石朱橋水庫(kù)邊坡生態(tài)修復(fù)效果評(píng)價(jià)研究

梁永哲，單承康，劉永濤，王 猛

（中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550081）

水電水利工程建設(shè)是一類對(duì)地面擾動(dòng)大、影響范圍廣、水土流失較為嚴(yán)重的工程項(xiàng)目,伴隨工程建設(shè)引發(fā)的水土流失和環(huán)境問(wèn)題,已引起社會(huì)的廣泛關(guān)注[1]。各類項(xiàng)目的建設(shè)形成了大量的裸露邊坡,隨著生態(tài)文明建設(shè)的提出,就不能只依靠單一的土木工程措施對(duì)邊坡進(jìn)行治理,更要注重生態(tài)理念,邊坡生態(tài)修復(fù)成為當(dāng)下一個(gè)熱門的研究與實(shí)踐領(lǐng)域[2]。針對(duì)這種狀況,國(guó)內(nèi)外學(xué)者開發(fā)研制了一系列的邊坡生態(tài)修復(fù)技術(shù),如植被混凝土生態(tài)修復(fù)技術(shù)、框格梁植草技術(shù)、厚層基材植被修復(fù)技術(shù)、高次團(tuán)粒噴播技術(shù)、客土噴播技術(shù)及生態(tài)袋技術(shù)等。調(diào)查表明這些技術(shù)對(duì)于邊坡防護(hù)和水土流失治理都取得了較好的效果,但這些技術(shù)目前也存在著各自的缺點(diǎn)。

對(duì)不同邊坡生態(tài)修復(fù)技術(shù)效果進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià),是選取不同邊坡生態(tài)修復(fù)措施的有力依據(jù)。楊陽(yáng)[3]以皖西大別山區(qū)的岳武高速公路邊坡為研究對(duì)象,從邊坡力學(xué)質(zhì)量、基材質(zhì)量、群落質(zhì)量3 方面構(gòu)建了植被恢復(fù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。張楠[4]依托廣東省惠清高速公路,從植生效益和土壤改良效益兩方面開展了新型生態(tài)修復(fù)技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的修復(fù)效果差異性研究。戴晗[5]針對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)公路建設(shè)的發(fā)展?fàn)顩r,綜合考慮技術(shù)成本、技術(shù)成熟度以及技術(shù)的生態(tài)效益三個(gè)方面,用層次分析法對(duì)不同區(qū)域的各項(xiàng)邊坡生態(tài)治理技術(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。總的來(lái)說(shuō),雖然我國(guó)學(xué)者在邊坡生態(tài)治理技術(shù)評(píng)價(jià)體系的研究上已經(jīng)取得一定的成果,但還存在評(píng)價(jià)體系的有待完善與缺乏地域針對(duì)性等問(wèn)題。

本文通過(guò)對(duì)石朱橋水庫(kù)四個(gè)不同生態(tài)修復(fù)邊坡進(jìn)行效果綜合評(píng)價(jià),以期為今后邊坡生態(tài)修復(fù)技術(shù)的選擇提供科學(xué)依據(jù),同時(shí)為其它類似生態(tài)修復(fù)邊坡的效果評(píng)價(jià)提供可行的思路與方法。

1 邊坡樣地概況

石朱橋水庫(kù)位于貴州省安順市平壩縣十字鄉(xiāng)四甲村,地處長(zhǎng)江流域?yàn)踅地執(zhí)又Я鳂?lè)平河中下游。水庫(kù)壩址以上集水面積160.9 km2,最大壩高37 m；水庫(kù)總庫(kù)容1264 萬(wàn)m3,是一個(gè)以城鎮(zhèn)供水為主,兼顧灌溉及農(nóng)村人畜飲水的綜合性利用的Ⅲ等中型水庫(kù)。項(xiàng)目區(qū)多年平均降水量1222.0 mm,多年平均氣溫14.1℃,雨季為5月～10月,長(zhǎng)6 個(gè)月。土壤主要分布有黃壤、石灰土、水稻土。水土流失類型主要是水力侵蝕,容許土壤流失量為500 t/（km2·a）。本項(xiàng)目地處貴州省“水土流失重點(diǎn)治理區(qū)”,部分區(qū)域涉及紅楓湖生活飲用水水源地保護(hù)區(qū)上游,需提高防治標(biāo)準(zhǔn)。

針對(duì)石朱橋水庫(kù)的裸露邊坡,主要采用框格梁生態(tài)袋植草技術(shù)、植被混凝土+生態(tài)營(yíng)養(yǎng)棒邊坡修復(fù)技術(shù)、高次團(tuán)粒噴播技術(shù)、液壓噴播草種技術(shù)等,本次評(píng)價(jià)研究的邊坡樣地基本情況見表1。

表1 生態(tài)修復(fù)邊坡樣地基本情況

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

評(píng)價(jià)指標(biāo)選取遵循典型性、可定量、可操作性、指標(biāo)數(shù)量適度的原則,建立由目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層構(gòu)成的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,見圖1,目標(biāo)層為邊坡生態(tài)修復(fù)效果評(píng)價(jià),準(zhǔn)則層由水土保持效果、基材質(zhì)量、植被恢復(fù)效果和工程投資4 大類組成、指標(biāo)層由10 個(gè)指標(biāo)組成。根據(jù)指標(biāo)選取原則10 個(gè)具體指標(biāo)選取意義及取值依據(jù)見表2。

圖1 生態(tài)修復(fù)邊坡效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

表2 邊坡生態(tài)修復(fù)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)選取意義及取值依據(jù)

