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        石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護(hù)環(huán)境效益評(píng)價(jià)分析

        2024-01-01 00:00:00譚繼宗劉燕燕張仰鵬楊鳴李舒陽
        西部交通科技 2024年6期
        關(guān)鍵詞:環(huán)境效益石漠化評(píng)價(jià)體系

        摘要:為更好地分析石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護(hù)的環(huán)境效益,文章以西南地區(qū)某典型邊坡創(chuàng)面綠化生態(tài)修復(fù)為例,將綠化景觀、降溫增濕能力和環(huán)境污染防治三個(gè)方面作為環(huán)境效益維度,采用層次分析法和專家咨詢法相結(jié)合的方式進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示,生態(tài)防護(hù)邊坡內(nèi)濕度高,小氣候調(diào)節(jié)能力強(qiáng),對(duì)路域范圍內(nèi)空氣中粉塵的吸附效果好;邊坡內(nèi)植被群落發(fā)育完善,對(duì)交通輸運(yùn)過程中產(chǎn)生的噪聲具有較好的吸收作用。

        關(guān)鍵詞:石漠化;邊坡;生態(tài)防護(hù);環(huán)境效益;評(píng)價(jià)體系

        中圖分類號(hào):U416.1+4

        0 引言

        我國西南地區(qū)是喀斯特地貌的主要分布區(qū)域,在公路建設(shè)過程中易使喀斯特地區(qū)發(fā)生石漠化,破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境,誘發(fā)滑坡、泥石流等自然災(zāi)害。為了解決這些問題,目前多采用生態(tài)護(hù)坡的方式對(duì)邊坡創(chuàng)面進(jìn)行修復(fù),穩(wěn)固邊坡結(jié)構(gòu)[1]。但由于缺少針對(duì)石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護(hù)工程環(huán)境效益的評(píng)價(jià)方法和體系,導(dǎo)致各種護(hù)坡施工效果無法得到有效評(píng)估。因此建立相關(guān)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,科學(xué)全面地評(píng)價(jià)石漠化地區(qū)邊坡生態(tài)防護(hù)的環(huán)境效益就顯得尤為重要[2]。

        1 研究方法

        1.1 數(shù)據(jù)采集

        研究采用的石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護(hù)環(huán)境效益評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)為連續(xù)1年的現(xiàn)場觀測結(jié)果,分析樣本為我國西南地區(qū)某石漠化區(qū)域內(nèi)的典型公路邊坡生態(tài)防護(hù)工程案例。

        1.2 指標(biāo)體系的確定

        綜合考慮國內(nèi)外相關(guān)研究并結(jié)合《公路環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG B04-2010)對(duì)公路工程建設(shè)項(xiàng)目的要求,遵循綜合性、典型性、穩(wěn)定性和連續(xù)性原則[3],以公路邊邊坡綠化景觀、降溫增濕能力和環(huán)境污染防治等三個(gè)方面作為衡量石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護(hù)環(huán)境效益的維度。

        運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量分析,以中國期刊全文數(shù)據(jù)庫(CNKI)為數(shù)據(jù)源,檢索《公路環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》頒布后的2010年至今以“邊坡生態(tài)防護(hù)評(píng)價(jià)”為主題詞的有關(guān)文獻(xiàn),結(jié)合石漠化地區(qū)生態(tài)防護(hù)技術(shù)的特點(diǎn),基于石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護(hù)環(huán)境效益標(biāo)準(zhǔn)層目標(biāo),逐漸分解為影響目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的各指標(biāo)層,最終細(xì)化為8項(xiàng)指標(biāo),構(gòu)建石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護(hù)環(huán)境效益評(píng)價(jià)體系,如表1所示。

        改善邊坡綠化景觀、提升降溫增濕能力以及防治環(huán)境污染是石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護(hù)環(huán)境效益評(píng)價(jià)的核心目的。其中,在邊坡綠化景觀方面,從植物抗逆性、植被覆蓋率、植被綠色期和鄉(xiāng)土植物比重等方面開展分析[3]。在降溫保濕方面,選擇降溫率和增濕率為典型指標(biāo)。在環(huán)境污染防治方面,選擇降噪量和PM2.5削減率考核其有效性[4]。石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護(hù)環(huán)境效益評(píng)價(jià)有時(shí)并不完全是推動(dòng)或改變某項(xiàng)指標(biāo)的主導(dǎo)者,但不可否認(rèn)的是,建立相應(yīng)的評(píng)價(jià)體系在一定程度上推動(dòng)或提升了某項(xiàng)指標(biāo),因此仍具有非常重要的正向意義。

