞矫孢M(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。鑒于川藏鐵路高原脆弱區(qū)獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境和地理特征，筆者通過(guò)查閱有關(guān)青藏高原地區(qū)生態(tài)研究的文獻(xiàn)[4?6]，咨詢(xún)?cè)摰貐^(qū)鐵路沿線(xiàn)生態(tài)修復(fù)及環(huán)境保護(hù)的相關(guān)專(zhuān)家建立了川藏鐵路高原脆弱區(qū)沿線(xiàn)受損生態(tài)空間修復(fù)狀況綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；利用博弈論對(duì)IGAHP法與向量夾角余弦法進(jìn)行組合賦權(quán)，即突出了青藏高原脆弱區(qū)環(huán)境的獨(dú)特之處，又考慮了不同因素對(duì)生態(tài)修復(fù)綜合評(píng)價(jià)的影響程度；運(yùn)用二維云模型從生態(tài)修復(fù)的效果和經(jīng)濟(jì)性?xún)煞矫孢M(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并利用MATLAB正向云發(fā)生器生成二維云圖，直觀地反映了綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果。通過(guò)本文的研究為青藏高原脆弱區(qū)生態(tài)空間修復(fù)和環(huán)境保護(hù)提供了理論依據(jù)。

1 高原脆弱區(qū)受損生態(tài)空間修復(fù)狀況綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

生態(tài)空間修復(fù)是指對(duì)受損的生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)重建、改建等方式使其盡可能恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，或者利用生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)能力，輔以人工措施，使遭到破壞的生態(tài)系統(tǒng)逐步恢復(fù)或向良性循環(huán)方向發(fā)展。

基于生態(tài)修復(fù)的含義和要求，本文從土壤生態(tài)修復(fù)、植被修復(fù)、水環(huán)境修復(fù)、自然資源修復(fù)、大氣環(huán)境修復(fù)以及工程措施修復(fù)6個(gè)方面建立了綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。鐵路施工產(chǎn)生的生活垃圾、工業(yè)垃圾會(huì)對(duì)青藏高原本就貧瘠的土壤造成嚴(yán)重的污染，使土壤中的微生物、動(dòng)物死亡，降低土壤中全N，全P，速效P，速效K 等微量元素的礦物養(yǎng)分[7]含量，減弱土壤的肥力，最終使土壤沙化，造成沙暴、水土流失、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。青藏高原地區(qū)土壤中含有豐富的有機(jī)和無(wú)機(jī)碳，是我國(guó)重要的土壤碳庫(kù)[8]，一旦破壞對(duì)該地區(qū)大氣的碳氧平衡會(huì)造成嚴(yán)重的影響，而土壤PH的酸堿性[9]直接影響著植物的存活率，因此土壤的修復(fù)狀況如何主要看這些指標(biāo)是否恢復(fù)到自然狀態(tài)；植被是施工場(chǎng)地生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵，尤其在青藏高原這種高寒缺氧的地區(qū)，高寒草甸[9]等適合青藏高原生長(zhǎng)的特殊植被的蓋度是衡量植被修復(fù)效果的重要指標(biāo)，而植被的高度和密度[10]不僅反映了植被修復(fù)的力度，更能反映土壤肥力修復(fù)的效果；植被修復(fù)不僅要考慮其蓋度，也要考慮種類(lèi)的豐富度和合理搭配來(lái)促進(jìn)植被的生長(zhǎng)和存活，而且青藏高原環(huán)境特殊應(yīng)該多栽種一些抗寒抗凍耐瘠薄且根系能吸收土壤中重金屬微粒[11]的優(yōu)勢(shì)種。由于青藏高原植被修復(fù)比較困難而且修復(fù)成本很高，所以對(duì)于鐵路沿線(xiàn)的特殊植被盡量采用移植保護(hù)的方法，以此來(lái)降低植被修復(fù)的經(jīng)濟(jì)損耗；青藏高原湖泊、河流本就稀少，施工產(chǎn)生的廢水污水應(yīng)該經(jīng)過(guò)層層過(guò)濾再排放，防治污染湖水、河水以及地下水資源；青藏高原地區(qū)自然資源極其豐富，各種潛在的金屬如鉀鹽、鉻鐵礦、銅、鉛鋅、金、鎳礦[12]比比皆是，施工后必須對(duì)礦山生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)，防治自然資源流失。該地區(qū)多為古老的地質(zhì)層和特殊的巖質(zhì)層，鐵路隧道施工必然會(huì)破壞其結(jié)構(gòu)，因此應(yīng)該在施工后對(duì)其進(jìn)行修復(fù)防治大面積破壞，低溫永久凍土帶是青藏高原多年形成的土層，施工產(chǎn)生的高溫會(huì)使凍土層退化，最終導(dǎo)致滑坡和水土流失，所以必須采取措施對(duì)其修復(fù)，而這些修復(fù)從人力、物力以及技術(shù)上都會(huì)產(chǎn)生很高的費(fèi)用；川藏鐵路施工機(jī)械尾氣、施工揚(yáng)塵都會(huì)污染含氧量不足且稀薄的高原空氣，因此空氣中NO，SO2，CO等有毒有害氣體的含量，TSP，PM10，PM1等的含量、有害菌類(lèi)含量、重金屬顆粒含量都是衡量大氣環(huán)境修復(fù)狀況的重要指標(biāo)；此外，利用工程措施來(lái)防止水土流失、防風(fēng)固沙也是生態(tài)修復(fù)的重要體現(xiàn)，尤其路基邊坡綠色防護(hù)，不僅保證了路基的穩(wěn)定，更綠化了環(huán)境，修復(fù)了生態(tài)空間。

