剑湖湿地生态驳岸评价指标灵敏度分析

范　鑫，陈劲松，范春梅，彭尔瑞

(1.云南农业大学资源与环境学院，云南 昆明 650201；2.云南农业大学水利学院，云南 昆明 650201)



剑湖湿地生态驳岸评价指标灵敏度分析

范鑫1，陈劲松2，范春梅2，彭尔瑞2

(1.云南农业大学资源与环境学院，云南 昆明 650201；2.云南农业大学水利学院，云南 昆明 650201)

通过对剑湖湿地3条入湖河流：格渼江、金龙河、永丰河进行实地调查，结合以往生态驳岸评价研究确定剑湖湿地入湖河流生态驳岸评价指标，根据专家打分结果，利用yaahp层次分析法辅助软件得到生态驳岸评价指标的权重，从而对其进行灵敏度分析。研究结果表明，通过灵敏度分析，可以更清晰地了解每一个生态驳岸评价指标对剑湖湿地3条入湖河流是如何影响的，这样可以提出更加具有针对性的河道生态驳岸治理方法。

剑湖湿地；生态驳岸评价指标；灵敏度分析；大理

0　引言

剑湖湿地位于云南省西部大理州剑川县城东南3km处，是云南高原重要的湿地类型，主要水源补充来自流域内植被涵养水源形成的3条主要入湖河流：格渼江、金龙河、永丰河。剑湖水体置换周期较长，同时受到人为活动干扰，环境问题日益突出，整个湖泊生态环境恶化。剑湖湿地3条入湖河流对剑湖的作用与影响极其重大。

驳岸是河道的重要组成部分，它起到连接陆地生态系统和河流生态系统的作用。当前剑湖3条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驳岸方式的采用不当。生态驳岸由于它的可渗透性这一最基本特征，可以改善驳岸生态状况，让我们看到了恢复河道自然状态的希望。

对河道驳岸进行灵敏度分析可以知道生态驳岸评价指标如何对剑湖湿地3条入湖河流进行影响，可以为今后驳岸的治理提供参考。

1　研究方法与数据来源

1.1研究方法

综合评价是指对以多种属性描述的对象做出全局性、系统性和整体性的评价。选择合适的评价方法是综合评价是否合理有效的关键。生态驳岸的综合评价属于多指标综合性评价，只有通过这些多指标因素才能对生态驳岸状况做出合理的评价。生态驳岸综合评价体系具有明显的层次性，需要层次确定权重，利用层次分析法能有效地确定各因素的权重。

美观匹兹堡大学教授TLSaaty提出了层次分析法(TheAnalytic Hierarchy Process)，简称AHP。AHP本质上是一种决策思维方式，它把复杂的问题分解为各个组成因素，将这些因素按支配关系分组形成有序的递阶层次结构，通过两两比较的方式确定层次中诸因素的相对重要性，然后综合人的判断以决定评价诸因素相对重要性总的顺序。AHP体现了人们评价思维的这些特征，即分解、判断、综合。

本研究所利用的是yaahp，yaahp(Yet Another AHP)是一个层次分析法(AHP)软件，提供层次模型构造、判断矩阵数据录入、排序权重计算以及计算数据导出等功能。

1.2数据来源

通过对剑湖湿地3条入湖河流：格渼江、金龙河、永丰河进行实地调查，分析总结3条河流所存在的问题，同时参考生态驳岸评价研究中采用的指标，综合得出剑湖湿地入湖河流生态驳岸的评价指标。

本研究通过对专家发放调查问卷，从准则层开始，逐步确定各层因素相对于上层各因素的重要性权数。确定两两元素重要性程度比较值按1～9赋值[1]。将决策目标生态驳岸A的重要性比较矩阵、一级指标重要性比较矩阵、二级指标重要性比较矩阵输入软件，得出权重如图1。

计算判断矩阵的最大特征根：

表1　生态驳岸综合评价指标

根据以上方法得到稳定性B1、生态性B2、景观性B3的重要性比较判断矩阵，判断矩阵CR分别为：0.0900、0.0932、0.0950，均具有满意的一致性，判断矩阵可以接受。