3 評(píng)價(jià)方法及綜合評(píng)價(jià)值

本次評(píng)價(jià)采用層次分析法（The Analytic Hierarchy Process,縮寫AHP）。層次分析法根據(jù)問(wèn)題的性質(zhì)和要達(dá)到的總目標(biāo),將問(wèn)題分解為不同的組成因素,并按照因素間的相互關(guān)聯(lián)影響以及隸屬關(guān)系將因素按不同層次聚集組合,形成一個(gè)多層次的分析結(jié)構(gòu)模型,從而最終使問(wèn)題歸結(jié)為最低層（供決策的方案、措施等）相對(duì)于最高層（總目標(biāo)）的相對(duì)重要權(quán)值的確定或相對(duì)優(yōu)劣次序的排定。層次分析法比較適合于具有分層交錯(cuò)評(píng)價(jià)指標(biāo)的目標(biāo)系統(tǒng),而且目標(biāo)值又難于定量描述的決策問(wèn)題[6]。

3.1 計(jì)算步驟

根據(jù)已建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,構(gòu)造判斷（成對(duì)比較）矩陣,先進(jìn)行層次單排序及其一致性檢驗(yàn),再進(jìn)行層次總排序及其一致性檢驗(yàn),得到的計(jì)算結(jié)果見表3,可以看出,邊坡生態(tài)修復(fù)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中權(quán)重較大的是坡面植被覆蓋度和工程造價(jià),占比分別為0.2424 和0.1296。

表3 生態(tài)修復(fù)邊坡水土保持效果評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

3.2 綜合評(píng)價(jià)值計(jì)算

（1）對(duì)象原始數(shù)據(jù)值

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查及室內(nèi)試驗(yàn)得到見表4。

表4 評(píng)價(jià)對(duì)象原始數(shù)據(jù)值

（2）數(shù)據(jù)無(wú)量綱化處理

由于本評(píng)價(jià)體系所選用的指標(biāo)涉及方面不同,取值和單位不盡相同。為了能夠比較各指標(biāo)要素和計(jì)算指標(biāo)的綜合指數(shù),需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的無(wú)量綱化處理。

數(shù)據(jù)無(wú)量綱化的過(guò)程實(shí)際上就是分級(jí)打分的過(guò)程,在劃出某一指標(biāo)要素的給分范圍后,根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)給指標(biāo)分級(jí),采用極差標(biāo)準(zhǔn)型法和等級(jí)法對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化。

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)型無(wú)量綱化的公式[7]計(jì)算得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的無(wú)量綱化數(shù)據(jù)為表5。

表5 評(píng)價(jià)對(duì)象無(wú)量綱數(shù)據(jù)值

（3）綜合計(jì)算

各指標(biāo)的無(wú)量綱化數(shù)值與各指標(biāo)的權(quán)重相乘就得到各指標(biāo)的綜合值,10 個(gè)指標(biāo)的綜合值進(jìn)行相加得到邊坡生態(tài)修復(fù)效果評(píng)價(jià)的綜合指數(shù)。即邊坡生態(tài)修復(fù)效果評(píng)價(jià)綜合指數(shù)計(jì)算模型為[8]:

式中：SQR 為評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)值；Ri為無(wú)量綱化數(shù)值；Pi為各指標(biāo)的權(quán)重；n 為評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)。

根據(jù)計(jì)算可得出了每個(gè)樣地的綜合評(píng)價(jià)值見表6。

表6 邊坡生態(tài)修復(fù)效果綜合評(píng)價(jià)值

4 結(jié)論與討論

四種邊坡生態(tài)修復(fù)工程中效果綜合評(píng)價(jià)值較高的為框格梁生態(tài)袋植草技術(shù)及植被混凝土+生態(tài)棒修復(fù)技術(shù)邊坡,效果綜合評(píng)價(jià)值較低的為高次團(tuán)粒噴播技術(shù)及液壓噴播草種技術(shù)。通過(guò)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)高次團(tuán)粒噴播樣地有較明顯的沖刷痕跡,基材質(zhì)量較一般,導(dǎo)致植物生長(zhǎng)和水土保持受到一定影響,液壓噴播草種邊坡植被種群較單一且覆蓋度偏低,存在一定的水土流失現(xiàn)象；框格梁生態(tài)袋植草及植植被混凝土+生態(tài)棒修復(fù)邊坡樣地生物群落豐富,層次結(jié)構(gòu)完善,坡面基材質(zhì)量較好,邊坡生態(tài)治理效果較優(yōu),見圖2。

圖2 框格梁生態(tài)袋植草及植被混凝土+生態(tài)棒修復(fù)邊坡樣地

通過(guò)對(duì)4 個(gè)樣地的綜合評(píng)價(jià)值與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)比,可得知評(píng)價(jià)結(jié)果基本與現(xiàn)場(chǎng)樣地實(shí)際情況相符合,從而表明所選擇的10 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)和所構(gòu)建的指標(biāo)體系對(duì)邊坡生態(tài)修復(fù)效果的評(píng)價(jià)具有較好的應(yīng)用價(jià)值,為以后邊坡生態(tài)治理效果的定量分析提供了可參考的方法。

貴州喀斯特地區(qū)邊坡生態(tài)修復(fù)工作十分復(fù)雜,邊坡生態(tài)修復(fù)技術(shù)的選擇受諸多因素的影響,隨著不斷提高邊坡生態(tài)修復(fù)研究的深入性,對(duì)所選用的評(píng)價(jià)指標(biāo)還需要不斷地完善,評(píng)價(jià)體系不斷修正,使研究結(jié)果更加全面和科學(xué)。