通過(guò)以上的分析，本文以6個(gè)一級(jí)指標(biāo)為基礎(chǔ)進(jìn)一步選出26個(gè)二級(jí)指標(biāo)，建立了川藏鐵路高原脆弱區(qū)沿線(xiàn)受損生態(tài)空間修復(fù)狀況綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示。

2 基于GT的組合賦權(quán)模型

2.1 主觀賦權(quán)法—IGAHP法

改進(jìn)群體層次分析法[13](Improved Group Analytic Hierarchy Process, IGAHP)是在傳統(tǒng)層次分析法(AHP)的基礎(chǔ)上通過(guò)分析專(zhuān)家權(quán)重判斷的差異程度來(lái)明確專(zhuān)家的決策權(quán)重系數(shù)，從而弱化單個(gè)專(zhuān)家的評(píng)估的隨機(jī)性、主觀認(rèn)識(shí)上的不確定性和專(zhuān)家間的分歧性對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，最終集結(jié)所有專(zhuān)家的決策得到比較合理的權(quán)重。

設(shè)第位專(zhuān)家用傳統(tǒng)層次分析法得到個(gè)指標(biāo)的權(quán)重為：

則第位和第位專(zhuān)家評(píng)價(jià)的差異程度用歐式距離d(,=1, 2, 3,…,)表示，則

圖1 高原脆弱區(qū)受損生態(tài)空間修復(fù)狀況綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

設(shè)第位專(zhuān)家的評(píng)價(jià)與其他所有專(zhuān)家評(píng)價(jià)的相近程度用d表示，則

可得，第位專(zhuān)家的最終評(píng)價(jià)權(quán)重系數(shù)λ為：

綜上可得IGAHP法確定的權(quán)重為：

2.2 客觀賦權(quán)法—向量夾角余弦法

1) 構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)最優(yōu)值向量和最差值向量[14]

