水利水电工程中生态护坡比选方法研究.pdf
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1、中国新技术新产品2024 NO.2(上)-129-生 态 与 环 境 工 程随着我国经济的发展,工程建设的目的不再只是满足自身需求,而是要考虑经济发展和环境保护间的密切联系。在水利水电工程中,使用生态护坡能在满足边坡自身稳定性和防洪需求的同时兼具生态效益,并与周围环境进行物质交换,实现动态平衡和可持续发展。众多专家学者对生态护坡进行了丰富的研究,刘俊熠1对水利工程河道生态护坡施工要点进行了深入研究;张丽娟2对水利水电工程中生态护坡的设计进行了研究;姚璐等3对 3 种生态护坡新技术进行了深入研究,并对其未来的应用前景进行展望。欧徽彬4对生态堤防设计在水利工程中的应用情况进行了分析。本文在前人的研
2、究基础上,阐述了生态护坡的功能,并对现阶段常用护坡形式进行分析,对水利水电工程建设中生态护坡比选方法进行了深入研究,最后提出综合各因素的生态护坡比选方法,研究结果可给后续大型工程生态护坡比选工作提供一定参考。1 生态护坡形式比选方法1.1 灰色关联度法灰色关联度法能对前期规划和假设的对象与实际对象间的契合度进行表述,其主要特点是通过规划与实际对象间的接近程度并进行排列,具有计算方法简单、对信息要求不高、受主观因素影响较小和准确度高等特点5。而水利水电工程生态护坡方式比选过程是对众多不确定性因素进行评价,因此灰色关联度法能很好地适用于这个过程。灰色关联度法的计算步骤如下。构建“参考序列”:假设分
3、析对象中第 i 个单位的所有指标(共 m 项)的实际序列如公式(1)所示。xi=(xi1,xi2,.xim),(i=1,2,.,n)(1)式中;xim为第 i 个单位的第 m 项指标;xi为第 i 各单位的所有指标的实际序列。公式(1)对应的参考序列如公式(2)公式(4)所示。x0=(x01,x02,.,x0m)(2)正向指标:x0j=max(xij/i=1,2,.n)(3)逆向指标:x0j=min(xij/i=1,2,.n)(4)式中:x0为参考序列(同是继续序列一致,共 m 项);x0j为均质化处理,第 i 个单位的指标均值,正向指标取最大值,逆向指标取最小值。指标无量纲化处理。计算第 i
4、 个单位中第 y 项指标与参考序列相比的关联系数如公式(5)所示。?iiyy?minmaxmax (5)式中:i(y)为关联系数;min、max分别为最大值与最小值;iy为绝对误差;通常取 0.5。计算关联度 i如公式(6)所示。并综合计算结果进行评价排序。?iiymyy W?1(6)式中:i为关联度;Wy为权重。经计算得出,若 i越大,则表示与最佳目标值越接近。1.2 指标权重赋值方法在运用灰色关联度法对生态护坡方案进行比选的过程中,需要采用层析分析法构建层析判断矩阵对指标权重进行赋值,具体赋值方法如下6。层析分析法层析结构图如图 1 所示,根据图 1,层析结构构造比较矩阵,可根据标度要求采
5、用九分位数值标度值明确指标的重要程度,建立判断矩阵如公式(7)所示。A=aij (7)式中:A 为判断矩阵;aij为第 i 项准则中第 j 项子准则的九分位数值标度值。水利水电工程中生态护坡比选方法研究宫婧祺(鄢陵县水利局,河南 许昌 461200)摘 要:本文针对水利水电工程建设过程中生态护坡方式的选择问题,结合层次分析法和灰色关联度法,提出了一种考虑生态护坡稳定性、造价、施工以及生态效益等多方面因素的生态护坡比选方法,并对实际工程案例进行分析。研究表明建立的生态护坡评价方法在实际工程中能对指标进行量化分析,具有很好的适用性;同时案例分析结果表明在此工程护坡方案中,生态混凝土护坡计算所得关联
6、度评价指标为0.612,远高于另外2种方式,即采用生态混凝土护坡时的效益最佳。本文研究结果对相关工作具有一定现实意义。关键词:水利工程;生态护坡;比选方法;灰色关联度法中图分类号:TV861 文献标志码:A图 1 层析分析法结构图中国新技术新产品2024 NO.2(上)-130-生 态 与 环 境 工 程将所建立的权重矩阵元素相乘,得出公式(8)。Mi=bij,i=1,2,.,n (8)式中:Mi为权重矩阵乘积;bij为权重矩阵值。计算 Mi的 n 次方根,如公式(9)所示。WiinM=(9)对矩阵 W=w1,w2.,wnT进行归一计算,如公式(10)所示。?iiiinWW?1 (10)式中:
7、i为归一化计算后的 W=w1,w2.,wnT。对上式求取最大特征根,如公式(11)所示。?max?11nAiiin(11)式中:max为矩阵i的最大特征根。由于层析分析法在对指标进行权重赋值的过程中可能存在不合理现象,因此采用层析分析法需要对所建立的判断矩阵的一致性进行检验,当一致性检验满足需求时说明建立的判断矩阵具有实际意义,若不通过一致性检验则说明建立判断矩阵不合理,不满足一致性要求,需要重新建立权重矩阵7。一致性检验公式如公式(12)所示。CRnnRI?max1/(12)式中:CR 为一致性检验指标值;RI 为平均随机一致性指标,取值见表 1;n 为判断矩阵阶数。表 1 RI 取值表nR
8、I102030.5240.8951.1261.2671.3681.4191.46101.19计算所得 CR=0 认为一致,当 CR0.1 时认为满足一致性要求。2 生态护坡比选评价流程2.1 生态护坡比选评价流程当对生态护坡方式进行比选时,首先,需要针对实际情况建立比选指标体系模型,并计算各指标权重。其次,利用灰色关联度法计算指标值的关联度,最后,根据指标值关联度对生态护坡方式进行比选。具体比选流程如图 2所示8。2.2 生态护坡比选内容2.2.1 结构稳定性生态护坡作为一种边坡形式,要满足结构稳定性要求,边坡稳定性主要包括结构稳定性、抗冲刷性和防洪排涝等方面要求,因此结构稳定性、抗冲刷性和防
9、洪排涝是边坡稳定性比选指标中的重要组成部分。边坡结构稳定性指标是生态护坡比选中十分重要的指标,在生态护坡边坡稳定性评价的过程中,不同类型的生态护坡采用的评价标准不相同,但均须满足相关规范要求。在生态护坡比选的过程中,由于结构和材料性质不同,针对同一建设位置,不同形式护坡在稳定性的各方面有一定差异。因此在比选过程中要仔细把握稳定性分析中的要点,对稳定性指标进行全面考虑。2.2.2 造价生态护坡的造价问题主要分为 3 个部分:建设造价、维护造价和运行年限。其中建设造价主要包括人工费用、机械使用费用和料费等部分,可通过查询相关定额得出这部分费用,不同形式生态护坡在建设和维护的过程中采用的人、财和机使
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