        為保證各項(xiàng)指標(biāo)適用于評(píng)價(jià)石漠化地區(qū)邊坡生態(tài)防護(hù)環(huán)境效益,采用SPSS25軟件,使用Pearson相關(guān)性分析法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。由于植物抗逆性為定性指標(biāo),無法與定量指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析,邊坡內(nèi)大多數(shù)植物的生長期為1年,1年內(nèi)鄉(xiāng)土植物在邊坡內(nèi)植物所占的比重基本保持不變,也就是常量,因而無法參與本次相關(guān)性分析。石漠化地區(qū)公路邊坡防護(hù)環(huán)境效益各觀測指標(biāo)間的相關(guān)性分析詳見表2。

        相關(guān)性分析結(jié)果顯示,石漠化地區(qū)公路邊坡防護(hù)環(huán)境效益各指標(biāo)均存在不同程度的相關(guān)性。植被覆蓋率與降溫率、植物綠色期、降噪率呈顯著相關(guān);降溫率與增濕率呈高度相關(guān),與降噪率和PM2.5削減率呈顯著相關(guān);植物綠色期與增濕率呈顯著相關(guān),與降噪率、PM2.5削減率呈低度相關(guān);增濕率與降噪率、PM2.5削減率呈顯著相關(guān)。

        1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)的分級(jí)

        本文基于相關(guān)法律法規(guī),結(jié)合邊坡生態(tài)防護(hù)的實(shí)際狀況和現(xiàn)有的研究成果,將各評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為優(yōu)秀、良好、一般、較差、差5個(gè)等級(jí),各評(píng)價(jià)指標(biāo)的分級(jí)量化標(biāo)準(zhǔn)見表3。

        1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重

        指標(biāo)重要程度標(biāo)度值能夠反映出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)重要性。為了使評(píng)價(jià)體系更加客觀、準(zhǔn)確、科學(xué),本文采用層次分析法和專家咨詢法相結(jié)合的方式,對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行劃分,如表4所示。

        將各指標(biāo)分為不同的層次要素,按各要素之間的隸屬關(guān)系,建立遞階層次結(jié)構(gòu);根據(jù)方法中規(guī)定的比較序列,兩兩比較各要素間的重要性,橫向和縱向比較之后列出數(shù)學(xué)矩陣;計(jì)算判斷矩陣各個(gè)指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重,并進(jìn)行一致性檢驗(yàn),如果不滿足方法中的規(guī)定需要重新修改矩陣,直至檢驗(yàn)結(jié)果完全正確[5]。

        本研究采用一致性比率CR來檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性程度。

        CI總=∑CIi=0.539 6×0.003 3+0.297 0×0+0.163 4×0=0.001 78;

        RI總=∑RIi=0.539 6×0.89+0.297 0×0+0.163 4×0=0.480;

        CR總=CI總/RI總=0.037lt;0.1

        各層因子總排序一致性檢驗(yàn)的結(jié)果為0.037,lt;0.1,符合一致性檢驗(yàn)要求。

        2 案例分析

        2.1 案例選擇依據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)

        邊坡生態(tài)防護(hù)竣工的首個(gè)生長季后,生態(tài)防護(hù)植被對(duì)邊坡環(huán)境的抗逆性和生態(tài)防護(hù)內(nèi)部各植被之間的相互影響決定著邊坡植被群落的生長情況。邊坡生態(tài)防護(hù)構(gòu)建的邊坡植被群落能夠有效調(diào)節(jié)邊坡周圍的小氣候和土壤狀況,促進(jìn)生態(tài)防護(hù)植被群落的生長[6]。

        邊坡生態(tài)防護(hù)2~3年以后,邊坡植物群落會(huì)有兩種不同的演替方向。(1)邊坡生態(tài)防護(hù)的植被生長良好,對(duì)邊坡生態(tài)環(huán)境有了較好的改善效果;部分鄉(xiāng)土植物扎根邊坡,植物種類變多,植物種群結(jié)構(gòu)更加完善,邊坡生態(tài)環(huán)境恢復(fù)效果較好,并且有利于護(hù)坡能力的長期穩(wěn)定發(fā)揮。(2)邊坡生態(tài)防護(hù)植物減少,種群結(jié)構(gòu)單一,邊坡植被群落結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,邊坡生態(tài)防護(hù)效果較差,邊坡環(huán)境更加惡劣,沒有起到生態(tài)防護(hù)的作用。

        為確保評(píng)價(jià)體系適用于石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護(hù),評(píng)價(jià)邊坡案例應(yīng)盡可能具有代表性,因此本研究選擇了石漠化區(qū)域內(nèi)使用邊坡創(chuàng)面綠化生態(tài)修復(fù)技術(shù)的典型邊坡作為觀測樣坡。

        2.2 環(huán)境效益的模糊綜合評(píng)價(jià)

