劍湖濕地生態駁岸評價指標靈敏度分析

范　鑫，陳勁松，范春梅，彭爾瑞

(1.云南農業大學資源與環境學院，云南 昆明 650201；2.云南農業大學水利學院，云南 昆明 650201)

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劍湖濕地生態駁岸評價指標靈敏度分析

范鑫1，陳勁松2，范春梅2，彭爾瑞2

(1.云南農業大學資源與環境學院，云南 昆明 650201；2.云南農業大學水利學院，云南 昆明 650201)

通過對劍湖濕地3條入湖河流：格渼江、金龍河、永豐河進行實地調查，結合以往生態駁岸評價研究確定劍湖濕地入湖河流生態駁岸評價指標，根據專家打分結果，利用yaahp層次分析法輔助軟件得到生態駁岸評價指標的權重，從而對其進行靈敏度分析。研究結果表明，通過靈敏度分析，可以更清晰地了解每一個生態駁岸評價指標對劍湖濕地3條入湖河流是如何影響的，這樣可以提出更加具有針對性的河道生態駁岸治理方法。

劍湖濕地；生態駁岸評價指標；靈敏度分析；大理

0　引言

劍湖濕地位于云南省西部大理州劍川縣城東南3km處，是云南高原重要的濕地類型，主要水源補充來自流域內植被涵養水源形成的3條主要入湖河流：格渼江、金龍河、永豐河。劍湖水體置換周期較長，同時受到人為活動干擾，環境問題日益突出，整個湖泊生態環境惡化。劍湖濕地3條入湖河流對劍湖的作用與影響極其重大。

駁岸是河道的重要組成部分，它起到連接陸地生態系統和河流生態系統的作用。當前劍湖3條入湖河道都不同程度地受到污染，其中主要的原因之一就是駁岸方式的采用不當。生態駁岸由于它的可滲透性這一最基本特征，可以改善駁岸生態狀況，讓我們看到了恢復河道自然狀態的希望。

對河道駁岸進行靈敏度分析可以知道生態駁岸評價指標如何對劍湖濕地3條入湖河流進行影響，可以為今后駁岸的治理提供參考。

1　研究方法與數據來源

1.1研究方法

綜合評價是指對以多種屬性描述的對象做出全局性、系統性和整體性的評價。選擇合適的評價方法是綜合評價是否合理有效的關鍵。生態駁岸的綜合評價屬于多指標綜合性評價，只有通過這些多指標因素才能對生態駁岸狀況做出合理的評價。生態駁岸綜合評價體系具有明顯的層次性，需要層次確定權重，利用層次分析法能有效地確定各因素的權重。

美觀匹茲堡大學教授TLSaaty提出了層次分析法(TheAnalytic Hierarchy Process)，簡稱AHP。AHP本質上是一種決策思維方式，它把復雜的問題分解為各個組成因素，將這些因素按支配關系分組形成有序的遞階層次結構，通過兩兩比較的方式確定層次中諸因素的相對重要性，然后綜合人的判斷以決定評價諸因素相對重要性總的順序。AHP體現了人們評價思維的這些特征，即分解、判斷、綜合。

本研究所利用的是yaahp，yaahp(Yet Another AHP)是一個層次分析法(AHP)軟件，提供層次模型構造、判斷矩陣數據錄入、排序權重計算以及計算數據導出等功能。

1.2數據來源

通過對劍湖濕地3條入湖河流：格渼江、金龍河、永豐河進行實地調查，分析總結3條河流所存在的問題，同時參考生態駁岸評價研究中采用的指標，綜合得出劍湖濕地入湖河流生態駁岸的評價指標。

本研究通過對專家發放調查問卷，從準則層開始，逐步確定各層因素相對于上層各因素的重要性權數。確定兩兩元素重要性程度比較值按1～9賦值[1]。將決策目標生態駁岸A的重要性比較矩陣、一級指標重要性比較矩陣、二級指標重要性比較矩陣輸入軟件，得出權重如圖1。

計算判斷矩陣的最大特征根：

表1　生態駁岸綜合評價指標

根據以上方法得到穩定性B1、生態性B2、景觀性B3的重要性比較判斷矩陣，判斷矩陣CR分別為：0.0900、0.0932、0.0950，均具有滿意的一致性，判斷矩陣可以接受。

依照上述方法可以得到生態駁岸評價指標權重匯總表。

表2　生態駁岸評價指標權重匯總表

2　評價指標靈敏度分析

靈敏度分析是研究與分析一個系統(或模型)的狀態或輸出變化對系統參數或周圍條件變化的敏感程度的方法。在最優化方法中經常利用靈敏度分析來研究原始數據不準確或發生變化時最優解的穩定性。通過靈敏度分析還可以得出每個參數對系統或模型的影響大小關系[5]。因此，靈敏度分析幾乎在所有的運籌學方法中以及在對各種方案進行評價時都是很重要的。

