■尹貽新 王艷晗 呂春磊 崔志勇

（1.山東泰山路橋工程公司，泰安 271000；2.北京市林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院，北京 100083；3.河南理工大學(xué)，焦作 454000；4.泰安市交通運(yùn)輸局，泰安 271000）

公路是現(xiàn)代交通樞紐的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的重要標(biāo)志。 公路的發(fā)展解決了農(nóng)產(chǎn)品難以運(yùn)輸、山區(qū)因路致貧、縣域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡等重大問題，是實(shí)現(xiàn)中央精準(zhǔn)扶貧，全面建成小康社會(huì)目標(biāo)的重要保障。

公路的建設(shè)雖然促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但也一定程度影響了區(qū)域生態(tài)環(huán)境[1]，因此越來越多的公路邊坡的防護(hù)措施采用生態(tài)護(hù)坡工程[2]。 但是目前我國并沒有一套完整的評(píng)價(jià)公路邊坡生態(tài)防護(hù)工程質(zhì)量的指標(biāo)體系[3-5]，導(dǎo)致邊坡生態(tài)防護(hù)工程的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不一， 未能兼顧植物的固坡能力、水土保持效果與觀賞景觀三者之間的關(guān)系，評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況有所出入。 基此，本研究旨在建立一個(gè)較為全面的公路邊坡生態(tài)防護(hù)指標(biāo)體系，進(jìn)一步用層次分析法進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且為了使評(píng)價(jià)結(jié)果更為科學(xué)引入可變模糊集理論以完善評(píng)價(jià)結(jié)果。

1 層次分析法與（AHP-）可變模糊集理論

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

植被的根系固土能力及其莖葉的水土保持能力是影響植被護(hù)坡工程可靠性的主要因素[6-7]。 根系的固土能力可以有效地提高土體的抗剪強(qiáng)度，增強(qiáng)邊坡抵抗滑移的能力，而莖葉的水土保持能力可以使坡面植物處于良好的生存狀態(tài)。 除了以上兩點(diǎn)基本需求外， 植被護(hù)坡工程需要符合現(xiàn)代審美的需求，護(hù)坡植被搭配的層次感以及顏色帶來的美感可以有效緩解駕駛司機(jī)的疲憊感，因此景觀效果也應(yīng)該是評(píng)價(jià)植被護(hù)坡工程的要素之一。 由于本研究僅考慮生態(tài)防護(hù)的效果， 所以對(duì)工程措施不進(jìn)行評(píng)價(jià)。 從而得出公路邊坡生態(tài)防護(hù)評(píng)價(jià)體系（如圖1所示），僅從植物護(hù)坡的固坡能力（B1）、水土保持能力（B2）和景觀效果（B3）進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

圖1 公路邊坡生態(tài)防護(hù)評(píng)價(jià)體系

1.2 建立判斷矩陣并計(jì)算權(quán)重

建立好各個(gè)層級(jí)的關(guān)系后，便對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行相對(duì)重要性賦值并判斷比較， 分別構(gòu)成A-B，B1-C，B2-C 和B3-C 這4 個(gè)判斷矩陣， 并采用專家打分法對(duì)矩陣進(jìn)行賦值，其計(jì)算步驟如下：

將判斷矩陣的每一列元素做歸一化處理，其元素的一般相為：

當(dāng)C.R.＜0.1 即滿足一致性不需重新計(jì)算。

根據(jù)固坡能力指標(biāo)（B1）、水土保持指標(biāo)（B2）和景觀效果指標(biāo)（B3）對(duì)于公路邊坡生態(tài)防護(hù)評(píng)價(jià)體系（A）的重要性，構(gòu)建表1。

表1 A-B 判斷矩陣的相對(duì)重要關(guān)系賦值

矩陣A-B 通過一致性檢驗(yàn)， 各向量權(quán)重向量W 為：

根據(jù)根系發(fā)育狀況（C1）、邊坡穩(wěn)定性能（C2）、根系的抗拉拔強(qiáng)度（C3）、根土復(fù)合體抗剪強(qiáng)度增加率（C4）和根系對(duì)土體的影響范圍（C5）對(duì)固坡能力指標(biāo)（B1）的重要性，構(gòu)建表2。

表2 B1-C 判斷矩陣的相對(duì)重要關(guān)系賦值

對(duì)比矩陣B1-C 通過一致性檢驗(yàn)， 各向量權(quán)重向量W 為：

W=[0.4280，0.1027，0.2635，0.1716，0.0343]T

根據(jù)栽種植物的成活率 （C6）、 水土流失量（C7）、固碳釋氧價(jià)值（C8）、植物覆蓋度（C9）和截留率（C10）對(duì)水土保持指標(biāo)（B2）的重要性，構(gòu)建表3。