        為保證評(píng)價(jià)結(jié)果的普適性和客觀性,選取觀測樣坡在2022年夏季調(diào)查的各項(xiàng)指標(biāo)實(shí)測值,用于其公路邊坡防護(hù)的環(huán)境效益評(píng)價(jià),各觀測指標(biāo)如表5所示。

        根據(jù)隸屬函數(shù)最大值的原則對(duì)觀測樣坡在2022年夏季的環(huán)境效益進(jìn)行評(píng)價(jià),可以判斷出其環(huán)境效益等級(jí)為“良好”。

        2.3 觀測數(shù)據(jù)分析

        圖1所示為工程所在區(qū)域2022年月平均降水量及溫度,圖2所示為工程所在區(qū)域常年月平均降水量及溫度。

        由圖1和圖2可知,以邊坡生態(tài)防護(hù)的降溫保濕為切入點(diǎn),2022年春季降水量高達(dá)98.52 mm,遠(yuǎn)超同期;外部降水充足,且邊坡植被群落生長良好,故生態(tài)防護(hù)邊坡內(nèi)濕度達(dá)到54.668%,與道路旁的觀測點(diǎn)相比,濕度增加了11.398%,保持濕度的效果好。邊坡內(nèi)濕度高,對(duì)邊坡內(nèi)的氣溫調(diào)節(jié)能力強(qiáng);春季邊坡內(nèi)外的溫度差達(dá)到1.247 ℃,效果良好。邊坡內(nèi)溫度相對(duì)較低,故氣壓較高,能夠?qū)⒖諝庵械念w粒物保留在邊坡中,生態(tài)防護(hù)邊坡內(nèi)的PM2.5顆粒物含量高于邊坡外的含量,表明邊坡內(nèi)對(duì)空氣中粉塵的吸附效果好。觀測樣坡為使用生態(tài)防護(hù)技術(shù)恢復(fù)2~3年的公路邊坡,邊坡內(nèi)植被群落發(fā)育完善,郁閉度高,故在除去測量點(diǎn)間的距離因素后對(duì)噪聲的削減量仍高達(dá)5.51 dB,對(duì)道路交通產(chǎn)生的噪聲具有很好的抵抗能力。

        3 結(jié)語

        (1)石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護(hù)環(huán)境效益可以從綠化景觀、降溫增濕和環(huán)境污染防治三方面構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,采用模糊層次分析法評(píng)價(jià)石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護(hù)環(huán)境效益較為可行。

        (2)根據(jù)隸屬函數(shù)最大值的原則對(duì)觀測樣坡2022年夏季的環(huán)境效益進(jìn)行評(píng)價(jià),可以判斷該石漠化地區(qū)典型公路邊坡的生態(tài)防護(hù)環(huán)境效益等級(jí)為“良好”。

        (3)生態(tài)防護(hù)邊坡內(nèi)濕度高,小氣候調(diào)節(jié)能力強(qiáng),能夠?qū)⒖諝庵械念w粒物保留在邊坡中,對(duì)路域范圍內(nèi)空氣中粉塵的吸附效果好;邊坡內(nèi)植被群落發(fā)育完善,郁閉度高,對(duì)交通輸運(yùn)過程中產(chǎn)生的噪聲具有很好的吸收效果。

        參考文獻(xiàn)

        [1]楊 陽.皖西大別山區(qū)高速公路邊坡人工植被恢復(fù)特征及其質(zhì)量評(píng)價(jià)[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2016.

        [2]李亞飛,李小敏,趙玉婷,等.基于多指標(biāo)的規(guī)劃環(huán)評(píng)有效性分析——以產(chǎn)業(yè)園區(qū)為例[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào),2022,12(6):1 796-1 802.

        [3]LI Yafei,LI Xiaomin,ZHAO Yuting,et al.Validity analysis of planning environmental impact assessment based on multiple indicators-taking industrial parks as an example[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2022.

        [4]卞舒欣.城市綠道植物群落組成結(jié)構(gòu)及生態(tài)效益評(píng)價(jià)[D].上海:上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué),2020.

        [5]穆洪曉.西南喀斯特地區(qū)石漠化綜合治理效益評(píng)價(jià)及典型案例研究[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2019.

        [6]蔣意眉.基于植物PM2.5削減作用的西安繞城高速公路植物配置優(yōu)化研究[D].西安:長安大學(xué),2021.

        基金項(xiàng)目:廣西重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“廣西石漠化地區(qū)公路貧瘠邊坡生物增肥綠化技術(shù)”(編號(hào):桂科AB20159033);廣西重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“高陡邊坡生態(tài)防護(hù)升級(jí)及穩(wěn)定性監(jiān)控技術(shù)研究(自籌)”(編號(hào):桂科AB21220069 )

        作者簡介:譚繼宗(1985—),碩士,教授級(jí)高級(jí)工程師,主要從事瀝青及瀝青混合料施工技術(shù)研究工作。

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