基于灰色模糊理论的幸福河生态护坡评价

宋蓉晖 沈永嵘 马知瑶

摘 要：在分析生态护坡主要影响因素的基础上，构建评价指标体系;利用灰色系统和模糊数学理论，建立多层次灰色模糊评价模型;对案例工程评价符合实际，该模型可为幸福河建设提供科学的量化标准。

关键词：生态护坡;层次;灰色模糊;评价

中图分类号：TU443 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2022）02-0099-03

1建立评价指标体系

幸福河建设是国家战略，生态护坡作为河流“盛水的盆”，是建设的重要部分。从系统论的角度，生态护坡是复合的系统工程，既要确保安全性，又要考虑经济性，还要兼顾景观和生态环境，满足人们的精神需求，达到人水和谐幸福。

1.1 指标层次

生态护坡涉及面广，影响因素多且难以量化，应多角度进行评价。将指标间的属性关系分解、聚类成一定的层次[1]，如图1所示。

1.2选取指标

步骤：一，分析影响生态护坡幸福的主要因素;二，初选，要求易于量化并可从不同角度反映护坡幸福状况;三，对相关学科的专家进行问卷调查，通过数理统计分析，将权重很小的指标并入相近指标中，如某指标，有30%及以上专家认为一般或不重要，淘汰。如此，直至70%以上专家的认同。每一层次的指标命名为：指标代码+名称。

1.2.1 自然维度

选取4项一级指标，[]内为某指标的细化指标：a植物群落产能[（1）植物数量（2）植物覆盖容积率（3）植物种类多样性];b植物群落结构功能[（4）多年生物种比例（5）物种均衡度（6）植物综合耐性（7）植物抗病虫害性];c河流自净能力[（8）生物种类多样性（9）污染物去除率（10）河道糙率（11）土壤养分含量变量];d固土抗蚀性[（12）坡面泥沙减少量（13）土壤的蓄水能力]。

1.2.2 工程维度

选取4项一级指标：e护坡抗冲刷侵蚀性[（14）土壤含水率（15）单位坡面面积产沙量（16）土壤紧实度];f护坡的抗滑性[（17）护坡基底材料抗剪强度（18）根系抗拉力（19）土壤抗剪力（20）土壤含水率];g护坡的通透性[（21）护坡基底材料渗水率（22）护坡基底材料比重（23）坡面土质融合情况（24）坡面容水];h因地制宜[（25）当地材料比重（26）当地乡土植物比重（27）适用性]。

1.2.3 社会其他维度

选取4项一级指标：j景观[（28）绿期（29）具有地域特色（30）与整体环境的和谐性（31）景观观赏度];k公众的参与[（32）大众的环保意识（33）人体适宜度（34）亲水性（35）休闲娱乐功能];m文化意境;n群众满意度。

1.2.4 经济维度

选取4项一级指标：p建造成本;q维护成本;s使用寿命;t养护管理。

2确定权重

采用AHP法确定权重，依次计算出一级指标、准则层、目标层的权重。

步骤：一，专家依据1～9标度打分法，构成判断矩阵A1=（aij）n×n ，aij代表第i个指标与第j个指标的相对重要性赋值比;二，计算矩阵的CI指标;三，通过一致性检验的矩阵，计算权向量;四，计算权重。准则层和一级指标见表1，细化指标见表2，指标名称用代码表示。

3分级标准

评价等级分为五个：幸福、亚幸福、一般幸福、不幸福以及很不幸福，对应分值区间是[85～100）、[70～85）、[55～70）、[45～55）、[0～45）。通过调查或实验数据确定各指标的分级标准[2]，具体见表3。

4建立多层次灰色模糊生态护坡评价模型

4.1一级模型

各指标间并不完全独立，必然存在某些关联，这些不明确但的确存在的关系称为灰色关系，需通过灰色模糊法计算隶属度。与评价结果正相关的指标，采用升半梯形分布函数，见式（1）。

（1）

与结果反相关的指标，采用降半梯形分布函数，见式（2）。

（2）

与结果是抛物线关系的指标，采用组合梯形分布函数，见式（3）。

（3）

一些反映被调查者的主观感受的，采用加权频数函数，见式（4）。公众选某选项（很满意，较满意，一般，不满意，很不满意）的人数为频数，则Q={q1，q2，q3，q4，q5}。设定权重集P={0.85，0.75，0.65，0.50，0.02}，如P1=0.85说明很满意，对最终评价幸福的贡献率为85%;P5=0.02说明贡献率为2%。

（4）

4.2二级模型

在各指标隶属度计算完成后，按百分制对评价结果打分， 用加权平均法见式（5），计算上一级指标的指标值，最终得出生态护坡的幸福指数。

（5）

式中：a为指标A的评价值;Bi为A的下级指标;bi为指标Bi的评价值;wi为指标Bi的权重。

5杭州上塘河水系生态护坡综合评价

选取杭州主城区的上塘河水系进行评价。由南向北，由东向西沿河选取18个采样点，10个为生态护坡，城市中心區段基本为硬质护岸;外围区段采用块石、松木桩等生态护坡。

根据获得的数据， 利用评价模型计算指标隶属度， 确定指标模糊关系矩阵，运算矩阵向量。将权重与向量进行耦合求出各指标的评价值。依理，计算出各层级的评价值，上塘河水系生态护坡最终得分为71.68，对比等级标准，属于“亚幸福”水质，亲水性、休闲娱乐、景观及文化意境是今后幸福河建设的重点。

6结论

（1）初步构建了幸福河生态护坡评价指标体系， 从四个角度提出了41项指标。

（2）提出了各指标分级标准及计算权重的方法。

（3）提出了各指标间隶属度的量化方法，构建了多层次灰色模糊评价模型。

（4）通过评价案例工程，结论与实际情况相符，评价模型科学实用，对诸多城市开展的幸福河建设和评选具有重要意义。

参考文献

[1] 吴春生，黄翀等.基于模糊层次分析法的黄河三角洲生态脆弱性评价[J].生态与农村环境学报2018（13）：4 584-4 595.

[2] 高阳，高甲荣.基于河道-湿地-缓冲带复合指标的京郊河溪生态评价体系[J].生态学报，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：浙江水利厅课题：基于灰色模糊理论的幸福河生态护坡评价研究（RC2175）

作者简介：宋蓉晖（1979—），女，甘肃酒泉人，硕士，讲师，研究方向：工程管理。