表3 B2-C 判斷矩陣的相對(duì)重要關(guān)系賦值

對(duì)比矩陣A 通過一致性檢驗(yàn)，各向量權(quán)重向量W 為：

W=[0.4489，0.1691，0.0654，0.1604，0.1562]T

根據(jù)植物多樣性（C11）、綠期（C12）、抗旱性（C13）和美觀度（C14）對(duì)景觀效果指標(biāo)（B3）的重要性，構(gòu)建表4。

表4 B3-C 判斷矩陣的相對(duì)重要關(guān)系賦值

對(duì)比矩陣A 通過一致性檢驗(yàn)，各向量權(quán)重向量Q 為：

W=[0.5070，0.1985，0.1658，0.1287]T

得出各層次指標(biāo)體系后，根據(jù)層次總排序法構(gòu)建表5。

表5 層次總排序結(jié)果

1.3 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

為了使評(píng)價(jià)結(jié)果更為科學(xué)，引入可變模糊集評(píng)價(jià)模型[9]進(jìn)行評(píng)價(jià)。

設(shè)X0=[a，b] 為實(shí)軸上模糊可變集合的吸引域，X=[a，b]為包含X0（X0?X）的某一上、下界范圍區(qū)間（排斥域），a、b、c、d 位置見圖2。

圖2 位置關(guān)系

式中：úh為樣本關(guān)于級(jí)別h 的非歸一化綜合相對(duì)隸屬度；p 為距離參數(shù)，當(dāng)p=1 時(shí)評(píng)價(jià)模型為線性模型，p=2 時(shí)評(píng)價(jià)模型為非線性模型；α 為優(yōu)化準(zhǔn)則參數(shù)， 通常取α=1 或α=2；Wi為第i 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重；μA（uih）為第i 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)第h 個(gè)等級(jí)的相對(duì)隸屬度。

評(píng)價(jià)樣本的等級(jí)H 用下式計(jì)算：

式中：uh為歸一化后的等級(jí)隸屬度。

最后根據(jù)可變模糊集評(píng)價(jià)模型，構(gòu)建表6，就可得到植被護(hù)坡工程質(zhì)量的評(píng)價(jià)等級(jí)。

表6 植物護(hù)坡工程評(píng)價(jià)指標(biāo)賦值

續(xù)表6

2 魯中南低山丘陵區(qū)公路邊坡生態(tài)防護(hù)評(píng)價(jià)

根據(jù)本研究建立的評(píng)價(jià)體系對(duì)魯中南低山丘陵區(qū)公路邊坡進(jìn)行生態(tài)防護(hù)評(píng)價(jià)，其結(jié)果見表7。

表7 魯中南公路邊坡生態(tài)防護(hù)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值

根據(jù)可模糊集原理，得出相對(duì)隸屬度矩陣如下：

經(jīng)計(jì)算，魯中南公路邊坡生態(tài)防護(hù)評(píng)價(jià)結(jié)果見表8。從表可知其質(zhì)量等級(jí)為2 級(jí)。本研究建立的模型充分考慮了隸屬于優(yōu)和劣的2 個(gè)方面的各指標(biāo)值，并且考慮了隸屬于各個(gè)等級(jí)的最后結(jié)果，魯中南公路邊坡生態(tài)防護(hù)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為1 級(jí)0.294、2 級(jí)0.4783、3 級(jí)0.3198、4 級(jí)0.0463、5 級(jí)0，H 為2.1711，質(zhì)量等級(jí)為2 級(jí)。

3 結(jié)論

本研究在總結(jié)目前生態(tài)邊坡防護(hù)工程質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上， 建立了新的較完善的評(píng)價(jià)體系，并將可變模糊集模型引入生態(tài)邊坡防護(hù)質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究中，與層次分析法相結(jié)合使得評(píng)價(jià)更加科學(xué)；結(jié)果表明：（1）該模型不僅僅考慮到指標(biāo)的“優(yōu)”“劣”兩方面，而是考慮到評(píng)價(jià)結(jié)果在各個(gè)等級(jí)的隸屬度，使層次分析法的評(píng)價(jià)更加完善，評(píng)價(jià)結(jié)果更符合邏輯；（2）利用該模型理論對(duì)魯中南低山丘嶺區(qū)公路邊坡生態(tài)防護(hù)工程質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，可知其綜合質(zhì)量等級(jí)為2 級(jí)；（3）本研究建立的評(píng)價(jià)模型具有極強(qiáng)的邏輯性、具有可靠性，可以廣泛應(yīng)于植被護(hù)坡的工程質(zhì)量評(píng)價(jià)中。