依照上述方法可以得到生态驳岸评价指标权重汇总表。

表2　生态驳岸评价指标权重汇总表

2　评价指标灵敏度分析

灵敏度分析是研究与分析一个系统(或模型)的状态或输出变化对系统参数或周围条件变化的敏感程度的方法。在最优化方法中经常利用灵敏度分析来研究原始数据不准确或发生变化时最优解的稳定性。通过灵敏度分析还可以得出每个参数对系统或模型的影响大小关系[5]。因此，灵敏度分析几乎在所有的运筹学方法中以及在对各种方案进行评价时都是很重要的。

对剑湖湿地入湖河流驳岸评价指标进行灵敏度分析，可以知道哪些指标对驳岸的影响大，哪些指标对驳岸的影响小，为今后各条河道驳岸的治理提供具有针对性的意见。

2.1剑湖湿地入湖河流生态驳岸灵敏度分析

根据yaahpV10.0软件权重求解对生态效益A的灵敏度分析如图2。

研究结果表明，稳定性B1对于3条入湖河流得分的影响最大，生态性B2、景观性B3次之。可见稳定性对于驳岸的重要性不言而喻。但这也从另外一个角度说明，人们过于重视驳岸的稳定性，这是由于我国历年来遭受洪涝灾害所造成的，河道防洪排涝是首先考虑。但随着我国科学技术的进步，现有的驳岸设计水平能够满足防洪排涝的需求，在这样的条件下，驳岸的生态性应该得到重视，因为我国目前生态环境正逐步恶化，河道驳岸治理措施中融入生态性的考虑不仅仅能解决和提升河道原有的输水功能，还可以满足河道生态系统的需要，促进生态系统的循环。

2.2稳定性灵敏度分析

根据yaahpV10.0软件权重求解对稳定性B1的灵敏度分析如图3。

据图3可知，格渼江与金龙河会随着稳定性权重的增加而减小，说明格渼江与金龙河目前驳岸的稳定性较差，需要及时采取措施改进其稳定性。

对于格渼江，首先应当降低其驳岸坡度，增加稳定性；其次可以根据吉林省水土保持科学研究所许晓鸿、王跃邦、刘明义等人提出的用当地草本植物为护坡植物，以河柳等灌木为迎水坡脚防浪林的植物护坡技术。

对于金龙河，其周边就是生态防护林，虽然对固土保水及驳岸的稳定性起到了一定作用，但植被种类少，低矮草、灌木数量极其稀少，造成严重的水土流失。应当丰富金龙河驳岸的植被种类与数量，驳岸与河水交界处可利用本地植物茭草。西南林业大学李卫东等人的研究表明，茭草对于入湖泥沙拦截效果明显。也可以采用三维植被网驳岸的方法进行处理[3，4]，它主要是指利用活性植物并结合土工合成材料等工程材料，在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统，通过植物的生长对边坡进行加固的一门新技术。根据边坡地形地貌、土质和区域气候的特点，在边坡表面覆盖一层土工合成材料，并按一定的组合与间距种植多种植物，通过植物的生长活动达到根系加筋、茎叶防冲蚀的目的，可在坡面形成茂密的植被覆盖，在表土层形成盘根错节的根系，有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀，增加土体的抗剪强度，减小空隙水压力和土体自重力，从而大幅度提高边坡的稳定性和抗冲刷能力。

2.3生态性灵敏度分析

根据yaahpV10.0软件权重求解对生态性B2的灵敏度分析如图4。

根据图4可知，永丰河会随着生态性权重的增加而减小，说明永丰河目前驳岸的生态性较差，需要采取措施改进其生态性。

当前，若要把永丰河所有的硬质驳岸全部替换成生态驳岸，需要耗费大量的财力物力，并且会影响到雨季的防洪排涝。这里建议将局部处于水流较缓、水位变化不大的驳岸改造为生态驳岸，并逐年替换现有的硬质驳岸。这样逐步地替换施工，可以在枯水期进行，比较下来投资较小，工期较短，还可以采取不同的生态驳岸进行比较试验，从而得出最利于永丰河的生态驳岸形式。

