熱帶雨林生態(tài)型滑坡防治決策

孫安冬 冉云龍

（河南水利投資集團有限公司）

1 引言

熱帶雨林在中國主要分布在海南南部和云南的西雙版納，其分布的區(qū)域內(nèi)氣候終年高溫多雨，植物種類豐富，生物作用十分強烈，地勢較為險峻，較大年平均降雨量和頻繁的人類活動等使熱帶雨林區(qū)內(nèi)屢屢出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，給生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、熱帶雨林景觀及人類的生命財產(chǎn)安全帶來了很大威脅。因此，滑坡防治刻不容緩。

滑坡是坡體內(nèi)部分土體或巖體發(fā)生水平或垂直位移的變形現(xiàn)象，可由多種因素引起，有時甚至由于人為活動而加劇。為了更好地認識和減少滑坡災(zāi)害，應(yīng)進行適當、定期、科學的防治。在滑坡防治中，不同的治理方案對治理效果、工程投資和環(huán)境影響等不盡相同，不僅要考慮治理效果，還要考慮滑坡地區(qū)的生態(tài)結(jié)構(gòu)。生態(tài)型滑坡治理不僅可以保護坡面和防止坡體塌方，還能起到保護生態(tài)的作用。文章提出了邊坡植樹植草防護、掛三維網(wǎng)噴播植草、漿砌片石骨架植草、土工格柵植草四種熱帶雨林生態(tài)型滑坡防治方案，利用畢達哥拉斯AHP 和vague 集對提出的方案進行決策研究，最后以某熱帶雨林地區(qū)滑坡為例進行解釋說明。

2 熱帶雨林生態(tài)型滑坡防治指標體系構(gòu)建

在進行熱帶雨林滑坡防治時需要考慮滑坡的類型，按照滑坡發(fā)生區(qū)域的物質(zhì)組成進行防護方案選擇，需要考慮多種因素的影響，大概可以分為經(jīng)濟性、技術(shù)性、生態(tài)性、環(huán)境影響性四大類，各類指標所包含的評價因子見表1。

3 研究方法及模型構(gòu)建

3.1 畢達哥拉斯模糊AHP

文章利用畢達哥拉斯模糊AHP 來計算各指標權(quán)重，由于該方法能夠使專家更自由地分配隸屬度和非隸屬度，降低了權(quán)重確定過程的不確定性，使獲得的指標權(quán)重更加合理。步驟如下。表2為畢達哥拉斯模糊AHP區(qū)間值量表。

相關(guān)專家依據(jù)表2所給的語言術(shù)語關(guān)系進行指標間比較，構(gòu)建如表3所示的成對比較矩陣R=(rik)m×m。

表1 熱帶雨林生態(tài)型滑坡防治指標體系表

表2 畢達哥拉斯模糊AHP區(qū)間值量表

表3 成對比較矩陣形式表

利用以下公式求隸屬函數(shù)和非隸屬函數(shù)的差分矩陣D=(dik)m×m及區(qū)間乘數(shù)矩陣S=(sik)m×m：

式中各字母含義同規(guī)范規(guī)程。

3.2 基于Vague集的滑坡防治方案選擇模型構(gòu)建

利用Vague集進行滑坡防治方案選擇，其步驟如下：

構(gòu)建決策矩陣F。

式（7）中：fij=fi(xj)(i=1,2,…,m; j=1,2,…,n)為方案xj的第i個目標值。

將決策矩陣F轉(zhuǎn)化為目標優(yōu)屬度矩陣U：

式（8）中：I1、I2、I3分別指成本型、效益型、固定性目標，fi*為給定的固定目標值。

設(shè)定決策者滿意度下界λU和不滿意度上界λL，求各方案的支持目標集、反對目標集和中立目標集：

4 案例分析

4.1 項目簡介

某滑坡位于低山丘陵地帶，斜坡是最為發(fā)育的地貌形態(tài)，該滑坡所處的熱帶雨林區(qū)內(nèi)部有兩條斷裂帶，熱帶雨林處在斷裂帶兩側(cè)。該滑坡剖面呈階梯狀，平面形態(tài)呈半橢圓形，坡底前緣有人工開挖的引水渠，該地地質(zhì)表面土層為砂、黏粒組成的松散殘積土地層，基巖層主要為花崗巖，處于熱帶海洋性季風氣候區(qū)，常年受臺風和強降雨天氣影響。文章旨在從所提出的四種生態(tài)型滑坡防治方案中選出最適合該地區(qū)的滑坡災(zāi)害防治方案，從而降低滑坡給該地區(qū)帶來的損失。

4.2 指標權(quán)重計算

依據(jù)3.1 節(jié)給出的畢達哥拉斯模糊AHP 的步驟來計算各指標權(quán)重。根據(jù)公式可計算出準則層各指標權(quán)重。同理可得評價層指標權(quán)重。

4.3 方案選擇

根據(jù)工程情況首先設(shè)定一個沒有任何生態(tài)防護措施的基點方案，以作參考，然后對4 個熱帶雨林生態(tài)型滑坡防治方案進行各方面評估。評價指標體系由成本型指標和效益型指標構(gòu)成，其中，成本型指標包括：材料費、維護費、施工難易程度、施工影響、生態(tài)系統(tǒng)影響；效益型指標為：治理效果、穩(wěn)定性、植被恢復(fù)程度、凈化空氣、減少水土流失、景觀效果。

方案的優(yōu)選，構(gòu)建決策矩陣F：目標優(yōu)屬度矩陣U:

設(shè)定滿意度下界和不滿意度上界為λL=0.50，λU=0.75，則各方案的支持目標集、反對目標集和中立目標集分別為：

計算各方案vague值：

各方案Vague值根據(jù)4.2節(jié)所得權(quán)重可求出：

根據(jù)方案的評分函數(shù)值對方案進行排序，選出最優(yōu)方案：

Score（V1）=-0.63； Score（V2）=0.43； Score（V3）=0.18； Score（V4）=-0.47； Score（V5）=0.30。

則有：Score（V2）＞Score（V5）＞Score（V3）＞Score（V4）＞Score（V1）

即邊坡植樹植草防護最適合該熱帶雨林邊坡防護。

下面對λL，λU取不同值進行最優(yōu)方案選擇比較，如表4 所示，無論如何取λL，λUU的值，方案V2仍是最優(yōu)選擇，即邊坡植樹植草防護對熱帶雨林的滑坡防護效果最好，因此，可將邊坡植樹植草防護方案應(yīng)用于該地區(qū)的熱帶雨林邊坡防護中。

表4 不同λL，λU取值下的方案排序表

5 結(jié)論

中國熱帶雨林的滑坡災(zāi)害問題日益嚴重，對熱帶雨林地區(qū)進行滑坡防治決策研究具有重要意義。文章在進行生態(tài)型滑坡防治決策研究過程中，采用畢達哥拉斯AHP和vague集分別進行指標權(quán)重的確定和方案的優(yōu)選，降低了決策過程中的不確定性，保證了決策的有效性，最后得出邊坡植樹植草防護對熱帶雨林的滑坡防護效果最好，為熱帶雨林生態(tài)型滑坡防治提供了參考。