城镇河道生态修复技术优选研究

刘连波

(北票市龙潭水利服务站，辽宁 朝阳 122126)

1 河流概况

北票市某河道全长35.9 km，平均比降0.52‰，流域面积256.5 km2。该地区位于辽宁省的西部偏西北地区，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。某河属天然加人工修筑河道，流域为平原区，洪水主要由暴雨造成，洪水主要发生在7—8月[1-4]。

本研究以某河支流段为例，河道全长2130 m，流域面积4.23 km2，为排涝河道。河道中心线长795 m，两岸间距3.20～14.00 m之间，河道较窄；上游河道呈宽浅型，淤积严重，由于距离村庄较近，河道内有较多百姓柴垛。河道及河口现状均未整治，也无整治规划，现状两岸均无防护措施，部分河段有生活垃圾，增加河道糙率，降低水流流速，影响河道水流下泄，造成河道淤积，河床逐年抬高，河底与两岸地面的高差较小，汛期洪水出槽现象经常发生，威胁沿岸居民安全，严重影响村民出行和经济发展[5]。因此，对原河段实行生态整治和防护是非常必要的。

2 研究方法

2.1 评价方法

考虑到生态修复技术的复杂性与多样性特征，应选择适宜的方法进行优选评价。目前，模糊综合法、层次分析法、主成分法等属于城镇河道生态修复比较适用的方法。模糊综合法计算指标权重具有较强的主观性且计算过程较复杂，但能够量化不易定量、边界不清的因素，可以考虑各类因素综合分析实际问题；层次分析法是一种将定量计算与定性分析相结合的多因素系统评价法，但其定性成分较多而定量数据偏少；主成分法是利用降维的思想处理多维数据，能够以关键的几项主因素来分析问题，但主成分法难以确定主因素权重且存在较强的主观性[6-12]。因此，本文拟对城镇河道生态修复技术利用模糊层次分析法进行评价，详细流程为：

步骤1：构建评价体系。从自然条件、污染情况、河道功能、生态环境和经济社会效益的角度，合理选择指标构建评价体系。

步骤2：形成指标集。考虑城镇河道生态修复技术各项评价因素，形成指标集Ui(uim)，其中i、m代表Ⅰ级指标数及其所对应的Ⅱ级指标数。

步骤3：计算指标权重。为获取各项指标权重利用层次分析法进行求解，从而生成指标权重集A。

步骤4：构造模糊评语集。通过专家咨询给出各项指标属优、良、中、差的评判等级，统计汇总各等级评判所占比例，构造城镇河道生态修复模糊评语集V(vj)，其中j取1、2、3、4，vj代表专家给出的j级评判。

步骤5：模糊矩阵的计算。针对多因素、多层次较复杂的生态修复技术评价体系，应先分析每级指标，然后综合评价总体目标，即先计算单指标隶属度构造隶属度向量，表达式如式(1)：

R=(ri1,ri2,…,ri m)

(1)

B=A·R=(b1,b2,…,bn)

(2)

式中：B代表生态修复技术的综合评价集；bi代表从整体上被评价指标隶属于评语vj的程度。

步骤6：结果分析。模糊综合评价不是一个具体的点值，而是能够提供更多丰富信息的模糊矢量B，在比较多个方案时还需做深入处理。设分数集合向量F与优、良、中、差4个等级相对应，则有式(3)：

(3)

将分数集合向量F与模糊矢量集B相结合，利用公式Y=B·F确定综合指数值Y。

2.2 优选标准

依据相关研究成果和国内生态修复技术应用现状，合理划分不同评价标准下综合指数Y的取值区间，如表1。选择的生态修复技术其综合指数值应在65～100范围，若有多种技术符合要求可以选择具有最高综合指数的两种技术，从而实现复合技术生态修复；若综合指数小于65则不宜作为城镇河道生态修复技术。

表1 技术优选标准

3 结果分析

3.1 评价体系

本文结合城镇河道生态修复特性和国内外相关文献资料，遵循系统性、代表性、可行性、独立性和科学性等原则，选择5个Ⅰ级指标、12个Ⅱ级指标构建城镇河道生态修复技术评价体系，并明确了差、中、良、优各等级下Ⅱ级指标的量化方法，如表2。

表2 生态修复技术评价体系

3.2 数据处理

本文利用相关规范公式和德尔菲法确定表2中的Ⅱ级定量、定性指标值，其中德尔菲法是一种广泛应用于具体指标确定过程和建立各种评价体系的主观定性分析法。根据以下流程确定定性指标值：首先，邀请领域内专家对各项指标按照直接和经验打分，对专家评分分布特征进行合理预测，并向所有专家反馈统计结果，将偏离平均值较大的专家评分进行适当的修正，从而进入下轮打分；然后开展多次反复的修正直至达到收敛条件，求解加权平均值以确定最终的打分值。为保证评价结果的科学性、客观性，邀请当地政府部门、工程企业以及高等院校的9名专家对某河支流段实地考察，结合生态修复技术评价体系对4种技术实行打分。采用以下公式和每位专家评分，合理计算评价准确度，计算式如式(4)：

(4)

3.3 技术评价

将各项指标权重先利用模糊层次分析法计算，然后结合专家评价结果以及前文所述公式确定综合指数，如表3～表5。

表3 生态修复技术评价指标权重

表4 生态修复技术模糊评语集

依据表1的技术优选标准，适宜选用的技术有植物修复，较适宜选用的技术有生态浮床、人工湿地、河道曝气。研究表明，北票市某河支流段生态修复的最佳技术为植物修复，其他技术可以结合当地实际情况适当选用。

4 结 论

(1)评价指标的选择应考虑生态修复工程实际情况，尽量选择便于量化、减少重复且能够体现河道生态修复技术特征的指标。本文从5个角度选择12项典型指标，遵循系统性、可行性、独立性等原则建立能够客观反映各技术特征的综合评价体系。

(2)结合已确定的评价指标选择合适的权重计算方法。在评价生态修复技术时，模糊层次分析法，能够考虑各项指标重要程度赋予相应的权重，用模糊综合法解决传统方法存在的主观性强、权重计算复杂的问题。

(3)植物修复技术属某河支流生态整治工程的最佳措施，为进一步提升整体修复效果也可采取生态浮床、人工湿地、河道曝气等辅助性技术措施。