2.4景观性灵敏度分析

根据yaahpV10.0软件权重求解对景观性B3的灵敏度分析如图5。

根据图5可知，格渼江与永丰河会随着景观性权重的增加而减小，说明格渼江与永丰河目前驳岸的景观性较差。就现状来看，金龙河的景观性得分优于格渼江与永丰河是因为其周边防护林栽种所致。

总体看来，3条河流的景观性均处在较差的水平，景观性的改善还应当在解决了驳岸的稳定性与生态性之后再来考虑。当驳岸的稳定性与生态性处理好之后，景观效果便会有所体现。

2.5生态驳岸指标灵敏度分析

根据yaahpV10.0软件权重求解对稳定性指标的灵敏度分析如图6。

将结构类型B11的权重设定为1.000时，稳定性指标灵敏度分析如图7。

可以明显看到的是，随着结构类型B11权重的增加，格渼江权重下降，金龙河权重下降，永丰河权重上升，说明格渼江与金龙河的结构类型需要进行改善。

按照以上方法，分别把驳岸指标权重设为1.000，可得各个指标与3条河流权重的变化情况。

表3　各指标权重值为1.000时三条河流的权重变化

指标名称格渼江金龙河永丰河指标未变化时0.24340.29390.4627结构类型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上升洪水冲刷度B140.2604上升0.1882下降0.5514下降水土流失强度B150.2400下降0.5962上升0.1638下降种群生物量B210.1876下降0.3756上升0.4368下降种群复杂程度B220.2616上升0.3634下降0.4349下降种群年龄结构B230.2513上升0.3379下降0.4468上升根系固土强度B240.3125上升0.2477下降0.4398下降阻水强度B250.2097下降0.2521下降0.5382上升调节微气候B260.1938下降0.3549上升0.4513下降植被覆盖率B310.2397下降0.3283上升0.4320下降景观构成情况B320.2471上升0.3162上升0.4366上升景观多样性B330.2397下降0.3283上升0.4320下降河道环境B340.2428下降0.2678下降0.4894上升

从表3可以清晰地看出各个驳岸指标对于3条入湖河流的影响，可以为今后的河道驳岸生态治理提供具有针对性的指导意见。

3　结论

通过灵敏度分析，我们不仅可以看出各个评价指标对剑湖湿地3条入湖河流驳岸的影响程度，还可以看出当这些评价指标开始变化时，对3条河流驳岸造成的影响是如何变化的。从而可以得到以下结论：

(1) 从评价指标灵敏度分析可知，稳定性B1对于3条入湖河流得分的影响最大，生态性B2、景观性B3次之。格渼江与金龙河会随着稳定性权重的增加而减小，说明格渼江与金龙河目前驳岸的稳定性较差。永丰河会随着生态性权重的增加而减小，说明永丰河目前驳岸的生态性较差。格渼江与永丰河会随着景观性权重的增加而减小，说明格渼江与永丰河目前驳岸的景观性较差。

(2) 对于格渼江，在进行驳岸生态治理时，应侧重改善其结构类型、洪水冲刷、种群生物数量、阻水强度、调节微气候的能力、植被覆盖率以及景观多样性、河道环境。

(3) 对于金龙河，在进行驳岸生态治理时，应侧重改善其结构类型、材料耐久度、坡高坡度、水土流失、种群复杂程度、种群年龄结构、阻水强度、根系故土强度以及河道环境。

(4) 对于永丰河，在进行驳岸生态治理时，应侧重改善其种群生物数量、种群复杂程度、根系固土强度、调节微气候、植被覆盖率以及景观多样性。

[1]王宗军.综合评价的方法、问题及其研究趋势[J].管理科学学报，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]张宝森，荆学礼，何丽．三维植被网技术的护坡机理及应用[J]．中国水土保持,2001(3)：32-33．

[4]伍木根．网布被草坪圩堤护坡技术[J]．中国水土保持,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

云南省教育厅科研基金项目(2014Y191)。

X82

A

1673-9655(2016)05-0077-07