其中

2) 構(gòu)造各評(píng)價(jià)對(duì)象與最優(yōu)值向量和最差值向量的相對(duì)偏差矩陣和Δ

3) 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的向量夾角余弦權(quán)重

2.3 基于GT的加權(quán)組合賦權(quán)模型

博弈論[15](Game Theory, GT)是指研究多個(gè)個(gè)體或團(tuán)隊(duì)之間在特定條件制約下的對(duì)局中利用相關(guān)方的策略，而實(shí)施對(duì)應(yīng)策略的學(xué)科。它是研究具有斗爭(zhēng)或競(jìng)爭(zhēng)性質(zhì)現(xiàn)象的理論和方法，并考慮博弈中的個(gè)體的預(yù)測(cè)行為和實(shí)際行為，研究它們的優(yōu)化策略。利用博弈論在組合賦權(quán)中考慮了主客觀權(quán)重之間的沖突性，通過(guò)尋找兩者之間的最小化偏差以尋求折衷值，達(dá)到主客觀之間互動(dòng)決策的效果，從而使組合權(quán)重達(dá)到最優(yōu)。

設(shè)1，2是主客觀權(quán)重的加權(quán)系數(shù)，為確定權(quán)重方法的種類(lèi)，則組合權(quán)重*為：

根據(jù)博弈論集結(jié)模型優(yōu)化1，2的值，則對(duì)策模型為：

依據(jù)矩陣微分特性，對(duì)式(12)求最優(yōu)化一階 導(dǎo)數(shù)：

解式(13)可得加權(quán)系數(shù)1，2，并進(jìn)行歸一化處理：

則優(yōu)化后指標(biāo)的加權(quán)組合權(quán)重*為：

3 基于二維云模型的評(píng)價(jià)模型

3.1 二維云模型

二維云模型[16?17](Two-Dimensional Cloud Model, TDCM)是綜合評(píng)價(jià)2個(gè)影響因素共同作用下的隨機(jī)性和不確定性問(wèn)題，通過(guò)將2個(gè)維度的定性概念與定量數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換來(lái)綜合評(píng)價(jià)不確定性問(wèn)題的優(yōu)劣程度。

式中：x和y為云滴坐標(biāo)；P和P為條件云滴坐標(biāo)；為超熵；μ為隸屬度。

3.2 綜合評(píng)價(jià)云

高原脆弱區(qū)受損生態(tài)空間修復(fù)的效果和經(jīng)濟(jì)性共同反映修復(fù)的綜合狀況，因此可以以評(píng)價(jià)指標(biāo)為度量，選取效果等級(jí)和經(jīng)濟(jì)等級(jí)作為綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的2個(gè)基礎(chǔ)變量。邀請(qǐng)生態(tài)修復(fù)和經(jīng)濟(jì)性評(píng)估相關(guān)方面的專(zhuān)家以10分為滿(mǎn)分為底層評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行打分，規(guī)定分值精度為0.1。則每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)衡量的修復(fù)效果和實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的經(jīng)濟(jì)性分值分別形成一個(gè)云滴，組成該指標(biāo)的修復(fù)效果云和修復(fù)經(jīng)濟(jì)云，統(tǒng)稱(chēng)為二維綜合評(píng)價(jià)云。利用MATLAB逆向云發(fā)生器生成效果云和經(jīng)濟(jì)云的數(shù)字特征。

式中：，，分別為樣本期望、熵和超熵；x為第位專(zhuān)家打分值，2為樣本方差，為專(zhuān) 家數(shù)。

將二級(jí)效果云數(shù)字特征矩陣和經(jīng)濟(jì)云數(shù)字特征矩陣分別與對(duì)應(yīng)的加權(quán)組合權(quán)重矩陣進(jìn)行合成，可得到一級(jí)效果云和經(jīng)濟(jì)云的數(shù)字特征，進(jìn)而可得最終綜合評(píng)價(jià)云的數(shù)字特征。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)云

將區(qū)間[0,10]平均分成5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)區(qū)間，由式(19)可得每個(gè)區(qū)間的數(shù)字特征，具體的取值范圍、等級(jí)描述和數(shù)字特征如表1所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)等級(jí)數(shù)字特征

