城鎮河道生態修復技術優選研究

劉連波

(北票市龍潭水利服務站，遼寧 朝陽 122126)

1 河流概況

北票市某河道全長35.9 km，平均比降0.52‰，流域面積256.5 km2。該地區位于遼寧省的西部偏西北地區，年降雨量518 mm，最大三日降雨量85～90 mm，最大24 h降雨量70～75 mm。某河屬天然加人工修筑河道，流域為平原區，洪水主要由暴雨造成，洪水主要發生在7—8月[1-4]。

本研究以某河支流段為例，河道全長2130 m，流域面積4.23 km2，為排澇河道。河道中心線長795 m，兩岸間距3.20～14.00 m之間，河道較窄；上游河道呈寬淺型，淤積嚴重，由于距離村莊較近，河道內有較多百姓柴垛。河道及河口現狀均未整治，也無整治規劃，現狀兩岸均無防護措施，部分河段有生活垃圾，增加河道糙率，降低水流流速，影響河道水流下泄，造成河道淤積，河床逐年抬高，河底與兩岸地面的高差較小，汛期洪水出槽現象經常發生，威脅沿岸居民安全，嚴重影響村民出行和經濟發展[5]。因此，對原河段實行生態整治和防護是非常必要的。

2 研究方法

2.1 評價方法

考慮到生態修復技術的復雜性與多樣性特征，應選擇適宜的方法進行優選評價。目前，模糊綜合法、層次分析法、主成分法等屬于城鎮河道生態修復比較適用的方法。模糊綜合法計算指標權重具有較強的主觀性且計算過程較復雜，但能夠量化不易定量、邊界不清的因素，可以考慮各類因素綜合分析實際問題；層次分析法是一種將定量計算與定性分析相結合的多因素系統評價法，但其定性成分較多而定量數據偏少；主成分法是利用降維的思想處理多維數據，能夠以關鍵的幾項主因素來分析問題，但主成分法難以確定主因素權重且存在較強的主觀性[6-12]。因此，本文擬對城鎮河道生態修復技術利用模糊層次分析法進行評價，詳細流程為：

步驟1：構建評價體系。從自然條件、污染情況、河道功能、生態環境和經濟社會效益的角度，合理選擇指標構建評價體系。

步驟2：形成指標集。考慮城鎮河道生態修復技術各項評價因素，形成指標集Ui(uim)，其中i、m代表Ⅰ級指標數及其所對應的Ⅱ級指標數。

步驟3：計算指標權重。為獲取各項指標權重利用層次分析法進行求解，從而生成指標權重集A。

步驟4：構造模糊評語集。通過專家咨詢給出各項指標屬優、良、中、差的評判等級，統計匯總各等級評判所占比例，構造城鎮河道生態修復模糊評語集V(vj)，其中j取1、2、3、4，vj代表專家給出的j級評判。

步驟5：模糊矩陣的計算。針對多因素、多層次較復雜的生態修復技術評價體系，應先分析每級指標，然后綜合評價總體目標，即先計算單指標隸屬度構造隸屬度向量，表達式如式(1)：

R=(ri1,ri2,…,ri m)

(1)

B=A·R=(b1,b2,…,bn)

(2)

式中：B代表生態修復技術的綜合評價集；bi代表從整體上被評價指標隸屬于評語vj的程度。

步驟6：結果分析。模糊綜合評價不是一個具體的點值，而是能夠提供更多豐富信息的模糊矢量B，在比較多個方案時還需做深入處理。設分數集合向量F與優、良、中、差4個等級相對應，則有式(3)：

(3)

將分數集合向量F與模糊矢量集B相結合，利用公式Y=B·F確定綜合指數值Y。

2.2 優選標準

依據相關研究成果和國內生態修復技術應用現狀，合理劃分不同評價標準下綜合指數Y的取值區間，如表1。選擇的生態修復技術其綜合指數值應在65～100范圍，若有多種技術符合要求可以選擇具有最高綜合指數的兩種技術，從而實現復合技術生態修復；若綜合指數小于65則不宜作為城鎮河道生態修復技術。

表1 技術優選標準

3 結果分析

3.1 評價體系

本文結合城鎮河道生態修復特性和國內外相關文獻資料，遵循系統性、代表性、可行性、獨立性和科學性等原則，選擇5個Ⅰ級指標、12個Ⅱ級指標構建城鎮河道生態修復技術評價體系，并明確了差、中、良、優各等級下Ⅱ級指標的量化方法，如表2。

表2 生態修復技術評價體系

3.2 數據處理

本文利用相關規范公式和德爾菲法確定表2中的Ⅱ級定量、定性指標值，其中德爾菲法是一種廣泛應用于具體指標確定過程和建立各種評價體系的主觀定性分析法。根據以下流程確定定性指標值：首先，邀請領域內專家對各項指標按照直接和經驗打分，對專家評分分布特征進行合理預測，并向所有專家反饋統計結果，將偏離平均值較大的專家評分進行適當的修正，從而進入下輪打分；然后開展多次反復的修正直至達到收斂條件，求解加權平均值以確定最終的打分值。為保證評價結果的科學性、客觀性，邀請當地政府部門、工程企業以及高等院校的9名專家對某河支流段實地考察，結合生態修復技術評價體系對4種技術實行打分。采用以下公式和每位專家評分，合理計算評價準確度，計算式如式(4)：

(4)

3.3 技術評價

將各項指標權重先利用模糊層次分析法計算，然后結合專家評價結果以及前文所述公式確定綜合指數，如表3～表5。

表3 生態修復技術評價指標權重

表4 生態修復技術模糊評語集

依據表1的技術優選標準，適宜選用的技術有植物修復，較適宜選用的技術有生態浮床、人工濕地、河道曝氣。研究表明，北票市某河支流段生態修復的最佳技術為植物修復，其他技術可以結合當地實際情況適當選用。

4 結 論

(1)評價指標的選擇應考慮生態修復工程實際情況，盡量選擇便于量化、減少重復且能夠體現河道生態修復技術特征的指標。本文從5個角度選擇12項典型指標，遵循系統性、可行性、獨立性等原則建立能夠客觀反映各技術特征的綜合評價體系。

(2)結合已確定的評價指標選擇合適的權重計算方法。在評價生態修復技術時，模糊層次分析法，能夠考慮各項指標重要程度賦予相應的權重，用模糊綜合法解決傳統方法存在的主觀性強、權重計算復雜的問題。

(3)植物修復技術屬某河支流生態整治工程的最佳措施，為進一步提升整體修復效果也可采取生態浮床、人工濕地、河道曝氣等輔助性技術措施。