基于灰色模糊理論的幸福河生態護坡評價

宋蓉暉 沈永嶸 馬知瑤

摘 要：在分析生態護坡主要影響因素的基礎上，構建評價指標體系;利用灰色系統和模糊數學理論，建立多層次灰色模糊評價模型;對案例工程評價符合實際，該模型可為幸福河建設提供科學的量化標準。

關鍵詞：生態護坡;層次;灰色模糊;評價

中圖分類號：TU443 文獻標識碼：A 文章編號：2096-6903（2022）02-0099-03

1建立評價指標體系

幸福河建設是國家戰略，生態護坡作為河流“盛水的盆”，是建設的重要部分。從系統論的角度，生態護坡是復合的系統工程，既要確保安全性，又要考慮經濟性，還要兼顧景觀和生態環境，滿足人們的精神需求，達到人水和諧幸福。

1.1 指標層次

生態護坡涉及面廣，影響因素多且難以量化，應多角度進行評價。將指標間的屬性關系分解、聚類成一定的層次[1]，如圖1所示。

1.2選取指標

步驟：一，分析影響生態護坡幸福的主要因素;二，初選，要求易于量化并可從不同角度反映護坡幸福狀況;三，對相關學科的專家進行問卷調查，通過數理統計分析，將權重很小的指標并入相近指標中，如某指標，有30%及以上專家認為一般或不重要，淘汰。如此，直至70%以上專家的認同。每一層次的指標命名為：指標代碼+名稱。

1.2.1 自然維度

選取4項一級指標，[]內為某指標的細化指標：a植物群落產能[（1）植物數量（2）植物覆蓋容積率（3）植物種類多樣性];b植物群落結構功能[（4）多年生物種比例（5）物種均衡度（6）植物綜合耐性（7）植物抗病蟲害性];c河流自凈能力[（8）生物種類多樣性（9）污染物去除率（10）河道糙率（11）土壤養分含量變量];d固土抗蝕性[（12）坡面泥沙減少量（13）土壤的蓄水能力]。

1.2.2 工程維度

選取4項一級指標：e護坡抗沖刷侵蝕性[（14）土壤含水率（15）單位坡面面積產沙量（16）土壤緊實度];f護坡的抗滑性[（17）護坡基底材料抗剪強度（18）根系抗拉力（19）土壤抗剪力（20）土壤含水率];g護坡的通透性[（21）護坡基底材料滲水率（22）護坡基底材料比重（23）坡面土質融合情況（24）坡面容水];h因地制宜[（25）當地材料比重（26）當地鄉土植物比重（27）適用性]。

1.2.3 社會其他維度

選取4項一級指標：j景觀[（28）綠期（29）具有地域特色（30）與整體環境的和諧性（31）景觀觀賞度];k公眾的參與[（32）大眾的環保意識（33）人體適宜度（34）親水性（35）休閑娛樂功能];m文化意境;n群眾滿意度。

1.2.4 經濟維度

選取4項一級指標：p建造成本;q維護成本;s使用壽命;t養護管理。

2確定權重

采用AHP法確定權重，依次計算出一級指標、準則層、目標層的權重。

步驟：一，專家依據1～9標度打分法，構成判斷矩陣A1=（aij）n×n ，aij代表第i個指標與第j個指標的相對重要性賦值比;二，計算矩陣的CI指標;三，通過一致性檢驗的矩陣，計算權向量;四，計算權重。準則層和一級指標見表1，細化指標見表2，指標名稱用代碼表示。

3分級標準

評價等級分為五個：幸福、亞幸福、一般幸福、不幸福以及很不幸福，對應分值區間是[85～100）、[70～85）、[55～70）、[45～55）、[0～45）。通過調查或實驗數據確定各指標的分級標準[2]，具體見表3。

4建立多層次灰色模糊生態護坡評價模型

4.1一級模型

各指標間并不完全獨立，必然存在某些關聯，這些不明確但的確存在的關系稱為灰色關系，需通過灰色模糊法計算隸屬度。與評價結果正相關的指標，采用升半梯形分布函數，見式（1）。

（1）

與結果反相關的指標，采用降半梯形分布函數，見式（2）。

（2）

與結果是拋物線關系的指標，采用組合梯形分布函數，見式（3）。

（3）

一些反映被調查者的主觀感受的，采用加權頻數函數，見式（4）。公眾選某選項（很滿意，較滿意，一般，不滿意，很不滿意）的人數為頻數，則Q={q1，q2，q3，q4，q5}。設定權重集P={0.85，0.75，0.65，0.50，0.02}，如P1=0.85說明很滿意，對最終評價幸福的貢獻率為85%;P5=0.02說明貢獻率為2%。

（4）

4.2二級模型

在各指標隸屬度計算完成后，按百分制對評價結果打分， 用加權平均法見式（5），計算上一級指標的指標值，最終得出生態護坡的幸福指數。

（5）

式中：a為指標A的評價值;Bi為A的下級指標;bi為指標Bi的評價值;wi為指標Bi的權重。

5杭州上塘河水系生態護坡綜合評價

選取杭州主城區的上塘河水系進行評價。由南向北，由東向西沿河選取18個采樣點，10個為生態護坡，城市中心區段基本為硬質護岸;外圍區段采用塊石、松木樁等生態護坡。

根據獲得的數據， 利用評價模型計算指標隸屬度， 確定指標模糊關系矩陣，運算矩陣向量。將權重與向量進行耦合求出各指標的評價值。依理，計算出各層級的評價值，上塘河水系生態護坡最終得分為71.68，對比等級標準，屬于“亞幸福”水質，親水性、休閑娛樂、景觀及文化意境是今后幸福河建設的重點。

6結論

（1）初步構建了幸福河生態護坡評價指標體系， 從四個角度提出了41項指標。

（2）提出了各指標分級標準及計算權重的方法。

（3）提出了各指標間隸屬度的量化方法，構建了多層次灰色模糊評價模型。

（4）通過評價案例工程，結論與實際情況相符，評價模型科學實用，對諸多城市開展的幸福河建設和評選具有重要意義。

參考文獻

[1] 吳春生，黃翀等.基于模糊層次分析法的黃河三角洲生態脆弱性評價[J].生態與農村環境學報2018（13）：4 584-4 595.

[2] 高陽，高甲榮.基于河道-濕地-緩沖帶復合指標的京郊河溪生態評價體系[J].生態學報，2008，28（10）：5 149-5 161.

Evaluation of Ecological Slope Protection of Xingfu River Based on Grey Fuzzy Theory

SONG Ronghui， SHEN Yongrong， MA Zhiyao

（Zhejiang Tongji Vocational College of Science and Technology， Hangzhou? Zhejiang? 311231）

Abstract： On the basis of analyzing the main influencing factors of ecological slope protection， construct an evaluation index system; use the gray system and fuzzy mathematics theory to establish a multi-level gray fuzzy evaluation model; the case engineering evaluation is in line with reality， and the model can provide scientific quantification for the construction of Xingfu River standard.

Keywords： ecological slope protection; level; grey fuzzy; evaluation

收稿日期：2022-01-07

基金項目：浙江水利廳課題：基于灰色模糊理論的幸福河生態護坡評價研究（RC2175）

作者簡介：宋蓉暉（1979—），女，甘肅酒泉人，碩士，講師，研究方向：工程管理。