3.4 綜合評(píng)價(jià)云圖

將最終得到的綜合評(píng)價(jià)云數(shù)字特征和標(biāo)準(zhǔn)云的數(shù)字特征輸入到MATLAB正向云發(fā)生器，可得到綜合評(píng)價(jià)云圖和標(biāo)準(zhǔn)云圖，通過(guò)對(duì)比分析可初步得出高原脆弱區(qū)受損生態(tài)空間修復(fù)狀況的綜合評(píng)價(jià)等級(jí)。

3.5 貼近度

由于得出的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)云之間存在相似性，為了更加準(zhǔn)確的得出綜合評(píng)價(jià)等級(jí)，利用貼近度來(lái)計(jì)算綜合評(píng)價(jià)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)云的貼近程度，貼近度越大說(shuō)明綜合評(píng)價(jià)結(jié)果越接近該貼近度對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)等級(jí)。

式中：為貼近度；,分別為綜合評(píng)價(jià)云的效

4 實(shí)例分析研究

4.1 工程概況

選取川藏鐵路拉林段(拉薩?林芝)為研究對(duì)象，該段鐵路位于青藏高原東南部，屬于岡底斯山與念青唐古拉山、喜馬拉雅山之間的藏南谷地，雅魯藏布江中游，海拔在2 800～3 700 m之間。山高谷深，氣候極端惡劣。山脈呈東西向縱貫延展，谷嶺相間，地勢(shì)起伏跌宕。該區(qū)域高寒缺氧，空氣稀薄，泥石流、地震、風(fēng)沙等惡性地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，環(huán)境極其惡劣，生態(tài)非常脆弱；而該區(qū)域內(nèi)蘊(yùn)含豐富的各類(lèi)自然資源，并且文物古籍和旅游資源也十分豐富，因此對(duì)于該區(qū)域內(nèi)由于鐵路建設(shè)受損的生態(tài)空間進(jìn)行修復(fù)就顯得尤為重要。

鑒于青藏高原地區(qū)環(huán)境十分脆弱，拉林段環(huán)保小組組織編制了《生態(tài)恢復(fù)方案》，對(duì)竣工后土地生態(tài)恢復(fù)進(jìn)行了統(tǒng)一安排部署，制定了施工方案，堅(jiān)持邊施工邊恢復(fù)的原則，主要采取的生態(tài)修復(fù)措施是截污控源，并盡可能的減少生態(tài)破壞，降低生態(tài)修復(fù)成本。通過(guò)各單位共同的努力，生態(tài)修復(fù)效果良好，生態(tài)環(huán)境趨于良性發(fā)展。