對劍湖濕地入湖河流駁岸評價指標進行靈敏度分析，可以知道哪些指標對駁岸的影響大，哪些指標對駁岸的影響小，為今后各條河道駁岸的治理提供具有針對性的意見。

2.1劍湖濕地入湖河流生態駁岸靈敏度分析

根據yaahpV10.0軟件權重求解對生態效益A的靈敏度分析如圖2。

研究結果表明，穩定性B1對于3條入湖河流得分的影響最大，生態性B2、景觀性B3次之。可見穩定性對于駁岸的重要性不言而喻。但這也從另外一個角度說明，人們過于重視駁岸的穩定性，這是由于我國歷年來遭受洪澇災害所造成的，河道防洪排澇是首先考慮。但隨著我國科學技術的進步，現有的駁岸設計水平能夠滿足防洪排澇的需求，在這樣的條件下，駁岸的生態性應該得到重視，因為我國目前生態環境正逐步惡化，河道駁岸治理措施中融入生態性的考慮不僅僅能解決和提升河道原有的輸水功能，還可以滿足河道生態系統的需要，促進生態系統的循環。

2.2穩定性靈敏度分析

根據yaahpV10.0軟件權重求解對穩定性B1的靈敏度分析如圖3。

據圖3可知，格渼江與金龍河會隨著穩定性權重的增加而減小，說明格渼江與金龍河目前駁岸的穩定性較差，需要及時采取措施改進其穩定性。

對于格渼江，首先應當降低其駁岸坡度，增加穩定性；其次可以根據吉林省水土保持科學研究所許曉鴻、王躍邦、劉明義等人提出的用當地草本植物為護坡植物，以河柳等灌木為迎水坡腳防浪林的植物護坡技術。

對于金龍河，其周邊就是生態防護林，雖然對固土保水及駁岸的穩定性起到了一定作用，但植被種類少，低矮草、灌木數量極其稀少，造成嚴重的水土流失。應當豐富金龍河駁岸的植被種類與數量，駁岸與河水交界處可利用本地植物茭草。西南林業大學李衛東等人的研究表明，茭草對于入湖泥沙攔截效果明顯。也可以采用三維植被網駁岸的方法進行處理[3，4]，它主要是指利用活性植物并結合土工合成材料等工程材料，在坡面構建一個具有自身生長能力的防護系統，通過植物的生長對邊坡進行加固的一門新技術。根據邊坡地形地貌、土質和區域氣候的特點，在邊坡表面覆蓋一層土工合成材料，并按一定的組合與間距種植多種植物，通過植物的生長活動達到根系加筋、莖葉防沖蝕的目的，可在坡面形成茂密的植被覆蓋，在表土層形成盤根錯節的根系，有效抑制暴雨徑流對邊坡的侵蝕，增加土體的抗剪強度，減小空隙水壓力和土體自重力，從而大幅度提高邊坡的穩定性和抗沖刷能力。

2.3生態性靈敏度分析

根據yaahpV10.0軟件權重求解對生態性B2的靈敏度分析如圖4。

根據圖4可知，永豐河會隨著生態性權重的增加而減小，說明永豐河目前駁岸的生態性較差，需要采取措施改進其生態性。

當前，若要把永豐河所有的硬質駁岸全部替換成生態駁岸，需要耗費大量的財力物力，并且會影響到雨季的防洪排澇。這里建議將局部處于水流較緩、水位變化不大的駁岸改造為生態駁岸，并逐年替換現有的硬質駁岸。這樣逐步地替換施工，可以在枯水期進行，比較下來投資較小，工期較短，還可以采取不同的生態駁岸進行比較試驗，從而得出最利于永豐河的生態駁岸形式。

2.4景觀性靈敏度分析

根據yaahpV10.0軟件權重求解對景觀性B3的靈敏度分析如圖5。

根據圖5可知，格渼江與永豐河會隨著景觀性權重的增加而減小，說明格渼江與永豐河目前駁岸的景觀性較差。就現狀來看，金龍河的景觀性得分優于格渼江與永豐河是因為其周邊防護林栽種所致。

