摘要:為更好地分析石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護的環(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)修復為例,將綠化景觀、降溫增濕能力和環(huán)境污染防治三個方面作為環(huán)境效益維度,采用層次分析法和專家咨詢法相結(jié)合的方式進行模糊綜合評價。結(jié)果顯示,生態(tài)防護邊坡內(nèi)濕度高,小氣候調(diào)節(jié)能力強,對路域范圍內(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,對交通輸運過程中產(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;環(huán)境效益;評價體系
中圖分類號: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?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境,誘發(fā)滑坡、泥石流等自然災害。為了解決這些問題,目前多采用生態(tài)護坡的方式對邊坡創(chuàng)面進行修復,穩(wěn)固邊坡結(jié)構(gòu)[1]。但由于缺少針對石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護工程環(huán)境效益的評價方法和體系,導致各種護坡施工效果無法得到有效評估。因此建立相關(guān)的評價指標體系,科學全面地評價石漠化地區(qū)邊坡生態(tài)防護的環(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)防護環(huán)境效益評價數(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)防護工程案例。
1.2 指標體系的確定
綜合考慮國內(nèi)外相關(guān)研究并結(jié)合《公路環(huán)境保護設(shè)計規(guī)范》(JTG B04-2010)對公路工程建設(shè)項目的要求,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)境污染防治等三個方面作為衡量石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護環(huán)境效益的維度。
運用文獻計量分析,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)境保護設(shè)計規(guī)范》頒布后的2010年至今以“邊坡生態(tài)防護評價”為主題詞的有關(guān)文獻,結(jié)合石漠化地區(qū)生態(tài)防護技術(shù)的特點,基于石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護環(huán)境效益標準層目標,逐漸分解為影響目標實現(xiàn)的各指標層,最終細化為8項指標,構(gòu)建石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護環(huán)境效益評價體系,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)防護環(huán)境效益評價的核心目的。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。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)防護環(huán)境效益評價有時并不完全是推動或改變某項指標的主導者,但不可否認的是,建立相應的評價體系在一定程度上推動或提升了某項指標,因此仍具有非常重要的正向意義。
為保證各項指標適用于評價石漠化地區(qū)邊坡生態(tài)防護環(huán)境效益,采用SPSS25軟件,使用Pearson相關(guān)性分析法對各指標進行相關(guān)性分析。由于植物抗逆性為定性指標,無法與定量指標進行相關(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)公路邊坡防護環(huán)境效益各觀測指標間的相關(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)公路邊坡防護環(huán)境效益各指標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 評價指標的分級
本文基于相關(guān)法律法規(guī),結(jié)合邊坡生態(tài)防護的實際狀況和現(xiàn)有的研究成果,將各評價指標劃分為優(yōu)秀、良好、一般、較差、差5個等級,各評價指標的分級量化標準見表3。
1.4 評價指標的權(quán)重
指標重要程度標度值能夠反映出各評價指標的相對重要性。為了使評價體系更加客觀、準確、科學,本文采用層次分析法和專家咨詢法相結(jié)合的方式,對各評價指標權(quán)重進行劃分,如表4所示。
將各指標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)學矩陣;計算判斷矩陣各個指標的相對權(quán)重,并進行一致性檢驗,如果不滿足方法中的規(guī)定需要重新修改矩陣,直至檢驗結(jié)果完全正確[5]。
本研究采用一致性比率CR來檢驗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的結(jié)果為0.037,lt;0.1,符合一致性檢驗要求。
2 案例分析
2.1 案例選擇依據(jù)與標準
邊坡生態(tài)防護竣工的首個生長季后,生態(tài)防護植被對邊坡環(huán)境的抗逆性和生態(tài)防護內(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,促進生態(tài)防護植被群落的生長[6]。
邊坡生態(tài)防護2~3年以后,邊坡植物群落會有兩種不同的演替方向。(1)邊坡生態(tài)防護的植被生長良好,對邊坡生態(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)境恢復效果較好,并且有利于護坡能力的長期穩(wěn)定發(fā)揮。(2)邊坡生態(tài)防護植物減少,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)防護效果較差,邊坡環(huán)境更加惡劣,沒有起到生態(tài)防護的作用。
為確保評價體系適用于石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護,評價邊坡案例應盡可能具有代表性,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價
為保證評價結(jié)果的普適性和客觀性,選取觀測樣坡在2022年夏季調(diào)查的各項指標實測值,用于其公路邊坡防護的環(huán)境效益評價,各觀測指標如表5所示。
根據(jù)隸屬函數(shù)最大值的原則對觀測樣坡在2022年夏季的環(huán)境效益進行評價,可以判斷出其環(huán)境效益等級為“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)防護的降溫保濕為切入點,2022年春季降水量高達98.52 mm,遠超同期;外部降水充足,且邊坡植被群落生長良好,故生態(tài)防護邊坡內(nèi)濕度達到54.668%,與道路旁的觀測點相比,濕度增加了11.398%,保持濕度的效果好。邊坡內(nèi)濕度高,對邊坡內(nèi)的氣溫調(diào)節(jié)能力強;春季邊坡內(nèi)外的溫度差達到1.247 ℃,效果良好。邊坡內(nèi)溫度相對較低,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)對空氣中粉塵的吸附效果好。觀測樣坡為使用生態(tài)防護技術(shù)恢復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,故在除去測量點間的距離因素后對噪聲的削減量仍高達5.51 dB,對道路交通產(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)建評價指標體系,采用模糊層次分析法評價石漠化地區(qū)公路邊坡生態(tài)防護環(huán)境效益較為可行。
(2)根據(jù)隸屬函數(shù)最大值的原則對觀測樣坡2022年夏季的環(huán)境效益進行評價,可以判斷該石漠化地區(qū)典型公路邊坡的生態(tài)防護環(huán)境效益等級為“良好”。
(3)生態(tài)防護邊坡內(nèi)濕度高,小氣候調(diào)節(jié)能力強,能夠?qū)⒖諝庵械念w粒物保留在邊坡中,對路域范圍內(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,對交通輸運過程中產(chǎn)生的噪聲具有很好的吸收效果。
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基金項目:廣西重點研發(fā)計劃“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:桂科AB20159033);廣西重點研發(fā)計劃“高陡邊坡生態(tài)防護升級及穩(wěn)定性監(jiān)控技術(shù)研究(自籌)”(編號:桂科AB21220069 )
作者簡介:譚繼宗(1985—),碩士,教授級高級工程師,主要從事瀝青及瀝青混合料施工技術(shù)研究工作。