雖然，拉林段鐵路施工時(shí)盡量減少對(duì)環(huán)境的破壞，但對(duì)于當(dāng)?shù)氐耐寥?、植被、水資源等還是造成了一定的影響，因此做出了必要的保護(hù)和修復(fù)措施。對(duì)于受破壞的土壤采取必要手段進(jìn)行了修復(fù)，土壤中微生物的和動(dòng)物的活性、數(shù)量以及土壤PH值得到了良好的恢復(fù)。在施工中對(duì)于地表土進(jìn)行剝離50 cm以上，并集中儲(chǔ)存到規(guī)定區(qū)域，用綠色密目網(wǎng)進(jìn)行苫蓋，四周用編織袋進(jìn)行圍擋，進(jìn)行有效保護(hù)作為復(fù)耕土使用，解決了復(fù)耕土來(lái)源問(wèn)題，降低了成本，而且為生態(tài)恢復(fù)提供了優(yōu)質(zhì)土壤資源，使土壤的有機(jī)物及含碳化合物以低成本得到了良好的改善。施工區(qū)樹(shù)木能移栽的進(jìn)行移栽，移栽不了的運(yùn)往當(dāng)?shù)卮迕窦抑?，?dāng)?shù)卮迕袢∨妥鲲堉饕欠贌静模磕杲o村民留一定期限上山砍樹(shù)，拉林項(xiàng)目將木材送給村民，減少了他們的砍伐量，間接地修復(fù)了森林植被。開(kāi)挖路段的地表植被及草甸異地保存、培植，施工結(jié)束后及時(shí)進(jìn)行復(fù)墾，植被的生長(zhǎng)狀況良好。對(duì)棄碴完畢的邊坡及時(shí)進(jìn)行覆土，按照喬灌草結(jié)合方式并選擇耐寒、耐土壤養(yǎng)分貧瘠的優(yōu)勢(shì)種進(jìn)行了植被恢復(fù)。不論從植被的覆蓋面積還是高度和密度以及種類(lèi)上都滿(mǎn)足了該地區(qū)生態(tài)修復(fù)的要求，且恢復(fù)的效果好，成本低。拉林段兩旁河流眾多，地表水系豐富，為保護(hù)和修復(fù)水資源環(huán)境，施工時(shí)設(shè)置了污水處理站，施工廢水經(jīng)過(guò)三級(jí)沉淀后流入污水處理站，污水處理站投藥進(jìn)行沉淀、過(guò)濾、凈化，水質(zhì)檢測(cè)合格后再行排放，對(duì)于該地區(qū)水資源的修復(fù)起到了良好作用，但處理過(guò)程的成本相對(duì)較高；區(qū)域湖泊和河流，加強(qiáng)了管理和監(jiān)督，統(tǒng)籌管理油污廢棄物，將各類(lèi)垃圾進(jìn)行了分類(lèi)儲(chǔ)放，盡力還原到原有生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)。隧道開(kāi)挖對(duì)凍土層和特殊巖質(zhì)層、礦山資源造成一定的損壞，由于及時(shí)進(jìn)行了支擋和保護(hù)，使得凍土層沒(méi)有進(jìn)一步消融，巖質(zhì)層也沒(méi)有嚴(yán)重的破壞，礦山資源也得到了良好的保護(hù)。拉林項(xiàng)目對(duì)砂石料、洞碴、袋裝水泥運(yùn)輸車(chē)輛頂部進(jìn)行苫蓋，防止粉塵飛散，對(duì)裸露的土層用綠色密目網(wǎng)進(jìn)行遮蓋，在拌合站拌合機(jī)安裝除塵設(shè)施，部分施工便道進(jìn)行硬化，配置專(zhuān)用灑水車(chē)在生活區(qū)、作業(yè)區(qū)進(jìn)行灑水降塵，有效降低因施工引起的粉塵濃度，提高了空氣質(zhì)量。同時(shí)，各個(gè)隧道推廣使用了水壓光面爆破技術(shù)，降低了爆破后粉塵濃度，凈化了空氣，綠色環(huán)保效果十分明顯。拉林項(xiàng)目依靠成立的“馮愛(ài)創(chuàng)新工作室”，加強(qiáng)環(huán)保施工工藝研究與創(chuàng)新，取得了良好的效果，如米林隧道橫洞工區(qū)施工期間產(chǎn)生的硫化氫氣體，立項(xiàng)課題《高原深埋長(zhǎng)大鐵路變質(zhì)巖隧道硫化氫氣體監(jiān)測(cè)及防治研究》進(jìn)行深入研究，解決了隧道氣體監(jiān)控防治問(wèn)題，有效避免了有毒有害氣體的隨意排放。路基邊坡、路基兩側(cè)車(chē)站站場(chǎng)、臨時(shí)道路和施工營(yíng)地等人為破壞所產(chǎn)生水土流失的區(qū)域布設(shè)生物措施，主要以種草和移植原地表植被等修復(fù)措施為主，有效的防止了水土流失。拉薩地區(qū)河寬谷，風(fēng)積沙嚴(yán)重，因而采取固沙、阻沙、輸沙和封沙育草、保護(hù)天然植被等多種防護(hù)措施，構(gòu)成嚴(yán)密的、整體性的防沙結(jié)構(gòu)體系，并采用方格狀透風(fēng)高立式沙障－HDPE阻沙柵欄，防風(fēng)固沙效果良好。根據(jù)拉林段生態(tài)修復(fù)的具體狀況，并邀請(qǐng)6位研究青藏高原生態(tài)環(huán)境、生態(tài)修復(fù)及參加該鐵路建設(shè)的相關(guān)專(zhuān)家按照修復(fù)效果和經(jīng)濟(jì)性對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行打分，記為1和2；對(duì)于評(píng)價(jià)體系中含量等定量指標(biāo)專(zhuān)家根據(jù)其是否符合該地區(qū)的生態(tài)條件以10分為滿(mǎn)分進(jìn)行打分，對(duì)于定性指標(biāo)專(zhuān)家根據(jù)其實(shí)際的表現(xiàn)進(jìn)行打分。具體的打分情況如表2所示。