總體看來，3條河流的景觀性均處在較差的水平，景觀性的改善還應當在解決了駁岸的穩定性與生態性之后再來考慮。當駁岸的穩定性與生態性處理好之后，景觀效果便會有所體現。

2.5生態駁岸指標靈敏度分析

根據yaahpV10.0軟件權重求解對穩定性指標的靈敏度分析如圖6。

將結構類型B11的權重設定為1.000時，穩定性指標靈敏度分析如圖7。

可以明顯看到的是，隨著結構類型B11權重的增加，格渼江權重下降，金龍河權重下降，永豐河權重上升，說明格渼江與金龍河的結構類型需要進行改善。

按照以上方法，分別把駁岸指標權重設為1.000，可得各個指標與3條河流權重的變化情況。

表3　各指標權重值為1.000時三條河流的權重變化

指標名稱格渼江金龍河永豐河指標未變化時0.24340.29390.4627結構類型B110.2233下降0.2840下降0.4926上升材料耐久度B120.2801上升0.1962下降0.5237上升坡高、坡度B130.2604上升0.1882下降0.5514上升洪水沖刷度B140.2604上升0.1882下降0.5514下降水土流失強度B150.2400下降0.5962上升0.1638下降種群生物量B210.1876下降0.3756上升0.4368下降種群復雜程度B220.2616上升0.3634下降0.4349下降種群年齡結構B230.2513上升0.3379下降0.4468上升根系固土強度B240.3125上升0.2477下降0.4398下降阻水強度B250.2097下降0.2521下降0.5382上升調節微氣候B260.1938下降0.3549上升0.4513下降植被覆蓋率B310.2397下降0.3283上升0.4320下降景觀構成情況B320.2471上升0.3162上升0.4366上升景觀多樣性B330.2397下降0.3283上升0.4320下降河道環境B340.2428下降0.2678下降0.4894上升

從表3可以清晰地看出各個駁岸指標對于3條入湖河流的影響，可以為今后的河道駁岸生態治理提供具有針對性的指導意見。

3　結論

通過靈敏度分析，我們不僅可以看出各個評價指標對劍湖濕地3條入湖河流駁岸的影響程度，還可以看出當這些評價指標開始變化時，對3條河流駁岸造成的影響是如何變化的。從而可以得到以下結論：

(1) 從評價指標靈敏度分析可知，穩定性B1對于3條入湖河流得分的影響最大，生態性B2、景觀性B3次之。格渼江與金龍河會隨著穩定性權重的增加而減小，說明格渼江與金龍河目前駁岸的穩定性較差。永豐河會隨著生態性權重的增加而減小，說明永豐河目前駁岸的生態性較差。格渼江與永豐河會隨著景觀性權重的增加而減小，說明格渼江與永豐河目前駁岸的景觀性較差。

(2) 對于格渼江，在進行駁岸生態治理時，應側重改善其結構類型、洪水沖刷、種群生物數量、阻水強度、調節微氣候的能力、植被覆蓋率以及景觀多樣性、河道環境。

(3) 對于金龍河，在進行駁岸生態治理時，應側重改善其結構類型、材料耐久度、坡高坡度、水土流失、種群復雜程度、種群年齡結構、阻水強度、根系故土強度以及河道環境。

(4) 對于永豐河，在進行駁岸生態治理時，應側重改善其種群生物數量、種群復雜程度、根系固土強度、調節微氣候、植被覆蓋率以及景觀多樣性。

[1]王宗軍.綜合評價的方法、問題及其研究趨勢[J].管理科學學報，1998(1):1-5.

[2]Elizabeth E,Noble，Pedro P,Sanchez．A note on the information content of aconsistent pair wise comparisonjudgment matrix of an AHP decision maker[J]．Theory and Decision，1993(2)：99-108．

[3]張寶森，荊學禮，何麗．三維植被網技術的護坡機理及應用[J]．中國水土保持,2001(3)：32-33．

[4]伍木根．網布被草坪圩堤護坡技術[J]．中國水土保持,2000(2):31-32．

[5]Steinberg AM．Application of relaxed solutions to minimum sensitivity optimalcontrol[J]．Journal of Optimization Theory and Applications，1972,9(3):178-186．

Sensitivity Analysis of Ecological Revetment Index in Jian Lake Wetland

FAN Xin1, CHEN Jin-song2, FAN Chun-mei2, PENG Er-rui2

(1.College of Resources and Environment, Yunnan Agricultural University, Kunming Yunnan 650201, China)

The in-situ investigation was conducted inGemei River, Jinlong River, and Yongfeng River in the Jian Lake wetland. The evaluation index system of river ecological revetment was built up according to previous research on this topic. YAAHP software was adopted to identify the weight of each index based on experts' markings to the indices. The sensibility of the weights was analyzed as well. The results explained how the indices influenced the rivers through the sensitive analysis, which would provide more practical measures to river treatment.

Jian Lake wetland;ecological revetment evaluation index; sensitivity analysis; Dali

2016-05-06

云南省教育廳科研基金項目(2014Y191)。

X82

A

1673-9655(2016)05-0077-07