表2 效果等級(jí)和經(jīng)濟(jì)等級(jí)評(píng)分值

4.2 權(quán)重計(jì)算

4.2.1 IGAHP法權(quán)重

4.2.2 向量夾角余弦法權(quán)重

對(duì)于一級(jí)指標(biāo)專(zhuān)家根據(jù)效果和經(jīng)濟(jì)2方面的情況給出評(píng)分值并代入式(6)~(10)可得到效果云和經(jīng)濟(jì)云的一級(jí)指標(biāo)客觀權(quán)重，分別用

4.2.3 基于GT的加權(quán)組合權(quán)重

將得到的一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)的GT加權(quán)系數(shù)代入式(15)可得效果云和經(jīng)濟(jì)云一級(jí)和二級(jí)指標(biāo)的加權(quán)組合權(quán)重，如表3所示。

4.3 實(shí)例評(píng)價(jià)

將表2中各二級(jí)指標(biāo)的評(píng)分值代入式(17)可得2級(jí)評(píng)價(jià)云的效果云和經(jīng)濟(jì)云的數(shù)字特征；將2級(jí)評(píng)價(jià)云的數(shù)字特征與表3中對(duì)應(yīng)的權(quán)重值代入式(18)可得1級(jí)評(píng)價(jià)云的效果云和經(jīng)濟(jì)云的數(shù)字特征，進(jìn)而得到綜合評(píng)價(jià)云的數(shù)字特征，具體數(shù)值如表3所示。

表3 效果云和經(jīng)濟(jì)云數(shù)字特征

Z40.172(7.042,0.303,0.218)0.168(5.735,0.679,0.213)Z410.044(6.317,0.272,0.203)0.038(5.683,0.856,0.218) Z420.034(7.017,0.230,0.178)0.031(5.950,0.731,0.295) Z430.044(7.017,0.397,0.262)0.043(6.050,0.752,0.189) Z440.031(8.133,0.292,0.220)0.035(7.017,0.564,0.229) Z50.155(7.730,0.369,0.233)0.156(7.305,0.624,0.246)Z510.037(8.433,0.404,0.2580.038(7.850,0.773,0.257) Z520.036(7.667,0.390,0.238)0.042(7.317,0.529,0.248) Z530.043(7.550,0.292,0.207)0.038(7.067,0.752,0.260) Z540.042(7.350,0.397,0.234)0.040(7.000,0.460,0.220) Z60.147(7.604,0.526,0.198)0.157(7.365,0.604,0.235)Z610.032(7.817,0.648,0.099)0.036(7.517,0.738,0.130) Z620.035(7.150,0.543,0.247)0.032(6.817,0.522,0.304) Z630.025(7.967,0.348,0.2560.036(7.700,0.543,0.280)

將表3中綜合評(píng)價(jià)云的數(shù)字特征和標(biāo)準(zhǔn)云的數(shù)字特征輸入到MATLAB正向云發(fā)生器，可得到綜合評(píng)價(jià)云圖如圖2所示；為了更清楚地看出綜合評(píng)價(jià)等級(jí)這里同時(shí)給出了綜合評(píng)價(jià)云的俯視圖如圖3所示。

圖2 綜合評(píng)價(jià)云圖

由圖2可知，川藏鐵路高原脆弱區(qū)沿線(xiàn)受損生態(tài)空間修復(fù)的綜合評(píng)價(jià)等級(jí)介于良好和優(yōu)秀之間，更接近良好，圖3則更清楚的可以看出綜合評(píng)價(jià)結(jié)果與良好基本重合，故可認(rèn)為川藏鐵路高原脆弱區(qū)沿線(xiàn)受損生態(tài)空間修復(fù)的綜合評(píng)價(jià)等級(jí)為良好，即修復(fù)效果比較好，而且成本比較合理。

圖3 綜合評(píng)價(jià)云俯視圖

為了明確一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)，同時(shí)生成1，2，3和44個(gè)一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)云與標(biāo)準(zhǔn)云的對(duì)比圖，如圖4所示。

圖4 1級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)云圖

4.4 計(jì)算相近度

將表3中綜合評(píng)價(jià)云的期望與表1中標(biāo)準(zhǔn)云的期望代入式(20)可得標(biāo)準(zhǔn)云與綜合評(píng)價(jià)云的貼近度，分別用1，2，3，4，5表示。

可知“良好”的標(biāo)準(zhǔn)云與綜合評(píng)價(jià)云的貼近度2最大，進(jìn)一步確定了綜合評(píng)價(jià)等級(jí)為良好。

5 結(jié)論

1)通過(guò)對(duì)川藏鐵路高原脆弱區(qū)沿線(xiàn)獨(dú)特的生態(tài)空間進(jìn)行深入的分析和研究，結(jié)合鐵路施工對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞的情況，建立了高原脆弱區(qū)受損生態(tài)空間修復(fù)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

2) 通過(guò)博弈論將IGAHP法和向量夾角余弦法加權(quán)組合，使權(quán)重分配既突出了高原脆弱區(qū)獨(dú)特的地理環(huán)境特征，又考慮到了主客觀因素的的沖突性和差異性，并利用二維云模型及MATLAB 軟件從修復(fù)效果和經(jīng)濟(jì)性2方面對(duì)川藏鐵路高原脆弱區(qū)沿線(xiàn)受損生態(tài)空間的修復(fù)狀況進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，得出了該評(píng)價(jià)對(duì)象的隸屬等級(jí)。

3) 通過(guò)對(duì)川藏鐵路拉林段高原脆弱區(qū)沿線(xiàn)受損生態(tài)空間的修復(fù)狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為高原脆弱區(qū)生態(tài)保護(hù)和修復(fù)提供了理論依據(jù)，也證明了該評(píng)價(jià)模型的可操作性和適用性。

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Comprehensive evaluation of the restoration status of damaged ecological space along the fragile area of the Sichuan-Tibet Railway Plateau

LI Haiwen, BAO Xueying

(College of Civil Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China)

Based on the fragile environment of the Qinghai-Tibet Plateau of the Sichuan-Tibet Railway and the important role of ecological space restoration along the railway in environmental protection and soil and water conservation, a comprehensive evaluation index system was established from six aspects, which were soil ecological restoration, vegetation restoration, water environment restoration, natural resource restoration, atmospheric environment restoration, and engineering measures restoration. Then the game theory (GT) was used to weight the IGAHP method and the vector angle cosine method to determine the comprehensive weight of each evaluation index. The two-dimensional cloud model was used to comprehensively evaluate the ecological space restoration along the railway from both effects and economy. The MATLAB was used to draw a two-dimensional cloud map and calculate the closeness to further determine the evaluation results. Finally, the La-Lin section of the Sichuan-Tibet Railway was selected as the evaluation object, and the restoration status of the damaged ecological space along the line was comprehensively evaluated, which verified the applicability and effectiveness of the model.

plateau vulnerable area; ecological space restoration; game theory; IGAHP method; vector angle cosine method; two-dimensional cloud model

X171.4

A

1672 ? 7029(2020)09 ? 2412 ? 11

10.19713/j.cnki.43?1423/u. T20191019

2019?11?18

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51768034)

鮑學(xué)英(1974?)，女，寧夏中衛(wèi)人，教授，博士，從事鐵路綠色施工管理研究；E?mail：813257032@qq.com

(編輯 蔣學(xué)東)